Abfallentsorgung mit Kraft-Wärme

Abfallentsorgung
mit Kraft-WärmeKopplung
EBS-HKW Rostock
Abfälle im Griff,
Klimaschutz im Blick
Als einer der größten Erzeuger von Strom und Wärme in Europa übernimmt
Vattenfall mit nachhaltigen und wirtschaftlichen Konzepten Verantwortung
für eine zukunftsfähige Energieversorgung. Ein wichtiger Baustein des
Geschäftsportfolios ist dabei die thermische Verwertung stofflich nicht
nutzbarer Abfälle.
Mit Blick auf die steigenden Abfallmengen der
Industriegesellschaften stehen wir zunehmend vor
der Herausforderung, den anfallenden Abfall sicher
zu entsorgen und nachfolgende Generationen vor
Altlasten zu schützen.
Vattenfall sorgt durch die Nutzung der in Siedlungsabfällen enthaltenen Energie für eine nachhaltige
Kompensation fossiler Energieträger und trägt damit
zur Steigerung der CO2-armen Energieproduktion bei.
Gebündelt werden die Kompetenzen der thermischen
Verwertung von stofflich nicht nutzbaren Abfällen in
der Vattenfall Europe New Energy Ecopower GmbH.
Neben der sauberen und sicheren Abfallentsorgung
betätigt sich das Unternehmen mit seinen Abfallverbrennungsanlagen gleichzeitig als dezentraler
Energieerzeuger. Die beim Verbrennungsprozess
der Abfälle entstehende Energie wird zur effizienten
Strom- und Wärmeerzeugung genutzt. Zu den
Anlagen des Unternehmens gehört neben dem
EBS-HKW Rostock auch die Abfallverbrennungsanlage IKW Rüdersdorf, östlich von Berlin.
3
Entsorgung mit
doppeltem Effekt
Mit hoher Effizienz durch den Einsatz moderner Anlagentechnik verwertet
das EBS-HKW Rostock Abfälle, erzeugt Strom und Wärme und stärkt die
Wirtschaftskraft der Region.
Seit Anfang 2010 betreibt Vattenfall auf dem Rostocker
Seehafengelände die größte Abfallverbrennungsanlage Mecklenburg-Vorpommerns, das EBS-HKW
Rostock. Die Anlage dient der thermischen Verwertung
von aufbereiteten Abfällen und erzeugt darüber hinaus
Strom und Wärme im klimaschonenden Prozess der
Kraft-Wärme-Kopplung.
Anlagenkomponenten auf dem neuesten Stand der
Technik sorgen dafür, dass das EBS-HKW Rostock
mit einem Wirkungsgrad von circa 35 Prozent einen
Spitzenwert für Anlagen dieser Art vorweisen kann.
Abfall reduzieren, Strom und Wärme produzieren
In unmittelbarer Nachbarschaft des EBS-HKW Rostock
befindet sich die Mechanisch-Biologische Abfallbehandlungsanlage (MBA) Rostock, die den Hausmüll
der Hansestadt Rostock aufbereitet und einen
großen Teil des thermisch zu verwertenden Abfalls
liefert. Weitere Abfälle zur Verwertung stammen
aus der Aufbereitung des Hausmülls benachbarter
Landkreise sowie aus Gewerbeabfall. Das EBS-HKW
Rostock leistet damit einen wichtigen Beitrag zur
Entsorgungssicherheit in der Region. Darüber hinaus
versorgt die Anlage produzierende Unternehmen im
Rostocker Seehafen mit Prozessdampf.
Vattenfall setzt mit der Rostocker Anlage wirtschaftliche Impulse für die unmittelbare Umgebung. Zum
einen sind hier dauerhafte Arbeitsplätze entstanden,
zum anderen profitieren heute und in Zukunft regionale
Dienstleister und Zuliefererbetriebe von den Aufträgen
für Service- und Wartungsarbeiten.
4
Alles auf einen Blick
Verfolgen Sie Schritt für Schritt, wie im EBS-HKW Rostock Abfälle verwertet und in thermische und elektrische Energie umgewandelt werden.
Abfallannahme
An drei Abkippstellen werden die angelieferten Abfälle direkt in den Abfallbunker entladen.
Frischdampf
Abfallbunker
Hier werden die Abfälle mit Hilfe des Krans im Bunker verteilt, durchmischt und in den Aufgabetrichter
zur Beschickung des Kessels aufgegeben.
Turbine
Harnstoff
Plattenvorschubrost
Durch stetige Schubbewegungen beweglicher Rostbahnen wird der Abfall über den Rost transportiert
und bei Feuerraumtemperaturen von bis zu 1.000 °C
vollständig verbrannt.
SNCR-Anlage (Entstickung)
Die Minderung der Stickoxide im Rauchgas erfolgt
nach dem SNCR-Verfahren (Selective Non-Catalytic
Reduction). Stickoxide werden bei sehr großer
Hitze unter Zugabe von Harnstoff in elementaren
Stickstoff und Wasserdampf umgewandelt – beides
natürliche Bestandteile unserer Atmosphäre.
Schlackeabtransport
Circa 25 Prozent der verbrannten Abfallmenge
fallen als Rostschlacke an, die als mineralischer
Zuschlagsstoff für verschiedene Anwendungsfälle
zum Einsatz kommt.
Turbine und Stromerzeugung
Der auf 405 °C erhitzte Hochdruckdampf dient
zum Antrieb der Turbine. Im nachgeschalteten
Generator werden bis zu 20 Megawatt elektrische
Leistung erzeugt.
Sprühabsorber
Mit einem Rotationszerstäuber wird eine Kalkmilchsuspension in den Rauchgasstrom eingedüst. Beim
Abkühlen des Rauchgases reagieren die sauren
Komponenten mit der Kalkmilch und werden dadurch
aus dem Rauchgas abgeschieden.
Strom
Kondensat
Luftkondensator
Abfall
Luft
KalkmilchWasser suspension
Rauchgasreinigung
Reingas
Kalkhydrat
SNCR
Dampferzeuger
Rost
Sprühabsorber
Gewebefilter
Schlacke
Kesselstaub
Flugstromreaktor
Saugzug
Filterstaub
Flugstromreaktor
Im Flugstromreaktor erfolgt die Trockeneindüsung
von Kalkhydrat zur weiteren Abscheidung von sauren
Bestandteilen im Rauchgas. Anschließend erfolgt
die Zugabe von Herdofenkoks zur Abscheidung von
Dioxinen, Furanen und Schwermetallen.
Gewebefilter
Im Gewebefilter werden alle Feststoffpartikel des
Rauchgases abgeschieden. Mit den Filterpartikeln
werden auch die zuvor daran gebundenen Schadstoffe sicher abgereinigt. Die Gesamtfilterfläche
beträgt etwa 5.000 m2.
Herdofenkoks
Kamin
Dampferzeuger
Die bei der Verbrennung freigesetzte Wärme erzeugt
Heißdampf. Pro Stunde verlassen den Kessel etwa
100 Tonnen Frischdampf mit einem Druck von 42 bar
und einer Temperatur von 405 °C.
Rauchgasreinigung
Die den Kessel verlassenden Rauchgase werden in
einem quasitrockenen Verfahren mehreren Reinigungsstufen unterzogen. Zu den Anlagenkomponenten
zählen der Sprühabsorber, der Flugstromreaktor und
der Gewebefilter.
Prozessdampf
Rückstände
Die schadstoffbelasteten Reststoffe werden in der
Untertageverwertung in circa 700 m Tiefe in Salzkavernen zur Stabilisierung der bei der Salzgewinnung zurückgelassenen Hohlräume eingelagert.
Kamin
Über den 50 m hohen Kamin werden die gereinigten
Abgase in die Atmosphäre abgeleitet. Im Kamin
befinden sich die Emissionsmessstellen zur kontinuierlichen Überwachung des Reingases vor Eintritt
in die Umgebung.
Abfälle am Ziel
Der unterbrechungsfreie Betrieb der Anlage setzt eine kontinuierliche
Beschickung mit Abfällen voraus. Die angelieferten Ladungen werden im
Abfallbunker gesammelt und von dort direkt der Verbrennung zugeführt.
40 bis 50 Lkw erreichen täglich das EBS-HKW
Rostock und laden dort im Abfallbunker die zu
entsorgende Ladung ab. Die Anlieferung der
aufbereiteten Abfälle liegt in der Verantwortung
der Entsorgungsunternehmen, die im Auftrag der
öffentlich-rechtlichen Entsorgungsträger die Abfälle
aufbereiten und der weiteren Entsorgung zuführen.
Stichprobenartig werden vor dem Abkippen der
Ladung in den Abfallbunker Proben zur Qualitätskontrolle genommen und in einem unabhängigen
Labor auf ihre Bestandteile untersucht.
Von der Krankanzel aus steuert das Personal den
großen Abfallkran zur Einlagerung und Durchmischung des Abfalls im Bunker sowie zur Aufgabe
in den Aufgabeschacht des Kessels. Eine Wärmebildkamera unterstützt den Kranfahrer bei der Überwachung des eingelagerten Abfalls auf unzulässige
Erwärmung. Um das Entweichen von Gerüchen und
Staub zu verhindern, wird durch Ansaugen von Verbrennungsluft aus dem Abfallbunker ein leichter
Unterdruck erzeugt.
Hier geht’s heiß her
Der Kessel ist das Herz der Anlage. Hier wird der im Abfall enthaltene
Heizwert freigesetzt, um dann als thermische und elektrische Energie
nutzbar gemacht zu werden.
Pro Kranhub können dem Aufgabetrichter der Verbrennungslinie zwei bis drei Tonnen Abfall zugeführt
werden. Abhängig vom Heizwert des Abfalls, der
zwischen 11.000 und 18.000 kJ/kg liegt, werden pro
Stunde circa 23 Tonnen Abfall in der Verbrennungslinie durchgesetzt.
Auf dem Verbrennungsrost vollziehen sich die
Schritte Trocknung, Entgasung, Verbrennung
und Schlackeausbrand. Die in der 17. BundesImmissionsschutzverordnung (17. BImSchV) festgelegte Verbrennungstemperatur von mindestens
850 °C gewährleistet, dass organische Schadstoffe,
darunter Dioxine und Furane, sicher zerstört werden.
Sollte es bei der folgenden Abkühlung der Rauchgase zu einer geringen Neubildung dieser Stoffe
kommen, werden diese in der Rauchgasreinigung
zuverlässig abgeschieden.
8
Parallel zur Verbrennung beginnt durch die Gestaltung eines optimalen Verbrennungsablaufs die
Rauchgasreinigung bereits im Kessel. Bei dem SNCRVerfahren, der selektiven nichtkatalytischen Reduktion, werden die im Rauchgas enthaltenen Stickoxide
(NOX) durch Zugabe von Harnstoff als Reduktionsmittel im ersten Zug des Kessels auf dem folgenden
Weg durch den Kessel zu elementarem Stickstoff
und Wasser reduziert.
Wir sorgen für Spannung
Bevor der Strom ins Netz fließt, sorgen gewaltige Mengen Heißdampf dafür,
dass Turbine und Generator in Schwung kommen.
Die bei der Verbrennung frei werdende Wärme
wandelt das im Kessel befindliche und aufbereitete
Wasser in heißen Dampf um. Stündlich verlassen bis
zu 100 Tonnen Dampf den Kessel. Mit einem Druck
von 42 bar und einer Temperatur von 405 °C wird
der Dampf der Turbine zugeführt und strömt auf den
Turbinenläufer. Die Energie des Dampfes versetzt
diesen in Rotation.
Über ein Getriebe wird die Drehbewegung der Turbine auf den Generator übertragen. Dieser wandelt
mechanische Energie in elektrische Energie um und
erbringt eine Bruttoleistung von bis zu 20 Megawatt
(MW). Auf diese Weise können jährlich mehr als
120.000 MWh Elektroenergie in das Netz eingespeist
werden. Der aus der Turbine austretende entspannte
Dampf wird im Luftkondensator wieder zu Wasser
kondensiert und in den Kessel zurückgeführt. Über
eine Entnahmestelle an der Turbine erfolgt die Auskopplung des Prozessdampfs für die Industriekunden
im Rostocker Überseehafen.
Enge Maschen zum
Wohle der Umwelt
Aufwändige Reinigungs- und Filteranlagen sorgen dafür, dass Schadstoffe
zuverlässig zurückgehalten werden und die Umwelt nicht belasten.
Die Verbrennung ist ein komplexer chemischer Prozess,
bei dem als typische Produkte Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Schwefeloxide, Stickoxide und Wasserdampf
entstehen. Neben diesen Verbindungen befinden
sich im Rauchgas auch Chlor- und Fluorwasserstoff,
Schwermetalle und Spuren von Dioxinen und Furanen.
Die Rauchgase werden beim Verlassen des Kessels
im Sprühabsorber durch die Zugabe von Kalkmilch
in Form kleinster Tröpfchen gereinigt. Dieser Flüssigkeitsnebel breitet sich spiralförmig im Reaktionsbehälter aus und kommt in intensiven Kontakt mit den
einströmenden Rauchgasen. Das hat zur Folge, dass
alle sauren Bestandteile wie HCl und SO2 über die
chemische Reaktion mit der Kalkmilch abgeschieden
werden und als Trockenprodukte in den Konus des
Behälters fallen. In einem zweiten Schritt erfolgt im
Flugstromreaktor die Trockeneindüsung von Kalk-
hydrat für Restreaktionen mit den sauren Bestandteilen sowie Herdofenkoks zur Abscheidung von
Dioxinen, Furanen und Schwermetallen.
Alle noch im Rauchgas befindlichen Feststoffpartikel
werden in einem auf sechs Kammern verteilten
Gewebefilter abgeschieden, in dem 1.900 Gewebeschläuche mit einer Gesamtfilterfläche von über
5.000 m2 installiert sind. An den Außenseiten der
textilen Schläuche werden Stäube und die daran
gebundenen Schadstoffe zurückgehalten. Das gereinigte Rauchgas strömt aus dem Schlauchinneren in
den Reingaskanal.
11
Nichts als saubere Luft
Der Betrieb einer Abfallverbrennungsanlage unterliegt strengen gesetzlichen
Regelungen. So sind in der immissionsschutzrechtlichen Genehmigung exakte
Grenzwerte für die Freisetzung von Schadstoffen und für die Verbrennungsbedingungen im Kessel festgelegt.
Nach dem aufwändigen Reinigungsprozess ist die
Konzentration der im Rauchgas verbleibenden
Schadstoffe so gering, dass sie die Grenzwerte der
17. Bundes-Immissionsschutzverordnung (17. BImSchV)
weit unterschreitet. Die Einhaltung der Grenzwerte
wird durch kontinuierliche und diskontinuierliche
Messungen kontrolliert. Auf dem Weg durch den 50 m
hohen Kamin passieren die Rauchgase die Mess-
einrichtungen. Diese werden regelmäßig von einem
staatlich zugelassenen Messinstitut überprüft und
kalibriert. Aus den aufeinander folgenden Messwerten werden Halbstundenmittelwerte und daraus
Tagesmittelwerte gebildet. Mittels Datenfernübertragung hat die zuständige Überwachungsbehörde
jederzeit Einblick in die Messwerte.
Für Straßen und Stollen
Je nach ihrer Beschaffenheit und Belastung finden die Stoffe,
die nach der thermischen Verwertung zurückbleiben, in unterschiedlichen
Bereichen Verwendung.
Das Gewicht des als Brennstoff eingesetzten Abfalls
reduziert sich in der Verbrennung um etwa 75 Prozent. Die nicht brennbaren Bestandteile bilden die
Rostschlacke, die von Verwertern im Verkehrswegebau
und bei der Stabilisierung von Deponien eingesetzt wird.
Mit besonderer Sorgfalt werden die belasteten Filterrückstände in der Untertageverwertung behandelt. Aus dem staubförmigen Material wird in einer
speziellen Konditionierungsanlage ein Dickstoff
hergestellt. Dieser härtet betonähnlich aus und wird
in großen Quadern zur Stabilisierung in stillgelegte
Salzbergwerke eingebracht, um ein Absinken der
Oberflächen über den alten Stollen zu verhindern.
12
Fachbegriffe im Klartext
Dioxine, Furane
Hochgiftige Stoffe, die bei der Verbrennung chlor- und fluorhaltiger organischer Materialien entstehen
Auf den Punkt gebracht
Alle Fakten in Kürze
Anlage
Abfallverbrennungsanlage EBS-HKW Rostock
Eigentümer
Vattenfall Europe New Energy Ecopower GmbH
Harnstoff
Neben Ammoniakwasser das am häufigsten verwendete Mittel zur Reduktion von Stickoxiden
im Rauchgas
Standort
Ost-West-Straße 25, 18147 Rostock
Funktion
Thermische Verwertung von Abfällen
Konditionierungsanlage
Anlage, die Reststoffe in einen endlagerfähigen Zustand überführt
Inbetriebnahme
März 2010
Arbeitsplätze
28 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter
Anlagenkapazität
180.000 t/a
Verbrennung
1 Linie mit einem Durchsatz zwischen 15 t/h und 25 t/h
Dampferzeuger
87 MW Feuerungswärmeleistung
Dampfmenge
100 t/h
Dampfdruck
42 bar
Dampftemperatur
405 °C
Turbinenleistung
20 MW elektrisch brutto
Emission
Abgabe von Schadstoffen oder Schall
Konus
Körper von der Form eines Kegels oder Kegelstumpfs
NOx
Sammelbezeichnung für die gasförmigen Oxide des Stickstoffs
Rotationszerstäuber
Maschine, die mit Hilfe rotierender Düsen feinste Flüssigkeitstropfen erzeugt
Salzkaverne
Unterirdischer Hohlraum, der durch Salzabbau entsteht
Sprühabsorber
Systemkomponente zur Entfernung von im Rauchgas befindlichen gasförmigen Schadstoffen
Suspension
Flüssigkeit mit aufgeschwemmten Feststoffteilen, die nicht gelöst werden können
Versatzmaterial
Material, mit dem Hohlräume gefüllt werden
14
15
Vattenfall Europe New Energy Ecopower GmbH
Ost-West-Straße 25
18147 Rostock
T +49 381 666 916 400
F +49 381 666 916 401
Januar 2013
[email protected]
www.vattenfall.de/ebs-hkw-rostock