Herausforderungen für EBS-Wirbelschichtverbrennungsanlagen

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1 Herausforderungen für EBS-Wirbelschichtverbrennungsanlagen Beitrag von Dr. Kurt Wengenroth im Rahmen der ITAD-Vortragsverantaltung: Herausforderungen der energetischen Verwertung von Ersatzbrennstoffen 6. April 2017

2 Leistungsportfolio der B+T Group Anlagen der B+T im Überblick Logistik Aufbereitung Verwertung Entsorgung hauseigener Fuhrpark 18 Sattelauflieger Vielzahl für uns tätiger Logistiker ca. 300 LKW Bewegungen am Tag 6 Aufbereitungsanlagen Buseck Weidenhausen Rennerod Frankfurt Glückstadt Allmendingen (2013) EBS-Kraftwerk Witzenhausen Biomasse- Kraftwerk Papenburg Zementindustrie, Ziegeleien, Braunkohle, Stahlindustrie, Kunststoffverwerter EBS-Kraftwerke Biomasse- Kraftwerke Papierschlamm- Verbrennung Sekundärrohrstoffe für die Zementindustrie

3 Entwicklung der thermischen Behandlung von Abfällen Beseitigung von Siedlungsabfällen Standort grüne Wiese hocheffiziente energetische Abfallverwertung Versorgung eines Industriepartners Optimierung von Leistung und Anlagenverfügbarkeit bsp.weise EBS-Kraftwerk Hauptzweck: Entsorgungssicherheit Hauptzweck: Energie für industrielle Prozesse Entsorgungssicherheit Ausreichende Dimensionierung für die Zukunft Wegen Ausfallsicherheit in der Regel mehrlinig, Hocheffiziente Energienutzung nur zum Teil vorhanden Behandlungspreis per Satzung Versorgungsgarantie garantierte Versorgung mit Abfällen, Absteuerung bei Havarien Begrenzte Raumverhältnis auf dem Industriestandort hohe Energieauskopplung durch KWK-Konzept: R1-Wert > 95 Gate-fee in der Regel marktabhängig

4 Aktueller Stand EBS-Kraftwerke Deutschland Installierte Behandlungskapazität 31 Anlagen mit 5,6 Mio Mg * Gesamtstatistik davon Rostfeuerungen: 22 Anlagen mit 3,20 Mio Mg = 56% davon Wirbelschichtfeuerung: 9 Anlagen mit 2,40 Mio Mg = 44% Größte Anlage: Rostfeuerung: EAB Bernburg Mg Wirbelschichtfeuerung: T2C Frankfurt Mg Industrieller Dampfabnehmer Papierindustrie: Rostfeuerungen: 3 Anlagen mit 0,46 Mio Mg = 24% Wirbelschichtfeuerung: 5 Anlagen mit 1,43 Mio Mg = 76% Mittlere Anlagengröße Papierindustrie: Rostfeuerungen: Mg Wirbelschichtfeuerung: Mg *Basis: eigene Recherchen + Mitgliederdaten ITAD

5 Industrieller Partner: Papierindustrie Schematischer Aufbau einer Papiermaschine Nasspartie Mechanische Trocknung Trockenpartie Thermische Trocknung

6 Auslegungsgrößen EBS-Kraftwerk Witzenhausen Energiebedarf einer Papiermaschine und Auslegung der zirkulierenden Wirbelschicht als Energiezentrale Energiebedarf der Papiermaschine (PM) Mittlerer Dampfbedarf der PM : 62,0 MW therm Mittlerer Strombedarf der PM : 13,5 MM el Auslegung der Wirbelschichtfeuerungs Anlage Feuerungswärmeleistung: 124 MW Brennstoff Dampfmenge: 153 t/h HD-Dampf Dampfparameter: Hochdruck: 450 C / 66 bara Niederdruck: 200 C / 8.0 bara Kondensation-Entnahme-Dampfturbine elektrische Leistung Vollkondensation: 34,6 MW el brutto elektrische Leistung bei Dampfentnahme: 23,6 MW el brutto

7 Schematischer Aufbau des EBS-Kraftwerk Witzenhausen Hauptleistungsmerkmal der ZWS: Eintrittstemperaturen im Dackelkessel nach 1.Zug (Leerzug) und 2.Zug (Schottverdampfer) ca. 550 C Minimierung Hochtemperatur-Chlorkorrosion Standzeiten bis 3 Jahre (Material 16 Mo3) Endüberhitzung im sanddurchströmten Bettmaterialkühler auf 450 C EBS-Bunker Senkrechte Brennkammer Heißgas Zyklon Dackelkessel Staubvorabscheider Multizyklone Rauchgasreinigung Turbosorb Offener Düsenboden Bettmaterial Kühler

8 Wartung bei EBS-Wirbelschichtfeuerungsanlagen Massgebliche Bereiche - Brennstoffdosierung - adiabate Brennkammer - Bettmaterialkühler - Kessel Vorausschauende Wartung Der Einsatz von Abfällen ist für jeden Anlagentyp immer verschleißintensiv Hohe Verfügbarkeiten lassen sich nur mit vorausschauender Wartung realisieren, d.h. Wechsel bestimmter Komponenten nach definierter Laufzeit unabhängig vom Verschleißzustand Brennstoffdosierung für 40 to/h - Vorlagesilo mit Förderschnecken - Dosierförderer - Zellradschleuse Verschleiß am Dosierförderer Verschleiß an Abzugsschnecken

9 Wartung bei EBS-Wirbelschichtfeuerungsanlagen Massgebliche Bereiche - Brennstoffdosierung - adiabate Brennkammer - Bettmaterialkühler - Kessel Adiabate Brennkammer Vorausschauende Wartung Der Einsatz von Abfällen ist für jeden Anlagentyp immer verschleißintensiv Hohe Verfügbarkeiten lassen sich nur mit vorausschauender Wartung realisieren, d.h. Wechsel bestimmter Komponenten nach definierter Laufzeit unabhängig vom Verschleißzustand Brennkammerhöhe: 34 m Durchmesser 7,2 m Angriff von Alkalien am Feuerfestmaterial Verschleiß der Targetarea im Einlauf zum Heißgaszyklon

10 Wartung bei EBS-Wirbelschichtfeuerungsanlagen Massgebliche Bereiche - Brennstoffdosierung - adiabate Brennkammer - Bettmaterialkühler - Kessel Vorausschauende Wartung Der Einsatz von Abfällen ist für jeden Anlagentyp immer verschleißintensiv Hohe Verfügbarkeiten lassen sich nur mit vorausschauender Wartung realisieren, d.h. Wechsel bestimmter Komponenten nach definierter Laufzeit unabhängig vom Verschleißzustand Bettmaterialkühler als Ersatzteil Verstärkte Narbenbildung als Folge von Korrosion am ÜH-Rohr Erkennbare Erosionsangriffe auf das ÜH-Rohr

11 Wartung bei EBS-Wirbelschichtfeuerungsanlagen Massgebliche Bereiche - Brennstoffdosierung - adiabate Brennkammer - Bettmaterialkühler - Kessel Vorausschauende Wartung Der Einsatz von Abfällen ist für jeden Anlagentyp immer verschleißintensiv Hohe Verfügbarkeiten lassen sich nur mit vorausschauender Wartung realisieren, d.h. Wechsel bestimmter Komponenten nach definierter Laufzeit unabhängig vom Verschleißzustand Zustand März 2012 nach Volllaststunden: Ergebnisse der Wandstärkemessungen : Überhitzer 1/1: Soll: 5,6 mm Überhitzer 1/2: Soll: 5,6 mm Überhitzer 2 : Soll: 5,6 mm Ist 4,2 5,6 mm, Ist 2,2 5,5 mm, Ist 3,2 5,4 mm, Ergebnisse der Wandstärkemessungen : 2 Einzelfälle: 3 mm zahlreiche Hotspots < 2,2 : mm zahlreiche Hotspots < 2,2 : mm

12 Herausforderung Wirbelschichtverbrennung Fazit Industrielle Energieversorgung mit EBS-Wirbelschichtkraftwerken 1. Wirbelschichtanlagen sind sehr kompakt gebaute Anlagen mit hoher Leistungsdichte auf eng begrenztem Raum 2. Die Dampfparameter von C ermöglichen eine hohe Energieproduktion, wie sie von Industriekunden verlangt wird. 3. Zu beachten ist zusätzlich zur Korrosion die Erosion in dem Überhitzer im Sandbett 4. Die Gewährleistung einer hohen Anlagenverfügbarkeit ist nur mit vorausschauender Wartung möglich 5. Austausch von verschleißenden Komponenten nach definierter Reisezeit unabhängig vom Erscheinungsbild da Ausfallkosten immer höher 6. Die eingesetzte Technologie ist dabei von untergeordneter Bedeutung

13 Energieversorgung von Industrieanlagen mittels EBS-Wirbelschicht Kraftwerken TEV-Neumünster Fernwärme ProPower - Eisenhüttenstadt Energieversorgung Papierfabrik EEW Schwedt - Energieversorgung LEIPA Papierfabrik Steinbeis Energie Energieversorgung Papierfabrik Lenzing Energie Lenzing Energieversorgung Papierfabrik T2C Infraserv Frankfurt/Höchst Energieversorgung Industriepark

14 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit