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Produkte und Lösungen, 28.06.2006, 10:17

Konsequente Modernisierung

Eine effizientere Verbrennung, geringere Emissionen sowie deutlich niedrigere Betriebs- und Instandhaltungskosten. Das erreichte die Bremer Abfallbehandlung Nord GmbH (ANO) in ihrem Müllheizwerk durch konsequente Modernisierung. Herzstück des neuen Feuerungskonzeptes ist ein Vorschubrost mit patentierter Wasserkühlung, eingebaut von ThyssenKrupp Xervon Energy. Er sorgt für einen höheren Mülldurchsatz und einen besseren Müllausbrand. Vor allem aber ermöglicht er auch das Verbrennen von Brennstoffen mit hohen Heizwerten.

Gestiegener Umweltschutz, eine geänderte Abfallwirtschaft und damit eine völlig veränderte Müllzusammensetzung machten die Walzenrostfeuerungen der vier Naturumlauf-Sattdampfkessel im Bremer Müllheizwerks (Baujahr 1969) ineffizient. Was heute in die Müllverbrennung geht, ist kaum mehr anderweitig verwertbar und hat meist einen hohen Heizwert. Das führt nicht nur zu höheren Verbrennungstemperaturen, sondern produziert darüber hinaus andere, enorm korrosive Rauchgasbestandteile, vor denen die Umwelt, aber auch die Anlage geschützt werden müssen.

Optimale Abstimmung

Vorhandene Anlagen zu optimieren, sprich Verbrennungsablauf, Feuerung und den Dampferzeuger zu modernisieren und neu abzustimmen, zählt zu den Spezialitäten der Duisburger Thyssen Krupp Xervon Energy, vormals LLS Standardkessel Service. Das Traditionsunternehmen gehört seit Januar zum Industriedienstleister Thyssen Krupp Xervon und bietet von der Planung über das detaillierte Engineering bis hin zur Inbetriebnahme alle erforderlichen Dienstleistungen aus einer Hand. Und das sind nicht wenige. Schließlich betrifft eine Modernisierung die gesamte Kesselkonstruktion und deren Nebenaggregate. Anlagenkomponenten wie Kessel-Druckteil, Müllaufgabe, Verbrennungsrost, Entschlacker, Verbrennungsluftsystem, Hydraulikanlage, E-MSR-/Automatisierungstechnik wie auch die Feuerungsleistungsregelung müssen angepasst oder gar neu installiert werden.

Von den Bremern erhielten die Duisburger zunächst den Auftrag, an den Kesseln 2 und 3 die dort vorhandene Walzenrostfeuerung durch eine wassergekühlte Vorschubrostfeuerung (LLS-Verfahren) zu ersetzen. Das von LLS entwickelte Modernisierungskonzept hatte den Betreiber auch deshalb überzeugt, weil ihm bereits in der Planungsphase die künftig zu erwartenden Prozess-Eckdaten vorgestellt wurden. Dazu hatten die Feuerungstechnologen gemeinsam mit dem Lehrstuhl für Umweltverfahrenstechnik und Anlagentechnik der Universität Essen-Duisburg eine Simulation der optimierten Rostverbrennung für die Kessel 2 und 3 durchgeführt - basierend auf Erfahrungen mit bereits ausgeführten Anlagen.

Patentierte Kühlung

Herzstück der neuen Müllverbrennung ist der modular aufgebaute, wassergekühlte Vorschubrost. Er fördert schürend den Brennstoff durch die diversen Verbrennungszonen und bringt die Rückstände zum Schlackeschacht. Eine heiße Angelegenheit, bei der die zur Verbrennung nötige Primärluft - sie wird für jedes Rostmodul separat geregelt und den einzelnen Verbrennungszonen zugeführt - zusätzlich als Kühlung der thermisch enorm beanspruchten Rostbeläge dient.

Während die meisten und vor allem älteren Rostbauarten allein mit dieser Luftkühlung auskommen müssen, besitzt die Vorschubrostfeuerung à la LLS eine zusätzliche patentierte Wasserkühlung. Im Inneren jedes einzelnen Roststabes sind Kühlrohre eingegossen, in denen Kühlwasser zirkuliert. Abgekühlt wird die relativ geringe Kühlwassermenge in einem geschlossenen Kreislauf über einen Wärmetauscher. Er sorgt für eine kontrollierte Wärmeabfuhr und führt die gewonnene Abwärme wieder dem Gesamtprozess zu.

Basierend auf Erkenntnissen mit dem laufenden Anlagenbetrieb wurde in Bremen das Dichtungskonzept [AB1]der Wasserzuführung zu den gekühlten Rostelementen überarbeitet. Die Schnittstellen zwischen den beweglichen und nicht beweglichen Elementen wurden durch wartungsarme Dichtungselemente ersetzt.

Optimale Luftzufuhr

Nicht allein das außergewöhnliche Kühlprinzip sorgt für hohe Effizienz. Eine ausgeklügelte Verbrennungsluftverteilung trägt ebenfalls dazu bei. Die in Bremen eingesetzten Vorschubroste bestehen aus jeweils zwei Rostbahnen. Jede davon ist in drei Zonen unterteilt. Zone 1 und 2 sind wassergekühlt. Rostzone 3 hingegen ist als Ausbrandzone luftgekühlt. Pro Rostzone gibt es zwei Primärluftzuführungen, so dass insgesamt zwölf Kanäle die gesamte Rostfläche versorgen. Jeder davon ist mit einer Regelklappe und Mengenmessung ausgestattet. So lässt sich die Primärluftversorgung an allen Rostmodulen unabhängig regeln und exakt an den stets variierenden Verbrennungsablauf anpassen. Die Sekundärluft, deren Anteil ungefähr 30 Prozent ausmacht, wird am Eintritt in den ersten Zug über mehrere in der Vorder- und Rückwand angeordnete Düsen eingebracht. Das sorgt für eine vollständige Durchmischung der Abgase und eine optimale Nachverbrennung.

Unterschiedlich schnell durchs Feuer

Zur optimalen Steuerung und Regelung des Verbrennungsprozesses werden die einzelnen Roststufenmodule mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten gefahren. Ob bei der Vortrocknung und Zündung zu Beginn (Rostzone 1), in der Hauptverbrennung (Zone 2) oder beim Ausbrennen (Zone 3): ein raffiniert abgestimmtes Miteinander aus Luftzufuhr und Transportgeschwindigkeit schafft in jeder einzelnen Zone die gewünschten Prozessbedingungen. Das gewährleistet einen optimalen Ausbrand und eine hohe Energieausbeute des eingebrachten Brennstoffes. Ergebnis: Energieerzeugung und eine umweltfreundliche Entsorgung des Müllaufkommens.

Folgeaufträge

Nachdem die ersten beiden Verbrennungslinien termingerecht modernisiert waren, folgten prompt die Aufträge, Kessel 1 zu erneuern und die Verbrennungslinie 4 bis Ende 2006 zu modernisieren. Durch die Optimierung kann die Bremer Verbrennungsanlage heute Brennstoffe mit hohem Heizwert effektiver verarbeiten: Ersatzbrennstoff, Siedlungsabfälle, Industrieabfälle, Shredder-Leichtfraktionen aus Kfz-Recycling und in Beimischung sogar Klärschlämme. Die emittierten Rauchgase halten die derzeit geltenden Grenzwerte nicht nur sicher ein, sondern unterschreiten sie teilweise sogar deutlich.

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