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§4 BImSchG-Antrag KVT Zirngibl: 20.05.2020
Rückert NatUrgas GmbH Planungsbüro
Rückert NatUrgas GmbH 1
Projekt: Errichtung einer Klärschlammverbrennung
inkl. Trocknung und Dampferzeugung
– Klärschlammverwertungsanlage Zirngibl – KVT Zirngibl –
Gemeinde: Mallersdorf-Pfaffenberg
Gemarkung: Oberellenbach, Flurst.: 392/1
Bauherr/Betreiber: Zirngibl Verwertungs GmbH & Co. KG
Breitenhart 1
84066 Mallersdorf-Pfaffenberg
Antragsersteller: Rückert NatUrgas GmbH
Marktplatz 17
91207 Lauf a.d. Pegnitz
3. Projektbeschreibung: Erstgenehmigung gem. §4 BImSchG – Klärschlammverwertungsanlage „Zirngibl“
– Errichtung und Betrieb einer Klärschlammtrocknungsanlage, einer Klärschlammmonover-
brennung mit Stromerzeugung über eine Dampfturbine – Inhaltsverzeichnis:
1. Einführung/Kurzbeschreibung
2. Antragsteller
3. Standort
4. Art der Anlage
5. bauplanerische Zulässigkeit
6. Rechtsgrundlagen
7. Verfahrensablauf und
7.1. Hallengebäude
7.2. detaillierte Beschreibung der einzelnen Anlagenteile (Technikbeschreibung)
- der Brennstoffannahme (Annahmebereich Bunker 1&2, Fördersystem für
vorentwässerten Klärschlamm (ca. 20-28% TS), Polymerstation / Gleit-
mittelzugabe) Annahmebereich Abrollcontainer für extern vollgetrockneten
Klärschlamm (ca. 90% TS)
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§4 BImSchG-Antrag KVT Zirngibl: 20.05.2020
Rückert NatUrgas GmbH Planungsbüro
Rückert NatUrgas GmbH 2
- der Brennstoffaufbereitung und -dosierung (Klärschlamm Trocknung) mit
Trocknungscontainern, Abluftreinigung mit erforderlicher
Chemikalienlagerung (integriertem Staubfilter, Abluftwäscher,
Schwefelsäurelagerung, Ammoniumsulfat-Lagerung), Abluftabführung /
Kamine, Trocknergutaustrag bzw. Lagerung
- der KS-Verbrennung mit Dampferzeugung:
o Einbringung/Beschickung Verbrennung, Verbrennung
Wirbelschichtofen (Wirbelbett, untere Nachverbrennungszone, obere
Nachverbrennungszone, Anfahr- und Stützfeuerung inkl.
Stützbrennstofflager (Heizöl), Düsenboden, Bettmaterialabzug, SNCR-
Anlage, Sandsilo
o Dampferzeuger und Speisewassersystem (Dampfkessel, Economiser,
Abschlämmung, Speisewasser-/system und Wasseraufbereitung
o Rauchgasreinigung bzw. NOx-Minderungsmaßnahmen (Primäre NOx-
Reduzierung, SNCR-Anlage, Heißgaszyklonanlage, trockene
Rauchgasreinigung (Gewebefilter, Zugabe Additive), Reaktionsstrecke
Adsorbens, Gewebefilter, Ascheaustrag, Zudosierungsanlage
Adsorbens / Lagerung Adsorptionsmittel (Natriumbi- / hydrogen-
carbonat und Aktivkohle/Herdofenkoks), Rauchgasableitung (Kamin)
o Lagerung anfallender Aschen (Ascheaustrag, Silo 1 (Zyklonasche, Silo
2 (Kessel- und Filterasche), Mulden-/Absetzcontainer (Bettasche)
- Wärme- / Dampferzeugung (Sattdampfgegendruckturbine, Wärme - /
Dampfnutzung (Heizkondensator usw.) und
- Trafo und Notstromaggregat (Pkt. 7.2.5.)
- Diverses (Druckluftversorgung) (Pkt. 7.2.6)
- Messungen / Überwachungen (Pkt. 7.2.7)
8. Betriebszeiten
9. Sicherheitseinrichtungen
10. Arbeits- und Sozialräume
11. Energie- und Wärmeversorgung
12. Umgang Frisch-/Niederschlagswasser und Abwasser
13. Umgang mit wassergefährdenden Stoffen
14. Abfälle
15. Emissionen/Immissionen
Rückert NatUrgas GmbH 3
Neugenehmigung: Klärschlammverwertungsanlage Zirngibl - 20.05.2020 nach § 4 Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG)
Beschreibung
1. Einführung:
Laut der Deutschen Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. (DWA)
werden in Deutschland jährlich ca. 1.750.000 t Trockenmasse (TM) an Klärschlamm erzeugt.
Aufgrund gesetzlicher Änderungen stellt die Entsorgung von Klärschlamm die Kommunen
zukünftig vor größere Probleme. Derzeitige Verwertungswege wie Deponien, Verbringung
auf landwirtschaftliche Flächen usw. sind zukünftig nicht mehr oder nur noch im geringen
Maße (Reduzierung um über 70% auf nur noch ca. 175.000 t TM) gestattet.
Zwar ist die landwirtschaftliche Klärschlammverwertung auch nach der novellierten
Klärschlammverordnung (AbfKlärV) für Kläranlagen < 50.000 EW zukünftig noch gestattet,
allerdings schränkt die novellierte Düngemittelverordnung das Ausbringen von
Klärschlämmen, die polymerhaltige Flockungsmittel enthalten ein. Da einem Großteil der
Schlämme diese Flockungsmittel zugegeben werden, um die Entwässerung zu optimieren.
dürfen auch diese Schlämme nicht in der Landwirtschaft ausgebracht werden [2].
Auch wird zukünftig die Phosphorrückgewinnung aus Klärschlamm/Klärschlammaschen
verpflichtend.
D.h. die Klärschlammverwertung muss sich neu ausrichten, hin zu einem Ausbau der
thermischen Klärschlammverwertung und damit einer Möglichkeit der Phosphorrück-
gewinnung.
Die zukünftige Verbrennungskapazität der derzeit geplanten und bestehenden
Verbrennungsanlagen, die Klärschlamm einsetzen, liegt bei ungefähr 1.355.000 t TM, wovon
schätzungsweise 330.000 t in Mitverbrennungsanlagen verwertet werden.
Mit der reduzierten Klärschlammmenge für die stofflichen Verwertung (ca. 175.000t TM)
ergibt sich für Deutschland eine Deckungslücke von etwa 401.500 t TM pro Jahr. Diese
Deckungslücke muss geschlossen werden, es besteht dementsprechend Handlungsbedarf.
Mit der Errichtung der geplanten Klärschlammverwertungsanlage Zirngibl am Standort
Mallersdorf-Pfaffenberg, Gemarkung Oberellenbach, Flurstück 392/1 soll ein Teil (ca. 8.750 t
TM) dieser Deckungslücke geschlossen werden. Im Hinblick auf die regionale
Wertschöpfung und auf den derzeit viel diskutierten Klimaschutz soll die Anlage dezentral
errichtet und energieautark betrieben werden.
Die Größe der Anlage (Anlagenkapazität Trocknung < 50t/d und Verbrennung < 3 t/h) ist an
die Infra- und Organisationsstruktur Bayerns angepasst und fördert die Wertschöpfung in der
Region. Durch das Anlagenkonzept kann der anfallende Klärschlamm an einem einzigen
Standort aufbereitet und direkt entsorgt werden, wodurch die Transportwege erheblich
reduziert werden.
Die für die Entsorgung/Verwertung des Klärschlamms benötigte Energie wird in der Anlage
durch die CO2-neutrale Verbrennung erzeugt. Dadurch wird die Wärme, die für die
Trocknung des Klärschlamms notwendig ist, direkt vor Ort erzeugt. Durch die Verbindung mit
einer Dampfturbine (zur Eigenstromversorgung) kann das sonst oft ungenutzte Potential aus
der Verbrennungsabwärme im Prozess der Trocknungsanlage und zur Stromerzeugung
genutzt werden und fossile Energieträger einsparen.
Rückert NatUrgas GmbH 4
Neugenehmigung: Klärschlammverwertungsanlage Zirngibl - 20.05.2020 nach § 4 Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG)
Beschreibung
Somit kann einerseits regional anfallender Klärschlamm entsorgt und gleichzeitig durch die
geringeren Transportwege und die kaskadische Nutzung der Wärmeenerige CO2 eingespart
werden.
Im Umfang der neuen Klärschlammverwertungsanlage Zirngibl sind die Errichtung und der
Betrieb der folgenden Anlagenteile geplant:
1. Errichtung und Betrieb einer Klärschlammverbrennung inkl. Dampferzeugung und
ihrer Neben- bzw. Betriebsanlagen für kommunalen Klärschlamm (max. 26.200 t/a, ≤
3 t/h)
2. Errichtung und Betrieb einer Klärschlammtrocknungsanlage bestehend aus zwei
Container inkl. seiner Neben- bzw. Betriebsanlagen für kommunalen Klärschlamm
(max. 18.200 t/a, ≤ 50 t/d)
3. Rauchgas- bzw. Abluftreinigungsanlagen
4. Chemikalienlagerung (Polymerlösung, Ammoniakwasser, Aktivkohle, Natronlauge,
Schwefelsäure 78%ig, Natriumhydrogen/-bicarbonat)
5. Dampfturbine mit Notkühler und Speisewasseraufbereitung,
6. Annahmen (Bunker/Abrollcontainer) für entwässerten bzw. für bereits getrockneten
Klärschlamm und
7. mehrere Silo`s/Tanks zur Lagerung/Vorhaltung anfallender Stoffe bzw. von Hilfs-/
Betriebsstoffen.
Mit Ausnahme der Klärschlammtrocknungsanlagencontainer inkl. des Abluftwäschers, der
Trockenklärschlammannahme, des NH4OH-Lagers sowie des Schwefelsäuretanks soll für
die Aufstellung der Anlagenteile bzw. zum Schutz der Anlagen ein neues Hallengebäude
errichtet werden.
Durch die vorgesehene Anlagenkonzeption werden Schwerpunkte wie Energieeffizienz, CO2
Einsparung und regenerative Energieversorgung, beachtet und umgesetzt.
Durch die mit dieser Anlage vorgesehene Entsorgung des Klärschlamms vor Ort wird die
Umwelt und die Region entlastet, da sich die Transportwege, sowohl für entwässerten als
auch für getrockneten Klärschlamm erheblich verringern. Im Hinblick auf den
Trockenschlamm entfallen die Transporte gänzlich. Durch die CO2-neutrale Verbrennung
können fossile Rohstoffe eingespart werden. Die Anlage versorgt sich mit Energie, die aus
dem Prozess selbst erzeugt wird.
Im vorliegenden Bauvorhaben kann sogar überschüssiger Strom ins Netz eingespeist
werden. Außerdem steht Wärme zur Weiterverwendung bereit.
Durch die Verbrennung des Klärschlamms werden Schadstoffe wie polyzyklische
aromatische Kohlenwasserstoffe, polychlorierte Biphenyle oder Medikamentenreste
dauerhaft unschädlich gemacht und dem Stoffkreislauf entzogen.
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Beschreibung
2. Angaben zu Antragsteller, Antragsart, Standort sowie Art und Umfang der Anlage
und Inbetriebnahmezeitpunkt
Errichter/Antragsteller:
Zirngibl Verwertungs GmbH & Co. KG
Breitenhart 1
84066 Mallersdorf-Pfaffenberg
Tel.: (0170) 5501179
Betreiber:
siehe Errichter / Antragsteller
Anlagenkonzeptersteller/Hersteller/GU:
Wehrle-Werk AG
Bismarckstraße 1-11
79312 Emmendingen
Ersteller der BImSchG-Antragsunterlagen:
Rückert NatUrgas GmbH
Marktplatz 17
91207 Lauf
Tel. 09123 / 7899-0
3. Standort der Anlage/Anlagentrennung
– siehe Kapitel 2 der Antragsunterlagen –
4. Art der Anlage
Es handelt sich hierbei um eine Klärschlammtrocknungsanlage zur Trocknung von
kommunalen Klärschlämmen mit einer Jahresmenge von max. 18.200 t/a, einer
Klärschlammmonoverbrennungsanlage mit einer Jahresmenge von max. 26.200 t/a sowie
einer Dampfturbine mit zu 5,8 t/h Durchsatz an Sattdampf.
5. Bauplanungsrechtliche Zulässigkeit
– siehe Kapitel 2 der Antragsunterlagen – Standortbeschreibung
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6. Rechtsgrundlagen für den Antrag
Am Standort Gemarkung Oberellenbach, Flurstück 392/1 in der Gemeinde Mallersdorf-
Pfaffenberg soll eine Klärschlammverwertungsanlage bestehend aus einer
Klärschlammtrocknungsanlage (2xTrocknungscontainer) und einer
Klärschlammmonoverbrennungsanlage mit Stromerzeugung über eine Dampfturbine
errichtet und betrieben werden.
Im westlichen Anschluss an den Anlagenstandort befindet sich eine in Betrieb befindliche
Biogasanlage mit einer Klärschlammtrocknung. Betreiber dieser Anlage ist die Zirngibl
Biogas GmbH & Co. KG. Mit dieser Klärschlammtrocknung wurde eine sinnvolle
Abwärmenutzung der Biogasanlage erreicht.
Bei den mit diesen Unterlagen beantragten Anlage und der bestehenden Klärschlamm-
Trocknungsanlage der Zirngibl Biogas GmbH & Co. KG handelt es sich nicht um eine
gemeinsame Anlage i. S. des § 1 Abs. 3 der 4. BImSchV, da
- verschiedene Bauherren und Betreiber vorhanden sind,
- sich die Anlagen auf verschiedenen Grundstücken befinden
- zudem gibt es keine gemeinsamen Betriebseinrichtungen zwischen den Anlagen.
Eine Nutzung von Anlagenteilen, Maschinen der bestehenden, benachbarten
Klärschlammtrocknung ist in keiner Weise vorgesehen. Sämtliche
Versorgungseinrichtungen, betriebliche Einrichtungen wie Annahme, Lageranlagen,
Waage, sowie Sozialbereiche inkl. WC und Kleinkläranlage werden im Zuge der
geplanten KVT Zirngibl neu errichtet.
Hinsichtlich des, in der Klärschlammtrocknung der Zirngibl Biogas GmbH & Co.KG
getrockneten Klärschlammes ist anzuführen, dass die Belieferung bzw. Abholung des
Klärschlammes vertraglich im Auftrag der SüdWasser GmbH erfolgt. Die bestehende
Trocknungsanlage ist in diesem Sinne ein Dienstleister für das Trocknen von Klärschlamm
der SüdWasser GmbH.
Das beantragte Vorhaben wird daher als separat genehmigungsbedürftige Anlagen im Sinne
der § 4 BImSchV betrachtet.
Es soll hiermit ein Antrag auf Neugenehmigung gemäß §4 BImSchG gestellt werden.
Aufgrund der Anlagenkapazität unterliegt die Anlage den folgenden Nummern der
4. BImSchV:
- Nr.8.10.2.2. Trocknungsanlage
Anlagen zur physikalisch-chemischen Behandlung, insbesondere zum Destillieren,
Trocknen oder Verdampfen (Klärschlammtrocknungsanlage), mit einer
Durchsatzkapazität an Einsatzstoffen bei nicht gefährlichen Abfällen von 10 Tonnen
bis weniger als 50 Tonnen je Tag.
- Nr. 8.1.1.4. Verbrennungsanlage
Anlagen zur Beseitigung oder Verwertung fester, flüssiger […] Abfälle, […] durch
thermische Verfahren, insbesondere Entgasung, Plasmaverfahren, Pyrolyse,
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Vergasung, Verbrennung oder eine Kombination dieser Verfahren mit einer
Durchsatzkapazität von weniger als 3 Tonnen nicht gefährlichen Abfällen je Stunde.
- Nr. 8.12.2 Klärschlammlagerung
Anlagen zur zeitweiligen Lagerung von Abfällen, auch soweit es sich um Schlämme
handelt, […] bei nicht gefährlichen Abfällen mit einer Gesamtlagerkapazität von 100
Tonnen oder mehr.
Aufgrund der vorliegenden Leistungsdaten wird die Schwelle für ein Verfahren mit
Öffentlichkeitsbeteiligung nicht überschritten. Allerdings wird seitens des Antragstellers die
Durchführung eines öffentlichen Verfahrens nach § 10 BImSchG, sowie die Durchführung
einer UVP beantragt.
Für die Mono-Klärschlammverbrennungsanlage werden Anforderungen zur Vorsorge in der
“Verordnung über die Verbrennung und die Mitverbrennung von Abfällen – 17. BImSchV“
festgelegt. Anforderungen der Trocknungsanlage liegt die TA Luft zu Grunde.
Bei dem für die Abluftreinigung der Klärschlammtrocknung genutzten Luftwäscher der Fa.
Schönhammer handelt es sich nach Herstellerangaben um einen Nassabscheider. Da der
pH-Wert des Nutzwassers dauerhaft einen Wert von 4 oder weniger aufweist, findet die 42.
BImSchV keine Anwendung.
Die Errichtung und der Betrieb der Anlagen führen nicht zu Risiken für die Allgemeinheit oder
die Nachbarschaft. Insgesamt sind u. E. keine erheblichen nachteiligen Auswirkungen auf
die in § 1 BImSchG genannten Schutzgüter zu besorgen.
7. Beschreibung des Verfahrensablaufs / Beschreibung der Anlage
Die geplante Klärschlammtrocknung nimmt Klärschlamm aus der Region an, der mit Hilfe
von Zentrifugen oder Kammerfilterpressen auf höhere Feststoffgehalte vorentwässert
wurde.
Der vorbehandelte, kommunale Klärschlamm wird anschließend über LKW`s zur
Klärschlammverwertungsanlage Zirngibl verbracht.
Für eine eigenständige Verbrennung muss der Klärschlamm als „Brennstoff“ mindestens
einen Trockensubstanz-Gehalt (TS-Gehalt) von 40 bis 45% bzw. einen Heizwert von
4,5MJ/kg aufweisen, daher soll ein Teil dieses vorentwässerten Klärschlamms in der ersten
Stufe in zwei Trocknungscontainern auf einen TS von ca. 90% getrocknet werden. D.h. der
vorentwässerte Klärschlamm wird nach seiner Anlieferung einem der beiden
Annahmebunker zugeführt.
Der Klärschlamm aus dem Annahmebunker 2 (Schubbodensystem) ist an eine Dickstoff-
pumpe gekoppelt, welche den Klärschlamm, direkt zum Trockner pumpt. Durch Zugabe einer
Polymergebrauchslösung wird das Pumpen des Klärschlamms erleichtert. Anschließend wird
der Klärschlamm getrocknet.
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Dabei wird der in der „Trocknungswanne“, befindliche Klärschlamm durch ein Rührwerk
kontinuierlich durchmischt, aufgelockert und homogenisiert und von Luft durchströmt. Die
Luft wird anschließend nach oben über einen Gewebefilter abgeführt. Mit diesem
Gewebefilter wird der sich in der Abluft befindliche Staub zurückgehalten. Durch die
Erwärmung des Klärschlamms während der Trocknung kann Ammoniak entstehen, welcher
im Anschluss an den Gewebefilter über einen sauren Abluftwäscher gebunden wird. In
diesem Prozess wird Schwefelsäure verwendet, welche den Ammoniak aus der Luft bindet
und diesen somit auswäscht. Als Produkt entsteht Ammoniumsulfat, welches im
vorliegenden Vorhaben der Verbrennung zugeführt wird. Die Abluft der Trocknungsanlage
unterliegt den Grenzwerten der TA-Luft, welche eingehalten werden.
Nach dem Trocknungsprozess wird der getrocknete Brennstoff (Klärschlamm) in einem
Behälter (Trockenschlamm-Vorlage) zwischengespeichert und mittels Schnecken und
anschließendem Becherwerk in die Dosiervorlage (=Schlammvorlage 2) gefördert.
Von der Dosiervorlage wird der getrocknete Klärschlamm über eine Dosierschnecke einem
Mischer zugegeben.
Ebenfalls diesem Mischer, wird der „nur“ vorentwässerte Klärschlamm aus dem
Annahmebunker 1 zugegeben. Dazu kommt wieder eine Dickstoffpumpe für die Förderung
zum Einsatz.
Um den eingangs bereits kurz angesprochenen, für die Verbrennung optimalen TS-Gehalt
des Brennstoffes sicherzustellen, soll bzw. kann zudem extern getrockneter Klärschlamm
eingesetzt werden. Dieser wird in dem dafür vorgesehenen Annahmebereich
(Abrollcontainer) angeliefert und ebenfalls dem Mischer zugeführt.
In dem Mischer werden die Stoffe auf den gewünschten TS-Gehalt gemischt. Mittels Stopf-
schnecke wird die Mischung in den Kratzradfzerkleinerer gefördert.
Eine Einblasschurre bläst dann den aufbereiteten kleinstückigen Brennstoff in Richtung
Wirbelbett.
In der Wirbelschichtfeuerung wird der Brennstoff gestuft (1. Zug des Kessels) verbrannt,
Sattdampf wird erzeugt (2 und 3. Zug), der dann eine Sattdampf-Gegendruckturbine
versorgt. Durch die Sattdampf-Gegendruckturbine kann im wesentlichen der
Eigenstrombedarf gedeckt werden. Der Abdampf aus der Turbine wird an einem
sogenannten Übergabe-Wärmetauscher (Heizkondensator/Dampfrekuperator usw.) zur
Beheizung der Klärschlamm-Trockner genutzt.
Der Wasser-/Dampfkreislauf ist ein in sich geschlossener Kreislauf.
Nach dem Kessel, nach einer NOX-Reduzierung (SNCR = nicht-katalytische Stickoxid-
reduzierung) und einer Heißgaszyklonanlage, wird das abgekühlte Rauchgas einer
trockenen Rauchgasreinigung zugeführt. Die im Rauchgas enthaltenen Stäube und
Schadstoffe werden mit Hilfe der Additive wie z.B.
Natriumhydrogencarbonat/Natriumbicarbonat sowie Herdofenkoks (HOK) oder Aktivkohle
(AK) gebunden und abgeschieden.
Nach der Rauchgasreinigung werden die gereinigten Abgase mittels eines Saugzuggebläses
über einen Kamin, in die Atmosphäre abgeleitet. Alle relevanten Grenzwerte werden im
Rückert NatUrgas GmbH 9
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Rahmen der 17. BImSchV überwacht und eingehalten (ein Antrag auf Verzicht einer
kontinuierlichen Quecksilbermessung wird im Rahmen des Verfahrens gestellt).
Die im Kessel und der Rauchgasreinigung anfallenden Aschen werden in zwei Silos und
einem Mulden-/Absetzcontainer zwischengelagert und anschließend z.B. auf
entsprechenden Deponien verbracht oder ggf. landwirtschaftlich verwertet.
Die phosphorhaltige Zyklonasche wird zukünftig gegebenenfalls aufbereitet und zur
Phosphorrückgewinnung eingesetzt, um dann als Düngemittel verwendet werden zu können.
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Beschreibung
Detaillierte Darstellung / Beschreibung der Änderungen
Bild 7a: Anlagenschema der Klärschlammverwertungsanlage Zirngibl (nur schematisch zudem ohne Darstellung
der Zyklonanlage – genaue Angabe/Darstellung -> siehe Blockfließbild)
Die Anlage besteht im Wesentlichen aus:
- dem Hallengebäude 7.1.
o Klimatisierung (Heizung/Kühlung usw.)
o Belüftung
- der Brennstoffannahme (Annahmebunker) (7.2.1.)
o Annahmebereich Bunker 1&2, Fördersystem für vorentwässerten
Klärschlamm (ca. 20-28% TS) (Pkt. 7.2.1.1.)
o Polymerstation / Gleitmittelzugabe (Pkt. 7.2.1.2.)
o Annahmebereich Abrollcontainer für extern vollgetrockneten Klärschlamm (ca.
90% TS) (Pkt. 7.2.1.3.)
- der Brennstoffaufbereitung und -dosierung (Klärschlamm Trocknung) (7.2.2.) mit
o Trocknungscontainern (Pkt. 7.2.2.1.)
o Abluftreinigung (Pkt. 7.2.2.2.) mit erforderlicher Chemikalienlagerung
mit integriertem Staubfilter
Abluftwäscher
Schwefelsäurelagerung
Ammoniumsulftat-Lagerung
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o Abluftabführung / Kamine (Pkt. 7.2.2.3.)
o Trocknergutaustrag bzw. Lagerung (Pkt. 7.2.2.4.)
- der KS-Verbrennung mit Dampferzeugung (Pkt. 7.2.3.) mit
o Einbringung/Beschickung Verbrennung (Pkt. 7.2.3.1.)
o Verbrennung Wirbelschichtofen (Pkt. 7.2.3.2.)
Wirbelbett
untere Nachverbrennungszone
obere Nachverbrennungszone
Anfahr- und Stützfeuerung inkl. Stützbrennstofflager (Heizöl)
Düsenboden
Bettmaterialabzug
SNCR-Anlage
Sandsilo
o Dampferzeuger und Speisewassersystem (Pkt. 7.2.3.3.)
Dampfkessel
Economiser
Abschlämmung
Speisewasser-/system und Wasseraufbereitung
o Rauchgasreinigung bzw. NOx-Minderungsmaßnahmen (Pkt. 7.2.3.3.),
Primäre NOx-Reduzierung
SNCR-Anlage
Heißgaszyklonanlage
Trockene Rauchgasreinigung (Gewebefilter, Zugabe Additive)
Reaktionsstrecke Adsorbens
Gewebefilter
Ascheaustrag
Zudosierungsanlage Adsorbens / Lagerung Adsorptionsmittel
(Natriumbicarbonat/Natriumhydrogencarbonat und Aktivkohle,
Herdofenkoks)
Rauchgasableitung (Kamin)
Lagerung anfallender Aschen
Ascheaustrag
Silo 1 (Zyklonasche
Silo 2 (Kessel- und Filterasche)
Mulden-/Absetzcontainer (Bettasche)
o Wärme- / Dampferzeugung (Pkt. 7.2.4.)
Sattdampfgegendruckturbine
Wärme - / Dampfnutzung (Heizkondensator usw.) und
o Trafo (Pkt. 7.2.5.)
o Messungen / Überwachungen (Pkt. 7.2.6.)
In den nachfolgenden Kapiteln werden die verschiedenen Anlagenteile detailliert
beschrieben.
Rückert NatUrgas GmbH 12
Neugenehmigung: Klärschlammverwertungsanlage Zirngibl - 20.05.2020 nach § 4 Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG)
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7.1. Errichtung eines neuen Hallengebäudes Ein Großteil der Anlagenteile der geplanten Klärschlammverbrennung sollen durch die
Errichtung einer Halle eingehaust werden.
Diese Halle gliedert sich in:
- KS- Anlieferungshalle mit Klärschlamm-Annahmebereich usw.
- Kesselbereich: Aufstellort Wirbelschichtofen inkl. seiner für den Betrieb benötigten
Anlagen wie Pumpen, Schnecken, Gebläse, Kompressoren, Druckluftbehälter
- Maschinenbereich mit
- Aufstellort Heizkondensator usw.
- dem abgetrennten Dampfturbinenaufstellraum
- der Schaltwarte, Elektroraum, Bespechung (im 1. OG) sowie
- den Sanitärräumen: wie WC, Umkleide
Die Halle soll als Tragstahlkonstruktion errichtet werden. Die Wandverkleidung erfolgt
überwiegend mit Sandwichprofilen (weitere Einzelheiten bzw. detaillierte Angaben zur
baulichen Ausführung sind den Plänen zu entnehmen).
Ansicht 7.1 a: Geplante Klärschlammverbrennung der Zirngibl Verwertungs-GmbH & Co. (Bsp. 3D)
Die KS-Anlieferungshalle ist vom Kessel- und Maschinenbereich physisch, durch eine
Wand getrennt (teilweise F90) -> siehe Planzeichnungen.
In der KS Anlieferungshalle sind die beiden Klärschlammannahmebunker mit den
Hydraulikaggregaten und Pumpen für den entwässerten Schlamm aufgestellt.
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Neugenehmigung: Klärschlammverwertungsanlage Zirngibl - 20.05.2020 nach § 4 Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG)
Beschreibung
Die jeweiligen Aggregate / Anlagen befinden dabei in verschiedenen Räumlichkeiten
bzw. es sind in diesem Bereich die folgenden Räume vorgesehen:
- die Bunker 1 & 2
- der Vorraum Bunker
- die Raum Hydraulik 1 & 2 (jeweils Ost- bzw. Westseite)
- der Öllagerraum
- eine Werkstatt
- mehrere Technikräume sowie
- ein Fahrerraum und ein WC
Der Öllagerraum in dem das für die Anfahr- und Stützfeuerung benötigte Heizöl (5 x
1.000l ) gelagert werden soll, wird dabei in F90 ausgeführt.
Der gesamte südlich an die KS-Anlieferungshalle Hallenbereich gliedert sich in
- das Kesselhaus und
- die Maschinenhalle.
Eine physische/räumliche Trennung dieser beiden Teilbereich z.B. in Form einer Wand
ist jedoch nicht vorgesehen.
Der Wirbelschichtofen mit seinen Nebeneinrichtungen (Schlamm/Asche-Eintrags-/ -
Austragstechnik, Speisewasseraufbereitung, Aschecontainern, Gebläse usw.) werden
im Kesselbereich/-haus aufgestellt. Über Treppen und Leitern lassen sich die einzelnen
Wartungsebenen einfach erreichen.
(Details können den Eingabeplänen entnommen werden)
Der Maschinenbereich bzw. die Maschinenhalle wird mit zwei Geschossen
(Erdgeschoss, Obergeschoss) errichtet.
Im Erdgeschoss liegt der Aufstellbereich diverser Maschinen / Anlagenteile wie z.B.
Heizkondensator, die Kondensatpumpen, Wärmeverteiler, Polymermischstation usw..
Im nördlichen Bereich, direkt angrenzend an die KS-Anlieferungshalle finden sich im
Erdgeschoss die Sanitärräume mit WC und Umkleide. Im ersten OG des
Maschinenbereiches soll die Schaltwarte mit Besprechungsraum und dem
Elektroschaltraum (F90 Abtrennung) errichtet werden.
Im südlichen Bereich der Maschinenhalle soll die Turbine (u.a. aus schalltechnischen
Gründen) in einem extra dafür vorgesehenen Raum (Schallkabine) aufgestellt werden.
Der Turbinenraum wird als besonders schallgeschützter Raum ausgeführt, Wand-,
Deckenverkleidung und die Schallschutztür weisen eine Schallminderung um > 30dB
auf.
Für die Ableitung der Rauchgase aus der Verbrennung wird ein Kamin über Dach
geführt, mit einer Höhe über GOK von ca. 27,2 m.
7.1.1. Klimatisierung (Heizung, Kühlung):
Zur Heizung der Räume und Hallen im Winter steht genügend Restwärme des
Prozesses in Form von heißem Wasser zur Verfügung. Die Beheizung der
verschiedenen Räume und Hallen erfolgt je nach Temperaturbedarf. Der
Heizungswassersammler befindet sich im Erdgeschoss.
Rückert NatUrgas GmbH 14
Neugenehmigung: Klärschlammverwertungsanlage Zirngibl - 20.05.2020 nach § 4 Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG)
Beschreibung
Elektroraum:
In Elektroschalträumen muss u.a. eine gleichmäßige Klimatisierung sichergestellt
werden. Die Kühlung der Elektroräume erfolgt mittels Umluftkühler.
Die erforderlichen Kühlaggregate sind auf dem Dach der Maschinenhalle/-bereich
aufgestellt.
Kühlaggregat Elektroraum: 2 Stk.
Typ: 2x PUHZ-ZRP125YKA2 oder vgl.
Kühlaggregat Schaltwarte/Besprechung: 1 Stk
Typ: 1x PUMY-P125YKM oder vgl.
Halle:
Im Kessel- / Maschinenbereich der Halle und im Turbinenraum wird die benötigte
Belüftungsluft lediglich im Winter im Erdgeschoss auf > +5°C angewärmt, damit keine
Frostluft in die Anlage kommt, beim Aufsteigen erwärmt sich die Luft durch die
Abstrahlwärme der Verbrennungsanlage bzw. der Turbine.
Im Kopf des Kesselhauses wird diese warme Abluft über Belüftungsjalousien in den
Seitenwänden unterhalb des Daches abgeleitet.
Die Abluft aus dem Turbinenraum wird im Winter über Schalldämpfer direkt in die Halle
und / oder den KS-Anlieferungsbereich geleitet, während im Sommer eine Ableitung
nach Außen (ebenfalls über Schalldämpfer) erfolgt.
Schaltwarte, Sanitärraume, Besprechungsraum, Heizöllagerraum:
Diese Räume werden über Warmwasserheizkörper beheizt. Zudem ist eine
Klimatisierung über Kühlgeräte vorgesehen.
7.1.2. Belüftung:
Sowohl die Halle inkl. des Turbinenraums als auch der Bunker-/Annahmebereich
werden zwangsbelüftet. Im Annahmebereich dazu ein leichter Unterdruck erzeugt.
Die in der KS-Anlieferungshalle1 (also im Bunker-/Annahmebereich) abgesaugte Luft
wird, da davon auszugehen ist das diese stark Geruchsbeladen ist, der Klärschlamm-
Monoverbrennung (stationäre Wirbelschicht) als Verbrennungsluft zugeführt.
Die Halle, im Bereich des Kessels, wird (da hier kein geruchsintensiver Klärschlamm
offen gelagert oder verarbeitet wird) über dafür vorgesehene Lüftungsöffnungen belüftet
werden. Die Luftansaugung erfolgt über die Turbinenraumbelüftung (im Winter) und
anderer Lüftungsöffnungen im Kesselhaus, die Abluft verlässt das Gebäude durch an
der Traufe oder auf dem Dach angebrachte Entlüftungsöffnungen.
Der Turbinenraum saugt die benötigte Frischluft zu Kühlzwecken über einen
Schalldämpfer von außen an. Im Winter wird diese Luft über ein Heizregister auf >5°C
angewärmt, um Frostluft von der Turbinenanlage fern zu halten.
1 Zuluft der wird über Ventilatoren aus dem Maschinen-/Kesselhaus angesaugt.
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Nachdem die Luft beim Durchströmen des Turbinenraumes durch die Abstrahlwärme
der Turbine angewärmt wurde, verlässt Sie den Turbinenraum durch einen
Schalldämpfer in ein Lüftungsrohrsystem. Hier besteht die Möglichkeit durch
Klappenschaltung die warme Luft im Sommer direkt nach draußen oder im Winter in die
Maschinenhalle zu leiten.
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7.2. Beschreibung der technischen Maschinen, Geräte und sonstiger technischer Anlagen
Abb 7.2. a.: Ablaufschema Klärschlammverwertungsanlage Zirngibl (liegt als Blockfließbild dem Anhang bei)
7.2.1. Annahme (Annahmebunker (Schubboden) bzw. Abrollcontainer
In der Klärschlammverwertungsanlage Zirngibl soll sowohl entwässerter (20 bis 28% TS)
als auch extern vollgetrockneter kommunaler Klärschlamm (ca. 90%TS) thermisch
behandelt werden. Über z.B. regionale Dienstleister zur Abfallentsorgung wird der Klär-
schlamm angeliefert und in den jeweiligen (Bunker 1&2 für entwässerten Schlamm bzw.
Andockstation Abrollcontainer) verbracht.
entwässerter Klärschlamm Bunker 2 (zur Trocknung) max. 18.200 t/a ca. 20 - 28 % TS
entwässerter Klärschlamm Bunker 1 (zur Verbrennung) ca. 17.650 t/a ca. 20 - 28 % TS
extern vollgetrockneter Klärschlamm (zur Verbrennung): ca 3.495.t/a ca. 90% TS
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7.2.1.1. Annahmebereich Bunker 1&2 & Fördersystem für vorentwässerten Schlamm (ca.
20-28%TS)
Im vorliegenden Projekt werden zwei Schubboden der Fa. Huning (oder vgl.) mit einem
Lagervolumen von jeweils ca. 210 m³ eingesetzt. Die Schubböden sind hydraulisch betrieben
und werden jeweils getrennt von einem Hydraulikaggregat versorgt.
Der Schubboden soll den angelieferten, in den Bunker abgekippten, mechanisch
entwässerten Klärschlamm in eine Dickstoffpumpe fördern.
Die Bunker sind in betonbauweise ausgeführt, der Schubboden liegt im Betonbauwerk auf
dem Boden auf. Unter dem Schubboden und an der Wand wird eine Kunststoffauskleidung
angebracht (die u.a. den Beton gegen Beschädigung geschützt und Anhaftungen verringert).
Das Abmaß eines Schubbodenbunkers beträgt L x B x H (mm) 11.680 x 4.860 x 3.800. Die
Schubboden sind aus Schwarzstahl gefertigt.
Der Schubboden transportiert den entwässerten Schlamm in den Annahmerachen der
Dickstoffpumpe. Im Annahmerachen befindet sich eine Transport-/Austragsschnecke, die
den entwässerten feuchten Klärschlamm der eigentlichen Dickstoffpumpe zuführt.
Bild 7.2.1.1.a: Draufsicht: Schubboden
Bild: Dickstoffpumpe mit
Austragsschnecke
Ab den Dickstoffpumpen wird der entwässerte Klärschlamm von dem Annahmebunker 1 in
geschlossenen Rohrleitungen direkt zu dem Mischer vor der Wirbelschichtfeuerung und von
dem Annahmebunker 2 zu den beiden Trockner gepumpt. An den Trocknern wird der
entwässerte Klärschlamm auf die beiden Trockner verteilt.
Zur Reduzierung des Reibungswiderstandes in der Feststoffleitung wird kurz nach den
Dickstoffpumpen Gleitmittel in die Leitung injiziert.
Bunker: 2 x 210 m³
Dickstoffpumpe 1: zur Verbrennung, Förderleistung: ca. 1.000 - 3.000 l/h
Dickstoffpumpe 2: zur Trocknung; Förderleistung: ca. 4.000 - 8.000 l/h
Innerhalb des Schlammannahmebereiches wird ein leichter Unterdruck erzeugt. Die Abluft
aus dem Bunkerbereich wird durch ein Gebläse/Ventilator direkt der Wirbelschichtfeuerung
als Verbrennungsluft zugeführt.
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Ein Austreten geruchsbelasteter Raumluft wird damit verhindert.
7.2.1.2. Polymerstation / Zugabe Gleitmittel
Um die Reibung in der Rohrleitung zu verringern und damit eine optimale Zugabe des
entwässerten Klärschlammes in die Verbrennung bzw. die Trocknung zu gewährleisten, wird
eine Polymergebrauchslösung den Rohrleitungen zur Verbrennung/Trocknung zugegeben.
Diese Polymergebrauchslösung wird in einer Polymermischstation durch Zugabe des
Polymer (Reiflock oder vgl.) und Wasser angemischt.
Von dieser Polymermischstation wird die Polymergebrauchslösung in die Leitung direkt nach
den Dickstoffpumpen injiziert.
In die Leitung zu den Trocknern wird neben der Polymergebrauchslösung auch, das
Kesselabschlämmwasser injiziert. Anfallende Ammoniumsulfatlösung (ASL) aus dem
Abluftwäscher wird der Verbrennung zugeführt.
Diese beiden Flüssigkeitsmengen (Abschlämmwässer Verbrennung, ASL) sollen verdampft
/getrocknet werden und werden so zusätzlich polymereinsparend als günstiges „Gleitmittel“
eingesetzt.
Polymer: Reiflock (o. vgl.)
Lagerung Polymer: 5 x 30 kg im Kanister
7.2.1.3. Annahmebereich Abrollcontainer für extern vollgetrockneten Schlamm (90%TS)
Da für die Klärschlammverbrennung ein TS Gehalt von zwischen 40 bis 50% TS erforderlich
ist, ist auch die Zugabe von extern vollgetrockneten Klärschlamm vorgesehen.
Bild 7.2.1.3.a: Skizze: Andockstation der Abrollcontainer (Fördersystem zur Verbrennung) – KVT Zirngibl
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Die Annahme für getrockneten Klärschlamm erfolgt mittels Abrollcontainern, z.B. des
Herstellers Bruns Umwelttechnik. Die Abrollcontainer fassen ein Volumen von ca. 30 m³. Die
Container werden voll angeliefert und an eine Austragsschnecke mit Guillotine-Schieber
angedockt (= Andockstation).
Die Container verfügen ebenfalls über einen Guillotine-Schieber, die nach erfolgreichem
Andocken an das Austragssystem aufgefahren werden.
Alle innen- und außenliegenden Aggregate sind in ATEX ausgeführt und verfügen über die
für den Explosions-Schutz notwendigen Eigenschaften.
Die Container sind mit einem Schubbodensystem, das mittels Plug- and Play in Betrieb
gesetzt werden kann, ausgerüstet. Dabei befindet sich die Messtechnik und das
Hydraulikaggregat am Container.
Ein Löschwasseranschluss mit entsprechenden Löschleitungen ist ebenfalls am Container
vorhanden. Die Container sind mit einer Drehflügelmessung zur Füllstandüberwachung und
einer Temperaturüberwachung ausgestattet. Nachfolgende Abbildungen zeigen den
technischen Aufbau ähnlicher bzw. vergleichbarer Container.
Bild 7.2.1.3.b: Beispiel Andockstation Abrollcontainer
7.2.2. Trocknungsanlage
Bei der Trocknung handelt es sich um eine modulare Container-Trocknungsanlage der
Fa. RHS, vom Typ Rhino Kommunal 10.000. Diese bietet bestmögliche Voraussetzungen für
eine höchstmögliche Effizienz mit minimalem thermischen Energieaufwand.
Der Materialdurchlauf regelt sich vollautomatisch.
Die geplante Klärschlammtrocknungsanlage besteht aus:
- der Trocknungsanlage (in 2 Trocknungscontainern angeordnet)
- der Abluftreinigungsanlage (für beide Trocknungscontainer) mit der für den Betrieb
notwendigen Chemikalienlagerung (Schwefelsäurelagertank: 10.000l).
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Abbildung 7.2.2.a: Prozessbild Teilbereich Trockner / Trockneraustrag
7.2.2.1. Trocknungsanlage
Die Trocknungstechnologie ist jeweils in einem Container angeordnet (d.h. zwei
Trocknungscontaineranlagen). Im vorliegenden Bauvorhaben werden die beiden
Trocknungscontainer außerhalb der Halle aufgestellt.
Der Klärschlamm wird diesem Trockner in stichfester Konsistenz mit einem TS-Gehalt von
20 -28 % über den unter 7.2.1.1. beschriebenen Feststoffdosierer zugeführt.
Abb. 7.2.2.1.a: Trocknerfließbild – KT Zirngibl
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Die Füllmenge im Trockner wird mit der integrierten Waage unterhalb der Trocknungswanne
und einem Füllstandssensor überwacht. In der Trocknungswanne arbeiten zwei horizontale
Rührwerke, die sich langsam gegenläufig drehen und das Trockengut permanent
durchmischen.
Neben dieser permanenten Durchmischung sorgen die Rührwerke mit den sichelförmigen
Förderelementen auch für eine horizontale Zirkulation des Trockenguts in der
Trocknungswanne und somit in diesem Verfahren für homogenes Trockengut.
Mit dem Zuluftventilator (innerhalb des Containers (72*)) wird Frischluft angesaugt, die dann
durch den Wärmetauscher (8*) gedrückt wird.
Der Wärmetauscher wird mit heißem Wasser von der Verbrennung/Turbine versorgt. Die
Vorlauftemperatur liegt bei 105 – 110°C.
Die so erhitzte Luft wird weiter durch den Luftkanal und durch den Schlitzboden in das
Trockengut eingeblasen. Dieser Schlitzboden, im unteren Bereich der Trocknungswanne
(5*), ist mit einer automatischen Reinigung ausgestattet. Der Schlitzboden gewährleistet ein
widerstandsarmes Eintreten der Trocknungsluft in das Trockengut. Dadurch, dass das
Trockengut permanent durchmengt wird, ist es der Trocknungsluft möglich, das Material
leicht zu durchströmen, gleichzeitig wird aber auch eine große Oberfläche geschaffen, die
eine effektive Übergabe der Feuchtigkeit auf die Trocknungsluft gewährleistet.
Abb. 7.2.2.1.b: Klärschlammtrocknungscontainer (Abluftrohr in die freie Atmosphäre entfällt, im vorliegenden
Projekt, die Abluft wird direkt einer weiteren Abluftreinigungsstufe (Chemowäscher, Biofilter) zugeführt)
2 * siehe Abbildung 7.2.2.1.a
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Die maximale Füllung in der Trocknungswanne wird erreicht, wenn der Füllstand bis an die
Rührwerkswellen reicht. Wenn dieser maximale Füllstand erreicht ist, wird kein neues
Material eingebracht. Sobald das Input-Material die eingestellte Trockenheit erreicht hat, wird
nun ein Teil der Füllmenge aus dem Trockner ausgetragen.
Der Trocknungsgrad wird mit einem Feuchtesensor ermittelt. Die Füllstände werden mittels
der integrierten Waage in Verbindung mit den Füllstandsensoren überwacht.
In der Trocknungswanne verbleibt stets eine Mindestmenge des Trockenguts. Dieser schon
getrockneten Grundfüllmenge wird das frische, noch zu trocknende Material schrittweise in
kleinen Portionen zugeführt. So wächst die Füllmenge wieder bis zur maximalen Füllung an.
Durch stetiges Mischen, bei Zugabe von kleinen Mengen frischem Trockengut, entsteht eine
homogene Masse, die nicht verkleben kann.
Das Trocknungsverfahren ist somit kontinuierlich, der Materialaustrag geschieht aber
schubweise. Der Austragsvorgang läuft solange, wie trockenes Material mit der eingestellten
Restfeuchte vorhanden ist, oder der Mindestfüllstand erreicht wurde.
Klärschlammtrocknungsanlage: Zuführmenge: max. 18.200 t/a3
Luftmenge: ca. 65.000 Nm³/hfeucht 1
Klärschlammtrocknungcontainer: Anzahl: 2 Stück
Typ: 2 x Rhino kommunal 10.000
Wärmequelle und Steuerung
Die für den Trocknungsprozess benötigte Wärme wird durch die Verbrennung mit
Dampferzeugung, konkret eine Wirbelschichtfeuerung, erzeugt.
Dazu gibt ein sogenannten Übergabe-Wärmetauscher (Heizkondensator / Dampf-
rekuperator), der der Sattdampf-Gegendruckturbine nachgeschaltet ist,
„Niedertemperaturwärme“ an einen Kreislauf eines Wasser- / Glykolgemisches (bis 110°C)
zur weiteren Nutzung in der Klärschlammtrocknung ab.
Der umfangreiche Steuerungsvorgang des Trocknungsverfahrens wird durch die innovative
Software und Visualisierung dargestellt. Sämtliche Prozessdaten werden erfasst und
kontinuierlich mitgeschrieben. Alle wichtigen Funktionen können über Graphen analysiert
und optimiert werden. Die Steuerung stellt die effiziente Trocknung jederzeit sicher.
7.2.2.2. Abluftreingung
Die bei der Trocknung entstehende Abluft kann im wesentlichen Staub, Geruchsstoffe und
insbesondere Ammoniak enthalten. Die Belastung der Abluft hängt dabei überwiegend von
der Beschaffenheit des zu trocknenden Klärschlammes sowie dem Temperaturniveau ab.
Bevor die Abluft in die Atmosphäre abgegeben wird, wird sie daher gereinigt. Im
vorliegenden Bauvorhaben erfolgt dies:
- durch einen in der Trocknungscontainer integrierten Staubfilter und
- einem nachgeschalteten chemischen Abluftwäscher
3 In Summe für beide Trocknungscontainer
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integrierter Staubfilter:
Durch eine, auf der Trocknungswanne montierte Staubfilteranlage wird die Abluft
kontinuierlich gereinigt. Der Staub und die an ihn gebundenen Gerüche bleiben an den
Filterschläuchen „hängen“ und bilden dort einen sogenannten Filterkuchen. Dieser
Filterkuchen wächst während des Trocknungsprozesses und erhöht den Luftwiderstand, so
dass der Gegendruck innerhalb der Trocknungswanne ansteigt. Erreicht nun dieser
Gegendruck einen festgelegten Schwellenwert, wird die automatische Filterreinigung
ausgelöst. Dafür wird das Gebläse in seiner Leistung kurzzeitig herunter geregelt und die
Filterschläuche werden durch einen Exzenter abgerüttelt. Der Filterkuchen fällt zurück in die
Trocknungswanne und wird hier in das noch feuchte Trockengut eingemischt (die Gefahr
einer „Filterverschlämmung besteht aufgrund dessen nicht).
Die durch die Filterschläuche gereinigte und feuchte Abluft wird über die Abluftkammer und
durch das Abluftrohr an die Umgebung abgegeben.
Staubfilter: integriert / Hersteller: RHS
Abluftwäscher
Nach dem Staubfilter wird die Abluft durch einen Abluftwäscher soweit gereinigt werden,
dass die TA Luft Werte (
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und unten wird pH-Wert abgesenktes Waschwasser auf die Füllkörper gesprüht, welches
sich in der Waschwasserwanne sammelt und über eine Pumpe wieder auf die Füllkörper
aufgebracht wird. Dabei handelt es sich um einen geschlossenen Kreislauf, dem regelmäßig
Frischwasser zugeführt wird, welches die Verluste der Verdunstung und des
Schlammabzuges (= Ammoniak belastetes Waschwasser = ASL) ausgleicht.
Damit das Ammoniak gebunden werden kann, muss dem Waschwasser Schwefelsäure
zugeführt werden. Die Säuredosierung wird mittels einem pH-Wert-Sensor und einer
Dosierpumpe geregelt. Der eingestellte pH-Wert liegt bei 2-4 (in der SPS einstellbar). Durch
die Bindung von Ammoniak mit Schwefelsäure entsteht das neutrale Ammoniumsulfat,
wodurch der pH-Wert kontinuierlich erhöht wird.
Die Ammoniumsulfatkonzentration wird mittels einer Leitwertmesssonde festgestellt.
Bei Erreichen eines voreingestellten Ammoniumsulfatgehaltes im Waschwasser wird ein Teil
abgepumpt (hier wird weiterhin ein pH ≤ 4 eingehalten) und der Verbrennung zugegeben.
Aus der Konstruktion des Luftwäschers,
der Materialauswahl der Bauteile und der
großen Oberfläche resultiert eine hohe
Benetzungsfähigkeit, bei geringem
Druckverlust und einer minimalen
Verschmutzungsanfälligkeit. Die dabei
wichtige exakte Wasserverteilung über
geeignete Vollkegel-Sprühdüsen auf der
Füllkörperoberfläche konnte konstruktiv
gelöst werden. Dadurch wird eine
100%ige Sättigung der Luft mit Wasser
erreicht mit dem Ergebnis einer
maximalen Selbstreinigung.
Abb.7.2.2.2b: Luftwäscher LWC65
Der dem System nachgeschaltete Tropfenabscheider verhindert, dass hohe Anteile von
Aerosolen den Wäscher verlassen und damit im Wasser gelöste Schadstoffe, Säure oder
Salze in die Umwelt gelangen.
Die den aggressiven Medien ausgesetzten Bauteile des Luftwäschers sind alle aus
korrosionsbeständigen Materialien, wie PVC, PP und VA-Stahl gefertigt.
Der gesamte Container ist aus doppelwandigen PP-Panelen gebaut und an den Stoßstellen
doppelt verschweißt. Dieser wird bei uns in der Fertigung auf Dichtigkeit mit Wasser
überprüft.
Im Technikraum befinden sich die Pumpen, Messstrecke und die Elektroinstallation. Der
Wäscher ist so konstruiert, dass ein Überlauf in diesen Technikraum erfolgt. Deshalb wird
der maximale Wasserstand doppelt überwacht mittels Druckschalter und zusätzlichem
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Überfüllschutzschalter. Sollte dennoch eine Überfüllung stattfinden, ist der Technikraum
ebenfalls mit einem DIBt-zugelassenen Leckagesensor nochmals überwacht.
Abluftwäscher: 1 x Fa. Schönhammer, Typ: LWC 65 (für beide
Trocknungscontainer)
Luftvolumenstrom: max. 65.000 Nm³/hfeucht
Bei der Lagerung der für die Abluftreinigung erforderlichen Schwefelsäure, werden die
Vorgaben der AwSV beachtet und eingehalten. Einzelheiten dazu -> siehe Ausführungen in
den nachfolgenden Kapiteln.
Schwefelsäurelagerung
Für die Abluftreinigung ist das Zudosieren von Schwefelsäure (78%ig) erforderlich.
Die Schwefelsäure soll in einem für diesen Verwendungszweck geeigneten doppelwandigen
Tank gelagert werden. Dieser Tank soll östlich neben der Halle aufgestellt werden.
Die Überwachung des Behälters erfolgt AwSV konform über eine Überfüllsicherung sowie
eine Füllstandsanzeige.
Hersteller: Fa. Weber oder vgl.
Durchmesser: 1,8 m
Behälterhöhe: 4,2 m
Nutzinhalt: 10 m³
Behältermaterial: PE-100-RC-WK-S-8000
Behälterausführung: doppelwandig
Überwachung: Überfüllsicherung, Leckagesonde sowie Füllstandsanzeige
Der Bedarf an Schwefelsäure variiert übers Jahr und ist stark vom Ammoniakgehalt des
eingesetzten Klärschlamms abhängig. Nach ersten Schätzungen wird von einem Verbrauch
von ca. 44 bis 60t im Jahr4 ausgegangen.
Betankt wird der Schwefelsäuretank über einen Füllschrank, der direkt an der Außenwand
der Halle in unmittelbarer Nähe zum Schwefelsäurelagertank angegliedert ist.
In dem „Füllschrank“, befindet sich, der Befüllstutzen, das Membran- und ein Rückschlag-
ventil. Der Boden des „Füllschrank“ ist als Tropfwanne ausgeführt und mit einem Kugelhahn
gesichert.
Für die Betankung ist vorgesehen, dass der Tankwagen an die Halle heranfährt und den
Befüllschlauch an den Befüllstutzen im „Füllschrank“ anschließt. Durch das Rückschlagventil
wird ein Rücklauf von Restchemikalien bei geöffnetem Befüllventil verhindert.
In dem Bereich zwischen Tankwagen und Fach-Befüllstation wird eine mobile Auffangwanne
(beständig gegen Schwefelsäure, V = 1.000l) unter dem Schlauch des Tankwagens
aufgestellt.
4 tatsächlicher Bedarf richtet sich nach Betrieb und zu trocknende Klärschlamm-Menge
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Ammoniumsulfatlösung (= Schlammabzug) (ASL)-Lagerung:
In der Abluftwäsche der Fa. Schönhammer wird der Abluftstrom des Trockners durch eine
mit Schwefelsäure angesäuerte Wasserwand gedrückt. Dabei wird u.a. Ammoniak aus der
Abluft rausgewaschen. Das mit Ammoniak aufkonzentrierte Waschwasser (=Ammonium-
sulfatlösung) muss nach Erreichen einer voreingestellten Ammoniakkonzentration
abgepumpt werden. Die abgepumpte Ammoniumsulfatlösung (=Schlammabzug) wird über
einen doppelwandigen Zwischenlagerbehälter direkt wieder der Verbrennung zugegeben.
Eine längerfristige Lagerung ist nicht vorgesehen.
Zwischenlagerbehälter ASL: V = 2 m³ doppelwandig, auf befestigtem
Hallenboden
7.2.2.3. Abluftabführung / Kamine
Die im Luftwäscher gereinigten Abgase werden mittels eines Gebläses über einen Kamin
(d=1,13m), welcher an der Fassade der Halle / des Kesselhauses entlang bis über das
Höhenniveau des Daches geführt wird - in die freie Luftströmung abgeleitet. Die erforderliche
Kaminhöhe wurde im Rahmen einer Schornsteinhöhenberechnung auf 27,2m über
Geländeoberkante berechnet.
7.2.2.4. Trockengutaustrag bzw. Lagerung (Trockenschlamm-Vorlage)
Das getrocknete Material wird aus der Trocknungswanne der Trocknungsanlage/-Container
ausgetragen, wenn der obere Füllstand und der vorgegebene Trocknungsgrad erreicht ist.
Der Austrag erfolgt an der Containerwand des Trocknungscontainers über eine
Zellenradschleuse.
Abbildung 7.2.2.4.a: Trockneraustrag KVT Zirngibl (Ex-Zonen nicht zu beachten - > hinsichtlich dieser – siehe Kapitel 7)
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Förder-/Verteilsystem:
Nach der Trocknung wird der getrocknete Klärschlamm in die Trockenschlamm-Vorlage
eingebracht. Dies erfolgt über Förder- / Verteilschnecken und einem Becherwerk.
Vor dem Hintergrund des Explosionsschutzes sind die Anlagenteile ex-zugelassen und es
wird auf eine Fördergeschwindigkeit < 1m/s geachtet. Zudem sind die Schnecken
eingekapselt, um eine Staubemission zu vermeiden.
Transport-/Fördergeschwindigkeiten: < 1 m/s
Becherwerk: Förderhöhe: 10,8m
Trockenschlammvorlage:
Bei der Trockenschlammvorlage handelt es sich um einen Stahlbehälter in dem vier
Schnecken parallel zu einander angeordnet sind.
Abbildung 7.2.2.4.b: Draufsicht Trockenschlamm-Vorlage Schnitt Trockenschlamm-Vorlage
Mit diesen Schnecken wird der getrocknete Klärschlamm in Richtung der
Austragsschnecke transportiert und gelangt mit dieser in Richtung Verbrennung.
Das Fassungsvermögen der „Trockenschlamm-Vorlage“ wurde so gewählt, dass
mindestens die in 10 Stunden anfallende Menge gespeichert werden kann. Der Behälter
soll mit einer Füllstands- bzw. Temperaturüberwachung ausgestattet werden. Im Falle der
Entwicklung eines Brandes kann das Löschen über den Löschwasseranschluss mit
Sprenkler erfolgen.
Vorlage getrockneter Klärschlamm: V = 10m³
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7.2.3. Verbrennungsofen/-kessel / Dampferzeugung
Im vorliegenden Vorhaben soll der Klärschlamm in einem Wirbelschichtofen gestuft
verbrannt werden.
Der Kessel besteht insgesamt aus vier Zügen. In dem ersten Zug ist die Feuerung
(Wirbelschichtfeuerung) integriert, zudem findet hier mittels SNCR (= nicht-katalytische
Stickoxidreduzierung) eine NOX-Reduzierung statt. Nach der Feuerung durchströmt das
Rauchgas zwei Heißgaszyklone, wodurch das Rauchgas entstaubt wird. Anschließend
gelangt das Rauchgas in den 2. und 3. Zug des Kessels, die als „Dampfkesselanlage“
dienen, Verdampfer, Luftvorwärmer usw. sind hier angeordnet.
Bild 7.2.3.: Beispielanlage
Dem Kessel nachgeschaltet ist ein Economiser (vierter Zug) zur besseren Ausnutzung der
im Rauchgas enthaltenen Wärmeenergie.
Nach dem Kessel wird das abgekühlte Rauchgas der trockenen Rauchgasreinigung
zugeführt, dort werden die im Rauchgas enthaltenen Stäube und Schadstoffe mit Hilfe der
Sorbenzien Natriumhydrogen-/bicarbonat sowie Herdofenkoks (HOK) oder Aktivkohle
(AK) gebunden und abgeschieden.
Nach der Rauchgasreinigung werden die gereinigten Abgase über einen Kamin mittels
eines Saugzuggebläses in die Atmosphäre abgeleitet.
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Stopf-/
Schälschnecke
Annahme-
bunker 1
Dickstoff-
pumpe
Mischer /
Mischschnecke
Einblas-
schnurreKratzband
Verbrenn-
ung
TrocknerBecherwerk
am
Förder-/ Ver-
teilschnecken
Trockenschlamm-
Vorlage (10m³)
Dosier-
schnecke
grav.
Dosierschn
Becherwerk
Schlammvorlage 2
(1m³)
7.2.3.1. Einbringung / Beschickung Verbrennung:
Trockener Schlamm ca. 90% TS 8.550 t/a
Entwässerter Schlamm ca. 20-28% TS: 17.650 t/a
Der vorab auf ca. 90 % Trockensubstanz getrocknete bzw. der angelieferte getrocknete
Klärschlamm wird bedarfsgerecht aus der „Trockenschlamm-Vorlage“ mit einem Steilförderer
(z.B. Becherwerk) in die kleinere „Dosiervorlage bzw. Schlammvorlage 2“ (V ca. 1m³) für
Trockengut (Ebene + 12,5 m) gefördert. Die Vorlagebehälter sind jeweils mit Wiegezellen
ausgestattet.
Mittels einer Dosierschnecke wird der trockene Brennstoff anschließend in einen Mischer /
Mischschnecke gefördert, in den auch ein Teil des entwässerte Klärschlamm (aus dem
Annahmebunker 1 über eine „Schälschnecke“) mengendosiert hineingepumpt wird.
Die „Schälschnecke“ schält dabei die Materialwurst aus der Dickstoffleitung scheibenweise
ab und gibt die Klärschlammmenge brockenweise in die mit trockenem Klärschlamm
vorgefüllten Mischer/Mischschnecke.
In dem Mischer (Mischschnecke) werden die beiden Stoffströme auf den für die Verbrennung
optimalen TS-Gehalt zwischen 40 bis 50% bzw. einen Heizwert von ca. 4,5 MJ/kg gemischt.
Mittels einer kurzen Stopfschnecke wird die Mischung in den Kratzradzerkleinerer gefördert,
welcher speziell für pastöse Brennstoffe entwickelt wurde. Der Kratzradzerkleinerer hat die
Aufgabe, die aneinanderhaftenden größeren Brennstoffbrocken in entsprechende kleine
Stücke zu zerkleinern und die für die Feuerung erforderliche Stückigkeit resp. Brennstoff-
Größe aufzubereiten. Mittels Einblasschurre wird dann der aufbereitete kleinstückige
Brennstoff in den Feuerraum eingeblasen.
Die Brennstoffbeschickung zur Mischung pastöser und trockener Brennstoffe besteht im
Wesentlichen aus:
- Dickstoffpumpe für entwässerten Klärschlamm mit anschließender Rohrleitung
(dosiert entwässerten Schlamm aus Bunker 1 in den Mischer)
- Becherwerk
- Dosiervorlagebehälter ca. 1m³ (12,5 m Höhe)
- Stopf-/Schälschnecke
- Mischer/Mischschnecke
- Kratzradzerkleinerer für Klärschlamm (Beschicker)
- Einblasschurre
Ablaufschema 7.2.3.1a: Brennstoffbeschickung – KVT Zirngibl
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7.2.3.2. Verbrennung Wirbelschichtfeuerung
Wie bereits eingangs dargestellt, handelt es sich bei dem Kessel um ein 4-zügiges System.
Verbrennung: Typ: 4-zügig mit Wirbelschichfeuerung,
Dampfkessel/Economiser
Zuführmenge: max. 26.200 t/a5 (40 bis 50% TS; 4,5 MJ/kg)
≙ 10.400 bis 13.100 tTS/a
Verweilzeit der Rauchgase: ≥ 2 Sekunden6
Mindesttemperatur: ≥ 850°C4
* technische Zeichnungen des Kessels, Feuerungsleistungsdiagramm, Berechnungen der
Verweilzeit – siehe Anhang / Datenblätter.
Im ersten Kesselzug ist die Wirbelschichtfeuerung integriert. Diese besteht im Wesentlichen
aus:
dem Wirbelbett (Pkt. 7.2.3.2.1)
der unteren Nachverbrennungszone (Pkt. 7.2.3.2.2)
der obere Nachverbrennungszone (Pkt. 7.2.3.2.3)
Anfahr- und Stützfeuerung inkl. Lagerung Brennstoff Stützfeuerung (Pkt.
7.2.3.2.4)
dem Bettmaterialabzug (Pkt. 7.2.3.2.5)
dem Düsenboden mit Wirbelgassystem (Pkt. 7.2.3.2.6)
SNCR-Anlage (Pkt. 7.2.3.2.7) sowie
dem Verbrennungsluft- und Rezirkulationsgassystem.
Bei der Wirbelschichtfeuerung wird ein heißes Sandbett von unten mit Verbrennungsluft
durchströmt und damit in der Schwebe gehalten. Der zu einem großen Teil in das Wirbelbett
eintauchende Brennstoff, hier der Klärschlamm wird thermisch umgesetzt und kann sehr gut
ausreagieren. Der übrige Teil des Brennstoffs reagiert oberhalb des Wirbelbettes (in der
unteren und oberen Nachverbrennungszone).
Die für die Wirbelschichtfeuerung benötigte Verbrennungsluft wird aus der
Brennstoffannahme (Bunkerbereich 1+2) also aus geruchsbelasteten Zonen abgesaugt.
Etwaige geruchsbelästigende Stoffe werden so im Feuerraum verbrannt (und damit
thermisch zerstört). Die gesamte Verbrennungsluft wird durch das Verbrennungsluftgebläse
auf den für Brenner und Sekundärluft notwendigen Vordruck verdichtet.
Die Verteilung der Verbrennungsluft auf
- Wirbelluft (dient der Fluidisierung des Sandbettes)
- Brennerluft,
- Sekundärluft und
- Verdünnungsluft für Ammoniak
erfolgt geregelt.
5 In Summe entwässerter Klärschlamm + extern getrockneter Klärschlamm + RHS Trocknermenge 6 Entsprechend Vorgabe 17. BImSchV
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Neben der Verbrennungsluft, kann bzw. wird der Feuerung Rezirkulationsgas zugegeben.
Das Rezirkulationsgas wird nach dem Gewebefilter entnommen und mit dem
Rezirkulationsgasgebläse auf den für das Wirbelgas sowie für die Brenner und
Sekundärluft notwendigen Vordruck verdichtet. Die Verteilung des Rezirkulationsgases
auf Wirbelluft und Brennerluft erfolgt ebenfalls geregelt, über Klappen.
Zur Verhinderung von Korrosion bei Vermischung mit Rezirkulationsgas und zum
zusätzlichen Eintrag von Wärme in die Feuerung wird die Verbrennungsluft entsprechend
der verfahrenstechnischen Anforderungen vorgewärmt.
7.2.3.2.1. Wirbelbett (Zug 1):
Der zu einem großen Teil in das Wirbelbett eintauchende Brennstoff wird thermisch
umgesetzt und kann sehr gut ausreagieren. Der übrige Teil des Brennstoffs reagiert oberhalb
des Wirbelbettes. (siehe Bild 7.2.3.)
Das Wirbelbett ist, von mit Feuerfestmaterial abgekleideten Verdampferwänden umhüllt.
Die Feuerfestauskleidung schützt die Heizflächen vor Korrosion, Erosion und zu hoher
Wärmebelastung.
Für die Auslegung des Wirbelbettes sind vorwiegend zwei Kriterien ausschlaggebend:
Zur Sicherung einer stabilen Fluidisierung ist eine brennstoff- und geometrie-
abhängige Leerrohrgeschwindigkeit im Wirbelbett einzuhalten. Diese lässt
sich durch die Variation der Wirbelgasmenge regeln.
Durch die Regelung des Feuerungssystems wird eine konstante Temperatur-
verteilung über den gesamten Lastbereich erreicht.
Die ablaufenden Prozesse werden durch die Eigenschaften einer stationären
Wirbelschicht hervorragend begünstigt, insbesondere durch:
Hohen Wärme- und Stoffaustausch im Wirbelbett,
Stabilisierung der Betttemperatur durch die Masse des heißen Bettmaterials,
Große Reaktionsflächen und hohe Turbulenz zwischen Brennstoff und Luft
7.2.3.2.2 Untere Nachverbrennungszone (Zug 1)
Die untere Nachbrennzone befindet sich zwischen Wirbelbett und oberer
Sekundärluftebene.
Flüssige und feste Brennstoffe werden unterhalb der unteren Sekundärluft gleichmäßig
auf das Bett verteilt. Endotherme Prozesse, Trocknung und Entgasung, finden teilweise
bereits auf dem Weg zwischen Brennstoffeintritt und Wirbelbett statt. Je höher die
spezifische Oberfläche der Brennstoffpartikel (Teile), umso mehr Brennstoffteile reagieren
bereits über dem Wirbelbett.
7.2.3.2.3 Obere Nachverbrennungszone: (Zug 1)
Der Bereich zwischen oberer Sekundärluftebene und dem Ende der keramischen
Auskleidung der Verdampferwände bzw. Heizflächen im ersten Zug wird als obere Nach-
brennzone bezeichnet.
Trocknung, Entgasung und Vergasung sind in der Regel im Wirbelbett und in der unteren
Nachbrennzone abgeschlossen.
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In der oberen Nachbrennzone laufen folgende Prozessschritte ab:
Verbrennung der in den beiden unterstöchiometrischen Bereichen (Wirbelbett,
untere Nachverbrennungszone) erzeugten brennbaren Gase und Stäube,
Wärmeaustausch mit den Verdampferwänden, bzw. Heizflächen
Wärmetausch mit der unteren Nachbrennzone und dem darüber liegenden
Strahlungsteil des 1. Kesselzuges
In dieser Zone wird die Sekundärluft zugeführt. Die in diese Zone eingeleiteten Abgase
haben Sauerstoffmangel und reagieren mit Sekundärluft.
Bei zu tiefen Temperaturen verbleiben unverbrannte Gase, wie Kohlenwasserstoffe und
Kohlenmonoxid, im Abgas, daher ist eine Verweilzeit der Rauchgase von ≥ 2 Sekunden
bei einer Mindesttemperatur von ≥ 850°C vorgesehen. Klärschlamm darf erst
aufgegeben werden, wenn diese Mindesttemperatur von 850°C (Rauchgastemperatur)
erreicht ist. Für den Fall, dass mit dem Klärschlamm diese Temperatur nicht gewährleistet
werden kann, verfügt die Anlage über eine sogenannte Anfahr- und Stützfeuerung.
Um zu erreichen, dass eine Beschickung der Anlagen mit Klärschlamm nur so lange erfolgt,
wie die Mindesttemperatur aufrechterhalten werden kann, wird die Anlage mit nach 17.
BImSchV zugelassenen Temperaturmessstellen ausgestattet. Mit diesen
Temperaturmessstellen, die regelungstechnisch (abgenommene Regelung) mit dem
Stützbrenner gekoppelt sind, wird sichergestellt, dass bei Abfall der Temperatur auf < 900°C
rechtzeitig, automatisch der Stützbrenner eingeschaltet und unter Einhaltung des >2sec,
>850°C Kriteriums, die dann fehlende Energie geregelt zugefeuert wird.
Im unwahrscheinlichen Falle des Ausfalles der Rauchgasreinigungseinrichtungen und infolge
dessen bei Überschreitung der Emissionsgrenzwerte im Abgas, wird der Betreiber direkt
nach der Überschreitung per Meldung informiert. Nach 17. BImSchV dürfen die Grenzwerte
nicht länger als auf 4 aufeinander folgenden Stunden und maximal 60 Stunden pro
Kalenderjahr überschritten werden. Nach Ablauf dieser „Grenze“, wird die Anlage
automatisch abgefahren und in einem sicheren Zustand stillgesetzt.
7.2.3.2.4 Anfahr- und Stützfeuerung inkl. Lagerung Brennstoff (Heizöl HEL):
In der 17. BImSchV ist eine Verbrennungstemperatur von mindestens 850 °C, die nach der
letzten Luftzugabe (also in der oberen Nachverbrennungszone) für mindestens 2 Sekunden
einzuhalten ist, zwingend vorgeschrieben. Bei Unterschreiten dieser Temperatur werden
automatisch die Stützbrenner der Anlage zugeschaltet, um das geforderte Temperaturniveau
aufrecht zu erhalten. Eine Unterschreitung der Temperatur während der Abfallverbrennung
ist somit technisch nicht möglich.
Im vorliegenden Vorhaben soll für die Anfahr- und Stützfeuerung Heizöl eingesetzt werden,
dieses wird in 5 x 1.000 l Tanks in einem separaten Raum (F90) gelagert.
Stützbrenner: ca. 2,9 MWth
Lagerung Heizöl: doppelwandige bauartzugelassene Heizöltanks 5 x 1m³
Aufstellung der Behälter in F90 Raum
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7.2.3.2.5. Düsenboden
Über den Düsenboden wird das für die Fluidisierung des Sandbettes erforderliche
„Wirbelgas“ zugeführt. Das Wirbelgas ist eine Mischung aus Rezirkulationsgas
(abgekühltes und gereinigtes Rauchgas) und Verbrennungsluft und wird in einem
Druckerhöhungsgebläse (= Wirbelgasgebläse) zur Überwindung des Druckverlusts des
Betts weiter verdichtet.
Der Düsenboden wird als offener Düsenboden ausgeführt. Die großzügige
Dimensionierung der Freiräume zwischen den Düsentaschen ermöglicht das Passieren
von Störstoffen, sodass Verstopfungen (Blockaden) des Düsenbodens vermieden
werden.
Die Geometrien der Düsentaschen (Düsen) stellt eine homogene Wirbelgasverteilung
über den gesamten Querschnitt des Wirbelbettes sicher.
7.2.3.2.6. Bettmaterialabzug:
Der Bettmaterialabzugstrichter ist als gekühlte Membranwandkonstruktion ausgeführt und
mit Feuerfestmaterial ausgekleidet. Die Austragseinheit besteht aus einem speziell
entwickelten Pendelaustrag, Förderschnecke, Sichter und Doppelpendelklappe.
Bei Normalbetrieb sind der Abzugstrichter zwischen Düsenebene und Pendelaustrag mit
Bettmaterial gefüllt. Bettmaterial wird durch den Austragsstößel aus dem Trichter
herausgedrückt. Das dabei freiwerdende Volumen wird von oben aus dem Bett
nachgefüllt und damit der erforderliche Luftabschluss zwischen Austrag und Wirbelschicht
sichergestellt. Zwischen den Düsentaschen strömt Wirbelgas in das Wirbelbett ein und
kühlt das abströmende Bettmaterial. Zusätzlich wirkt das Wirbelgas als Sichter. Bei
Stillstand wirkt der Pendelaustrag als Absperrung und bei Betrieb als geregelter Abzug.
Im Kreuzstromsichter wird Feinkorn abgetrennt und in den Feuerraum zurückgeblasen.
Gröberes Material wird über die Doppelpendelklappe abgezogen und z.B. in
transportierbaren Mulden/Containern zwischengelagert.
7.2.3.2.7. SNCR-Anlage
Zur Minderung der NOx-Konzentration im Rauchgas auf den gesetzlich geforderten
Grenzwert wird u.a. eine SNCR-Anlage (Selective Non Catalytic Reduction – nicht
katalytische NOX-Reduzierung/Reduktion) vorgesehen:
Dabei wird Ammoniakwasser (ca. 19% NH3 in H2O) in einem beheizten Verdampfer
verdampft und dem Verdünnungsluftstrom zugeführt.
Die Verdünnungsluft wird mit Ammoniak oberhalb der oberen Verbrennungszone
eingeblasen und intensiv mit dem Rauchgas vermischt.
Bei Temperaturen zwischen 850°C und 950°C reagiert Ammoniak mit Stickoxiden des
Rauchgases zu Stickstoff und Wasserdampf.
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Die NH4OH (ca. 19%-ig)
Lösung wird in Transport-
behältern (1 m³ IBC)
angeliefert und in einer
zugelassenen Auffangwanne
aufgestellt. Diese Auffang-
wanne steht leicht erhöht auf
einem Betonsockel. Neben
dem erhöht stehenden IBV-
Transportgebinde wird ein
Dosierbehälter/Dosierstation
mit V=600l) in einer weiteren
Auffangwanne aufgestellt.
Mit einer Pumpe wird das
Ammoniakwasser über eine
doppelwandige Leitung zu der
SNCR-Verdampfereinheit gepumpt. Die Dosierung erfolgt in Abhängigkeit des Reingas-
wertes von NOX.
Lagerung NH4OH: 3 x Transportgebinde V = 1.000l IBC
1 x Dosiervorlage V = 600 l
Aufstellung: jeweils in Auffangwanne
7.2.3.2.8. Sandsilo
Wie bereits dargestellt, handelt es sich bei der Wirbelschichtfeuerung um eine Feuerung, die
in einer Wirbelschicht aus zerkleinertem Brennstoff und heißer Verbrennungsluft stattfindet.
Je nach Eigenschaft der Brennstoffe muss Sand zur Fluidisierung in die Wirbelschicht
zugegeben werden.
Um im Bedarfsfall Sand der Verbrennung zuzugeben, wird der Sand in einem Sandsilo mit
einem Fassungsvermögen von ca. 10m³ gelagert. Dieses Sandsilo verfügt über eine Befül-
leinrichtung, den Silofilter mit beheizter Druckluftabreinigung, eine mech. Über-/
Unterdrucksicherung des Silos sowie eine Temperatur-, Druck- und Füllstandsüberwachung.
Sandsilo: Sandlagerung
V ca. 10 m³
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7.2.3.3. Dampferzeuger (2./3. Kesselzug und 4. Zug) und Speisewassersystem
Das im ersten Zug entstehende Rauchgas strömt nach einer Verweilzeit im ersten Zug von
mindestens 850°C und einer Verweilzeit von mindestens 2 Sekunden, in eine
Heißgaszyklonanlage und anschließend in den 2. Zug bzw. 3. Zug des Kessels, dem
Dampfkessel.
7.2.3.3.1. Dampfkessel
Die Dampfkesselanlage in Wasserrohrbauweise entzieht den heißen Rauchgasen die
fühlbare Wärme. Im vorgesehenen Konzept ist ein wesentliches Merkmal, das ebenfalls
die Brennkammer von den Rohr-Steg-Rohr Wänden des Kessels umschlossen und
gebildet wird. Dieses Konzept reduziert die erforderliche Aufstellungsfläche der Anlage
erheblich.
D.h. „die Verdampfung“ / der Kessel besteht insgesamt aus zwei Leerzügen und einem
Konvektionszug. In den ersten Zug ist die Feuerung integriert. Die in der Feuerung
gebildeten Rauchgase werden in zwei Strahlungszügen so weit abgekühlt, dass die
Kondensation der im Feuerraum entweichenden gasförmigen Salze weitestgehend
abgeschlossen ist und daher Korrosion und Anbacken an den nachfolgenden
Konvektionsheizflächen weitestgehend verhindert wird.
Im dritten Zug werden der rauchgasseitige Luftvorwärmer und die Konvektionsheizflächen
/ Membranwände als Verdampfer, angeordnet.
Für die vorgesehene Auskopplung der Nutzwärme mittels Sattdampf werden Verdampfer
und Speisewasservorwärmer eingesetzt. Für den Bereich der Vorwärmer wird darauf
geachtet, dass wasserseitige Temperaturen so gewählt werden, dass Taupunktkorrosion
etc. ausgeschlossen werden.
Zum Schutz vor unzulässigem Druckanstieg ist ein Sicherheitsventil eingebaut. Die
Ausblaseleitung des Sicherheitsventils wird über Dach (mit Schalldämpfer) geführt.
Dampfkessel: Dampfleistung: 4,25 bis 5,8 t/h
7.2.3.3.2. Economiser
Zur besseren Ausnutzung der im Rauchgas enthaltenen Wärmeenergie ist dem Kessel
ein Economiser (= Dampf-Heißwasser-Wärmetauscher) nachgeschaltet.
Hersteller/Typ: T_Spw. EIN 130-140°C / T_Spw. AUS ca. 205°C oder vergl.
7.2.3.3.3. Abschlämmung
Beim Verdampfungsprozess von dem Wasser, bleiben Substanzen wie Salze, Silikate
und Schmutzpartikel im Kesselwasser zurück, die nicht in den Dampf übergehen und sich
im Laufe der Zeit aufkonzentrieren. Das aufkonzentrierte Wasser muss daher regelmäßig
abgeschlämmt werden, um Korrosion und Ablagerungen im Verdampfungssystem zu
vermeiden.
Das Abschlämmwasser steht unter Druck, daher ist ein Ablassentspanner vorgesehen, in
dem das Abschlämmwasser auf atmosphärischen Druck entspannt wird, bevor es einem
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Zwischenbehälter zugeführt wird. Durch den Ablassentspanner kann auch im Falle, dass
das Kesselwasser abgelassen werden muss, dieses entspannt werden.
Von dem Zwischenbehälter (Abschlämmbehälter 1) soll das Abschlämmwasser wieder
dem Prozess (in diesem Fall der Klärschlammtrocknung) zugegeben werden.
Zwischenbehälter (Abschlämmbehälter 1): 1 m³
Auffangbehälter
Für den Fall, dass das Abschlämmwasser infolge von z.B. Betriebsunterbrechungen nicht
gleich dem Prozess zur Trocknung zugeleitet werden kann, ist ein freier Überlauf
vorgesehen, über den das Wasser einem separaten Behälter außerhalb der Halle
zugeführt werden kann.
Im Bedarfsfall müsste dieses Wasser vom Betreiber abgefahren und ordnungsgemäß
entsorgt werden.
Auffangbehälter: 40 m³ (ausschließlich bei Betriebsunterbrechngen
7.2.3.3.4. Speisewasser-/system und Wasseraufbereitung
Für den Verdampfungsprozess wird dem System über eine Trommel über dem Kessel
Wasser zugegeben, das Wasser zirkuliert durch die Kesselrohre und verdampft teilweise.
Der Dampf gelangt wieder in die Trommel und wird dort abgeschieden und in die
Frischdampfleitung abgeleitet. Bei Bedarf kann dieser Dampf in Konvektionsheizflächen
überhitzt werden. Im vorliegenden Projekt wird der Sattdampf direkt aus der
Dampftrommel einer SD-Gegendruckturbine zugeführt.
Speisewassersystem
Zur Versorgung des dafür benötigten Wassers wird die über dem Kessel liegende
Trommel mit Speisewasser aus dem Speisewasserbehälter versorgt, mittels einer
Speisewasserpumpgruppe sowie einer Regelstation.
Der Speisewasserbehälter speist sich wiederrum aus Kondensations-/ Unterkühlungs-
prozessen aus dem Sattdampf nach der Dampfturbine. Das nach einem Heizkondensator
anfallende Kondensat wird über Pumpen (Kondensatpumpen) dem Speisewasserbehälter
zugeführt. Der Kreislauf schließt sich.
Zum Notablass Dampftrommel/Kessel und zur Ableitung von Abschlämmwasser aus der
Dampftrommel ist ein Ablassentspanner mit entsprechender Peripherie vorgesehen.
Speisewassersystem: Pumpen: 2 Stk.
Typ /Hersteller: KSB (oder vgl.)
Speisewasserbehälter: 8 m³
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Wasseraufbereitung
Durch Absalzung der Kesseltrommel, sowie nicht weiter verwendbare Kondensate treten
Wasserverluste auf. Das zum Ausgleich der Verluste zugeführte Wasser wird, um die
vorgeschriebene Kesselspeisewasserqualität bereitzustellen in einer Wasserauf-
bereitungsanlage entsprechend aufbereitet.
Ferner ist die Aufgabe der Wasseraufbereitung, Wasserverluste durch außerordentliche
Betriebszustände zu kompensieren. Die Wasseraufbereitung ist mit jeweils einem
Frischwasser- und VE7-Wassertank, einer zweifachen Enthärtung, einer Umkehrosmose
und einer Elektrodeionisation (kurz EDI) ausgerüstet.
Zur Anhebung des Speisewasser-pH-Wertes kann bzw. wird dem Speisewasser im
Bedarfsfall Natronlauge (Zugabe an der Wasseraufbereitung) zugegeben.
Wasseraufbereitung: Typ / Hersteller: EWT (oder vgl.)
Q = ca. 1,5 t/h
Lagerung Natronlauge: 5 x 30kg im Kanister
7.2.3.3. Rauchgasreinigung bzw. Minderungsmaßnahmen für NOX
Um die gesetzlich vorgeschriebenen Emissionsgrenzwerte einzuhalten, werden eine Vielzahl
an Maßnahmen ergriffen, wie z.B.:
NOx Minderungsmaßnahmen direkt im Kessel (im 1.Zug) (Pkt. 7.2.3.3.1)
SNCR-Anlage (Pkt. 7.2.3.3.2)
Heißgaszyklonanlage (Pkt. 7.2.3.3.3)
Trockene Rauchgasreinigung (Pkt. 7.2.3.3.4)
7.2.3.3.1. NOx Minderungsmaßnahmen direkt im Kessel (im 1.Zug) = primäre NOx-
Reduzierung
Bereits durch die bei der Verbrennung herrschenden Parameter lässt sich die NOx-
Konzentration im Rauchgas beeinflussen. Bei der Verbrennung besteht ein Gleichgewicht
zwischen Stickstoffverbindungen und Sauerstoff. Je höher die Feuerraumtemperatur, je
größer der Überschuss an Sauerstoff und je geringer die Konzentration an reduzierenden
Stickstoffverbindungen sind, umso höher ist die Konzentration an Stickoxiden.
Daher besteht die wesentliche NOX-Reduktionsmaßnahme durch Art und Regelung der
Feuerung (Primäre NOX-Reduzierung). Dabei sind folgende Charakteristika der gestuften
Verbrennung verantwortlich:
Auslegung der Gesamtanlage in Hinblick auf eine geringe
Feuerraumendtemperatur,
Betrieb der gesamten Feuerung bei gleichmäßiger niedriger Temperatur durch
Regelung der Temperatur für die einzelnen Abschnitte im Feuerraum,
Einstellung einer reduzierenden Atmosphäre im Wirbelbett und in der unteren
Nachbrennzone.
7 VE = voll entsalzt
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7.2.3.3.2. SNCR-Anlage = sekundäre NOx-Reduzierung
Beschreibungen hierzu, können den Ausführungen unter Punkt 7.2.3.2.7 entnommen
werden.
7.2.3.3.3. Heißgaszyklonanlage
Nach dem ersten Kesselzug, in den die Wirbelschicht integriert ist, ist eine
Heißzyklonanlage angeordnet, die in einem Temperaturbereich zwischen 700-750°C
arbeitet.
Das Rauchgas strömt demnach nach einer Temperatur im ersten Zug von mindestens
850°C und einer Verweilzeit von mindestens 2 Sekunden, sowie der NOX-Reduzierung
(SNCR), mit ca. 700-750°C, in die Heißgaszyklonanlage (bestehend aus 2x
Heißgaszyklonen).
Diese Heißgaszyklonanlage scheidet grobe Partikel und Staubfrachten vor dem Eintritt in
den 2. und 3. Kesselzug und vor dem Gewebefilter (siehe trockene Rauchgasreinigung)
ab und dient somit als Entstaubungseinrichtung. Im vorliegenden Fall soll die Zyklon-
anlage zur Abscheidung phosphorreicher und schadstoffreduzierter Asche vor dem
Gewebefilter dienen.
Heißgaszyklon: 2 Stück
Typ: AA/BC 400 KNM 019 (oder vgl.)
7.2.3.3.4. Trockene Rauchgasreinigung (mit Gewebefilter und Zugabe von Additiven)
Das sogenannte trockene Rauchgasreinigungsverfahren dient der Reinigung von Ab-
gasen aus Verbrennungsprozessen für eine Vielzahl von Schadstoffen wie HCl, HF, SO2
und SO3, Schwermetalle, PCDDs (Dioxine) und PCDFs (Furane) und Staub (Flugasche).
Die trockene Rauchgasreinigung besteht im Wesentlichen aus
- einer Dosierstelle für die Sorbenzien (4)8 in den Rauchgasweg,
- einer Reaktionsstrecke (5)* mit einer definierten Verweilzeit
- einem Gewebefilter (6)* um die Sorbenzien, die die Schadstoffe angelagert bzw.
absorbiert haben und Restaschen aus dem Rauchgasstrom abzuscheiden und
- der Adsorptionsmittelzudosierungsanlage bzw. Lagerung der Adsorptionsmittel
(Herdofenkoks, NaHCO3)
8* siehe Abbildung 7.2.3.3.4a
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Abbildung 7.2.3.3.4a: trockene Rauchgasreinigung
Die gereinigten Rauchgase werden anschließend über den Kamin abgeleitet. Das Reinigungsprinzip der trockenen Rauchgasreinigung beruht auf der Adsorption d.h.
der Anlagerung der „Schadstoffe“ an der Oberfläche der Adsorbenzien. Reaktionsstrecke Adsorbens
Die für die trockene Rauchgasreinigung benötigten Sorbenzien sind Aktivkohle /
Herdofenkoks und Natriumhydrogen-/bicarbonat (NaHCO3).
Das frische Natriumhydrogen-/bicarbonat wird in einem Silo gelagert und mittels einer
Austragsschnecke zur Dosierstelle für die Sorbenzien (4)9* gefördert.
Während die (feingemahlene) Aktivkohle/Herdofenkoks in 2 Big-Bag-Entleerungsstationen
gelagert und mittels einer Austragsschnecke zur Dosierstelle für die Sorbenzien(4)* gefördert
wird.
An der Dosierstelle (4*) werden die Sorbenzien gemeinsam in den Rauchgasstrom dosiert.
9* siehe Abbildung 7.2.3.3.4a
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Der Rauchgasstrom reißt die Sorbenzien mit und in der nachfolgenden Reaktionsstrecke (5*)
die aus einem Vertikalen Rohr mit Umlenkung nach unten besteht, werden die Stoffe mit
dem Rauchgas intensiv durchgemischt und reagieren mit den Schadstoffen.
Nicht mitgerissene Sorbenzien werden mit der Rückführschnecke (3*) zurück zur Aufgabe
gefördert.
Gewebefilter:
Im Anschluss an das vertikale Fallrohr der Reaktionsstrecke (5)* ist der Gewebefilter
installiert.
Der Gewebefilter dient der Staubabscheidung. Gewebefilter sind bei Weitem die
effizientesten Apparate zur Staubabscheidung. So liegt die Abscheideleistung von
Gewebefiltern deutlich über allen anderen Apparaten, auch über der von elektrischen
Abscheidern.
Neben dieser effizienten Staubabscheidung bieten sie zusätzlich den auf dem Gewebe
aufgebauten Filterkuchen als zusätzlichen Adsorptionsreaktor an.
Hier gelangen die Rauchgase und die Sorbenzien als Gemisch in die Verteilkammer
unterhalb der Filterkerzen. Das Rauchgas und die Sorbenzien steigen auf und die
Sorbenzien mit den angelagerten und eingebundenen Schadstoffen zusammen mit der
Restasche bleiben als Filterpelz auf den Filterschläuchen zurück. Das Reingas durchströmt
die Filterschläuche und gelangt über die Reingaskammer zu dem Saugzuggebläse, dass die
Rauchgase ansaugt und über den Kamin ableitet.
Der Gewebefilter ist so dimensioniert, dass die Aufstiegsgeschwindigkeit der Rauchgase so
niedrig ist, dass beim Rückreinigen der Filterschläuche der abgesprengte Filterpelz nach
unten in den Ascheaustrag des Gewebefilters herabfallen kann.
Um den Sorbenzienverbrauch zu optimieren, wenn nach einem Durchlauf die Sorbenzien
noch nicht in ihrer Aufnahmefähigkeit erschöpft sind, wird aus dem Ascheaustrag (1) über
einen Zwischenablauf eine große Menge Sorbenz zurück zur Aufgabestelle in die
Aufgabeschnecke (2) gefördert und erneut in den Rauchgasstrom dosiert.
Der Gewebefilter wird mit einer Rauchgastemperatur von ca. 160-175°C beaufschlagt. Der
Differenzdruck am Filter wird kontinuierlich überwacht und registriert. Schäden bzw. Defekte
am Filter können so z.B. durch einen Anstieg des Differenzdrucks angezeigt werden.
Zudem würde, bei „Schäden der Filter“ der Anstieg der Staubemission über die installierte
Online-Staubmessung erfasst werden. Diese Messun