Erfahrungen vom Bau und Betrieb der Klärschlamm-Monoverbrennungsanlage Rügen

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1 Erfahrungen vom Bau und Betrieb der Klärschlamm-Monoverbrennungsanlage Rügen Ko- Autor: Dipl. Phys. Axel Rödiger Zweckverband Wasser und Abwasser Rügen PLZ Bergen Dipl.-Ing. Jörn Franck Dr. Born - Dr. Ermel GmbH Achim jf@born-ermel.de

2 Inhalt Einführung Anlagenaufbau der Klärschlammverbrennungsanlage Rügen Projektrealisierung Bau und Inbetriebnahme Zusammenfassung und Ausblick

3 Wer ist Dr. Born - Dr. Ermel Ingenieure Unabhängige, privat geführte Ingenieurgesellschaft, gegründet 1972 Ca. 180 Mitarbeiter an 5 Standorten Tätig für öffentliche und industrielle Kunden in den Bereichen Wasser/Abwasser, Abfall, Energie DIN ISO 9001:2015 zertifiziert Leistungsspektrum Beratung, Konzepte, Studien Sachverständigen Gutachten Planungsleistung Bauleitung, Bauüberwachung Projektsteuerung Zweckverband Wasserversorgung und Abwasserbehandlung Rügen (ZWAR) Anstalt öffentlichen Rechts, Gegründet 1992 Zusammenschluss der Städte und Gemeinden der Inseln Rügen, Ummanz und Hiddensee Ca. 150 Mitarbeiter Wasserversorgung Ca. 5,3 Mio m³ Förderung (2013) 29 Wasserwerke / 148 Brunnen km Rohrnetz Abwasserbehandlung 38 Kläranlagen Pumpwerke km Kanalnetz ca. 4,7 Mio m³ Abwassermenge (2013)

4 Klärschlammbehandlung in den Bundesländern Gesamtaufkommen aus der kommunalen Abwasserbehandlung 2013: ca. 1,9 Mio. Mg TS Gesamtaufkommen aus der nicht-öffentlichen Abwasserbehandlung 2010: ca. 1,7 Mio. Mg TS Derzeitige Entsorgung: Ca. 40 % stoffl. Verwertung in der Landwirtschaft Ca. 60 % therm. Verwertung in Verbrennungsanlagen Klärschlammverwertungswege in den Bundesländern Quelle: Statistisches Bundesamt: Abwasser und Klärschlamm in Deutschland statistische Betrachtungen, Korrespondenz Abwasser, Abfall 2014 (61) Nr. 12

5 Abwasserbehandlung in Mecklenburg Gesamtaufkommen Klärschlamm aus der kommunalen Abwasserbehandlung 2013: ca Mg TS /a Davon in M-V landwirtschaftlich genutzt ca Mg TS /a Aus anderen Bundesländern ca MgTS/a Aufbau einer zentralen KVA im Raum Rostock durch die Klärschlamm-Kooperation MVP GmbH Kommunale Abwasserbeseitigung in Mecklenburg Vorpommern, Lagebericht 2015 Quelle: Landesamt für Umwelt, Naturschutz und Geologie, Güstrow 7/2015

6 Standorte Kläranlagen Rügen ZKW Bergen

7 Klärschlammentsorgung ZWAR Rügen Schlammaufbereitung Entwässerung teilweise dezentral durch Zentrifugen TS-Gehalte zwischen 21% und 25% Mengenströme und Entsorgungswege Klärschlamm Co-Vergärung in Biogasanlage Landwirtschaftliche Verwertung des Gärrestes Entsorgungskosten (netto) Entwässerter KS 30 /tts Transport 14 /t (ca. 8 km) Rechengut thermische Verwertung Strandgut Kompostierung Gutachten / Studien Verwertungsarten /-technik Entsorgungsgebiete Nur Rügen (2001) Region Vorpommern und Rügen gemeinsam (2005) Nur Rügen (2006) Gespräche mit Betreibern Mora, Bruneck, Bad Vösslau, Gifhorn und Balingen Test in KVA Neu-Ulm (Algen) Insel-Lösung Autarke Lösung zur thermischen Verwertung des Klärschlamms für und auf der Insel Rügen

8 Quo Vadis thermische Klärschlammbehandlung? BGA 30 /t 2011 * 50 /t 2015 * 72 /t /t * KVA Anfrage 20XY > 100 /t? Alle Angaben in /tosnetto ohne Transport

9 Zielsetzung Zukunftsorientierte Anlagenkonzeption Nutzung des Energieinhaltes der Schlämme Verwertung der in den Schlämmen enthaltenen Wertstoffe Ausschleusung von Schadstoffen aus dem Umweltkreislauf Titel der Präsentaion/Name des Autors/Datum

10 Inhalt Einführung Anlagenaufbau der Klärschlammverbrennungsanlage Rügen Projektrealisierung Bau und Inbetriebnahme Zusammenfassung und Ausblick

11 Anlagenkonzept Rügen Kombiniertes Schlammbehandlungsverfahren Schlammfaulung mit Gasspeicher Schlammentwässerung und -trocknung Thermische Schlammbehandlung in stationärer Wirbelschicht Abgasreinigung im quasi-trocken Verfahren Energienutzung Faulgasnutzung in BHKW-Motor Strom und Wärme für KA Standort Wärme aus Klärschlammverbrennung Trocknung des KS für autotherme Verbrennung Reststoffe Asche aus Verbrennung für mögliches späteres P-Recycling Reststoffe aus Abgasreinigung zur externen Entsorgung

12 Einsatzstoffe Klärschlamm vor Faulung ttr/a Co-Substrate 365 t/a Rechengut 21 ttr/a Strandgut 300 ttr/a Sorbens (Rauchgasreinigung) 84 t/a

13 Anlageneckdaten Parameter Einheit Wert Faulung Durchsatzleistung m³/d 120 Gasmenge m³/h 110 Energieerzeugung (BHKW elektrisch) kw el. 330 Energieerzeugung (BHKW thermisch) kw th. 360 Verbrennung Brennstoffmenge (Klärschlamm, Rechengut, Strandgut) Mg TS /a Durchsatzleistung Ofen kg TS /h TR-Gehalt, Mischung Ofeneintritt % ca. 55 Feuerungswärmeleistung MWth 0,900 Luftvorwärmung C 245 Verbrennungsasche (P-Recycling) t/a ca. 780 Rückstandsmenge (Deponie) t/a ca.320

14 Anlagenkonzept von der Idee zum Konzept zur Realisierung

15 Anlagenkonzept Faulung Co-Substrat Faulreaktor Gasspeicher Notfackel Dick- Schlamm BHKW Roh- Schlamm Eindicker Entwässerung

16 Energiebilanz Wärmeverlust Abgas/ Abwärme 18 % 150 kw 840 kw Strom 39 % 330 kw Nutzwärme 43 % 360 kw

17 Anlagenkonzept Verbrennung Trockner Gewebefilter E-Filter Kessel Ofen

18 Wirbelschichtofen mit Anfahrbrennkammer Sekundärluft Feuerraum Frischluft (Primärluft) Wirbelschicht Anfahrbrennkammer Windbox

19 Wirbelschichtofen, unterer Teil Konus Anfahrbrennkammer Temperaturmessungen Druckmessungen Wirbelschicht Düsenboden Gaslanze Windbox

20 Wirbelschichtofen, oberer Teil Temperaturmessungen Rauchgasaustritt Druckmessungen Mannloch Konus Sekundärluft

21 Aufbau der Kesselanlage

22 Ausschreibungsverfahren Los Nr. Los / Titel Abfrage Angebote Preisspanne [Mio. gerundet, netto] 1 Bautechnik ,3 3,9 2 Maschinentechnik Faulung inkl. Entwässerung und Trocknung ,4 3,7 3 BHKW-Motorenanlage ,39 0,48 4 Klärschlammverbrennung inkl. Abgasreinigung ,3 7,2 5 EMSR-Technik 5 4 0,92 1,34

23 Kostenrahmen Leistungen Kosten [, netto] Bauleistungen Maschinentechnik Faulung Blockheizkraftwerk Verbrennungstechnik Elektro- und Leittechnik Standortinfrastruktur und Auftragsabwicklung Gesamtsumme

24 Investitionskosten Gesamtanlage Verbrennung Verwertungskonzept der Klärschlammkooperation MV GmbH Quelle: 16. Dialog Abfallwirtschaft MV, Rostock 4/2014

25 Genehmigungsanforderungen Genehmigung gemäß 4 BImSchG für Neuanlage Einstufung V nach Spalte , Anhang 1, 4. BImSchV, da Durchsatz < 3 t/h Vereinfachtes Verfahren ( 19) Einstufung A nach Nr Spalte 2; allgemeine Vorprüfung des Einzelfalles zur UVP nach UVPG Es gelten die Anforderungen der 17. BImSchV für die Abgasemissionen und den Betrieb

26 Emissionen Genehmigung vs. 17. BImSchV Alle Angaben in mg/nm³ tr. bez. auf 11 Vol. O2 * Bei Feuerungsleistung < 50 MW Schadstoff TMW 17.BImSch TMW HMW 17.BImSch HMW Staub 10 10* (5) Organische Stoffe Jahresmittelwert Chlorwasserstoff Fluorwasserstoff Schwefeldioxid Stickstoffdioxid * (150) Kohlenmonoxid Quecksilber 0,03 0,03 0,05 0,05 0,01 Ammoniak entfällt 10 entfällt 15

27 Inhalt Einführung Anlagenaufbau der Klärschlammverbrennungsanlage Rügen Projektrealisierung Bau und Inbetriebnahme Zusammenfassung und Ausblick

28 Projektrealisierung Baufeldfreimachung 4 / 2015 Grundsteinlegung 11 / 2015 IBN Faulung 2 / 2017 IBN Gasstrecke + BHKW 4 / 2017 IBN Thermische Verwertung 6 / 2017

29 Faulturm Rührwerk

30 Gasspeicher und BHKW

31 Trockner und Kessel

32 Wirbelschichtofen

33 Wirbelschichtofen Düsenboden

34 Wirbelschichtofen Ausmauerung

35 Inbetriebnahme Austrocknen der Ausmauerung Auskochen des Thermoöl Kessels, Überprüfen der Verbindungen, Fertigstellung der Isolierung Signal- und Funktionsüberprüfung Inbetriebnahme Wirbelschicht mit Gasbetrieb Inbetriebnahme Klärschlammaufbereitung (Zentrifuge, Trocknung, Förderung) Inbetriebnahme Wirbelschicht mit Klärschlamm und Abgasreinigung

36 Aufheizkurve

37 Anlagenbetrieb WS Feuerung.MOV

38 Zusammenfassung und Ausblick Beendigung der landwirtschaftlichen Klärschlammverwertung erfordert neue Kapazitäten an thermischen Behandlungsanlagen. Klärschlammentsorgungskosten steigen derzeit (regionale Effekte). Stationäre Wirbelschicht war und ist dominierendes großtechnisch erprobte Verfahren für die thermische Mono-Klärschlammbehandlung. Verbrennung ist die priorisierte Vorbehandlung für ein effektives P- Recycling aus der Klärschlammasche. Kleinere Klärschlammverbrennungen (ab Mg TR /a) entsprechen dem Stand der Technik von Großanlagen und rücken in wirtschaftlich attraktive Positionen. Der Ausbaustandard von Mono-KVAs ist individuell festzulegen - eine Faulung vor der Verbrennung kann im Rahmen eines optimierten Gesamtkonzeptes oftmals energetisch sinnvoll sein.

39 Vielen Dank für Ihr Interesse Weltgrößte Anlage Hong Kong Entwässerter Klärschlamm 4x Mg TS /a Klein(st)e kommunale Anlage Entwässerter und getrockneter Klärschlamm 1x Mg TS /a