Alternative Konzepte der Betriebsführung und Instandhaltung von Abfallverbrennungsanlagen

(1)

123 Alternative Konzepte der Betriebsführung und Instandhaltung von Abfallverbrennungsanlagen

Märkte und Anlagen

Alternative Konzepte der Betriebsführung und Instandhaltung von Abfallverbrennungsanlagen

Oliver Gohlke

1. Implementierungszyklus ...124

2. Eigentümerstruktur ...125

3. O&M-Organisationsformen ...126

4. Alternative O&M-Konzepte ...129

5. O&M-Werkzeuge ...135

6. Zusammenfassung ...138

7. Quellen ...138 Die energetische Nutzung von Abfällen betrifft vielfältige Aufgaben und Industrien.

Seit den siebziger Jahren stand die Projektentwicklung und der Anlagenbau von Abfallverbrennungsanlagen im Vordergrund. Heute gibt es einen gut ausgebauten Anlagenpark und somit eine größere Bedeutung für Themen wie

• Effizienz bei Betrieb und Wartung/Instandhaltung,

• Optimierung Abfalldurchsatz und Energieeffizienz,

• Modernisierungen,

• Lebensdauer Verlängerung.

In diesem Beitrag liegt der Fokus, auf dem Betrieb und Wartung der Abfallverbren- nungsanlagen. Im Folgenden wird dies mit O&M abgekürzt (aus dem englischen Ope- rations and Maintenance). Es werden unterschiedliche Konzepte aufgezeigt, wie diese möglichst effizient gestaltet werden können. Hierzu gehören auch die Berücksichtigung bestehender Organisationsstrukturen sowie gängige Verfahrensabläufe und Werkzeuge.

Im Kapitel 4 Alternative O&M-Konzepte wird beschreiben, wie mit O&M-Dienstleistern die Effizienz von Abfallverbrennungsanlagen gesteigert und Stillstandzeiten verringert werden. Dies ist insbesondere von Relevanz, wenn sich die Anlagen wegen Alter, Abfallqualitäten oder Wechsel im Management in einer Umbruchsphase befinden.

Es ist aber auch wichtig, dass schon bei der Planung und Errichtung der Abfallverbren- nungsanlagen die langfristigen Anforderungen des späteren Betreibers (O&M) berück- sichtigt werden. Dies gilt dann auch wieder bei der Planung von größeren Maßnahmen zur Modernisierung und Lebenszeitverlängerung von Abfallverbrennungsanlagen.

(2)

Oliver Gohlke

124

1. Implementierungszyklus

Die Implementierungsphasen können mit folgendem Ablauf beschrieben werden (Bild 1):

• Projektentwicklung,

• EPC Phase,

• Betrieb und Wartung (O&M),

• Modernisierung und Lebensdauerverlängerung.

! T)N%6'A78-'2

!

Projektentwicklung

• Eigentümer Struktur/

Finanzierung (öffentlich, BOO, BOT)

• Abfall Zusammensetzung/

Mengen (LHV, Jahrestonnen)

• Technologie (Rostfeuerung, Wirbelschicht, Vergasung, modular)

• Energetische Nutzung (Turbine/Generator, Fernwärme, Dampf)

Auditierung Modernisierung/

Lebensdauer-Verlängerung

• Durchsatz Erhöhung

• Energieeffizienz

• Priorisierung Modernisierung

• Planung, Lebensdauer- Verlängerung

Betrieb und Wartung

• O&M-Organisation (direkt, delegiert, Dienstleister)

• Wirkungsgrad / Verfügbarkeit

• Energie/Material Erlöse (PPA, Metalle, Asche)

• Wartung (Präventiv, Langzeit, Stillstand-Management)

• Umweltschutz

EPC Phase

• EPC (General Unternehmer, Ausschreibung in Losen, einzelne Komponenten)

• Engineering (Konzept, Detail)

• Einkauf (versiegelte Angebote, Verhandlung, sole source) • Abwicklung (Werkstatt, Montage on-site, EI&C, IBS, Probebetrieb,

Abnahme Test, Übernahme)

ng Struktur/

ng h, BOO, BOT) Zusammensetzung/

gen (LHV, Jahrestonnen

• Technologie (Rostfeuerung, Wirbelschicht, Vergasung, m

• Energetische Nutzung (Turbine/Generator,

Fern ärme Dampf) Projektentwicklung

• Eigentümer Str Finanzierung (öffentlich

• Abfall Zu Menge

• Techn Wir W W

BOO: Build-Own-Operate BOT: Build-Operate-Transfer EI&C: Electrical Instrumentation and Controls

IBS: Inbetriebsetzung LHV: Heizwert PPA: Power Purchasing Agreement

Bild 1: Zyklus der Implementierungsphasen von Abfallverbrennungsanlagen

angepasst von Rogoff, M.; Screve, F.: Waste-to-Energy: Technologies and Project Implementation. Waltham MA: William An- drew/Elsevier. 2011

(3)

Diese Unterteilung ist angelehnt an die detailliertere Beschreibung der Implemen- tierungsphasen bei Abfallverbrennungsneuanlagen aus [8]. Die erste Phase ist die Projektentwicklung mit Standortsuche und Durchfahrung aller Planungsprozesse.

Danach kommt die Capex intensive EPC Phase mit Engineering, Beschaffung, Her- stellung und Montage (Englisch: EPC – Engineering Procurement Construction). Die dritte Phase ist dann der eigentliche Betrieb und Wartung/Instandhaltung (Englisch:

O&M – Operations & Maintenance). Die O&M-Phase von Abfallverbrennungsanlagen beträgt typischerweise zwanzig bis vierzig Jahre. Deswegen ist es wichtig, dass O&M- Belange unter Berücksichtigung der Notwendigkeit eines langfristigen Betriebes, schon während der Projektentwicklung und EPC Phase im Detail Berücksichtigung finden.

Ältere Anlagen werden hinsichtlich der Notwendigkeit von Nachrüstungen und Maßnahmen zur Lebenszeitverlängerung auditiert. In Frankreich wird zum Beispiel das O&M von vielen Anlagen an private Betreiber delegiert. Dies wird typischerweise für einen Zeitraum von zwanzig Jahren ausgeschrieben. Nach diesen zwanzig Jahren ist dann der richtige Zeitpunkt, um größere Investitionen zur Modernisierung und Lebenszeit-Verlängerung auszuschreiben. Dies kann auch gemeinsam mit einem neuen O&M-Vertrag gemacht werden. In kleinerem Maßstab beginnt dann wieder der typische Kreislauf von Projektentwicklung, EPC und O&M.

2. Eigentümerstruktur

Bei der Organisation des O&M von Abfallverbrennungsanlagen müssen vielfache Ein- flussfaktoren berücksichtigt werden. Hierbei spielt natürlich die Eigentümerstruktur eine entscheidende Rolle. In Deutschland sind die meisten Abfallverbrennungsanlagen im Besitz einer Kommune oder eines kommunalen Zweckverbandes. Das O&M wird dann auch in den meisten Fällen vom Besitzer oder einer kommunalen Gesellschaft (Stadtwerke) realisiert.

Entsprechend der Prognos Studie 2008 [1] werden in Deutschland etwa jeweils ein Drittel der 69 deutschen Abfallverbrennungsanlagen privat, öffentlich oder als PPP betrieben (PPP= Public Private Partnership). Siehe hierzu auch Bild 1. Die meisten Anlagen befinden sich in Deutschland in öffentlicher Hand (27 Anlagen mit einer Behandlungs-Kapazität von 6,1 Millionen Tonnen Abfall). Außerdem gibt es 20 privat betriebene Anlagen mit in etwa der selben Kapazität. Die privat betriebenen Anlagen sind mit 300.000 Jahrestonnen im Durchschnitt deutlich größer als die öffentlichen.

Die größten Kapazitäten liegen entsprechend dieser Studie bei Anlagen, die in Private Public Partnership (PPP) betrieben werden.

Ganz anders ist das Bild bei deutschen Ersatzbrennstoff-Kraftwerken. Die Besonderheit ist hier, dass über neunzig Prozent der Ersatzbrennstoff-Kraftwerke privat betrieben werden (nicht enthalten in Darstellung von Bild 2).

(4)

Oliver Gohlke

126

In Frankreich ist die Situation grundlegend anders. Dort befindet sich die große Mehr- heit der Anlagen in öffentlichem Besitz, aber wird von großen privaten Betreibergesell- schaften betrieben (Veolia, Suez, EDF; Délégation Service Public). In den Niederlanden wurden einige der großen Abfallverbrennungsanlagen komplett privatisiert. Ein Beispiel hierfür ist die Privatisierung der Anlage AVR-Rozenburg in 2006 [7].

Ein weiteres Beispiel für typische Organisationsformen ist in Bild 3 bezüglich der Struktur der Eigentümerverhältnisse bei Abfallverbrennungsanlagen in den USA beschrieben.

Bild 2: Betreiberstruktur von Abfallver- brennungsanlagen in Deutschland;

ohne Ersatzbrennstoffkraftwerke

Quelle: Awest, H.: Der Abfallmarkt in Deutschland und Perspektiven bis 2020. Basel: Prognos, 2008

Private Public Partnership (PPP) 22 Anlagen 7.408.000 t/a 38 %

Öffentlich 27 Anlagen 6.100.000 t/a 31 % Privat 20 Anlagen 6.060.000 t/a 31 %

Nur Betreiber privat (Gebühr pro Tonnage) 19 Anlagen 9.300.000 t/a 50 % Privater Eigentümer (Eigene Anlagen) 5 Anlagen 1.200.000 t/a 6 % Nur Betreiber privat (Service Gebühr) 17 Anlagen 8.100.000 t/a 44 %

Bild 3: Betreiberstruktur von Abfallver- brennungsanlagen bei Marktführer Nordamerika

Quelle: Covanta Holding Corp.: Facilities; 2016. Abgerufen am 30. 10 2016 von http://investors.covanta.com/GenPage.

aspx?IID=103347&GKP=207014

3. O&M-Organisationsformen

Abfallverbrennungsanlagen habe sehr vielfältige Organsationsformen. In Bild 4 ist ein Bespiel für ein Organigramm einer Abfallverbrennungsanlage dargestellt. Die Or- ganisationsform hängt wesentlich von der Eigentümer Struktur ab, aber ist sicherlich häufig auch nur von der Historie der Anlage und den involvierten Personen geprägt.

Abfallverbrennungsanlagen, die zu großen privaten Betreibergesellschaften gehören haben die Besonderheit, dass zusätzlich auf Experten aus den technischen Stabsstellen zurückgegriffen wird. Dies ist insbesondere relevant für Unterstützung im Bereich von Betrieb und Instandhaltung. Für den Betrieb unterstützt die Zentrale typischerweise bei Maßnahmen wie der Optimierung des Wasser-Dampf Kreislaufes, Wirkungsgrad- steigerung, Kesselkorrosion und Durchsatzerhöhung. Für die Instandhaltung können diese Stabsstellen bei der präventiven Wartung, Langzeit Wartung und Revisionsvor- bereitung unterstützen.

(5)

(6)

(7)

Bild 4: Beispiel eines Organigramms einer Abfallverbrennungsanlage

4. Alternative O&M-Konzepte

Für den effizienten Betrieb von Abfallverbrennungsanlagen sind Erfahrung und Organisation wesentliche Faktoren. Es gibt eine Vielzahl von potentiellen Proble- men, die durch vorausschauendes Handeln vermieden werden können. Dies wirkt sich auf die Performance und Verfügbarkeit aus. Ein auf Abfallverbrennungsanlagen spezialisierter O&M-Dienstleister mit einem Pool von erfahrenen Betriebsleitern und Instandhaltungsleitern kann hierbei eine wertvolle Unterstützung sein. Dies ist insbesondere der Fall bei Anlagen, die sich in einer Phase des Wandels befinden.

Eigentümer/

Aufsichtsrat

Geschäftsführer/

Management

Kaufmännisch

Verwaltung

Personal

Einkauf

Betriebsleiter

Betrieb

Betriebs- ingenieure

Schichtleiter

Schichtpersonal

Instandhaltung

Mechaniker/

Elektriker

Revisionen/

Stillstände

Präventiv/Langzeit

Werkstatt/Lager

Sicherheit / Emissionen

(8)

Oliver Gohlke

130

Dieser kann ausgelost sein durch:

• Alter der Anlage,

• Veränderungen bei der Abfall Anlieferung,

• Erfolgte Umbauten/Modernisierungen,

• Wechsel im Management oder der Eigentümer Struktur,

• Änderungen im ökonomischen Umfeld (erhöhter Kostendruck).

Die O&M-Dienstleister sind nicht zu verwechseln mit Beratungsunternehmen. Die Mitarbeiter des O&M-Dienstleisters setzen in konkreten Projekten mit Blaumann und Helm die Maßnahmen um, die sich aus der Bestandsaufnahme ergeben. Die Vergütung erfolgt typischerweise aus einer Kombination von festen und variablen Bestandteilen.

Die Erstellung von Verträgen mit variablen Bestandteilen erfordert viel Erfahrung und eine vorausgehende Bestandsaufnahme. Mit dieser Bestandsaufnahme werden Projekte und Optimierungsszenarien definiert. Diese beinhalten die notwendigen Investitionskosten und erzielten technischen Verbesserungen sowie deren finanziellen Auswirkungen auf das Betriebsergebnis. Im Folgenden werden Kennzahlen definiert, die für die variable Vergütung herangezogen werden. Hierbei ist es wichtig, einerseits der Komplexität einer Abfallverbrennungsanlage gerecht zu werden und andererseits möglichst eindeutige und einfache Kennzahlen zu verwenden. Typische Kennzahlen sind Verfügbarkeit, ungeplante Stillstände, Revisionsdauer, Revisionskosten, mittlere Dampfmenge in t/h, mittlere Abweichung Dampfmenge von Sollwert, Explosionsrei- nigungen pro Jahr.

In Bild 4 ist ein typisches Organigramm einer Abfallverbrennungsanlage unter Einbezie- hung eines O&M-Dienstleisters dargestellt. In diesem Beispiel wird dem Betriebsleiter ein erfahrener Abfallverbrennungs-Experte als Assistent zur Seite gestellt. Das Profil eines solchen Experten beinhaltet, dass er mindestens fünfzehn Jahre Erfahrung als Betriebsingenieur oder Betriebsleiter in diversen Abfallverbrennungsanlagen hat. Die Zielsetzung dieser Konstellation ist, dass die Optimierungs-Projekte unabhängig vom Tagesgeschäft des Betriebsleiters umgesetzt werden können. Der Betrieb profitiert zu- sätzlich vom O&M-Dienstleister durch die Anwendung bewährter O&M-Werkzeuge, Methoden zur Planung der Revisionen/Stillstände, Engineering Support und den tagtäglichen Austausch mit den Experten des Netzwerkes.

In anderen Konstellationen hat es sich auch bewährt, dass der Betriebsleiter und/oder Instandhaltungsleiter für drei bis fünf Jahre vom O&M-Dienstleister gestellt wird. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn sich die Anlage in einer Phase der Transition befindet (Eigentümerwechsel, Verlängerung Betreibervertrag, große Investitionen für Erhöhung Performance und/oder Lebensdauerverlängerung).

Die Kooperation mit O&M-Dienstleistern ist besonders interessant für Abfallverbren- nungsanlagen, die keiner großen Betreibergesellschaft zugehörig sind. Die Funktion eines O&M-Dienstleisters wird bei großen Betreibergesellschaften typischerweise von Stabsstellen der Konzernzentrale erfüllt.

(9)

Ein Beispiel für den sehr erfolgreichen Einsatz von O&M-Dienstleistern ist die nie- derländische Anlage Rozenburg bei Rotterdam. Diese teilweise über vierzig Jahre alte Anlage wurde 2006 privatisiert und war mit einer Verschlechterung der Durch- satzleistung und Verfügbarkeiten konfrontiert. Die Besitzer, zu der Zeit verschiedene Private Equity Fonds, haben dann den O&M-Dienstleister Deltaway beauftragt, bei der Transition zu unterstützen [3].

Hierfür führte der O&M-Dienstleister in 2009 zuerst eine Bestandsaufnahme durch. Es folgten Optimierungs-Projekte, die aufgezeigt haben, dass man schnelle Erfolge erzielen kann. Weitere Schritte waren die Entsendung eines Betriebsleiters mit Expertenteam.

Besonders wichtig war hierbei auch die Planung und Betreuung der Stillstands- und Revisionsarbeiten. Über mehrere Jahre wurde dann ein Turnaround-Programm umgesetzt. Dies betraf insbesondere:

• Programm zur Optimierung der Kesselrevisionen und Inspektionen,

• Qualitätsinitiative Instandhaltung,

Bild 5: Beispiel eines Organigramms einer Abfallverbrennungsanlage mit O&M Dienstleister

Eigentümer/

Aufsichtsrat

Geschäftsführer/

Management

Kaufmännisch

Verwaltung

Personal

Einkauf

Betriebsleiter

Betrieb

Betriebs- ingenieure

Schichtleiter

Schichtpersonal

Instandhaltung

Mechaniker/

Elektriker

Revisionen/

Stillstände

Präventiv/Langzeit

Werkstatt/Lager

Sicherheit / Emissionen

MVA Experte als Assistent des Betriebsleiters

O&M Werkzeuge

Engineering Support Austausch mit

Experten des Netzwerkes Planung der Revisionen / Stillstände O&M Dienstleister

(10)

Oliver Gohlke

132

• Optimierung Wasser-Dampf Kreislauf für Wirkungsgraderhöhung,

• Leistungserhöhung durch verbesserte Feuerungsregelung.

In nur einem Jahr konnte der Wirkungsrad des Wasser-Dampf Kreislaufes um 13 Pro- zent erhöht werden und die ungeplanten Stillstände von neun auf fünf Prozent reduziert werden [3]. In Bild 6 ist dargestellt, wie die Verfügbarkeit von 84,2 Prozent in 2009 kontinuierlich auf über 93 Prozent ab 2013 gesteigert wurde. Eine weitere Erhöhung wäre bei Anlagen dieses Alters (teilweise > vierzig Jahre) nur schwer vorstellbar.

Erschwerend ist hierbei auch die große Komplexität dieser Anlagen, zum Beispiel in der Konfiguration der Abgasreinigung. Die Erhöhung der Verfügbarkeit beruht auf einer Vielzahl von organisatorischen und technischen Maßnahmen. Die Entsendung sehr erfahrener Ingenieure des O&M-Dienstleisters haben diesen Prozess erleichtert und beschleunigt. Parallel zu der Erhöhung der Verfügbarkeit um 11 Prozent konnte die Abfallmenge sogar um 13 Prozent erhöht werden.

Verfügbarkeit + 11 %

Abfallmenge + 13 %

% kt/a

2009 2010 2011 2012 2013 2014

2015

2009 2010 2011 2012 2013 2014 O&M Dienstleister

beteiligt

84,287,389,992,793,0 93,493,1

1.163 1.292 1.299

1.242 1.315

1.287

1.175

2015 Bild 6:

Erhöhung von Verfügbarkeit und Abfalldurchsatz bei Hinzu- ziehen eines O&M-Dienstleisters

Ein ähnliches Konzept des O&M-Managements wurde auch in einer Taiwanesischen Abfallverbrennungsanlage angewendet. Diese Anlage mit einem Abfalldurchsatz von 1.350 t/Tag (450.000 t/Jahr) begann in 2004 eine Zusammenarbeit mit einem auf Abfall- verbrennungsanlagen spezialisierten O&M-Dienstleister. Die Zusammenarbeit begann mit einer Bestandsaufnahme und Analyse der Ursachen für die sinkende Performance.

Es wurden eine Reihe von kurzfristigen Maßnahmen realisiert (Feuerungsregelung, Saugzug Modifikationen, Gewebefilter Steuerung, Überhitzer Modifikationen), die eine schnelle Verbesserung des Betriebs ermöglichten. Auf Basis dieser Erfolge wurde für eine fünfjährige Transformationsphase vom O&M-Dienstleister ein technischer Betriebsleiter zur Verfügung gestellt. Die Organisation der Betriebsführung sowie der Wartung und Stillstände wurde in gemeinsamer Anstrengung kontinuierlich verbessert.

Die Stillstandzeiten und Wartungskosten sind gesunken, wobei der Durchsatz um 45.000 t/Jahr gesteigert werden konnte. Die Anlage wurde in der Folge auch von der Taiwanesischen Umweltbehörde (EPA) als beispielhaft für Innovation und effiziente Betriebsführung ausgezeichnet [9].

(11)

(12)

(13)

Entscheidend für den Erfolg beim Arbeiten mit O&M-Dienstleistern ist

• die Erfahrung der Betriebs- und Instandhaltungsleiter,

• die Engineering-Unterstützung des Back-Office,

• der Austausch mit dem Netzwerk und Experten,

• Verwendung von O&M-Werkzeugen (Listen, Datenbanken, Prozeduren, Compu- terprogramme für Engineering und Modellierung).

Auf diese Werkzeuge wird im Kapitel 5. O&M-Werkzeuge noch etwas ausführlicher eingegangen.

5. O&M-Werkzeuge

Als O&M-Werkzeuge sind hier die Standard-Dokumente sowie Excel-Tabellenblätter und Programme/Software gemeint, die notwendig sind für das

• Day to Day Management System und den

• Optimierungs-Prozess.

Sicherheits- richtlinie

Handbuch Emissionen/

Umweltauflagen

Arbeits- und Verfahrens- beschreibungen

Checklisten

Betriebs- handbuch

Instandhaltungs- software (CMMS) Performance

Targets Budget-Kontrolle

Never

Again Programm Training

Performance- und Finanzberichte

Engineering- Modelle

Steam Cycle Optimization

Tool (SCOT)

Engineering Software/Excel-

Tabellen Standard-Dokumente

Day to Day Management-System

Optimierungsprozess

Sicherheits- und Umwelt-Audit

Bild 7: Werkzeuge für effektives O&M-Management Wichtige Standard-Dokumente sind:

• strukturierte Sicherheitsrichtlinien,

• gut gepflegtes Betriebshandbuch,

• übersichtliches Handbuch für Emissionen/Umweltauflagen,

• gut organisierte Arbeits- und Verfahrensbeschreibungen sowie

• aktuelle Performance- und Finanzberichte.

(14)

Oliver Gohlke

136

Außerdem benötigt man ein effizientes Day to Day Management System für die alltäg- lichen Herausforderungen des Anlagenbetriebs. Nützlich sind hierfür der konsequente Gebrauch von Checklisten, Kurzberichte zu Performance Targets und Budget Kontrolle.

Es hat sich zum Beispiel bewährt, dass per E-Mail täglich standardisierte Statusberichte zu dem Anlagenbetrieb an das Betreiber Team und Management verschickt werden.

Diese beinhalten typischerweise (für jeden Kessel):

• Betriebsstunden am Kalendertag,

• Mittlere Dampferzeugung (t/h; IST/Budget),

• Mittlerer Abfalldurchsatz (t/h; IST/Budget),

• Effizienz Wasser-Dampf Kreislauf (KWh Strom/t Dampf; IST/Budget),

• Liste von Störungen mit Relevanz für Produktionsverluste (und Ursachen).

Wichtiger Aspekt des Day to Day Management Systems ist auch eine Instandhaltungs- Software (Instandhaltungsplanungs- und -steuerungssystem (IPS) oder Englisch:

Computerized Maintenance Management System (CMMS) oder Enterprise Asset Management). Besonders wichtig ist dies für die Organisation von vorausschauender und Langzeit-Wartung.

Turbine available Turbine available

OK OK OK OK OK OK

OK Action needed

!

Action needed

!

Action needed

!

MD Control

LD Control Steam Extraction

Line Online status Boiler flow

Component Status

Bild 8:

Smartphone Screenshot des Steam Cycle Optimization Tools (SCOT)

Quelle: Deltaway: Steam Cycle Optimi- zation Tool (SCOT); 2016. Abgerufen am 6.11.2016 von http://www.deltawayenergy.com/monitor/

Als Beispiel für Werkzeuge des Day to Day Management Systems ist in Bild 8 ein Smartphone Screenshot für die Überwachung und Optimierung der Einstellungen des Wasser-Dampf Kreislaufes dargestellt: Deltaway Steam Cycle Optimization Tool (SCOT) [5]. Die wichtigsten Kennzahlen von Kessel und Wasser-Dampf Kreislauf werden dargestellt und auf Plausibilität überprüft. Bei abweichenden oder kritischen Daten werden Alarme generiert. Das Werkzeug erlaubt es, dass die Anlage mit Einstellungen betrieben wird, die dem technischen und ökonomischen Optimum entsprechen. Über diese Plattform sind für den Betreiber auch weitere Kennzahlen dargestellt, die für den betrieblichen Alltag relevant sind. Alle Daten sind verschlüsselt und Passwort geschützt über Browser oder Smartphone zugänglich (aber nicht veränderbar).

(15)

Ein weiteres Beispiel für Werkzeuge zur Optimierung der Abfallverbrennungsanlage ist die Engineering Software Deltasteam [4]. Sie beruht auf dem PPSD Programm KED, dass von Christian Daublebsky von Eichhain entwickelt wurde [6]. Mit diesem Programm werden über 10.000 Parameter der Abfallverbrennungsanlage in ein umfassendes Modell der Abfallverbrennungsanlage integriert. Hierdurch können schnell umfassende Szenarien der Wärmebilanz, Abgastemperaturen, Druckverluste, Abgasgeschwindigkeiten, Rohrwandtemperaturen und Korrosionsdiagramme erstellt werden. In einem Beispiel konnte innerhalb von 24 Stunden ein Modell-Szenario für die Entscheidung über einen Überhitzer Bypass getroffen werden. Andere Anwendungen sind die Modellierung von Variationen der Abfallzusammensetzung, Abgas O₂, un- terschiedlichen Kesselreinigungs-Maßnahmen oder der Ersatz von Feuerfest-Material durch Inconel-Cladding.

In dem Modell sind unterschiedliche Schemata verknüpft: In Bild 9 ist der Verbren- nungsluft- und Abgasweg dargestellt.

HPSteam 74,3 t/h 40,01 bar(a) 400 ºC 604 ºC

630 ºC 558 ºC 461 ºC 409 ºC 301 ºC 230 ºC

882 ºC

819 ºC

1.033 ºC 764 ºC -1,1 mbar

1.062 ºC

t adiab 1.128 ºC -1,7 mbar

-0,5 mbar

Vapours from ash extractor 118.075 nm³/h 25 ºC Furnace

Furnace outlet 137.730 nm³/h O2 7,65 % vol O2 dry 9,09 % vol

Excess 1,76 1.062 ºC

Eva-1 sidew 22,04 m² 105 kW 9,00 mm 0,45 W/m K

1,00

0,0 mbar187 kJ/kg 1,1 t/h 100 ºC 0,723

Fur- nace

180,77 m² 4.327 kW

1.000 10.000 76,1 mm

7,1 mm 440.00 mm 419 ºC 413 ºC 275 ºC RowsTubes per row OdTube thk Pitch (tr.) Skin temp Fouling temp

679 ºC -2,0 mbar

t inlet H2O 147 ºC Stack Boiler outlet T control

Setpoint:

225 ºC Fluegas Recirc V2 sidewall

SH1A sidewall 2 SH1A sidewall 1 sidewallSH2 SH18

sidewall

SH2 SH18 SH1A

rows 1-10SH1A V2 ECO 2 ECO 1

Bild 9: Beispiel für Engineering Software; Modellierung von Feuerung und Kessel; hier dargestellt Ausschnitte des Luft- und Abgasschemas

Quelle: Deltaway: Deltaway launches customized boiler and steam-cycle modeling tool; 2016. Abgerufen am 6.11.2016 von http://www.deltawayenergy.com/news/2016/09/29/deltaway-launches-customized-boiler-and-steam-cycl/

(16)

Oliver Gohlke

138

Unter Berücksichtigung der

• Brennstoffzusammensetzung,

• Brennstoffmenge,

• Verbrennungsluftmengen,

• Geometrie, Materialeigenschaften und Verschmutzung aller Wärmetauscher Flächen wird die Wärme Übertragung, Abgastemperaturen und Druckverluste über den gesamten Abgasweg berechnet. Das Schema für Verbrennungsluft und Abgasweg ist mit weiteren Schemata verknüpft:

• Wasser-Dampf Kreislauf,

• Naturumlauf,

• Menge und Zusammensetzung der Brennstoff Zuführung.

Eine Änderung an einer Position eines Schemas hat unmittelbaren Einfluss auf die Be- rechnungen in allen anderen Schemata. Das Modell erlaubt es, schnell einen umfassenden Überblick über alle Daten der Abfallverbrennungsanlage zu verschaffen. Es kann auch für die Plausibilität Prüfung der Messdaten verwendet werden.

6. Zusammenfassung

Es gibt sehr vielfältige Organisationsformen und Eigentümer-Strukturen für Abfallver- brennungsanlagen. In allen Fällen ist es eine große Herausforderung eine erfolgreiche und effiziente Betriebsführung zu gewährleisten. Es hat sich bewährt, O&M-Dienstleister für die Optimierung der Anlagen hinzuzuziehen, die auf Abfallverbrennungsanlagen spezialisiert sind. Dies gilt insbesondere für Anlagen, die keiner großen Betreiber Gesell- schaft angehören oder sich in einer Umbruchphase befinden (wegen Alter der Anlage, Veränderungen bei der Abfall Anlieferung, Umbauten/Modernisierungen, Wechsel im Management oder der Eigentümer Struktur, Änderungen im Ökonomischen Umfeld [zunehmender Preis- und Kostendruck]).

O&M-Dienstleister bringen zusätzliche Erfahrungen aus einer Vielzahl anderer Anlagen ein und haben ein Portfolio von Werkzeugen für den effizienten Betreib und Instandhal- tung von Abfallverbrennungsanlagen. Entscheidend für den Erfolg ist außerdem, dass eine Arbeitsatmosphäre geschaffen wird, die eine vertrauensvolle Zusammenarbeit zwischen dem Anlagenpersonal und den Mitarbeitern des O&M-Dienstleisters ermöglicht.

7. Quellen

[1] Awest, H.: Der Abfallmarkt in Deutschland und Perspektiven bis 2020. Basel: PROGNOS, 2008 [2] Covanta Holding Corp.: Facilities; 2016. Abgerufen am 30.10.2016 von http://investors.covanta.

com/GenPage.aspx?IID=103347&GKP=207014

(17)

[3] Deltaway: Company Website/Projects/Rozenburg WTE; 2014. Abgerufen am 3.11.2016 von http://www.deltawayenergy.com/projects/#rozenburg

[4] Deltaway: Deltaway launches customized boiler and steam-cycle modeling tool; 2016. Abgeru- fen am 6. 11 2016 von http://www.deltawayenergy.com/news/2016/09/29/deltaway-launches- customized-boiler-and-steam-cycl/

[5] Deltaway: Steam Cycle Optimization Tool [SCOT]; 2016. Abgerufen am 6.11.2016 von http://

www.deltawayenergy.com/monitor/

[6] Eichhain, C. D.: Power Plant Simulator & Designer; 2016. (KED) Abgerufen am 6.11.2016 von http://www.powerplantsimulator.com/

[7] Luca, Y.: How AVR energizes waste in the Rotterdam Area. In: CEWEP (Hrsg.): 8th CEWEP Congress 2016. Rotterdam, 2015. Abgerufen am 6.11.2016 von http://cewep.eu/media/cewep.

eu/org/med_828/1506_y._luca_-_avr.pdf

[8] Rogoff, M.; Screve, F.: Waste-to-Energy: Technologies and Project Implementation. Waltham MA: William Andrew/Elsevier. 2011

[9] Taiwanese EPA: The Environmental Protection Administration (EPA) Taiwan presented the

‘Self-innovation award’ to Kaohsiung city Ren Wu plant; 2012. Abgerufen am 4.11.2016 von http://www.sita.hk/en_pre_awa.html

(18)

(19)

Vorwort

4

Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.dnb.de abrufbar

Karl J. Thomé-Kozmiensky, Stephanie Thiel, Elisabeth Thomé-Kozmiensky (Hrsg.):

Strategie • Planung • Umweltrecht, Band 11

ISBN 978-3-944310-33-6 TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky

Verlag: TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky • Neuruppin 2017

Redaktion und Lektorat: Dr.-Ing. Stephanie Thiel, Elisabeth Thomé-Kozmiensky, M.Sc.

Erfassung und Layout: Sandra Peters, Anne Kuhlo, Janin Burbott-Seidel, Claudia Naumann-Deppe, Ginette Teske, Gabi Spiegel, Cordula Müller

Druck: Universal Medien GmbH, München

Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, insbesondere die der Übersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funk- sendung, der Mikroverfilmung oder der Vervielfältigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Eine Vervielfältigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urheberrechtsgesetzes der Bundesrepublik Deutschland vom 9.

September 1965 in der jeweils geltenden Fassung zulässig. Sie ist grundsätzlich vergütungspflichtig.

Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechtsgesetzes.

Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürfen.

Sollte in diesem Werk direkt oder indirekt auf Gesetze, Vorschriften oder Richtlinien, z.B. DIN, VDI, VDE, VGB Bezug genommen oder aus ihnen zitiert worden sein, so kann der Verlag keine Gewähr für Richtigkeit, Vollständigkeit oder Aktualität übernehmen. Es empfiehlt sich, gegebenenfalls für die eigenen Arbeiten die vollständigen Vorschriften oder Richtlinien in der jeweils gültigen Fassung hinzuzuziehen.