Umbau und Erneuerung der Primärluftzuführung und Rostentaschung in der AVA Velsen

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91 Umbau und Erneuerung der Primärluftzuführung und Rostentaschung in der AVA Velsen

Anlagen

Umbau und Erneuerung der Primärluftzuführung und Rostentaschung in der AVA Velsen

Ekkehard Orloff

1. Ausgangslage und Verbesserungspotential ...91

2. Erwartete Verbesserungen durch den Umbau ...92

3. Projektabwicklung ...92

4. Inbetriebnahme ...95

5. Realisierte Verbesserungen ...96

6. Ausblick ...97

1. Ausgangslage und Verbesserungspotential

Die AVA Velsen ist mit einer Kapazität zwischen 230.000 und 240.000 Jahrestonnen Abfall die größere von zwei Abfallverbrennungsanlagen des Saarlandes.

Die Anlage gehört dem Entsorgungsverband Saar (EVS), der für seine modellhafte trans- nationale Zusammenarbeit mit den angrenzenden französischen Gemeinden und deren Träger der Abfallentsorgung, dem SYDEME, den Sonderpreis des Verbandes Kommunaler Unternehmen (VKU) gewonnen hat.

So werden im Saarland der kommunale Restabfall, Sperrmüll und Gewerbeabfälle aus der Region verbrannt. Hierzu steht neben der AVA Velsen noch das von der EEW Energy from Waste (EEW) betriebene AHKW Neunkirchen zur Verfügung. Der Auslastungs- und Ausfallverbund wird mit der EEW realisiert, die ihrerseits Gewerbeabfälle zur Auslastung bereitstellt. Hierdurch ist eine hohe Auslastung der Anlagen möglich. Die Verteilung der Abfälle erfolgt nach Gesichtspunkten der Logistik und des Heizwertes. Ab diesem Jahr soll mit der Anlieferung von französischen Abfällen auch bei der AVA Velsen begonnen werden.

Die Anteile der Betriebsgesellschaft AVA Velsen GmbH werden vom EVS (51 Prozent) und von der EEW (49 Prozent) gehalten. Der Entsorgungsvertrag aus 1998 endet 2018.

Mit Blick auf die über diesen Zeitpunkt hinausgehende Entsorgungssicherheit investiert der EVS derzeit etwa 20 Millionen EUR in eine Modernisierung und Ertüchtigung des Standortes. Im Rahmen dieses ReDesign-Projektes findet sich das Projekt von dem hier berichtet wird. Die Anlage Velsen wurde 1998 in Betrieb genommen. Für die Planung war Professor Tabasaran zusammen mit der damaligen SOTEC verantwortlich. Die Feuerung mit ihren Nebenkomponenten Primärluftzuführung und Rostentaschung stammt vom Anlagenbauer Von Roll Inova aus Zürich.

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Ekkehard Orloff

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Anlagen Die Primärluft wird auf die 5 Verbrennungszonen über Klappenstellung verteilt. Eine

gezielte Verteilung auf die 3 Rostbahnen ist nicht möglich. Mengenmessungen der einzelnen Teilströme sind nicht vorgesehen. Die Anlage verfügt über eine Rezigasführung, jedoch nicht über eine Sekundärluftversorgung.

Die Rostasche fällt aus den 15 Aschetrichtern in 3 Nasstrogkettenförderer. Diese fördern die feuchte Asche in den Abfallbunker.

Verbesserungsbedarf besteht im Bereich der Sicherheit durch häufige Verstopfungen des Aschesystems. Im Bereich des Umweltschutzes entstehen CO-Spitzen bei Durch- zünden des Abfalls auf dem Rost. Die Wirtschaftlichkeit wird durch kurzes, heißes Feuer mit entsprechendem Verschleiß des Rostes und der keramischen Auskleidung, sowie durch die Blockierung von Stapelplatz im Bunker beeinträchtigt.

2. Erwartete Verbesserungen durch den Umbau

Aus dem Verbesserungspotential ergeben sich folgende Ziele für den Umbau:

• Gezieltere Luftführung in die einzelnen Rostbereiche – Zonen und Bahnen,

• Verbesserte Einstellung der Feuerlänge,

• Bessere Ausnutzung der maximalen Dampfleistung,

• Reduzierung des Instandhaltungsaufwandes für Rost und Feuerfest,

• Verringerung des Betriebsaufwandes an der Rostdurchfallförderung,

• Bessere Ausnutzung des Bunkervolumens.

3. Projektabwicklung

Als Planer fungiert die Firma Ramboll, Zürich.

Das verfahrenstechnische Konzept der Anlage wird wie folgt verändert:

Die Primärluftführung wird vom Anschluss des Vorwärmers bis zum Rost erneuert.

Der Ascheaustrag inklusive Trichter wird komplett erneuert. Das neue Konzept er- möglicht durch Stellantriebe und Klappen eine individuelle Luftzuführung in jedes der 15 Rostelemente. Die Mengen werden je Zone gemessen. Hierfür kommen Venturi- messstrecken zum Einsatz. Die Entaschung erfolgt trocken. Hierzu wird unter jeder Rostbahn ein Blaskanal installiert, in dem – durch Absperrklappen getaktet – die Asche aus jedem Trichter hineinfällt. Durch regelmäßiges Öffnen einer Primärluftklappe am Anfang des Blaskanals und durch Öffnen der Austrittsklappe gelangt die Asche im Blaskanal pneumatisch gefördert in den Entschlacker. Dadurch entfällt der komplette nasse Austrageweg zum Bunker. Die Stelle, an der die Asche bisher in den Bunker eingetragen wird, kann als Stapelvolumen genutzt werden. Verbunden mit diesen Änderungen ergeben sich Anpassungen in der Niederspannungsverteilung und im Leitsystem inklusive der Prozessbilder.

Dorfstraße 51 D-16816 Nietwerder-Neuruppin Tel. +49.3391-45.45-0 • Fax +49.3391-45.45-10 E-Mail: tkverlag@vivis.de

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Anlagen

Diese Veränderungen werden mit einer Bachelor Thesis über die Optimierung der Rostdurchfallrückführung bei einer Hausmüllverbrennungsanlage bei der Genehmi- gungsbehörde, dem Ministerium für Umwelt und Verbraucherschutz, angezeigt. Sie sind von der immissionsschutzrechtlichen Genehmigungspflicht freigestellt.

Parallel zu diesen Anstrengungen wird das komplette System ausgeschrieben. Gewin- ner des Wettbewerbs ist die Firma Hitachi Zosen Inova (HZI), der Rechtsnachfolger unseres damaligen Anlagenbauers. Die Gesamtkosten des Projektes für beide Linien werden am Ende 1,8 Millionen EUR betragen.

Eine weitere Herausforderung ist der eigentliche Umbau.

Dieser bestimmt sich durch Arbeiten im Bestand. Die redundanten Teile müssen de- montiert, die neuen Teile unterhalb des Rostes über Kopf montiert werden. Für die Ar- beiten steht ein Zeitfenster von gut vier Wochen je Linie in der Revision zur Verfügung.

Bei der Demontage entstehen durch den Fortschritt immer wieder Öffnungen in den Gitterrosten mit potentieller Absturzgefahr.

Durch diese Erhöhung der Risiken und eine Anzahl an beobachteten unsicheren Hand- lungen wird dieser Bereich zum Sicherheitsschwerpunkt. Dieses Thema zusammen mit den Sub-Unternehmern in den Griff zu bekommen, zählt zu einer der ganz besonderen Leistungen der Montageleitung von HZI in Zusammenarbeit mit dem Sicherheitsteam der AVA Velsen. Die Arbeit konnte ohne Unfall fertig gestellt werden.

4. Inbetriebnahme

Die Funktion der neuen Komponenten ist für den Betrieb der Verbrennungslinie nach der Revision essentiell.

Bei aller Komplexität der Integration im Prozessleitsystem gelingt die Inbetriebnahme sehr gut.

Bild 1:

Demontage mit zugehörigen Sicherheitsmaßnahmen

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Anlagen Probleme entstehen durch Strömungsphänomene in den Primärluftkanälen bei der Auftei-

lung der Ströme in die einzelnen Bereiche. Diese äußern sich in einem ohrenbetäubenden Wummern in schwer definierbaren Betriebsbereichen. Sie werden nach längeren Mess- und Forschungskampagnen durch den gezielten Einbau von Leitblechen behoben. Parallel aber zufällig kommt es an den Saugzügen – zwei je Linie – zu massiven Drehschwingungen in den einzelnen Betriebsbereichen. Diese sind so heftig, dass nach wenigen Stunden dieser Betriebsweise die Gummipuffer in den Kupplungen zerstört werden. Gummiteile und Schmauch entweichen unter dem Kupplungsschutz.

Eine Task-Force bestehend aus dem Gebläsehersteller Rotamill, dem Frequenzumrichter BM Service und dem Leitsystempartner ABB löst dieses Thema.

Es zeigt sich, dass für die Entwicklung solcher Schwingungen zwei Effekte zusammentreffen müssen. Zum einen muss das System – in diesem Fall bestehend aus dem Schwungmessen des Gebläses und des Motors verbunden durch die Kupplung mit ihren Gummipuffern – prinzipiell schwingfähig sein. Dies ist in Velsen nach Einschätzung der Experten seit der ersten Inbetriebnahme der Fall. Zum anderen müssen bestimmte Betriebsbedingungen die erste Anregung des Systems erzeugen. Dies ist in der Vergangenheit nur sehr selten und daher von den Betriebsleuten unbemerkt vorgekommen. Vermutlich durch die Umbauten sind diese Zustände jetzt häufiger möglich. Die Lösung liegt in diesem Fall in der Verstim- mung des Systems, um die Schwingfähigkeit zu eliminieren. Dies wird durch den Einsatz von Puffern mit einer deutlich härteren Gummimischung erreicht. Da das System so nicht mehr schwingfähig ist, konnte auf die Erforschung der Anregungen verzichtet werden.

Bild 2:

Verschrottung von siebzig Tonnen Material

5. Realisierte Verbesserungen

Die neue Luftführung ermöglicht nun einen deutlich größeren Eingriff in die Feuerungsführung.

Zur Umsetzung der Feuerlänge und der Ausnutzung der maximalen Dampfmenge laufen zur Zeit Trainingsprogramme mit den Schichten.

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Anlagen

Die Vorteile der neuen Rostentaschung sind deutlich. Der Betriebsaufwand hat sich stark gemindert.

Derzeit werden einmal wöchentlich die Blaskanäle kontrolliert und eventuell vorlie- gende Ablagerungen – üblicherweise Weißmetallschmelzen – mithilfe von Schabern entfernt. Anfängliche Verstopfungen konnten durch diese Maßnahmen weitestgehend verhindert werden.

Zusätzlich wird zweimal pro Schicht durch eine selbst entwickelte Ausblasautomatik die Pressung auf mehr als 50 mbar erhöht und so das System gezielt ausgeblasen.

Die Erweiterung der Bunkernutzung hinter den Abkippstellen ist ein großer Vorteil für den Bunkerbetrieb.

Ein weiterer betrieblicher Vorteil wurde durch unsere Leitstandfahrer entdeckt. Durch die Abwesenheit einer Sekundärlufteindüsung reagiert die Anlage mit CO-Spitzen auf plötzliches Durchzünden des Abfalls auf dem Rost. Dieser Effekt kann nun durch gezieltes Öffnen der Primärluftklappen an den Blaskanälen deutlich reduziert werden.

Die Luft strömt über den Schlackefallschacht rückwärts an der Ausbranddecke in den Nachbrennraum und führt zu einer effektiven Verbrennung des entstehenden CO.

Bild 3:

Einbindung eines Blaskanals in den Nassentschlacker

6. Ausblick

Die realisierten Veränderungen versetzen uns in die Lage, die Fahrweise der Kessel an- zupassen, um eine Schonung der keramischen Auskleidung und des Rostes zu erreichen.

Dies soll durch eine konsequente Verbesserung der Feuerlage und der Materialdicke auf den Rost erreicht werden.

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Anlagen In der kommenden Revision werden die Abfallaufgabeschächte und die Schlackefall-

schächte erneuert. Mittelfristig soll das Feuerfestkonzept angepasst werden, um hier die Instandhaltungskosten zu senken.

Zusammen mit den in den letzten Jahren durchgeführten Claddingmaßnahmen im Übergang vom ersten in den zweiten Kesselzug sind dann die ReDesign-Maßnahmen im Verbrennungsbereich abgeschlossen.

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Dezentrale Energieversorgung

Herausgeber: Karl J. Thomé-Kozmiensky und Michael Beckmann • Verlag: TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky

Michael Beckmann K. J. Thomé-Kozmiensky

DEZENTRALE ENERGIEVERSORGUNG DEZENTRALE ENERGIEVERSORGUNG

Dezentrale Energieversorgung

ISBN: 978-3-935317-95-5

Erschienen: Juni 2013 Gebundene Ausgabe: 468 Seiten

mit zahlreichen farbigen Abbildungen

Preis: 40.00 EUR

Die Energiewende mit der Umstrukturierung des Energieversorgungssystems stellt technische, wirtschaftliche und gesellschaftliche Herausforderung dar. Hinsichtlich Ausmaß und Tragweite ist dies eine industrielle Revolution. Die Probleme sind komplex und vielschichtig:

Anstrengungen zum Klimaschutz, ungewisse Reichweiten und Verfügbarkeiten fossiler und regenerativer Energieressourcen, Umsetzung des Kernenergieausstiegs bei Aufrechterhaltung der Versorgungssicherheit, dabei stark steigende Energiepreise. Dennoch soll die Versorgungs- sicherung auch stromintensiver Unternehmen und von Kommunen sicher sein.

Insbesondere sollen trotz der fluktuierenden Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien und des zögerlichen Ausbaus der Netze und Speicher die Energieeffizienz gesteigert und ausreichende Kraftwerksreservekapazitäten vorgehalten werden.

Dezentrale Lösungen können im günstigen Fall die entscheidende Maßnahme sein.

Etliche Gebietskörperschaften, Industrieunternehmen und Gewerbeparks haben schon Erfahrungen mit dezentralen Energieversorgungskon- zepten. Sie werden ihre Erfahrungen und Aktivitäten bei der Berliner Konferenz präsentieren.

Themenschwerpunkte sind:

• Strategien, Konzepte, Wirtschaft, Recht,

• Stadtwerke und regionale Energieversorger – Modelle und Beispiele –,

• Dezentrale Versorgung mit Strom und Wärme – Systemintegration von Erzeugern, Netzen und Verbrauchern –,

• Energetische Verwertung von Biomasse.

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Vorwort

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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, Michael Beckmann (Hrsg.):

Energie aus Abfall, Band 13

ISBN 978-3-944310-24-4 TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky

Verlag: TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky • Neuruppin 2016

Redaktion und Lektorat: Professor Dr.-Ing. habil. Dr. h. c. Karl J. Thomé-Kozmiensky, Dr.-Ing. Stephanie Thiel, M.Sc. Elisabeth Thomé-Kozmiensky

Erfassung und Layout: Sandra Peters, Ginette Teske, Janin Burbott-Seidel, Anne Kuhlo, Carolin Bienert

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.

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