Einsatzmöglichkeiten für gefährliche Abfälle im Zementwerk Rüdersdorf. Deutschland AG

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1 Einsatzmöglichkeiten für gefährliche Abfälle im Zementwerk Rüdersdorf

2 Die Entwicklung des Standortes Rüdersdorf Die Kalksteingewinnung begann im 13. Jahrhundert Im 18. und 19. Jahrhundert entwickelte sich die Kalkindustrie wurde in Rüdersdorf die erste Zementproduktion in Betrieb genommen Bis 1959 wurden 6 Zementwerke gebaut wurde das Werk am heutigen Zementwerksstandort errichtet bis 1996 wurde dieses Werk umfangreich modernisiert. Unter anderem wurde eine neue Ofenlinie errichtet.

3 Möglichkeiten der Nutzung von Sekundärstoffen aus Abfällen direkte Nutzung Ersatz von natürlichen Rohstoffen durch Abfälle Nutzung des Energiegehaltes von Abfällen als Brennstoff Zusatz von speziellen Kraftwerks-Aschen bei der Mahlung bestimmter Zementqualitäten indirekte Nutzung Einsatz von Elektroenergie, die aus Abfällen produziert worden ist

4 Voraussetzungen für den Einsatz von Abfällen Voraussetzungen für den Einsatz von Abfällen ist die prinzipielle Eignung der Stoffe für die Zementproduktion Die Grundzusammensetzung der Abfälle muss sich für die Zementproduktion eignen. Bestandteile der Abfälle, die die Produkteigenschaften oder den Produktionsprozess negativ beeinflussen können, müssen unterhalb von Relevanzgrenzen liegen. (z.b. Chlor, Schwefel, Alkalien) Es darf zu keiner Verschlechterung der Emissionsituation kommen. Alle bestehenden Genehmigungsauflagen müssen eingehalten werden.

5 Die Rohstoffbasis der Zementproduktion Sand Mineralische Reststoffe Heißasche ZWS Ton Papierasche Fluff Klärschlamm BK-Rostasche Portlandzement BK-Filterasche/SK-Asche Kalkstein

6 Kalksteinabbau

7 allgemeine Anforderungen an Sekundärstoffe Abfälle für den Einsatz im Zementwerk sind grundsätzlich aufzubereiten. Die Aufbereitung hat sich an den konkreten Produktionsbedingungen der jeweiligen Einsatzstelle zu orientieren. Die Abfälle sind zu homogenen Stoffströmen mit möglichst konstanten physikalischen Eigenschaften (Dichte, Körnung, Wassergehalt, Heizwert) zu vergleichmäßigen.sie müssen sich als Schüttgut leicht fördern und dosieren lassen. Sie dürfen keine Störstoffe, wie z.b. Metallteile enthalten. Spezielle Schadstoffe, wie Glas oder PVC sind auszuhalten. Die maximalen Schadstoffgehalte sind einzuhalten. Es dürfen nur genehmigte Abfallschlüssel eingesetzt werden.

8 Beispiel für Störstoffe

9 Parameter Schwermetalle Einsatzgrenzen für angelieferte Sekundärstoffe Klärschlamm teerhaltige Dachpappe Tiermehl Cadmium mg/kg TS Quecksilber mg/kg TS 1,5 1,5 2,5 1,5 0,5 Thallium mg/kg TS Arsen mg/kg TS Cobalt mg/kg TS Nickel mg/kg TS Blei mg/kg TS Chrom mg/kg TS Kupfer mg/kg TS Antimon mg/kg TS 6 Mangan mg/kg TS 60 Vanadium mg/kg TS 3 Zinn mg/kg TS 10 Organik PCB mg/kg TS 5 PCP mg/kg TS 5 Akzessorien Maximalwerte Schwefel % ,5 1 Chlor % Deklaration: Einhaltung der absoluten Maximalwerte Sekundärbrennstoffe Sekundärrohstoffe Dimension Eigenüberwachung: Einhaltung der Maximalwerte als 80 % bzw. 90 % Perzentil

10 besondere Anforderungen an gefährliche Abfälle Von den Abfällen dürfen keine Gefährdungen für die Angestellten, die Umgebung oder das Produkt ausgehen. Besondere Prüfung bei hohen Gehalten an leichtflüchtigen Schadstoffen. Kein Einsatz von radioaktiven Stoffen. Kein Einsatz von Sprengstoffen. Tiermehl darf nur nach Drucksterilisation eingesetzt werden. Die Zuweisung durch die SBB muss vorliegen.

11 Einsatzorte für den Sekundärstoffeinsatz Rohmühle Aschen inerte mineralische Reststoffe Zirkulierende Wirbelschicht (ZWS) Gewebe- und Siedlungsabfälle (Fluff) kohlenstoffhaltige mineralische Reststoffe / Aschen Sekundärfeuerung ZWS-Schwachgas Tiermehl Klärschlamm Fluff Primärfeuerung Tiermehl Fluff

12 Zirkulierende Wirbelschicht Kenn- und Leistungsdaten Leistung therm. 100 MW Reaktor: Durchmesser 3,5 m Gesamthöhe 23,5 m Rostfläche 2,3 m² Brennstoffe: C-haltige Asche oder Sekundärrohstoffe Sekundärbrennstoff bis 25 t/h t/h Produktgas: Menge m³/h (i.n.) Heizwert kj/m³ (i.n.) Temperatur C Verweilzeit 4 sec. C + O 2 fi CO 2 C + H 2 O fi CO + H 2 C + CO 2 fi 2 CO ausgebrannte Asche zur Rohmühle min. Reststoffe Luft Sekundärbrennstoffe Schwachgas zum Kalzinator des Zementofens

13 besondere Anforderungen an den Vergaserbrennstoff für die ZWS Fluidisierbar, d. h. flächige Stücke von Leichtfraktionen Ø mm, max. Kantenlänge 50 mm Staubarmes Handling durch geringen Feinanteil in der Korngröße < 0,5 mm Heizwert ca kj/kg Schüttdichte möglichst 0,3 kg/dm 3 (z.b. durch Vorkompaktierung)

14 besondere Anforderungen an Sekundärrohstoffe für die ZWS Fluidisierbar, d. h. maximale Korngröße 6 mm Staubarmes Handling durch geringen Feinanteil in der Korngröße < 0,5 mm Material darf nicht kleben und nicht verklumpen Heizwert maximal kj/kg für die Rohmühle maximale Korngröße 40 mm Staubarmes Handling durch geringen Feinanteil in der Korngröße < 0,5 mm keine brennbaren Anteile (TOC<2%)

15 Aufbereitungsqualität von Fluff für den Einsatz Drehofenbrenner und Kalzinator Aufbereitung für eine Silolagerung und einen pneumanischen Transport: mittlere Korngröße 10 bis 20 mm (flächige Teilchen) Heizwert für den Kalzinator zwischen und kj/kg Heizwert für den Drehofenbrenner zwischen und kj/kg Feuchtigkeit kleiner 15 % Chlorgehalt unter 1%

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17 Entwicklung der Einsatzmengen für Sekundärstoffe Tonnen / Jahr Tons / Year jährliche Sekundärstoffanlieferungen Holz / Wood Fluff ZWS / Alternative fuels CFB Fluff Kalzinator / Alternative fuels calciner Fluff DO-Brenner / AF main burner Tiermehl / Meat and bone meal Klärschlamm min. Reststoffe / alternative raw materials

18 Entwicklung des Sekundärstoffeinsatzes im Zementwerk Rüdersdorf 1. Etappe: Beginn des Sekundärstoffeinsatzes in der Zirkulierenden Wirbelschicht 1997: Start des Sekundärstoffeinsatzes mit Holz Erste Versuche mit Bau- und Gewerbeabfällen bzw. Spuckstoffen 1998: Versuchsbeginn mit mineralischen Reststoffen 1999: Einstellung des Holzeinsatzes aus Kostengründen Suche nach festen Lieferanten, die bereit waren die Aufbereitungsqualität weiterzuentwickeln. (39 Lieferanten) 2000: Unterbrechung des Einsatzes mineralischer Reststoffe durch die Genehmigungsphase Erweiterung der Genehmigung zum Einsatz von Sekundärstoffen in der ZWS auf maximal 50% des Wärmebedarfs Stabilisierung des Sekundärstoffeinsatzes durch die Forderung nach Vergleichmäßigung der Aufbereitung mittels Kollergängen

19 Entwicklung des Sekundärstoffeinsatzes im Zementwerk Rüdersdorf 2. Etappe: Erweiterung der Möglichkeiten für den Einsatz von Sekundärbrennstoffen in der Ofenlinie : Start des Einsatzes von Tiermehl am Kalzinator und am Drehofenbrenner Genehmigung des Wärmeersatzes bis zu 75% des Wärmebedarfs 2002: Konzentration der Materialbasis zur Aufbereitung von Fluff für den Einsatz in der ZWS auf Spuckstoffe und Siedlungsabfälle 2003: Versuchsweiser Einsatz von getrocknetem Klärschlamm Optimierung der innerbetrieblichen Transport- und Dosierprozesse 2004: Beginn des dauerhaften Einsatzes von getrocknetem Klärschlamm am Kalzinator nach der sicherheitstechnischen Umrüstung der Lagersilos Einsatzversuch mit Lackschlammgranulat (Ergebnis negativ)

20 Entwicklung des Sekundärstoffeinsatzes im Zementwerk Rüdersdorf 3. Etappe: Weiterentwicklungen des Sekundärstoffeinsatzes zur Erlangung einer möglichst hohen Flexibilität am Ofen : Start des Einsatzes einer konditionierten teerhaltigen Kohletrübe in der ZWS 2006: Einsatzversuche mit Bleicherde (Einstellung des Einsatzes 2007) Genehmigung des Wärmeersatzes bis zu 85% des gesamten Wärmebedarfs durch den Einsatz von Fluff am Kalzinator und am Drehofenbrenner 2007: Einsatzbeginn von Fluff am Drehofenbrenner Einsatzbeginn von Fluff am Kalzinator 2008: Start des Einsatzes von teerhaltiger Dachpappe in der ZWS 2009: Einsatzversuche mit vererdeten Klärschlämmen in der ZWS

21 Qualitätssicherung Deklaration/Vertrag Abfallerzeuger Eingangskontrolle (Aufbereitungsanlage) Abfall regelmäßige Deklaration/Zertifizierung Eingangskontrolle (Zementwerk) Aufbereitungsanlage Sekundärbrenstoff Eigenüberwachung alle 500t Zementwerk Betriebsüberwachung Emissionsüberwachung

22 Auswertung der Eigenüberwachung mineralische Reststoffe (die 100 letzten Analysen) Produktionsrückstände (die 100 letzten Analysen) Baustellen- und Siedlungsabfälle (die 100 letzten Analysen) zulässiges 90. Perzentil zulässiges 80. Anzahl Median 90. Perzentil Perzentil Anzahl Median 80. Perzentil Anzahl Median 80. Perzentil Cadmium mg/kg ,67 2, ,35 5, ,6 5,48 Quecksilber mg/kg 1, ,08 0,21 1, ,26 0, ,4 0,6 Thallium mg/kg ,5 0, ,5 0, ,5 0,5 Arsen mg/kg , ,64 1, ,2 2,1 Cobalt mg/kg , ,7 6, ,3 6,94 Nickel mg/kg , ,5 35 Blei mg/kg , Chrom mg/kg , Kupfer mg/kg Beryllium mg/kg ,9 1, ,13 0, ,24 0,32 Schwefel, ges. % ,27 0, ,24 0, ,37 0,43 Chlor, ges. % ,03 0, ,65 0, ,58 0,7 PCP mg/kg ,02 0, ,02 0,02 5 0,02 0,02 PCB mg/kg ,02 0, ,02 0,02 5 0,08 0,32 Legende Anzahl: die Anzahl ausgewerteter Analysen Median: Ist der mittlere Wert in der geordneten Reihe der Meßwerte, d.h. die Hälfte aller Meßwerte ist kleiner und die andere Hälfte ist größer als dieser Wert. xx. Perzentil: xx% aller Meßwerte sind kleiner als dieser Wert.

23 Emissionsüberwachung Stoff Grenzwert Grenzwert Grenzwert Emissionsmessung Emissionsmessung bis 2000 ab 2000 ab Anteil Sekundärbrennstoffe (%) Staub KM KM SO KM NO x HCl ,7 1,4 HF < 0,1 < 0,1 NH 3 (VB/DB) Ziel 30 1 / 14 2 / 33 Schwermetalle VB 0,001 0,004 Hg KM 0,13 0,04 0,03 DB 0,020 0,027 Cd + Tl 0,05 0,03 0,03 < 0,002 < 0,002 As, Co, Ni 0,5 Sb, Pb, Cr, Cu, Mn, V, Sn 4,13 Organik C KM Benzol 5 5 PAK 5 5 Benzo[a]pyren, As, Cd, Co, Cr 0,05 < 0,006 < 0,006 PCDD/F (ng/nm³ tr. ) 0,07 0,05 0,1 0,0029 0,0015 0,4 0,38 < 0,01 < 0,04 VB: Rohmühle im Verbundbetrieb DB: Direktbetrieb

24 Ergebnisse des Sekundärstoffeinsatzes Vorteile des Sekundärstoffeinsatzes Reduzierung der Brennstoffkosten. Flexiblere Gestaltung des Brennstoffeinkaufes Senkung der CO 2 Emissionen durch die Kohlesubstitution und den erhöhten biogenen Anteil im Brennstoff Nachhaltige Sicherung des Standortes durch ständige technologische Verbesserungen bei gleichzeitigem Schutz der Umwelt und der Schonung natürlicher Ressourcen

25 Ergebnisse des Sekundärstoffeinsatzes Probleme beim Sekundärstoffeinsatz Erhöhter Aufwand bei der Brennstoffbeschaffung und durch die Qualitätssicherung der Sekundärstoffe Zusätzlicher Anlagenbedarf mit spezifischen Anforderungen für die Sekundärbrennstoffe (teilweise auch mit erhöhten Sicherheitsstandards) Einstellung auf veränderte Brennstoff-Eigenschaften und größere Schwankungen in den Brennstoff-Eigenschaften Gefahr zusätzlicher Ausfälle von Anlagenteilen durch Störstoffe Geringfügig erhöhter Wärmeverbrauch Erhöhter Aufwand für die abfallrechtliche Nachweisführung Größerer Umfang für das Genehmigungsmanagement und die Öffentlichkeitsarbeit