Einfache Verfahrenstechnik mit hohem Wirkungsgrad

Effizienz durch Kombination

Das Bestreben nach sicherer Einhaltung von Grenzwerten im Abgas von Müllverbrennungsanlagen hat bisher dazu geführt, dass oftmals einfache Ab- und Adsorptionstechnik mit aufwendiger Entstickungstechnik kombiniert wurden. Die neuerdings eingeführte Energieeffizienzbetrachtung lässt allerdings auch hier nach Alternativen suchen. So ist die Kombination von selektiver nichtkatalytischer Stickoxidminderung (SNCR) in Kombination mit feuerungstechnischen Maßnahmen und einer mit Kalkmilch betriebenen Sprühabsorption eine wirtschaftlich und energetisch vertretbare Lösung bei hohen Entstickungsgraden.

Alte Grenzwerte — neues Denken

Dass Abfallverbrennungsanlagen zur Dampf- und somit vielfältigen Energiegewinnung eingesetzt werden, hat sich auch in der Öffentlichkeit herumgesprochen. Mit den scharfen Grenzwerten der 17. BImSchV (Bundesimmissionsschutzverordnung) will man die ökologische Akzeptanz dieser Anlagen erhöhen, ohne die Wirtschaftlichkeit des Betriebs zu gefährden. Eine in Salzbergen neu konzipierte Anlage mit kombinierter nicht-katalytischer Entstickung und einfacher Quasi-Trockensorption zeigt, wie man durch optimierte Verfahrenskombination ökologische und ökonomische Zielwerte erreicht.

Probleme in den Griff bekommen

Früher bestand häufig das Problem, dass bei den SNCR-Anlagen, gerade bei der Verwendung von Ammoniakwasser, ein deutlicher Ammoniakschlupf nach dem Kessel auftrat, so dass die Entstickungsleistung nicht voll ausgereizt werden konnte. Mittlerweile kann aber dieser Schlupf durch mess- und steuerungstechnische Maßnahmen auf Werte wie beim Einsatz von Carbamin oder Harnstoff reduziert werden. Mit Hilfe von kontinuierlichen NH3-Messgeräten, die direkt nach dem Kessel die Konzentration messen, kann die Verteilung des Reduktionsmittels optimal eingestellt und die Ammoniakemission deutlich reduziert werden. Diese Optimierungsmaßnahmen führen mittlerweile wieder zu einer weitgehenden Akzeptanz dieser einfachen Technik.

Aller Anfang war Ammoniak

In den 70er Jahren hatte die NOx-Minderung mittels Ammoniak im SNCR-Verfahren ihre ersten Einsätze. Bei der selektiven nichtkatalytischen Stickoxidminderung reagieren dabei NH2-Radikale bei Temperaturen zwischen 850°C und 1050°C mit Stickstoffmonoxid zu Stickstoff und Wasserdampf:

NH2 + NO <—> H2O + N2

Die NH2-Radikale entstehen durch Reaktion von Ammoniak mit OH-Radikalen in dem entsprechenden Temperaturfenster.

Rauchgasreinigung der MVA in Salzbergen: einfache Technik ...

Abb.1 Schema der Anlage

Die SRS Ecotherm ist am Standort Salzbergen Betreiber einer thermischen Abfallbehandlungsanlage (TAS) mit einem Jahres­durchsatz von ca. 120000 t Müll. Es wird eine Verbrennungslinie (Feuerung mit Vorschubrost, Durchsatz: ca. 16 t/h Müll) betrieben, der nach der SNCR-Entstickung eine quasitrockene Rauchgasreinigungsanlage nachgeschaltet ist. Diese besteht aus einer geregelten Sprühsorption mit aus Weißfeinkalk gelöschter Kalkmilch (Ca(OH)2-Konzentration: 17%). Nach Sprühabsorber wird zur Abscheidung ökotoxischer Verbindungen (Quecksilber und Dioxine/Furane) Herdofenkoks (HOK) eingedüst. Der Rauchgasstrom wird danach aufgeteilt (50/50) und durchströmt zur intensiven Durchmischung von schadstoffhaltigem Rauchgas, Kalkhydrat und HOK zwei Kugelreaktoren. Zur Abscheidung der Flugstäube, HOK und Reaktionssalze ist ein Gewebefilter installiert. Die installierte Rauchgasreinigungsanlage muss die Einhaltung der Grenzwerte der 17. BImSchV sicherstellen.

Wie anhand des Verfahrensschemas zu erkennen ist, kann die Aufheizung der Rauchgase nach der Sorptionsstufe, wie bei den SCR-Verfahren üblich, mit dieser Anlagenkonfiguration unterbleiben. Dies spart die Aufheizenergie und trägt zu Energieeffizienz bei.

...mit intelligenter Regelung

Neben der Anlagentechnik leistet die Regelungsstrategie der Rauchgasreinigungsanlage einen wesentlichen Beitrag zu den niedrigen stöchiometrischen Verbräuchen; besonders hervorzuheben sind:

  • die Regelung der Kalkmilchmenge erfolgt über Reingas-Sollwerte für HCl und SO2, die sich am bisherigen Tagesverlauf orientieren. Im praktischen Betrieb führen diese »gleitenden« Sollwerte normalerweise zu während des Tages langsam ansteigenden HCl- und SO2-Reingaswerten und gleichzeitig abfallenden Stöchiometrien. Ein typischer Tagesverlauf dieser Parameter ist in Tabelle 2 dargestellt.
Abb.2 Tagesverlauf der Kalkmilchregelung
  • im Normalfall ist HCl die Leitgröße für die Rauchgasreinigung. Die zur Einhaltung des HCl-Sollwertes im Reingas eingebrachte Ca(OH)2-Menge reicht dabei üblicherweise aus, um gleichzeitig SO2-Reingaswerte unterhalb 30 mg/Nm3 zu erreichen. Deshalb wird mit einem SO2-Sollwert im Reingas von 50 mg/Nm3 (und nicht 30 mg/Nm3, dem Jahresgrenzwert) gefahren. Die bisherigen Auswertungen zeigen, dass mit dieser Betriebsweise der geforderte SO2-Jahresgrenzwert insgesamt eingehalten wird.

Stufe für Stufe ein ökologischer Erfolg

Abb.3 Emissionen der TAS aus 2006 in Relation zu den genehmigten Grenzwerten (teilweise unterhalb der 17. BlmSchV)

Von Planungsbeginn an lag den privaten Betreibern der Abfallentsorgungs- und Energiegewinnungsanlage sowohl der ökologische als auch der ökonomische Erfolg am Herzen. Was in den 70 m hohen Schornstein abgeleitet wird, genügt allen Ansprüchen des Immissionsschutzes (Abb. 3) und sorgt für hocheffiziente und preiswerte Energie im Salzbergener Raffineriekomplex.

Cent für Cent ein ökonomischer Erfolg

Der Planungsansatz der Anlage in Salzbergen beruht auf einem Kostenvergleich zwischen den unterschiedlichen Verfahrenstypen der Rauchgasreinigung in Kombination mit den technischen Möglichkeiten und der Temperaturführung modernster Feuerungsanlagen.

Auf Grundlage dieses Kostenvergleichs und der Art der zu erwartenden Müllbestandteile und -menge konnten die Gesamtkosten in Abhängigkeit von der Rauchgasmenge projektiert werden.

Dass die Sprühabsorbtion mit Kalkmilch im Verfahrensverbund dabei einen hohen Anteil an der Wirtschaftlichkeit hat, versteht sich dabei fast von selbst.

 

Literatur: Baudokumentation der TAS
Veröffentlichte Emissionswerte 2006

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