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Anmaischen von Sekundärbrennstoffen

Mischen von hochkalorischen flüssigen und festen Abfällen
Anmaischen von Sekundärbrennstoffen

Für ein Entsorgungsunternehmen, das eine Wirbelschichtverbrennung betreibt, wurde eine Aufbereitungsanlage für Sekundärbrennstoffe gebaut. Die bisherigen Erfahrungen zeigen, dass die schwierigen Aufgaben, die mit der Verarbeitung der verschiedensten Sekundärbrennstoffe verbunden sind, durch präzise Detailplanung gelöst werden können.

Thomas Schütze

Viele Verbrennungsanlagen können Sekundärbrennstoffe in sehr unterschiedlicher Konsistenz aufnehmen, sofern diese bereits im Vorfeld konditioniert werden. Ihr Einsatz ist durch genehmigungsrechtliche Vorschriften geregelt, die Mengen und Stoffkategorien festlegen. Neben den konventionellen Verbrennungsanlagen und Drehrohröfen sind auch Wirbelschichtfeuerungen durchaus in der Lage, eine breite Skala von Sekundärbrennstoffen zu verwerten und hierdurch den Einsatz des Primärbrennstoffs zu reduzieren. Aufgrund des oft höheren Energiegehaltes der Sekundär- gegenüber den Primärbrennstoffen kann hierdurch die Effizienz der Anlage erhöht und, bei entsprechender Auslegung der Vorstufen, die Kostensituation verbessert werden.
Voraussetzung hierfür ist eine weitestgehende Homogenisierung der flüssigen und festen Einsatzstoffe mit dem Ziel, die entstandene Suspension zu einer pumpfähigen und für die Puffertanks verträglichen Konsistenz zu konditionieren und sie danach unmittelbar in die Verbrennung zu fördern. Eine solche Anlage stellt besonders hohe Anforderungen an die genaue Abstimmung ihrer Komponenten und die präzise Steuerung des Prozesses.
Planungsgrundlagen
Die zentralen Aufgaben der Anlage waren die Übernahme und Dosierung von festen und flüssigen Sekundärbrennstoffen, die Abscheidung von Störstoffen, die Homogenisierung und Zerkleinerung der Feststofffraktion sowie das Anmaischen der festen mit den flüssigen Sekundärbrennstoffen. Darüber hinaus sollte die Zuführung der Brennstoffsuspension in Puffertanks bzw. die Eindüsung in die Wirbelschichtverbrennungsanlage gelöst werden.
Zu verarbeiten sind u. a. Pfanzenöle, Fettabfälle, Rückstände aus Raffinerie- und Destillationsprozessen, Öl-, Fett- und Waschemulsionen, getränktes Sägemehl, Gießerei-Altsande, Strahlmittelrückstände sowie Zuschlagstoffe zur Bindung von Schadgasen.
Die Einsatzstoffe variieren in ihrer Konsistenz von flüssig und pastös über grob und staubförmig bis hin zu klumpend und klebrig. Sie werden per LKW angeliefert. Annahmeort ist eine Halle, in der eine Bodenluft-Absauganlage installiert ist. Sie führt die Hallenluft der Verbrennung zu und sorgt kontinuierlich für Frischluft von außen. Außerdem stand ein Tanksystem für die Annahme von Flüssigstoffen bereit, aus dem diese nach Bedarf für den Suspensionsvorgang abgezogen werden können.
Anlagenplanungund Realisierung
Der errichtete Feststoff-Annahmebunker wird mit einem Radlader kostensparend beschickt: Sein Fahrer ist der einzige Bediener in der gesamten Anlage. Er hat darüber hinaus die Aufgabe, den reibungslosen Betrieb des Systems visuell zu überwachen und die angelieferten Flüssig- und Festbrennstoffe zu übernehmen.
Aus dem Feststoffbunker zieht eine Doppel-Paddelschnecke das Material ab und überträgt es auf einen Gurtförderer. Die Austragsmenge wird überwacht, und dem Radladerfahrer wird optisch und akustisch signalisiert, wann ein Nachfüllen des Bunkers erforderlich ist. Beim Übergang auf den Gurtförderer wird das Material aufgelockert.
Am Abwurf des Gurtförderers entfernt ein Magnetabscheider Eisenteile aus den Feststoffen. Weitere Störstoffe werden über ein Sichelscheibensieb abgeschieden. Hier ist außerdem ein Knollenbrecher installiert, mit dem auch die Korngröße beeinflusst werden kann. Im Betriebsablauf schließt sich eine Stopfschnecke an, mit der ein Mischer beschickt wird.
Kernstück der Anlage
Der Mischer vom Typ AVA HTK 3.100 ist das Kernstück der Anlage. Er wurde für diesen besonderen Einsatz aus einem Mischer entwickelt, der sich in einer Heavy-Duty-Ausführung bereits bei mehreren Sonderabfall-Verbrennungsanlagen in der Homogenisierung der Einsatzstoffe bewährt hat. Das Aggregat ist als Einwellen-Turbulent-Mischer ausgeführt und arbeitet kontinuierlich. Über zwei Eingänge werden Fest- und Flüssigstoffe in den Mischer geleitet. Die Mischelemente an der Welle sind so angeordnet, dass eine hohe Rückvermischung gewährleistet ist: Frisch zugeführtes Material wird kontinuierlich mit altem vermischt, damit ist eine weitest gehende Homogenisierung gesichert. Darüber hinaus sorgen die bei der Rückvermischung auftretenden Scherkräfte dafür, dass in der Suspension noch verbliebene Knollenreste aufgerieben und somit die Stoffe für die Verbrennung optimal vorbereitet werden. Einen gleichbleibenden Füllstand sichert ein Überlaufwehr auf der Austragsseite des Mischers. Abgestimmt auf die Zusammensetzung des Materials und auf die Feuerung variiert die Verweilzeit im Mischer.
Zur Inertisierung ist der Mischvorgang mit Stickstoff überlagert. Innendruck und O2-Gehalt werden überwacht. Über einen Fallschacht fließt die Suspension aus dem Mischer in den Pumpen-Vorlagebehälter. Ein Kontrollsystem steuert kontinuierlich über Füllstandsmessungen den Transport von festen und flüssigen Stoffen zum Mischer und verhindert sicher eine Überfüllung des Systems in den vorgeschalteten Anlageteilen. Eine Feststoff-Kolbenpumpe fördert die Suspension unmittelbar in die Verbrennung oder in Zwischentanks.
Hohe Betriebssicherheit
Die gesamte Anlage wird über Bildschirm-Steuerung bedient. Hierzu werden vor Inbetriebnahme die Betriebsweise, die Suspensionsmenge und das Mischungsverhältnis vorgewählt. Aufgrund der Erfahrungen mit der zu verarbeitenden Skala von Einsatzstoffen wurden hierzu nach Kriterien der Viskosität, des Energiegehaltes und der Mischtechnik Rezepturen festgelegt. Die Produktion der Suspensionsmenge und ihre Zufuhr in die Verbrennung wird über die Verbrennungstemperatur gesteuert.
Das Verarbeitungssystem trägt somit in hohem Maße zur Betriebssicherheit des Verbrennungsprozesses bei, weil es Über- und Unterschreitungen der Verbrennungstemperatur entgegenwirkt. Darüber hinaus können durch gezielte Auswahl der Stoffe und über die Homogenisierung im Mischer Emissionsspitzen abgebaut, somit die Abgasqualität positiv beeinflusst und die Kosten am teuren Ende des Rauchgaskanals gesenkt werden.
Die Anlage wird im 3-Schicht-Betrieb gefahren. Sie genügt allen Gesichtspunkten des Arbeitsschutzes und der Sicherheitstechnik. Der Aufbereitungsbereich und der Lagerbereich sind getrennt. Die Anlagensteuerung selbst ist, vor allem mit Blick auf das ständig wechselnde Schichtpersonal, bedienerfreundlich gestaltet.
Unmittelbar ist je Schicht nur der Radladerfahrer für die Beschickung und Überwachung der Anlage eingesetzt. Die Bildschirmüberwachung und -steuerung übernimmt der Wartenfahrer der Gesamtanlage. Die vor Inbetriebnahme der neuen Beschickungsanlage notwendige ständige Überwachung und Wartung des offenen Systems durch Mitarbeiter konnte eingestellt werden.
Betriebserfahrungen
Erfahrungen aus dem ersten Betriebsjahr zeigen, dass die vertraglichen Leistungsvorgaben durch diese Anlagentechnik erfüllt wurden. Materialführung über Rohrleitungssysteme und die Eindüsung in die Verbrennung waren bei bisherigen Systemen stets störanfällig. Verstopfungen der Förderleitungen treten heute systembedingt wegen der fast vollständigen Auflösung aller Feststoffagglomerate nicht mehr auf.
Seit der Inbetriebnahme der Beschickungsanlage ist die Verbrennung einfacher zu betreiben. Die auf die Verbrennung abgestimmte Qualität und Menge der Sekundärbrennstoffe bewirken, dass die Verbrennungsparameter deutlich leichter konstant gehalten werden können. Ein höherer Wirkungsgrad und somit ein wirtschaftlicherer Anlagenbetrieb sind die Konsequenz.
Wie bereits erwähnt, werden auch die Emissionswerte positiv beeinflusst. Hierzu liegen aus einer SVA die Erfahrungen aus einem zweijährigen Betrieb vor. Zur Homogenisierung der Einsatzstoffe ist in dieser Anlage der gleiche Mischertyp in Heavy-Duty-Ausführung eingesetzt. Nach Angaben des Betreibers liegen die kalkulierten und realisierten Investitionen bei rund 25% der Werte, die für Abgasreinigungsanlagen hätten investiert werden müssen. Der Grund: Während die Abgasreinigung stets für die Spitzenwerte ausgelegt werden muss, können durch gezielte Materialzufuhr und Homogenisierung diese Spitzen vermieden werden.
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