Flexible Entsorgungskonzepte

Vor allem wegen gesetzlicher Auflagen und aufgrund wirtschaftlicher Überlegungen wird in Deutschland die Klärschlammmitverbrennung in Kraftwerken favorisiert. Als Systemanbieter hat Putzmeister (PM) deshalb Lösungen zur Mitverbrennung von mechanisch entwässertem Klärschlamm in Kohlekraftwerken und in Müllverbrennungsanlagen entwickelt. Die PM-Konzepte zur Klärschlammentsorgung sind so flexibel, dass sie nicht nur für neue Anlagen eine interessante Lösung bieten, sondern auch in älteren Verbrennungsanlagen und Kraftwerken nachgerüstet werden können bzw. die vorhandene Infrastruktur nutzen. Um mögliche Schnittstellenprobleme zu reduzieren, liefert Putzmeister die komplette Systemtechnik aus einer Hand. Dazu zählen u. a. die Klärschlammannahme, die Klärschlammbevorratung, die Klärschlamm-förderung und -verteilung sowie die Dosierung mit Injektion des Klärschlamms in den Brennraum.

Die Nachrüstung einer Klärschlammlinie wird am Beispiel des Kraftwerks Phönix der Mitteldeutschen Braunkohlegesellschaft in Mumsdorf bei Zeitz beschrieben. Die Anlage ist seit etwa zwei Jahren zur vollen Zufriedenheit der Auftraggeber in Betrieb. Die Lieferung der technischen Komponenten erfolgte über eine von der IMO Merseburg als Generalunternehmer beauftragte Liefergemeinschaft (Putzmeister, seepex Seeberger, Siemens) unter Konsortialführerschaft von Putzmeister.

Im Kraftwerk Phönix wird der mechanisch entwässerte Klärschlamm zusammen mit dem Primärenergieträger Braunkohle über die Kohlemühlen der Verbrennung zugeführt. Bei 100%iger Kessellast können bis zu 5% des Kohlemassenstroms als Klärschlammtrockensubstanz (TS) mitverbrannt werden.

Im Kraftwerk Phönix wird der mechanisch entwässerte Klärschlamm aus kommunalen Klärwerken per LKW angeliefert und mit einem Radlader in ein 31 m³ fassendes Annahmesilo aufgegeben. Im Boden des Annahmesilos ist ein hydraulisch angetriebenes Putzmeister-Austragssystem installiert, dessen Gleitrahmen und Förderschnecke eine nachgeschaltete PM-Dickstoffpumpe mit Klärschlammfilterkuchen beschickt. Bei der Dickstoffpumpe Kos 1080 handelt es sich um eine S-Rohrpumpe ohne Ventile, die einen maximal freien Öffnungsquerschnitt für im Klärschlamm enthaltene Fremdkörper bietet.

Die Kos 1080 fördert das Material durch eine ca. 160 m lange Rohrleitung (DN 200) ins Kesselhaus. In die Pumpleitung ist unmittelbar hinter der Kos-Pumpe ein Abscheider mit Siebkorb eingebaut, der klärschlammfremde Stoffe wie Holzstücke, Steine, Metallteile etc. aussondert und mögliche Stopfer in nachgeschalteten Anlagenteilen verhindert. Über Differenzdruckmessungen wird die Funktion des Fremdkörperabscheiders ständig überwacht.

Um den Förderdruck durch die Wandungsreibung in der Rohrleitung zu reduzieren, wurde eine separate Station zum Ansetzen und Dosieren von Gleitmittel installiert. Dazu wird als Gleitmittel eine hochmolekulare Polymerlösung (PCL) zugegeben. Während eine Injektion mit Wasser lediglich eine Druckreduzierung von etwa 20% ermöglichen würde, verringert sich der Pumpdruck bei Verwendung des PLC-Gleitmittels um bis zu ca. 80%.

Die KosS 1080 ist in dieser Ausführung für Pumpdrücke bis 80 bar bei einer effektiven Förderleistung von 18 m³/h ausgelegt.

Ein wesentlicher Vorteil der Pumpförderung von Klärschlamm gegenüber anderen Transportmethoden besteht darin, dass Schlämme von ganz unterschiedlicher Konsistenz (stichfest, plastisch, klebrig oder flüssig) gepumpt werden können. Die Förderung erfolgt dabei durch hermetisch dichte Rohrleitungen, so dass jede Geruchsbelästigung und Verschmutzung der Umgebung vermieden wird.

Für den Transport des entwässerten Klärschlamms aus dem Annahmegebäude wird lediglich eine Kos-Dickstoffpumpe eingesetzt. Im Kesselhaus des Kraftwerks teilt sich die Hauptförderleitung an den Dampfkesseln in jeweils vier Stichleitungen (DN 150) auf. Die Stichleitungen führen über Eintragslanzen zu den vier Zuteilern je Dampfkessel. Um den Klärschlamm mit einem TS-Gehalt von 25 bis 35% der Verbrennung in den vier Kesseln zuzuführen, wird der Schlamm über jeweils vier Zuteiler je Dampfkessel – mengenproportional – dem Kohlestrom zu den Mühlen zudosiert. Dabei erfolgt die Förderung über 16 seepex-Exzenter-Schneckenpumpen der Baureihe BTEI, die von je einem Vorlagebehälter gespeist werden. Diese verfügen über ein Volumen von ca. 1,85 m³ und werden über elektrisch gesteuerte Kugelhähne füllstandabhängig beschickt. Dabei wird immer nur ein Zwischenbehälter aufgefüllt. Die seepex-Pumpen der Baureihe BTEI gehören zu den Trichterpumpen der Baugruppe T, die vor allem zur Förderung zähfließender bis stichfester Medien in nahezu allen Industriezweigen eingesetzt werden. Um eine bessere Zuführung des Materials zu erreichen, verfügen die Pumpen dieser Baugruppe zusätzlich über einen Einlauftrichter und eine Transportschnecke. Der senkrechte Aufsatztrichter der BTEI-Baureihe ist innen mit PTFE beschichtet, so dass ein Ankleben des Schlamms verhindert wird. Die Bauhöhe beträgt ca. 2 m.

An jedem Einlauftrichter der seepex-Pumpen finden Ultraschallniveaumessungen statt. Beim Unterschreiten eines Mindest-grenzwerts wird die Befüllung eingeschaltet, beim Überschreiten des maximalen Grenzwerts wird sie abgestellt.

Um eine optimale Verbrennung zu gewährleisten, werden in den Mühlen die Kohle und der zudosierte Klärschlamm gemeinsam aufgemahlen, vermischt und getrocknet. Der Austrag des Brennstaub-Gemischs aus Kohle und entwässertem Klärschlamm aus den Brennstoffmühlen sowie das Zuführen des Materials in die Kesselfeuerung erfolgt mit Hilfe von Heißluft.

Das Kraftwerk Phönix in Mumsdorf verfügt über eine installierte elektrische Leistung von 110 MW und wird mit Braunkohle aus dem Tagebau Profen beliefert. Seit der Inbetriebnahme einer modernen Rauchgasentschwefelungsanlage (REA) auf der Grundlage des Nassen Kalkstein-Additivverfahrens werden alle gesetzlich geforderten Emissionsgrenzwerte eingehalten – auch bei der Mitverbrennung von entwässertem Klärschlamm.