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Kohlekraftwerke zur Mitverbrennung von EBS – Anlagen, EBS-Mengen und -Qualitäten,

Betriebserfahrungen, Trends und Prognosen –

Stephanie Thiel

1. Anlagen und Projekte zur Mitverbrennung von Ersatzbrennstoffen – Stand Frühjahr 2011 Dem folgenden Überblick über die Aktivitäten zur Mitverbrennung von

• ErsatzbrennstoffenausgemischtenSiedlungsabfällen(EBS-S)und/oder

• ErsatzbrennstoffenausproduktionsspezifischenGewerbeabfällen(EBS-P)

indeutschenKohlekraftwerkenliegteineRecherchemitStandMärz/April2011zuGrunde.

1.1. DauerbetriebDerzeitwerdeninzehnKohlekraftwerkeninDeutschlandErsatzbrennstoffeausgemischtenSiedlungsabfällenund/oderproduktionsspezifischenGewerbeabfällenimDauerbetriebmitverbrannt.

DerKraftwerksstandortJänschwaldeverfügtindeneinbezogenenachtderinsge-samtzwölfstaubgefeuertenBraunkohlekesselübereinegenehmigteMitverbren-nungskapazitätvon3,6Ma.-%EBS-S–dasentspricht540.000TonnenproJahr.DiefrüherefreiwilligeSelbstbeschränkungauf400.000TonnenproJahrwurdeab2009überschritten:DieEinsatzmengenwurdenzunächstauf410.000Ton- nen(2009)unddannauf472.000Tonnen(2010)erhöht.DiePlanmengenfürdiekommendenJahrebis2014liegenzwischen415.000und435.000TonnenproJahr.

ImBraunkohlekraftwerkSchwarze PumpewerdenseitAugust2007inbeidenstaubgefeuertenKesselnErsatzbrennstoffeausgemischtenSiedlungs-undGewer-beabfällenimDauerbetriebmitverbrannt.DiediesbezüglicheKapazitätinHöhevon80.000t/awurdeimerstenvollenBetriebsjahr(2008)mitetwa69.000Ton- nenweitgehendausgeschöpft. IndenbeidenFolgejahrengingdieMengeaufetwa44.000TonnenproJahrzurück,undab2011isteineweitereReduktionaufetwa30.000TonnenproJahrgeplant.IndenbeidenBraunkohlekesselnwerdennebenEBS-SauchFaserschlämmeundMischbrennstoffeingesetzt.

DasKraftwerkWerne/Gersteinwerk ist das einzige SteinkohlekraftwerkmitTrockenstaubfeuerung inDeutschland, indemsiedlungs-undgewerbeabfall-stämmigeErsatzbrennstoffemitverbranntwerden.DiegeplanteSteigerungder

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Einsatzmengevon100.000auf140.000TonnenproJahrEBS-S/EBS-PabdemJahr2007wurdenichtumgesetzt.Ursache istdieVerringerungderAusnut-zungsdauerdesKraftwerks:diesteigendeStromeinspeisungauserneuerbarenEnergienführtzustarkenAuswirkungenaufdasEinsatzregime.AngesichtsderverringertenBetriebsstundenzahllässtsicheineErhöhungdesErsatzbrennstoff-EinsatzesinWernenichtrealisieren.

IndenbeidenZWS-KesselndesBraunkohlekraftwerksBerrenrath/Villewerdenjährlichetwa65.000TonnenEBS-Seingesetzt–genehmigtsind80.000TonnenproJahr.AußerdemwerdenauchKlärschlammundAltholzmitverbrannt.

DerBetreiberRWEhatte einenAntrag gestellt, denErsatzbrennstoffeinsatzaufinsgesamt49,7%derFeuerungswärmeleistungdeutlichauszuweiten.1 Im EinzelnenumfasstederAntragdieErhöhungderMengeanEBS-Sauf100.000TonnenproJahrsowiedieErhöhungderKlärschlamm-Mengeunddenzusätz-lichenEinsatzvonFlüssigbrennstoffen (HydrauliköleundTeere).AnfangMai2011hatRWEdenAntragvorerstzurückgezogen.

ImBlock3desKraftwerksVeltheim/Porta WestfalicawurdedieMitverbrennungvonEBS-SwiegeplantaufdiezweitedervierBrennkammernderSteinkohle-Schmelzkammerfeuerungausgeweitet.DagegenkonntediegeplanteSteigerungderEinsatzmengevonetwa5.000Tonnen imJahr2006aufdasNiveauderverfügbarenKapazitätinHöhevon20.000bis25.000TonnenproJahrab2008nichtumgesetztwerden.DieJahresmengenbliebenmit4.300bis6.700TonnenweithinterdemZielzurück.UrsachefürdieseEntwicklungist,dassdieEin-satzstundendesSteinkohleblocksreduziertwurden.DieseTendenzwirdsichindenkommendenJahrenweiterfortsetzen.DemgemäßgehtderBetreiberdavonaus,dassdiemitverbranntenMengenindenkommendendreiJahrenweiteraufetwa3.000bis4.000TonnenEBS-SproJahrzurückgehenwerden.

ImSteinkohle-HeizkraftwerkPforzheimmitzirkulierenderWirbelschichtfeue-rungwerdenseitNovember2009EBS-SausderMBAKahlenbergundEBS-PausKunststoffenmitverbrannt.DiejährlicheEinsatzmengesollbis2012aufetwa20.000Tonnengesteigertwerden.AnderAnlagewurdenVerschleißerscheinun-genbeobachtet,diederBetreiberaberaufdieeingesetztenSteinkohlesortenundnichtaufdiemitverbranntenErsatzbrennstoffezurückführt.

ImSteinkohle-HeizkraftwerkderStadtwerkeFlensburgwurde–nachumfang-reichenUm-undNachrüstungen–indenJahren2007und2008nacheinanderindreiderinsgesamtfünfZWS-KesseldieMitverbrennungvonErsatzbrennstof-fenausvorsortiertengemischtenGewerbeabfällenbegonnen.SeiteinigerZeitwerdendiesemEBS-SbereitsbeimLieferanten15%Altholzschnitzel(u.a.ausSperrholz)zugemischt,zudemwerdenauchgeringereMengenSpuckstoffeundDSD-Sortierrestemitverbrannt.DieGesamteinsatzmengewurdeindenvergan-genenJahrensukzessiveaufrund47.000Tonnen(2010)gesteigert.Ab2011soll

1 füreinzelneSchadstoff-ParameterwurdeeineAusnahmeregelmitEmissionsgrenzwertenbeantragt,dieerheblichunterdenender17.BImSchVliegen:fürSO2154mg/Nm

3statt50mg/Nm3undfürHCl81mg/Nm3 statt10mg/Nm3

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sieweiteraufdenZielwertvon62.000TonnenproJahrerhöhtwerden.IndenbetreffendenKesselnwurdenSchädeninfolgevonerhöhtemVerschleiß/Abtra-gungendurchdenErsatzbrennstoff-Einsatzfestgestellt.2AlsGegenmaßnahme

Tabelle1: KraftwerkemitMitverbrennungimDauerbetrieb(StandMärz/April2011)

Standort Betreiber Kohleart Feuerungsart EBS-Art Kessel Beginn des Dauerbetriebs

Jänschwalde Vattenfall Braunkohle Trockenstaub- EBS-S Werke Y1 + Y2 Y1: 02/2005 feuerung1 (8 von 12 Kesseln) Y2: 07/2005

Schwarze Vattenfall Braunkohle Trockenstaub- EBS-S2 beide Kessel 08/2007 Pumpe feuerung1

Werne/ RWE Steinkohle Trockenstaub- EBS-S Block K 2004/2005 Gersteinwerk feuerung EBS-P (einziger Kessel)

Berrenrath/ RWE Braunkohle ZWS EBS-S2 beide Kessel 01/2007 Ville

Veltheim/Porta GK Veltheim Steinkohle Schmelzfeuerung EBS-S2 Block 3 01/2007 Westfalica (E.ON/SWB) (1 von 2 Kesseln)

Pforzheim Heizkraftwerk Steinkohle ZWS EBS-S einziger Kessel 11/2009 Pforzheim GmbH EBS-P

Flensburg Stadtwerke Steinkohle ZWS EBS-S2 Kessel 9+10+11 Kessel 11: 2007 Flensburg (3 von 5 Kesseln) Kessel 9: 06/2008 Kessel 10: 10/2008

Duisburg Stadtwerke Steinkohle ZWS EBS-P2 Block I 01/2009 Duisburg (1 von 2 Kesseln)

Osnabrück Ahlstrom Braunkohle und ZWS EBS-P2 einziger Kessel 1993 (Papierfabrik) Steinkohle

Oberkirch Koehler Steinkohle ZWS EBS-S einziger EBS-P: 2004 (Papierfabrik) EBS-P2 Kessel EBS-S: 2006

Kraftwerke mit ruhender Mitverbrennung

Werdohl- Mark-E Steinkohle Schmelzfeuerung EBS-S Block E3 2001 Elverlingsen3 (2/1 von 3 Kesseln)

Westfalen/ RWE Steinkohle Schmelzfeuerung EBS-S Blöcke A + B 2003 Hamm 4 EBS-P2 (2 von 3 Kesseln)

Ensdorf5 VSE Steinkohle Schmelzfeuerung EBS-P2 Blöcke 1 + 3 2004 (beide Kessel)

1 mitNachbrennrost2 indenbetreffendenKesselnwerdennebenEBS-S/EBS-PauchandereErsatzbrennstoffartenmitverbrannt3 dieMitverbrennungruhtseitdemFrühjahr20064 dieBlöckeAundBwurdeninderEinsatzfolgezurückgestellt,d.h.siesindkaumnochinBetrieb;damitistauchdieMit-

verbrennungseit2010zumErliegengekommen;dieStilllegungderdreibestehendenBlöckeunddieInbetriebnahmedesNeubau-Doppelblockkraftwerkssindfür2012/2013geplant

5 dieMitverbrennunggeringerMengenEBS-Pwurdeab2008auswirtschaftlichenGründeneingestellt

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wurdezunächstderzuerstmitEBS-SbeaufschlagteKessel11mitSiC-Plattenausgekleidet;für2011istdieAuskleidungvonKessel10geplant.

AlsweitererRegelbrennstoffwerdensaisonalanfallendeFrischhölzer/Holzschnit-zelausderRegion(10.000bis15.000TonnenproJahr),z.B.ausPflegearbeiten,eingesetzt.DerBetreiberplant,dieMengeanHolzweiterzusteigern.

ImJanuar2009wurde imBlockIdesSteinkohlekraftwerksDuisburg (ZWS-Kessel) der Dauerbetriebmit EBS-P aufgenommen. Der ErsatzbrennstoffzeichnetsichdurcheinengeringenChlorgehaltundeinenhohenregenerativen

1998 1999 201120102009200820072006200520042003200220012000

1998 1999 201120102009200820072006200520042003200220012000

1998 1999 201120102009200820072006200520042003200220012000

Langzeitversucherste Versuche Y1 Y2

1998 1999 201120102009200820072006200520042003200220012000

1998 1999 201120102009200820072006200520042003200220012000

Probebetrieb

1998 1999 201120102009200820072006200520042003200220012000

Versuche 2 Kessel 1 Kessel Dauerbetrieb ruht

1998 1999 201120102009200820072006200520042003200220012000

Versuchsbetrieb

1998 1999 201120102009200820072006200520042003200220012000

versuchsweiser Einsatz

1998 1999 201120102009200820072006200520042003200220012000

Blöcke A + B in derEinsatzfolgezurückgestellt

1998 1999 201120102009200820072006200520042003200220012000

seit 1993

sehr geringe Mengen

1998 1999 201120102009200820072006200520042003200220012000

Mitverbrennung eingestellt

K 11 K 10K 9

1998 1999 201120102009200820072006200520042003200220012000

1998 1999 201120102009200820072006200520042003200220012000

zeitlicher Verlauf der Mitverbrennung von EBS-S/EBS-P

2 DasBettmaterialistbeiMitverbrennungvonEBS-SgröberalsbeireinerKohleverbrennung;durchdenhöherenWassergehaltderErsatzbrennstoffeimVergleichzurSteinkohleerhöhensichzudemdieVolu-menströmeunddamitdieAbgasgeschwindigkeiten.

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Kohlenstoffanteil aus.Die genehmigteKapazität beträgt 10.000TonnenproJahr.FürdiekommendenJahrewirdeineEinsatzmengevonüber5.000Tonnenangestrebt.AußerdemwerdennachwievorKlärschlammundTiermehlmitver-brannt.PerspektivischistderEinsatzvonHolz(Frischholz/A1-Holz)alsweitererRegelbrennstoffgeplant.

DerzirkulierendeWirbelschichtkesselderFirmaAhlstrominOsnabrück dient zurEnergieversorgungderdortigenPapierfabrik.AlsRegelbrennstoffewerdensowohlBraunkohlealsauchSteinkohleeingesetzt.NebendemindereigenenPapierfabrik anfallendenPapierfaserschlammwird bereits seit 1993Ersatz-brennstoffausproduktionsspezifischenGewerbeabfällenmitverbrannt.

ZurVersorgungderPapierfabrikKoehlermitProzessdampfundStromwirdamProduktionsstandortOberkircheinfirmeneigenesSteinkohle-Industrieheiz-kraftwerkbetrieben.InderzirkulierendenWirbelschichtfeuerungwerdennebendenanfallendenPapierfaserreststoffenundKlärschlammseit2004auchEBS-P(sortenreineKunststoffe)mitverbrannt.Von2006bis2008wurdeimRahmeneinesregionalenEntsorgungskonzeptsmitdemZweckverbandAbfallbehandlungKahlenberg(ZAK)derschrittweiseUmstiegvonEBS-PaufüberwiegendEBS-SausderMBAKahlenbergvollzogen.

1.2. Ruhender DauerbetriebIndreiSteinkohlekraftwerkenwurdedieMitverbrennungvonEBS-Sund/oderEBS-PnachmehrjährigemDauerbetriebeingestellt.

DerBlockE3desSteinkohlekraftwerksWerdohl-ElverlingsenistalsZyklonfeue-rungausgeführt.2001wurdeinbeidenKesselnderDauerbetriebmitEBS-Sauf-genommen–allerdingsmusstedieErsatzbrennstoffmengeaufgrundderstarkenKesselverschmutzungaufmaximalzwölfProzentderFeuerungswärmeleistunglimitiertwerden.ImNovember2004wurdedieMitverbrennungausbetrieblichenGründen3zunächstaufeinenderKesselbegrenzt,seitdemFrühjahr2006ruhtdieMitverbrennunginbeidenKesseln.

EswurdeinErwägunggezogen,denBlockE3indieKaltreservezuüberführen.NachdenEreignisseninJapanundderDiskussionumdieKernkraftwerkeinDeutschlandwurdendieseÜberlegungenallerdingsersteinmalzurückgestellt.WennderBlockweiterbetriebenwird,wäreesauchdenkbar,dieMitverbrennungvonEBS-Swiederaufzunehmen.Diesistderzeitallerdingsnochoffen.

In Westfalen/Hamm – Steinkohle-Schmelzkammerfeuerung –wurden in denBlöckenAundB4eineVielzahlverschiedenerErsatzbrennstoffartenwieKlär-schlamm,Faserreststoffe,Altkunststoffeusw.eingesetzt.EBS-SundEBS-Pspiel-tendabeimitetwa5.000bis6.000TonnenproJahreineuntergeordneteRolle.3 DiezweiteErsatzbrennstoff-ZuführungsvorrichtungwurdeindieamgleichenStandortbetriebeneundindasDampfnetzeingebundeneWirbelschichtfeuerungsanlagefürentwässertenKlärschlammverlagert,woEBS-SdiebisheralsStützbrennstoffeingesetzteSteinkohlesubstituiert.

4 DarüberhinauswurdenverschiedeneErsatzbrennstoffarten(u.a.auchEBS-S)inderConTherm-AnlagedurchPyrolyse in zwei indirekt beheiztenDrehrohröfen zuPyrolysekoks undPyrolysegas umgesetzt.BeidePyrolyseproduktewurdennachihrerAufbereitungbzw.ReinigungdemBlockC–ebenfallsSchmelz-kammerfeuerung–zugeführt.DieContherm-AnlageamBlockCwurdedurcheinenStörfall(Explosion)beschädigt,derBlockCselberwurdenichtbeschädigt.

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Seit2010wurdenjedochdieBlöckeAundBinderEinsatzfolgezurückgestellt,d.h.siesindkaumnochinBetrieb.DamitistauchderMitverbrennungsbetriebzumErliegen gekommen.Mit der Inbetriebnahme des an diesem Standortgeplanten1.600MW-Neubau-Doppelblockkraftwerks, die sichauf2012/2013verschiebt,sollenalledreibestehendenBlöckestillgelegtwerden.

ImSteinkohlekraftwerkEnsdorfliegtseit2001eineGenehmigungzurMitver-brennungvonbiszu18.000TonnenEBS-PproJahrvor.Von2004bis2007wurdensehrgeringeMengenEBS-P–geshredderterAutohimmel(FehlchargeneinesAutomobilzulieferers)undKunststoffabfälle–inderSchmelzkammerfeu-erungmitverbrannt.Ab2008wurdedieMitverbrennungauswirtschaftlichenGründeneingestellt.

1.3. Erfolgreiche VersucheInvierKraftwerkenwurdenMitverbrennungsversucheunterschiedlicherDauermitErfolgdurchgeführt.ImAnschlusswurdejedoch–ausverschiedenenGrün-den–(bislang)keinDauerbetriebaufgenommenoderangestrebt.

IndenbeidentrockenstaubgefeuertenBraunkohlekesselndesKraftwerksChem-nitzwurdeseitJanuar2007einVersuchsbetriebmitEBS-Sdurchgeführt.2010wurdediebeantragteDauerbetriebsgenehmigungfürdieMitverbrennungvonbiszu5%derFeuerungswärmeleistung–dasentsprichtetwa33.000t/aEBS-S– erteilt.DieGenehmigungenthältAuflagenbezüglichderNachrüstungvonMess-technik.DiedafürerforderlichenInvestitionenwurdenbislangnichtgetätigt,dasichdieMitverbrennungunterdenbetreffendenRandbedingungenfürdenBetreiberwirtschaftlichnichtmehrlohnt.DaherwurdedieMitverbrennungimMai2010eingestellt.

DerzeitwerdenVertragsgesprächemiteinemneuenErsatzbrennstoff-Anbietergeführt,der30.000TonnenEBS-SproJahrliefernkönnte.ObeindiesbezüglicherVertragzustandekommtunddieMitverbrennung–nachErfüllungdererteiltenAuflagen–wiederaufgenommenwird,istnochoffen.BeipositivemAusgangkönntederDauerbetriebfrühestensEnde2011beginnen.

ImKesselN1desKraftwerksBoxberg III–Braunkohlestaubfeuerung–wurde2007/2008 ein einjährigerVersuchsbetriebmit insgesamt etwa16.000Ton-nenEBS-Sdurchgeführt.Der imAnschlussgeplanteDauerbetriebmitbiszu 35.000TonnenproJahrwirdjedoch(vorerst)nichtrealisiert.DerGrundliegtdarin,dassandenEBS-SfürdenEinsatzimKraftwerkBoxberghöhereAnfor-derungenhinsichtlichdermechanischenEigenschaften(härtere Pellets)gestelltwerdenmüssen,diedenAufbereitungsaufwandfürdieErsatzbrennstoff-Liefe-rantenerhöhen.SolangedievonVattenfallvertraglichfixiertenMengenindenKraftwerkenJänschwaldeundSchwarzePumpeunterkommen,kanndieOptioninBoxbergruhenunddamitunnötigerZusatzaufwandvermiedenwerden.

NichtsdestotrotzwurdeeinDauerbetriebs-Antraggestellt,deraberseitensdesBetreibersnichtforciertwird.WennsichdieRandbedingungeninderZukunftändern,isteinspätererEinsatzvonEBS-SinBoxbergdurchausmöglich–Vat-tenfallhältsichdieseOptionoffen.

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ImKraftwerkWeisweiler–ebenfallsBraunkohlestaubfeuerung–wurde2004zunächsteinzweitägigerTastversuchundimdarauffolgendenJahreinzwölf-tägigerGroßversuchdurchgeführt. InderFolgebereitetederBetreiberRWEeinenGenehmigungsantragfürdenDauerbetriebmit100.000bis150.000Ton- nenEBS-S indenbeidengrößtender insgesamtsechsKraftwerksblöckevor,gabdannaberimAugust2006denVerzichtaufdiegeplantedauerhafteMit-verbrennungbekannt.

Im zwischenzeitlich stillgelegten SteinkohlekraftwerkHerdeckewurden be-reits2000/2001ersteBetriebserfahrungenmitdemEinsatzvonEBS-Sineiner Zyklonfeuerunggesammelt.DiesewurdenfürdieanschließendenMitverbren-nungsaktivitätenamStandortWerdohl-Elverlingsengenutzt.

1.4. PlanungenFürdie beidenZWS-Braunkohlekessel inWachtberg/Frechen liegt eineGe-nehmigungfüreinenzweijährigenProbebetriebvor,derdieErhöhungdermit-verbranntenKlärschlammmenge,denEinsatzvonBiobrennstoffen(Frischholz,Grünschnitt, Altholz derKlassenA1undA2) sowie dieMitverbrennung vonErsatzbrennstoffenausSiedlungsabfällenumfasst.

VondenneuenBrennstoffartenstehenseitensdesBetreibersRWEdieBiobrenn-stoffeimFokus.DerProbebetriebläuft.EBS-Swurdedagegenbislangnochnichtmitverbrannt–wederversuchsweiseinderVergangenheitnochimRahmendesderzeitigenProbebetriebs.DiesstellteineOptionfürdieZukunftdar,wirdabernicht forciert.DerBetreiberplant, fürdieAusweitungderErsatzbrennstoff-Mengenund-ArtenanalogzurProbebetriebsgenehmigungeinenentsprechendenDauerbetriebsantragzustellen,derZeitpunktderAntragseinreichungistnoch

Tabelle2: KraftwerkemiterfolgreichenVersuchen(StandMärz/April2011)

Standort Betreiber Kohleart Feuerungsart EBS-Art Kessel Zeit der weitere Versuche Planung

Chemnitz eins energie Braunkohle Trockenstaub- EBS-S beide 01/2007 Mitverbrennung 05/2010 in sachsen3 feuerung Kessel bis aus wirtschaftl. Gründen ein- 05/2010 gestellt; DB-Genehmigung liegt vor; Wiederaufnahme der Mitverbrennung ist offen

Boxberg Vattenfall Braunkohle Trockenstaub- EBS-S2 Werk III 2007/2008 nach 2008 kein Einsatz von feuerung1 Kessel N1 EBS-S mehr; DB-Antrag läuft; (1 von 5 spätere Wiederaufnahme Kesseln) der Mitverbrennung ist offen (Option)

Weisweiler RWE Braunkohle Trockenstaub- EBS-S2 Blöcke 07/2004, 2d Verzicht auf feuerung1 G + H 03/2005, 12 d Dauerbetriebsantrag (2 von 6 Kesseln)

Herdecke Mark-E Steinkohle Schmelz- EBS-S einziger Heizperiode (2004 stillgelegt) (stillgelegt) feuerung Kessel 2000/2001

1 mitNachbrennrost2 indenbetreffendenKesselnwurdennebenEBS-SauchandereErsatzbrennstoffartenmitverbrannt3 bis2010FirmierungalsStadtwerkeChemnitz

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offen.

1.5. Abbruch der Versuche oder der Planung des Dauerbetriebs

AnsechsStandortenwurdendieMitverbrennungsversucheoderdiePlanungdesDauerbetriebsabgebrochen.

In derüberwiegendenZahl derFälle scheiterte derEinsatz vonEBS-Sund/oderEBS-P an feuerungstechnischen Problemen in Staubfeuerungen: In denSteinkohlekesselnderKraftwerkeWedel(Trockenstaubfeuerung)undWerdohl-Elverlingsen/Block E4 (Schmelzkammerfeuerung) brachendieBetreiber dieVersuchewegenunvollständigen Ausbrandsab.AuchimBraunkohlekraftwerkBuschhaus(Trockenstaubfeuerung)wurdekeinzufriedenstellenderAusbranddesErsatzbrennstoffserzielt–imUnterschiedzurüberwiegendenMehrheitderstaubgefeuertenBraunkohlekraftwerke5istderKesselaufgrundderspröden,kurzfaserigenStrukturdereingesetztenSalzkohlenichtmiteinemNachbrennrostausgestattet.WirtschaftlicheErwägungen imZusammenhangmitdergroßenerforderlichenAufbereitungstiefedesErsatzbrennstoffskamenhinzu.

ImSteinkohlekraftwerkIbbenbürenführtederversuchsweiseEinsatzvonEBS-PinderAnthrazitkohle-SchmelzfeuerungzumZusammenbruch der Verbrennung.

BeiderMitverbrennungvonEBS-SimZWS-KesseldesBraunkohlekraftwerksWählitzwurdewährendeinesdreißigstündigenVersuchseindeutlicherKorro-sionsangriff durch Chloridefestgestellt.DaraufhinwurdendiePlänezurdauer-

5 Da vieleBraunkohlendurch fasrigeHolzstrukturen (Xylit) gekennzeichnet sind, verfügendiemeistenBraunkohlekraftwerkemitTrockenstaubfeuerungüberNachbrennroste,aufdenendieXylit-Bestandteileausbrennenkönnen.

1998 1999 201120102009200820072006200520042003200220012000

(1 a)

1998 1999 201120102009200820072006200520042003200220012000

Einzelversuche

1998 1999 201120102009200820072006200520042003200220012000

Versuchsbetrieb Mitverbrennungeingestellt

Kraftwerk stillgelegtVersuche

1998 1999 201120102009200820072006200520042003200220012000

zeitlicher Verlauf der Mitverbrennung von EBS-S

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haftenMitverbrennungzurückgestellt.

Auch im SteinkohlekraftwerkOffenbach – ebenfalls ZWS-Kessel –wurdensowohlderavisiertedritteMitverbrennungsversuchalsauchdiePlanungdesDauerbetriebsmit Ersatzbrennstoffen aus gemischtenGewerbeabfällen ver-worfen, nachdemverschiedeneErsatzbrennstoffhersteller zunächst den vomBetreibergefordertensehrgeringenChlorgehaltzugesicherthatten,dannabernichteinhaltenkonnten.

2. Entwicklung der Einsatzmengen, aktueller Stand und Prognosen bis 2014BeidenBetreiberndergenanntenKohlekraftwerke,indenenEBS-Sund/oderEBS-PimDauerbetriebeingesetztwirdoderbeiVersucheneingesetztwurde,wurdendiemitverbranntenErsatzbrennstoffmengenfürdieJahre2005bis2010sowiedieEinsatzplanungfürdenZeitraumbis2014erfragt.

2.1. Entwicklung der Gesamtmengen in DeutschlandDanachwurdeninDeutschlandimJahr2005rund300.000TonnenErsatzbrenn-stoffeausgemischtenSiedlungsabfällenundproduktionsspezifischenGewerbeab-fällenmitverbrannt(Bild1).

2006 stiegdieEinsatzmenge sprunghaft auf etwa580.000Tonnenan. In denfolgenden Jahren erhöhten sichdie jährlichenErsatzbrennstoffmengenweiter

Tabelle3: Kraftwerkemit Abbruch der Versuche oder der Planung des Dauerbetriebs (Stand:März/April2011)

Standort Betreiber Kohleart Feuerungsart EBS-Art Kessel Zeit der Problem Versuche

Wedel Vattenfall Steinkohle Trocken- EBS-S Block 2 10/2001 – unvollständiger staubfeuerung EBS-P (1 von 2 K.) 09/2002 Ausbrand

Werdohl- Mark-E Steinkohle Schmelz- EBS-S Block E4 01/2001 – unvollständiger Elverlingsen feuerung (1 von 3 K.) 04/2001 Ausbrand

Buschhaus E.ON1 Braunkohle Trocken- EBS-S2 einziger 2004 unvollständiger (Salzkohle) staubfeuerung Kessel (mehrtägig) Ausbrand

Ibben- RWE Steinkohle Schmelz- EBS-P einziger 2000 Zusammenbruch büren (Anthrazitk.) feuerung Kessel der Verbrennung

Wählitz Mibrag Braunkohle ZWS EBS-S einziger 09/2004 (30 h) Chlorkorrosion Kessel 07/2005 (30 h)

Offenbach EVO Steinkohle ZWS EBS-S 1 von 2 K. 04 – 06/2004 Chlorgehalt 10 – 12/2004 des EBS-S3

1 bis31.03.2008FirmierungalsBKB2 imbetreffendenKesselwurdennebenEBS-SauchandereErsatzbrennstoffartenmitverbrannt3 verschiedeneErsatzbrennstoffherstellerhattenzunächstdenvomBetreibergefordertensehrgeringenChlorgehaltzuge-

sichert,konntenihndannabernichteinhalten.

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kontinuierlich,allerdingsmitmoderaterenAnstiegsraten.ImJahr2010wurdemitetwa800.000TonnendasbisherigeMaximumerreicht.NachdenEinsatzpla-nungenderBetreiberfürdiekommendenJahrebis2014istfürDeutschlandinSummemitleichtrückläufigenMitverbrennungsmengenzwischenetwa750.000und770.000TonnenproJahrzurechnen.

Bild1: EinsatzmengenanErsatzbrennstoffenausgemischtenSiedlungsabfällenundproduk-tionsspezifischenGewerbeabfälleninDeutschlandseit2005undPrognosenbis2014

zeitlicher Verlauf der Mitverbrennung von EBS-S/EBS-P

1998 1999 201120102009200820072006200520042003200220012000

Versuche

1998 1999 201120102009200820072006200520042003200220012000

Versuche

Versuche

1998 1999 201120102009200820072006200520042003200220012000

Versuche

1998 1999 201120102009200820072006200520042003200220012000

Einzelversuche

1998 1999 201120102009200820072006200520042003200220012000

Einzelversuche

1998 1999 201120102009200820072006200520042003200220012000

900.000

600.000

500.000

800.000

700.000

400.000

300.000

200.000

100.000

02005

EBS-S und EBS-P

Ersatzbrennstoffeinsatzt

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012Prognose

2013 2014

293

2.2. Einsatzmengen in den einzelnen deutschen KraftwerkenBild 2 zeigt,wie sich diesemitverbranntenErsatzbrennstoffmengenauf dieeinzelnenKohlekraftwerkeverteilen.

Bild2: EinsatzmengenanErsatzbrennstoffenausgemischtenSiedlungsabfällenundpro-duktionsspezifischenGewerbeabfällenindeneinzelnendeutschenKohlekraftwerkenseit2005undPrognosenbis2014

ImgesamtenBetrachtungszeitraumentfallendiemitAbstandgrößtenMengenaufdasKraftwerkJänschwalde,beideminachtderinsgesamtzwölfBraun-kohlekesselErsatzbrennstoffmitverbranntwird.DieJahresmengenlagenseitdervollumfänglichenAufnahmedesDauerbetriebszunächstbeirund390.000Ton- nenproJahr.DiefrüherefreiwilligeSelbstbeschränkungauf400.000TonnenproJahrwurdeab2009aufgehobenunddieEinsatzmengenerhöht–dieHöchstmen-gebetrug472.000Tonnen(2010).FürdieFolgejahresindgeringereDurchsätzeunterhalbvon450.000TonnenproJahrgeplant.

DiezweitgrößteErsatzbrennstoff-Mengeentfälltmitetwa100.000TonnenproJahraufdasSteinkohlekraftwerkWerne.

InBerrenrathwerdenetwa65.000TonnenEBS-SproJahrmitverbrannt.

500.000

450.000

400.000

350.000

300.000

250.000

200.000

150.000

100.000

50.000

0

Ersatzbrennstoffeinsatzt

2005

Jänschwalde Schwarze Pumpe Werne Berrenrath Veltheim

Pforzheim Flensburg Duisburg Oberkirch Werdohl

Westfalen Ensdorf Chemnitz Boxberg Weisweiler

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013Prognose

2014

294

PlatzviernimmtdasHeizkraftwerkFlensburgein, indemdieEinsatzmengeweitervonetwa47.000Tonnen(2010)auf62.000TonnenproJahrab2011ausgeweitetwerdensoll.

MitgeringemAbstandfolgtdasKraftwerkSchwarzePumpemit44.000Tonnen(2010), dessenErsatzbrennstoffeinsatz jedochweiter auf 30.000TonnenproJahrab2011reduziertwerdensoll.

BezogenaufdasJahr2010entfielensomit91%dermitverbranntenErsatz-brennstoffmengeaufdiesefünfKraftwerksstandorte.Dierestlichen9%–ent-sprechend rund 70.000TonnenErsatzbrennstoff – verteilten sich auf sechsweitereKraftwerke.

2.3. Verteilung auf Braunkohle- und Steinkohlekraftwerke sowie deren verschiedene Feuerungssysteme

Bild3: VerteilungderEinsatzmengenanErsatzbrennstoffenausgemischtenSiedlungsab-fällenundproduktionsspezischenGewerbeabfällenaufBraunkohle-undSteinkohle-kraftwerkesowiederenverschiedeneFeuerungssysteme–Ist-Werte2006und2010sowieAbschätzungfür2014

900.000

Ersatzbrennstoffeinsatzt

600.000

500.000

800.000

700.000

400.000

300.000

200.000

100.000

02006

Steinkohlekraftwerke ZWS-Feuerung

Braunkohlekraftwerke ZWS-Feuerung

Steinkohlekraftwerke Schmelzfeuerung

Steinkohlekraftwerke Trockenstaubfeuerung

Braunkohlekraftwerke Trockenstaubfeuerung

2010 Prognose 2014

~ 580.000

~ 800.000~ 770.000

295

Bild3zeigtdieVerteilungderErsatzbrennstoffmengenaufdieBraunkohle-undSteinkohlekraftwerkesowiederenverschiedeneFeuerungssysteme.

VonderEinsatzmenge2010inHöhevonetwa800.000Tonnenentfielenetwa78% aufBraunkohlekraftwerkeundetwa22%aufSteinkohlekraftwerke.

DerAnteilderBraunkohle-Trockenstaubfeuerungenüberwiegtmitetwa65%deutlich,gefolgtvonderBraunkohle-WirbelschichtundderSteinkohle-Trocken-staubfeuerungmit jeweilsetwa13%sowiederSteinkohle-Wirbelschichtmitetwa9%.AufdieSteinkohle-SchmelzfeuerungentfällteinAnteilvonwenigeralseinemProzent.

FürdenZeitraumbis2014zeichnetsichbeileichtrückläufigerErsatzbrenn-stoffmengeeineVerschiebungderEinsatzmengenzuGunstenderzirkulierendenSteinkohle-Wirbelschichtfeuerungenab.DerAnteil derBraunkohle-Trocken-staubfeuerungensinkt.

3. Trends bei der MitverbrennungDieMitverbrennung vonErsatzbrennstoffen aus Siedlungsabfällen und pro-duktionsspezifischenGewerbeabfällenstehtinDeutschlandimSpannungsfeldverschiedenerFaktoren,diemaßgeblichenEinflussaufdenderzeitigenErsatz-brennstoff-EinsatzunddiediesbezüglichenPlanungenderKraftwerksbetreiberhaben.

EinerseitshatdiesteigendeStromeinspeisungauserneuerbarenEnergienzumTeileinschneidendeAuswirkungenaufdasEinsatzregime von Kohlekraftwer-ken. Inmehreren Steinkohleblöcken konnte dieMitverbrennung infolge derreduziertenEinsatzstunden–entgegenfrüherenPlanungen–nichtausgebautwerdenbzw.musste sogardeutlicheingeschränktoder vollständigeingestelltwerden(Kapitel3.1.).

ZudembeeinflussenverschiedenewirtschaftlicheAnreizedieKraftwerksbetreiberbeiderEntscheidungbezüglichdesErsatzbrennstoffeinsatzessowiederWahlderErsatzbrennstoffartenund-mengen:

• Preisentwicklung bei den CO2-Zertifikaten:Entsprechenddemregenera-tivenKohlenstoffanteil imErsatzbrennstoff kann derKraftwerksbetreiberCO2-Zertifikateeinsparen.Ab2013wirdesfürdieStromproduktionkeinekostenloseZuteilungvonCO2-Zertifikatenmehrgeben,diesemüssendannvon der Energiewirtschaft vollständig ersteigert werden. Nach Schätzun-gen vonFachleuten ist einAnstieg des Zertifikatpreises von derzeit rund 16EUR/tCO2

6auf30EUR/tCO2denkbar.

• Entwicklung der Zuzahlungen bzw. Preise für die Ersatzbrennstoffe:DerErsatzbrennstoffmarkthatindenvergangenenJahreneinenstarkenWandeldurchlaufen,insbesonderedurchdengroßenKapazitätsausbaubeiErsatz-brennstoff-Kraftwerken.InderFolgesinddieZuzahlungenfürsiedlungs-undgewerbeabfallstämmigeErsatzbrennstoffeerheblichgesunken,jenachQua-litätsindzumTeilauchPreisefürdieseBrennstoffezuzahlen(Kapitel3.2.).

6 EuropeanEnergyExchange(EEX):EuropäischeEmissionsberechtigung,EUAPrimaryAuctionSpotmarkt;Preis:16,20EUR/tCO2(Handelstag:19.04.2011)

296

• Preisentwicklung bei Kohle:FürSteinkohlekraftwerkeistderKohlepreiseinwesentlicherKostenfaktor.DiePreisefürImportkohlensindgestiegen.

DerEmissionshandelisteinwesentlicherTreiberderBrennstoff-Substitution.ImJahr2009wurdenin63Kraftwerken(nichtnäherspezifizierte)Abfällemitver-brannt,in54dieserAnlagenkonntendurchdieMitverbrennungCO2-EmissionenunddamitZertifikateeingespartwerden.DiesisteinedeutlicheZunahmege-genüberdemVorjahr,indembei55KraftwerkenAbfällemitverbranntwurden,davonin46AnlagenmitCO2-Einsparungen[13].

NebenderMitverbrennungvonErsatzbrennstoffen mit biogenen AnteilenhabenetlicheKraftwerksbetreiberdamitbegonnen,reinregenerativeBiobrennstoffeinihrenKohlefeuerungenmitzuverbrennen,weitereplanendiesfürdieZukunft(Kapitel3.3.).

3.1. Einsatzregime in Kohlekraftwerken zur öffentlichen Stromversorgung

Die steigendenfluktuierenden Stromeinspeisungen aus erneuerbarenEner-gien – insbesondereWindundPhotovoltaik – habendazu geführt, dass dieBetriebsstundenvonvielenKohlekraftwerkenreduziertwurden.DiesbetrifftSteinkohlekraftwerkeinbesondererWeise,dasienichtmehrüberwiegendalsMittellastkraftwerkeeingesetztwerden,sondernzurAbdeckungderResiduallastdienen.DiestarkenAuswirkungendesgeändertenEinsatzregimesauchaufdieMitverbrennungvonErsatzbrennstoffenwerdenandreiBeispielenaufgezeigt.

ImSteinkohlekraftwerkWestfalen/HammwurdendieBlöckeAundBseit2010inderEinsatzfolgezurückgestellt,dasheißtsiesindseitmehralseinemJahrkaumnochinBetrieb.DamitistauchdieMitverbrennungderErsatzbrennstoffezumErliegengekommen.

AuchimKraftwerkVeltheim/Porta WestfalicamusstedieAusnutzungsdauerreduziertwerden.DadurchkonntediegeplanteSteigerungderErsatzbrennstoff-mengevonetwa5.000TonnenimJahr2006aufdasNiveauderverfügbarenKapazitätinHöhevon20.000bis25.000TonnenproJahrab2008nichtumgesetztwerden.DieJahresmengenbliebenweithinterdemZielzurück.DerBetreibergehtdavonaus,dassdiemitverbranntenMengenauchindenkommendendreiJahrenweiterzurückgehenwerden.

AusdemgleichenGrundkonnte imSteinkohlekraftwerkWernediegeplanteSteigerungderEinsatzmengeanEBS-S/EBS-Pvon100.000auf140.000TonnenproJahrabdemJahr2007nichtrealisiertwerden.

WiestarkundwielangederdurchdieKatastropheimjapanischenKernkraftwerkFukushimabeschleunigteAusstiegausderKernenergieinDeutschlanddiesemTrendentgegenwirkenwird,bleibtabzuwarten.

3.2. Zuzahlungen bzw. Preise für ErsatzbrennstoffeBeiderRechercheimMärz/April2011habeneinigeKraftwerksbetreiberAn-gabenzudenZuzahlungenbzw.Preisengemacht,diesiederzeit fürdievonihneneingesetztenErsatzbrennstoffeerhaltenbzw.zahlen.DiesewerdenhierinanonymisierterFormzusammengefasst.Zubetonenist,dassdieAngabennur

297

orientierendeAussagenerlauben,dadiezugehörigenErsatzbrennstoff-Qualitätennichtkonkretmitausgewiesensind,sondernnurtendenzielldurchNennungvonKohle-undFeuerungsartdesKraftwerkscharakterisiertwerden.

Zunächstistgenerellfestzustellen,dassdieZuzahlungenfürErsatzbrennstoffeindenvergangenenJahrengesunkensind.

DerBetreibereinesBraunkohlekraftwerks mit StaubfeuerungnannteimJahr2007fürErsatzbrennstoffeausgemischtenSiedlungsabfällen (EBS-S)Zuzah-lungenzwischen25und40EUR/t.DiesesindinnerhalbdervergangenenvierJahreaufderzeit5bis15EUR/tgesunken.EinandererKraftwerksbetreiberführtGesprächemiteinemErsatzbrennstoff-Lieferanten,dieaufvoraussichtlich 10EUR/tbismaximal15EUR/tZuzahlunghinauslaufenkönnten.

Die für Steinkohlekraftwerke mit StaubfeuerungerforderlichegrößereAufbe-reitungstiefevonEBS-SspiegeltsichindergeringerenZuzahlungwider,dievoneinemBetreibermit±0EUR/tangegebenwird.

Für verschiedeneSteinkohlekraftwerke mit ZWS-Feuerung liegen folgende AngabenzudenPreisenvor,diedieKraftwerksbetreiberfürunterschiedlicheErsatzbrennstoff-Artenbezahlen:

• EBS-SausvorsortiertengemischtenGewerbeabfälleninklusiveBeimischungvon15Ma.-%Altholzschnitzeln:13EUR/t,

• EBS-P mit regenerativem Kohlenstoffanteil und geringem Chlorgehalt: >10EUR/t,

• EBS-PausKunststoff:zweistelligerEuro-Betrag,

• DSD-SortierresteundSpuckstoffe:0bis10EUR/tabhängigvonChlorgehalt,WassergehaltundHeizwert.

Tabelle4: MitverbrennungvonBiobrennstoffeninKohlekraftwerken–Beispiele

Kraftwerk Art des Biobrennstoffs StatusBerrenrath Altholz Dauerbetrieb

Bremen/Industriehafen Dinkelspelzen, Kaffeegrund Dauerbetrieb

Duisburg Frischholz, Altholz (A1) Planung

Flensburg Altholzschnitzel, (u.a. aus Sperrholz) Dauerbetrieb Frischholzschnitzel (z.B. aus Pflegearbeiten)

Moorburg/Hamburg1 Biomasse Einsatz wird untersucht

Offenbach Holzpellets (A1) Dauerbetrieb Holzhackschnitzel (A1) Dauerbetriebsgenehmigung angestrebt

Wachtberg/Frechen Frischholz, Grünschnitt, Altholz Probebetrieb, Dauerbetriebsantrag (A1 und A2) geplant

Wedel Biomasse-Pellets Versuche1Neubaukraftwerk(Steinkohle),Inbetriebnahmefür2012geplant

3.3. BiobrennstoffeInTabelle4sindKohlekraftwerkeaufgeführt,indenenBiobrennstoffemitver-branntwerdenoderwodiesgeplantist.

BeideneingesetztenBiobrennstoffenhandeltessichzumBeispielumAlthölzerderKlassenA1undA2,Frischholz–z.B.ausPflegearbeiten–,Grünschnittsowie

298

KaffeegrundundDinkelspelzen.InallenHolzsortimentensindPreissteigerungenzuverzeichnen.

VerschiedeneexotischeBiobrennstoffewieReisschalenoderOlivenkernewurdenvoneinigenBetreibernebenfallsinBetrachtgezogen,rechnensichjedochfürsieauswirtschaftlicherSichtzurzeit(noch)nicht.

4. Probleme bei der Mitverbrennung – Betriebserfahrungen der KraftwerksbetreiberJestärkerdieEigenschaftendesErsatzbrennstoffsvondenendesRegelbrenn-stoffsabweichenundjehöherderAnteildesErsatzbrennstoffsamBrennstoff-einsatzist,destostärkereAuswirkungenaufdenAnlagenbetriebunddieQualitätderOutputströmesindzuerwarten.InderFolgekönneneinerseitsbereitsbeiderKohleverbrennungauftretendeProblemenochverschärftwerdenundan-dererseitsneue,bisherunbekannteProblemeauftreten.

EswurdenelfProblemeidentifiziert,diegemäßdenErfahrungenderBetreibervonbesondererBedeutungsind.

EinerseitsgibtesProbleme,diedurchOptimierungderErsatzbrennstoff-Qualitätund/oderAnpassungenderbetroffenenAnlagenteilegelöstwerdenkönnen(Grup-peIII).AndererseitsgibtesProbleme,dietrotzOptimierungsmaßnahmendazuführen,dassdieMitverbrennungdauerhaftlimitiertwerdenmuss(GruppeII).UndschließlichkanndieMitverbrennungauchmitsomassivenverfahrenstechnischenStörungendesKraftwerksbetriebsodererheblichenwirtschaftlichenHemmnis-senverbundensein,dassderBetreiberdenEinsatzvonErsatzbrennstoffenausgemischten Siedlungsabfällen und produktionsspezifischenGewerbeabfällenprinzipiellausschließt(GruppeI).

I. Mögliche endgültige Ausschlussfaktoren

aufgrund massiver Störung des Kraftwerksbetriebs

• unvollständigerAusbrand[23,14,30,43]

• ZusammenbruchderVerbrennung[43]

• Chlorkorrosion[9,8,3,11,20,7,41,40,35,43]

aufgrund des erforderlichen Investitionsbedarfs (Wirtschaftlichkeit)

• HCl-Emissionen–NachrüstungsbedarfderAbgasreinigungbeiZWS-Anlagen[47,43]

II. Mögliche dauerhaft limitierende Faktoren

• VerschmutzungundVerschlackungderKesselheizflächen[31,11,3,15,35,22,4,33,1,42,30,43]

• erhöhteChloridbelastungderAbgasentschwefelungundderREA-Produkte[33,28,21,36,43]

299

III. Durch Optimierung der Ersatzbrennstoff-Qualität und/oder Anpassung der betroffenen Anlagenteile lösbare Probleme

• ProblemebeiderEntladung,FörderungundDosierung[21,43]

• mechanischeProblemedurchmetallischeStörstoffe[36,39,43]

• chemischeundthermischeProblemedurchAluminiuminZWS-Feuerungen[39,43]

• ErosionimKessel[33,11]

• ÜberschreitungderKapazitätderAscheaustragssysteme[43].

SomitgibteszweiSchlüsselfaktoren,andenensichderbetriebstechnischeErfolgoderMisserfolgeinesMitverbrennungsprojektsgrundsätzlichentscheidet:dieFeuerungstechnikunddieKorrosion.DieverschiedenenKraftwerkstypenbietenhinsichtlichdieserbeidenFaktoreninAbhängigkeitvonFeuerungssystemundKohleartunterschiedlichgünstigeVoraussetzungenfürdieMitverbrennung.

Feuerungstechnik – Ausbrand und Stabilität der Verbrennung

Besonders vorteilhaft sindKraftwerkemit Verbrennungsbedingungen oderBetriebsweisen,diedenvollständigenAusbrandaller(Ersatz-)Brennstoffparti-kelfördern.HierzuzählenBraunkohlekraftwerke mit Staubfeuerung,diezuetwa90%mitNachbrennrostenzurVerbesserungdesAusbrandsunzureichendzerkleinerbarer fasrigerBraunkohlebestandteile (Xylit)ausgestattet sind.EinvergleichbarerEffektwirddurchdieNassascherückführung,d.h.diemehrmaligeRückführungdernochbrennstoffhaltigenGrobaschedurchdieKohlemühlenindieFeuerung,erzielt.DarüberhinauswirdderErsatzbrennstoffimUnterschiedzudenübrigenFeuerungssystemenvorseinemEintrittindieBrennkammerge-meinsammitderKohleinSchlagradmühlennochmalszerkleinertundgesichtet.

CharakteristischeMerkmalederZyklonfeuerung bei Steinkohlesinddiespiral-förmigeFliehkraftströmungunddieextremhoheTemperaturvonbiszu1.800°Cin derZyklonkammer,diezueinerbesondersintensivenVerbrennungsreaktionführen.

Beider zirkulierenden Wirbelschichtfeuerung von Braun- und SteinkohlewirddurchdenintensivenEnergie-undStoffaustauschzwischendemheißenBettma-terialalsWärmeträger,demBrennstoffundderVerbrennungsluftbeiturbulenterDurchmischungundlangerVerweilzeiteinguterAusbrandsichergestellt.

Schwierig, aber beherrschbaristdieMitverbrennunginSteinkohlekraftwerken mit Trockenstaubfeuerung.Voraussetzungist,dassdieErsatzbrennstoffpartikel–ebensowiederfeineKohlenstaub–innerhalbwenigerSekundeninderSchwebeausbrennen.DiesstelltsehrhoheAnforderungenandieAufbereitungstiefedesErsatzbrennstoffsunddessengeeigneteZuführung.VereinzeltinderGrobascheverbliebeneunverbrannteRestbestandteilesindggf.vorderDeponierungdurcheinenachträglicheAscheaufbereitungzuseparieren.

300

Schwierig und – trotzOptimierungsmaßnahmen – in Einzelfällen nicht be-herrschbarstelltesichgemäßdenbisherigenBetriebserfahrungendieMitver-brennung in Schmelzkammerfeuerungen für Steinkohle dar.Bei den feue-rungstechnischenProblemenhandelteessichzumeinenumunvollständigenAusbrand7undzumanderenumdenZusammenbruchderVerbrennungvonAnthrazitkohle8.

Korrosion

Besonders korrosionsgefährdetsindzirkulierende Wirbelschichtfeuerungen (Braun-undSteinkohle).DieZugabevonKalkindieWirbelschichtalsPrimär-maßnahmezurAbgasentschwefelungkannzurUmkehrungdesSchwefel-Chlor-VerhältnissesimAbgasführen.DarüberhinauskannsichdurchReaktionmitdemChlordesErsatzbrennstoffsCalciumchloridbilden,dasindenBelägenderDampferzeugerrohrekondensiertunddortdieAbzehrungdesRohrwandwerk-stoffs vorantreibt.AufgrunddieserBetriebsbedingungen ist dieKorrosion inZWS-Kraftwerkenamschwierigstenzubeherrschen,sodasshierdieMinimierungderChlorfrachtoberstePrioritäthat.

Ferner ist dasKorrosionspotential von NOx-armen Staubfeuerungen – re-duzierendeAtmosphäremithohenCO-Gehalten–höheralsdasbeiüberstö-chiometrischerFahrweiseund gleichmäßigerProzessführung. Schließlich istdie Mitverbrennung in Braunkohlekraftwerkenmit einem erhöhtenKorro-sionsrisikoverbunden,dadieseaufdievergleichsweisegeringenChlorgehaltedesRegelbrennstoffsausgelegtsind.BesondersbetroffensindKraftwerke,dieBraunkohlen mit geringem Schwefelgehalt einsetzen,wiesieimRheinlandzufindensind.InallengenanntenFällenistdaherdieBegrenzungdesChlorgehaltsimErsatzbrennstoffvonzentralerBedeutung.

FürweitereAusführungenzudenübrigengenanntenProblemfeldernwirdaufdiefrühereUntersuchung[43]verwiesen.

ImHinblickaufdieUmweltverträglichkeit der Mitverbrennungsindinsbeson-dere

• dieSchwermetallanreicherungindenKraftwerksnebenproduktenundAus-wirkungenaufderenUmweltverträglichkeitundVerwertbarkeit[29,3,11,33,35,43]sowie

• dieEmissionenv.a.leichtflüchtigerSchwermetalleindieAtmosphäre[33,4,44,1,29,46,27,32,43]

zuuntersuchen.

5. Zusammenfassung

7 Doppel-U-Schmelzkammerfeuerung,ausgelegtfürBallastkohle(KraftwerkWerdohl-Elverlingsen,BlockE4)

8 Zweistufen-Doppelschmelzkammerfeuerung für besonders harte und niederflüchtigeAnthrazitkohle(KraftwerkIbbenbüren)

301

Derzeitwerden in zehnKohlekraftwerken inDeutschlandErsatzbrennstoffeausgemischtenSiedlungsabfällenund/oderproduktionsspezifischenGewerbe-abfällenimDauerbetriebmitverbrannt.AnweiterenStandortenwurdenbereitsVersucheunterschiedlicherDauer durchgeführt. Insgesamtwurden im Jahr2010etwa800.000TonnenEBS-S/EBS-Peingesetzt.Davonentfielenetwa78%aufBraunkohlekraftwerkeundetwa22%aufSteinkohlekraftwerke.NachdenEinsatzplanungenderBetreiberistfürdiekommendenJahrebis2014mitleichtrückläufigenMitverbrennungsmengenzwischenetwa750.000und770.000TonnenproJahrzurechnen.

WiedieBetriebserfahrungenderzurückliegendenJahregezeigthaben,gibteszweiverfahrenstechnische Schlüsselfaktoren,andenensichderbetriebstech-nischeErfolgoderMisserfolgeinesMitverbrennungsprojektsgrundsätzlichent-scheidet:dieFeuerungstechnikunddieKorrosion.DerzeitnimmtdieBedeutungdesEnergie- und Brennstoffmarktsweiter zu.MaßgeblichenEinfluss auf dieEntwicklungderMitverbrennungsaktivitätenhaben, insbesondere für Stein-kohlekraftwerkezuröffentlichenStromversorgung,diezumTeilgravierendenÄnderungendesEinsatzregimesvonKohlekraftwerkeninfolgedersteigendenStromeinspeisungauserneuerbarenEnergien.InmehrerenSteinkohleblöckenmusstederErsatzbrennstoffeinsatzinfolgedessendeutlicheingeschränktodervollständigeingestelltwerden.BedeutendemarktbezogeneEinflussfaktorensindzudemdiePreisentwicklungenbeidenCO2-Zertifikaten,denErsatzbrennstoffensowiedenImportkohlen.NebendemEinsatzvonErsatzbrennstoffen mit bioge-nen AnteilengewinntdieMitverbrennungreinregenerativerBiobrennstoffe in KohlefeuerungenanBedeutung.

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302

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