TdA I: Thermische Abfallbehandlung (VL) & TdA I: Energienutzung aus Abfällen (UE)

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1 Fragenkatalog zu den Lehrveranstaltungen TdA I: Thermische Abfallbehandlung (VL) & TdA I: Energienutzung aus Abfällen (UE) Brennstoffeigenschaften von Abfällen - Nennen Sie wichtige Brennstoffeigenschaften und beschreiben Sie ihren Einfluss auf den Verbrennungsprozess! - Definieren Sie den oberen Heizwert! Was ist der Unterschied zwischen dem oberen Heizwert Ho und unteren Heizwert Hu? - Wie hoch ist der untere Heizwert Hu von Bioabfall, Holz und Kunststoffen in Rohzustand und in getrockneten Zustand (wf)? - Aus welchen Hauptelementen setzt sich organische Substanz zusammen? Welcher Zusammenhang besteht zwischen dem Energiegehalt und der Elementarzusammensetzung? - Was versteht man unter CO 2 -Emissionsfaktoren? Wie werden Sie bestimmt? Welche Anwendung und Relevanzhaben Sie? - Welcher Zusammenhang besteht zwischen der Elementarzusammensetzung und der Rauc h- gasmenge, der Rauchgaszusammensetzung und dem Sauerstoffbedarf bei der Verbrennung? - Was versteht man unter der "adiabaten Verbrennungstemperatur"? Wie wird sie bestimmt? Welcher Zusammenhang besteht zwischen Brennstoffeigenschaften und der adiabaten Verbrennungstemperatur? Grundlagen der Verbrennung - Beschreiben Sie die chemisch-physikalischen Vorgänge im Verbrennungsprozess! - Was passiert bei der Pyrolyse von Abfällen? Welchen Einfluss hat die Temperatur? - Definieren Sie Verbrennung, Vergasung und Pyrolyse! Beschreiben Sie die jeweils vorherrschenden Reaktionsbedingungen und charakterisieren Sie die festen, gasförmigen und flüssigen Produkte! - Nennen Sie die Mess- und Regelgrößen zur Steuerung des Verbrennungsprozesses in einer Müllverbrennungsanlage! - Was versteht man unter Feuerungsleistungsregelung? Welcher Einfluss ergibt sich daraus bei schwankenden Heizwerten von Abfällen? - Welchen Einfluss haben steigende Heizwerte im Abfall auf den Verbrennungsprozess?

2 2 Aufbau von Verbrennungsanlagen - Welche Feuerungssysteme kennen Sie? Beschreiben Sie ihr Einsatzgebiet bei der Behandlung von Abfällen und ihre Vor- und Nachteile! - Wie funktioniert eine Drehrohrfeuerung bzw. eine Wirbelschichtfeuerung? Vergleichen Sie den technischen Aufbau, die Prozesstemperatur, die Verweilzeit des Abfalls, die Möglichkeiten der Prozessregelung sowie die Einsatzfelder! - Skizzieren Sie den Aufbau einer Müllverbrennungsanlage! Beschreiben Sie die Aufgabe der einzelnen Funktionsbereiche! - Skizzieren Sie die Luftführung bei der Rostfeuerung! Wie würden sie diese bei hochkalorischen bzw. niederkalorischen Abfällen verändern? Rauchgasreinigung und Rückstandsbehandlung - Wozu dient die Verbrennungsluft in einer MVA? Welche werden bei der Verbrennung von 1 Mg Hausmüll benötigt, welche Rauchgasmenge entsteht dabei? - Nennen Sie hausmülltypische Schadstoffe und beschreiben Sie ihren Verbleib in einer Müllverbrennungsanlage! - Nennen Sie Produkte der unvollständigen Verbrennung und primäre Minderungsmaßnahmen! - Beschreiben Sie das Entstehen, die Wirkung und die Minderungsmöglichkeiten für folgende Schadstoffe: NO x, SO 2, HCl, CO, PCDD/PCDF, Flugstaub, CO 2! - Welche Anforderungen werden an die Rauchgasreinigung bei der Restabfallverbrennung gestellt? Welches sind die relevanten Regelwerke? - Was versteht man unter "Verbrennung" und "Mitverbrennung von Abfällen"? Welche Regelungen gibt es für beide Maßnahmen in der 17. BImschV? Bewerten Sie diese! - Aus welchen Schritten besteht die Abgasreinigung einer MVA? - Skizzieren Sie eine sinnvoll Rauchgasreinigung für eine Hausmüllverbrennungsanlage unter folgenden Gesichtspunkten: a) Schadstoffminimierung b) Kostenoptimierung - Mit welchen zwei Verfahren werden Stickoxide im Rauchgas entfernt? Beschreiben Sie diese und nennen Sie Vor- und Nachteile? - Wie funktioniert ein Elektrofilter/Gewebefilter/Aktivkohlefilter/Saurer Wäscher? - Welche Verwertungsmöglichkeit für MVA-Schlacke gibt es und welche Anforderungen müssen hierfür erfüllt sein? - Welche Aufbereitungsverfahren für MVA-Schlacken gibt es? Was ist das Ziel der einzelnen Prozessschritte?

3 3 Energienutzung - Wie sieht die Energie- und Massenbilanz bei der Restabfallbehandlung in einer MVA aus? - Welches sind die größten Verlustterme bei der Energiebilanz einer MVA? - Durch welche Maßnahmen kann der Wirkungsgrad bei der Abfallverbrennung verbessert werden? - Was versteht man unter "Dampfparametern"? Bei welchem Druck und welcher Temperatur werden üblicher Weise Kessel in konventionellen Müllverbrennungsanlagen betrieben? - Beschreiben Sie die Einflussfaktoren auf Korrosionsvorgänge in der Müllverbrennungsanlage! - Wieso ist der elektrische Wirkungsgrad von Müllverbrennungsanlagen geringer als von Kohlekraftwerken? - Welche Arten der Energienutzung gibt es in der Müllverbrennung? Beschreiben Sie Einsatzmöglichkeiten und Vor- und Nachteile einzelner Varianten! Energetische Verwertung und Ersatzbrennstoffe - Welche wirtschaftlichen Anreize gibt es Abfälle energetisch zu verwerten? Beschreiben Sie den Anwendungsbereich und die Wirkungsmechanismen einzelner Instrumente! - Welche Abfälle eignen sich zur Herstellung von Ersatzbrennstoffen? Wie schätzen sie den Markt für diese ein? - Vergleichen Sie die Brennstoffeigenschaften und unaufbereiteten Hausmüll und Ersatzbrennstoff und Kohle anhand der Parameter Chlor, Wasser, Cadmium und Quecksilber! - Beschreiben Sie einzelne Aufbereitungsschritte zur Herstellung von Ersatzbrennstoff aus Hausmüll! Welche Auswirkungen auf die Qualität des Produktes haben diese? - Welche Einsatzgebiete gibt es für Ersatzbrennstoff? Nennen Sie Vor- und Nachteile der einzelnen Verwertungswege! - Beschreiben Sie die Abfallverwertung im Zementprozess und bei der Verwertung in Kohlekraftwerken! Welche verfahrenstechnisch relevanten Aspekte sind jeweils zu beachten? - Welche Schadstoffe sind im Hausmüll besonders relevant? Welche Auswirkungen und welchen Verbleib haben sie bei der energetischen Verwertung? Mechanisch-biologische Verfahren und Ersatzbrennstoffe - Welche mechanisch-biologischen Behandlungsverfahren werden grundsätzlich unterschieden?

4 4 - Welche Rechtsvorschriften gelten für den Betrieb einer MBA und welche für die Ablagerung von Abfällen aus der MBA? - Was ist das Ziel einer MBA? - Welche Bestandteile enthalten die Feinfraktion bzw. die Leichtfraktion aus der MBA und wie werden sie nach einer Trennung weiterbehandelt? - Nennen Sie mögliche Verwerter für den in einer MBA hergestellten Ersatzbrennstoff aus Restabfall! - Durch welche Parameter ist ein Ersatzbrennstoff gekennzeichnet? - Welches Abgasreinigungsverfahren ist i. d. R. notwendig, um die Grenzwerte der 30. BImSchV einzuhalten? Weiterhin für die Übung Energienutzung aus Abfällen relevant - Umgang mit Dampftafeln und h,s-diagramm für Wasser und Wasserdampf - Definition von Wirkungsgraden, z.b. Wirkungsgrad Dampferzeuger, innerer Wirkungsgrad Turbine etc. - Umgang mit Dampftafeln und h,x-diagramm für feuchte Luft - Umrechnungen von Brennstoffeigenschaften auf verschiedene Bezugszustände - Berechnung des Bedarfs an Trocknungsenergie - Einflussfaktoren der Biogasmenge und Biogaszusammensetzung

5 5 Literatur Grundlagen & Standardwerke: Dirks, E.: Praxishandbuch Abfallverbrennung: Technik und Betrieb thermischer Behandlungsverfahren. Emden: Herrentor Fachbuchverlag (2000). European Commission - European IPPC Bureau: Integrated Pollution Prevention and Control Draft Reference Document on the Best Available Techniques for Waste Incineration; Draft July 2005 Unter: Reimann, D.O.; Hämmerli, H.: Verbrennungstechnik für Abfälle in Theorie und Praxis, Schriftenreihe Umweltschutz, Bamberg, 1995 Scholz, R.; Beckmann, M.; Schulenburg, F.: Abfallbehandlung in thermischen Verfahren. Herausgegeben von Müfit Bahadir, Hans-Jürgen Collins und Bertold Hock in der Teubner-Reihe UMWELT. Stuttgart/Leipzig/Wiesbaden: B. G. Teubner GmbH (2001). Thomé-Kozmiensky, K. J.: Thermische Abfallbehandlung. Berlin: EF-Verlag für Energieund Umwelttechnik GmbH (1994). Tschobanoglous, G. et al.: Interated Solid Waste Management. McGraw-Hill: New York, 1993 VDI-Richtlinie 3460 Thermische Abfallbehandlung. Düsseldorf 2002 Baehr, H.D.: Thermodynamik. 10. Auflage, Springer Verlag: Berlin, 2000 Brandt, F.: Brennstoffe und Verbrennungsrechnung. 3. Auflage, Vulkan-Verlag: Essen, 1999 Cerbe, Günter; Hoffmann, Hans-Joachim: Einführung in die Thermodynamik, 13. Auflage, Hanser Verlag, München, 2002 Krischer, O., W. Kast: Die Wissenschaftlichen Grundlagen der Trocknungstechnik. Dritte Auflage. Springerverlag: Berlin Heidelberg, New York, 1978 Vertiefende Literatur Brandt, F.: Brennstoffe und Verbrennungsrechnung, FDBR-Fachbuchreihe Band I, Vulkan- Verlag, Essen, 1981 Strauß, K.: Kraftwerkstechnik. 4. Auflage, Springer Verlag: Berlin 1998 Kost, T.: Brennstofftechnische Charakterisierung von Abfällen. Promotion an der Technischen Universität Dresden; Schriftenreihe des Institutes für Abfallwirtschaft und Altlasten Band 16; Dresden, 2001 Faulstich, M.: Rückstände aus der thermischen Abfallbehandlung Behandlungs- und Verwertungsverfahren im Überblick- in: Bilitewski, Faulstich, Urban (Hrsg.) Thermische Restabfallbehandlung, Abfallwirtschaft in Forschung und Praxis Nr. 83, Erich Schmidt Verlag, Berlin 1996 Heering, M.; Zeschmar-Lahl, B.: Der Branchenführer - MBA-Technik. Fachverband Thermoprozessund Abfalltechnik im Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau e.v. (Hrsg.), Berlin: Rhombos-Verlag (2001). Soyez, K.: Mechanisch-biologische Abfallbehandlung. Berlin: Erich Schmidt Verlag (2001) Thomé-Kozmiensky, K. J.: Ersatzbrennstoffe 4. Neuruppin: TK-Verlag (2005). Thomé-Kozmiensky, K. J.: Ersatzbrennstoffe 3. Neuruppin: TK-Verlag (2004).

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