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Kohlekraftwerke zur Mitverbrennung von EBS – Anlagen, EBS-Mengen und -Qualitäten,
Betriebserfahrungen, Trends und Prognosen –
Stephanie Thiel
1. Anlagen und Projekte zur Mitverbrennung von Ersatzbrennstoffen – Stand Frühjahr 2011 Dem folgenden Überblick über die Aktivitäten zur Mitverbrennung von
• ErsatzbrennstoffenausgemischtenSiedlungsabfällen(EBS-S)und/oder
• ErsatzbrennstoffenausproduktionsspezifischenGewerbeabfällen(EBS-P)
indeutschenKohlekraftwerkenliegteineRecherchemitStandMärz/April2011zuGrunde.
1.1. DauerbetriebDerzeitwerdeninzehnKohlekraftwerkeninDeutschlandErsatzbrennstoffeausgemischtenSiedlungsabfällenund/oderproduktionsspezifischenGewerbeabfällenimDauerbetriebmitverbrannt.
DerKraftwerksstandortJänschwaldeverfügtindeneinbezogenenachtderinsge-samtzwölfstaubgefeuertenBraunkohlekesselübereinegenehmigteMitverbren-nungskapazitätvon3,6Ma.-%EBS-S–dasentspricht540.000TonnenproJahr.DiefrüherefreiwilligeSelbstbeschränkungauf400.000TonnenproJahrwurdeab2009überschritten:DieEinsatzmengenwurdenzunächstauf410.000Ton- nen(2009)unddannauf472.000Tonnen(2010)erhöht.DiePlanmengenfürdiekommendenJahrebis2014liegenzwischen415.000und435.000TonnenproJahr.
ImBraunkohlekraftwerkSchwarze PumpewerdenseitAugust2007inbeidenstaubgefeuertenKesselnErsatzbrennstoffeausgemischtenSiedlungs-undGewer-beabfällenimDauerbetriebmitverbrannt.DiediesbezüglicheKapazitätinHöhevon80.000t/awurdeimerstenvollenBetriebsjahr(2008)mitetwa69.000Ton- nenweitgehendausgeschöpft. IndenbeidenFolgejahrengingdieMengeaufetwa44.000TonnenproJahrzurück,undab2011isteineweitereReduktionaufetwa30.000TonnenproJahrgeplant.IndenbeidenBraunkohlekesselnwerdennebenEBS-SauchFaserschlämmeundMischbrennstoffeingesetzt.
DasKraftwerkWerne/Gersteinwerk ist das einzige SteinkohlekraftwerkmitTrockenstaubfeuerung inDeutschland, indemsiedlungs-undgewerbeabfall-stämmigeErsatzbrennstoffemitverbranntwerden.DiegeplanteSteigerungder
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Einsatzmengevon100.000auf140.000TonnenproJahrEBS-S/EBS-PabdemJahr2007wurdenichtumgesetzt.Ursache istdieVerringerungderAusnut-zungsdauerdesKraftwerks:diesteigendeStromeinspeisungauserneuerbarenEnergienführtzustarkenAuswirkungenaufdasEinsatzregime.AngesichtsderverringertenBetriebsstundenzahllässtsicheineErhöhungdesErsatzbrennstoff-EinsatzesinWernenichtrealisieren.
IndenbeidenZWS-KesselndesBraunkohlekraftwerksBerrenrath/Villewerdenjährlichetwa65.000TonnenEBS-Seingesetzt–genehmigtsind80.000TonnenproJahr.AußerdemwerdenauchKlärschlammundAltholzmitverbrannt.
DerBetreiberRWEhatte einenAntrag gestellt, denErsatzbrennstoffeinsatzaufinsgesamt49,7%derFeuerungswärmeleistungdeutlichauszuweiten.1 Im EinzelnenumfasstederAntragdieErhöhungderMengeanEBS-Sauf100.000TonnenproJahrsowiedieErhöhungderKlärschlamm-Mengeunddenzusätz-lichenEinsatzvonFlüssigbrennstoffen (HydrauliköleundTeere).AnfangMai2011hatRWEdenAntragvorerstzurückgezogen.
ImBlock3desKraftwerksVeltheim/Porta WestfalicawurdedieMitverbrennungvonEBS-SwiegeplantaufdiezweitedervierBrennkammernderSteinkohle-Schmelzkammerfeuerungausgeweitet.DagegenkonntediegeplanteSteigerungderEinsatzmengevonetwa5.000Tonnen imJahr2006aufdasNiveauderverfügbarenKapazitätinHöhevon20.000bis25.000TonnenproJahrab2008nichtumgesetztwerden.DieJahresmengenbliebenmit4.300bis6.700TonnenweithinterdemZielzurück.UrsachefürdieseEntwicklungist,dassdieEin-satzstundendesSteinkohleblocksreduziertwurden.DieseTendenzwirdsichindenkommendenJahrenweiterfortsetzen.DemgemäßgehtderBetreiberdavonaus,dassdiemitverbranntenMengenindenkommendendreiJahrenweiteraufetwa3.000bis4.000TonnenEBS-SproJahrzurückgehenwerden.
ImSteinkohle-HeizkraftwerkPforzheimmitzirkulierenderWirbelschichtfeue-rungwerdenseitNovember2009EBS-SausderMBAKahlenbergundEBS-PausKunststoffenmitverbrannt.DiejährlicheEinsatzmengesollbis2012aufetwa20.000Tonnengesteigertwerden.AnderAnlagewurdenVerschleißerscheinun-genbeobachtet,diederBetreiberaberaufdieeingesetztenSteinkohlesortenundnichtaufdiemitverbranntenErsatzbrennstoffezurückführt.
ImSteinkohle-HeizkraftwerkderStadtwerkeFlensburgwurde–nachumfang-reichenUm-undNachrüstungen–indenJahren2007und2008nacheinanderindreiderinsgesamtfünfZWS-KesseldieMitverbrennungvonErsatzbrennstof-fenausvorsortiertengemischtenGewerbeabfällenbegonnen.SeiteinigerZeitwerdendiesemEBS-SbereitsbeimLieferanten15%Altholzschnitzel(u.a.ausSperrholz)zugemischt,zudemwerdenauchgeringereMengenSpuckstoffeundDSD-Sortierrestemitverbrannt.DieGesamteinsatzmengewurdeindenvergan-genenJahrensukzessiveaufrund47.000Tonnen(2010)gesteigert.Ab2011soll
1 füreinzelneSchadstoff-ParameterwurdeeineAusnahmeregelmitEmissionsgrenzwertenbeantragt,dieerheblichunterdenender17.BImSchVliegen:fürSO2154mg/Nm
3statt50mg/Nm3undfürHCl81mg/Nm3 statt10mg/Nm3
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sieweiteraufdenZielwertvon62.000TonnenproJahrerhöhtwerden.IndenbetreffendenKesselnwurdenSchädeninfolgevonerhöhtemVerschleiß/Abtra-gungendurchdenErsatzbrennstoff-Einsatzfestgestellt.2AlsGegenmaßnahme
Tabelle1: KraftwerkemitMitverbrennungimDauerbetrieb(StandMärz/April2011)
Standort Betreiber Kohleart Feuerungsart EBS-Art Kessel Beginn des Dauerbetriebs
Jänschwalde Vattenfall Braunkohle Trockenstaub- EBS-S Werke Y1 + Y2 Y1: 02/2005 feuerung1 (8 von 12 Kesseln) Y2: 07/2005
Schwarze Vattenfall Braunkohle Trockenstaub- EBS-S2 beide Kessel 08/2007 Pumpe feuerung1
Werne/ RWE Steinkohle Trockenstaub- EBS-S Block K 2004/2005 Gersteinwerk feuerung EBS-P (einziger Kessel)
Berrenrath/ RWE Braunkohle ZWS EBS-S2 beide Kessel 01/2007 Ville
Veltheim/Porta GK Veltheim Steinkohle Schmelzfeuerung EBS-S2 Block 3 01/2007 Westfalica (E.ON/SWB) (1 von 2 Kesseln)
Pforzheim Heizkraftwerk Steinkohle ZWS EBS-S einziger Kessel 11/2009 Pforzheim GmbH EBS-P
Flensburg Stadtwerke Steinkohle ZWS EBS-S2 Kessel 9+10+11 Kessel 11: 2007 Flensburg (3 von 5 Kesseln) Kessel 9: 06/2008 Kessel 10: 10/2008
Duisburg Stadtwerke Steinkohle ZWS EBS-P2 Block I 01/2009 Duisburg (1 von 2 Kesseln)
Osnabrück Ahlstrom Braunkohle und ZWS EBS-P2 einziger Kessel 1993 (Papierfabrik) Steinkohle
Oberkirch Koehler Steinkohle ZWS EBS-S einziger EBS-P: 2004 (Papierfabrik) EBS-P2 Kessel EBS-S: 2006
Kraftwerke mit ruhender Mitverbrennung
Werdohl- Mark-E Steinkohle Schmelzfeuerung EBS-S Block E3 2001 Elverlingsen3 (2/1 von 3 Kesseln)
Westfalen/ RWE Steinkohle Schmelzfeuerung EBS-S Blöcke A + B 2003 Hamm 4 EBS-P2 (2 von 3 Kesseln)
Ensdorf5 VSE Steinkohle Schmelzfeuerung EBS-P2 Blöcke 1 + 3 2004 (beide Kessel)
1 mitNachbrennrost2 indenbetreffendenKesselnwerdennebenEBS-S/EBS-PauchandereErsatzbrennstoffartenmitverbrannt3 dieMitverbrennungruhtseitdemFrühjahr20064 dieBlöckeAundBwurdeninderEinsatzfolgezurückgestellt,d.h.siesindkaumnochinBetrieb;damitistauchdieMit-
verbrennungseit2010zumErliegengekommen;dieStilllegungderdreibestehendenBlöckeunddieInbetriebnahmedesNeubau-Doppelblockkraftwerkssindfür2012/2013geplant
5 dieMitverbrennunggeringerMengenEBS-Pwurdeab2008auswirtschaftlichenGründeneingestellt
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wurdezunächstderzuerstmitEBS-SbeaufschlagteKessel11mitSiC-Plattenausgekleidet;für2011istdieAuskleidungvonKessel10geplant.
AlsweitererRegelbrennstoffwerdensaisonalanfallendeFrischhölzer/Holzschnit-zelausderRegion(10.000bis15.000TonnenproJahr),z.B.ausPflegearbeiten,eingesetzt.DerBetreiberplant,dieMengeanHolzweiterzusteigern.
ImJanuar2009wurde imBlockIdesSteinkohlekraftwerksDuisburg (ZWS-Kessel) der Dauerbetriebmit EBS-P aufgenommen. Der ErsatzbrennstoffzeichnetsichdurcheinengeringenChlorgehaltundeinenhohenregenerativen
1998 1999 201120102009200820072006200520042003200220012000
1998 1999 201120102009200820072006200520042003200220012000
1998 1999 201120102009200820072006200520042003200220012000
Langzeitversucherste Versuche Y1 Y2
1998 1999 201120102009200820072006200520042003200220012000
1998 1999 201120102009200820072006200520042003200220012000
Probebetrieb
1998 1999 201120102009200820072006200520042003200220012000
Versuche 2 Kessel 1 Kessel Dauerbetrieb ruht
1998 1999 201120102009200820072006200520042003200220012000
Versuchsbetrieb
1998 1999 201120102009200820072006200520042003200220012000
versuchsweiser Einsatz
1998 1999 201120102009200820072006200520042003200220012000
Blöcke A + B in derEinsatzfolgezurückgestellt
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seit 1993
sehr geringe Mengen
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Mitverbrennung eingestellt
K 11 K 10K 9
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1998 1999 201120102009200820072006200520042003200220012000
zeitlicher Verlauf der Mitverbrennung von EBS-S/EBS-P
2 DasBettmaterialistbeiMitverbrennungvonEBS-SgröberalsbeireinerKohleverbrennung;durchdenhöherenWassergehaltderErsatzbrennstoffeimVergleichzurSteinkohleerhöhensichzudemdieVolu-menströmeunddamitdieAbgasgeschwindigkeiten.
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Kohlenstoffanteil aus.Die genehmigteKapazität beträgt 10.000TonnenproJahr.FürdiekommendenJahrewirdeineEinsatzmengevonüber5.000Tonnenangestrebt.AußerdemwerdennachwievorKlärschlammundTiermehlmitver-brannt.PerspektivischistderEinsatzvonHolz(Frischholz/A1-Holz)alsweitererRegelbrennstoffgeplant.
DerzirkulierendeWirbelschichtkesselderFirmaAhlstrominOsnabrück dient zurEnergieversorgungderdortigenPapierfabrik.AlsRegelbrennstoffewerdensowohlBraunkohlealsauchSteinkohleeingesetzt.NebendemindereigenenPapierfabrik anfallendenPapierfaserschlammwird bereits seit 1993Ersatz-brennstoffausproduktionsspezifischenGewerbeabfällenmitverbrannt.
ZurVersorgungderPapierfabrikKoehlermitProzessdampfundStromwirdamProduktionsstandortOberkircheinfirmeneigenesSteinkohle-Industrieheiz-kraftwerkbetrieben.InderzirkulierendenWirbelschichtfeuerungwerdennebendenanfallendenPapierfaserreststoffenundKlärschlammseit2004auchEBS-P(sortenreineKunststoffe)mitverbrannt.Von2006bis2008wurdeimRahmeneinesregionalenEntsorgungskonzeptsmitdemZweckverbandAbfallbehandlungKahlenberg(ZAK)derschrittweiseUmstiegvonEBS-PaufüberwiegendEBS-SausderMBAKahlenbergvollzogen.
1.2. Ruhender DauerbetriebIndreiSteinkohlekraftwerkenwurdedieMitverbrennungvonEBS-Sund/oderEBS-PnachmehrjährigemDauerbetriebeingestellt.
DerBlockE3desSteinkohlekraftwerksWerdohl-ElverlingsenistalsZyklonfeue-rungausgeführt.2001wurdeinbeidenKesselnderDauerbetriebmitEBS-Sauf-genommen–allerdingsmusstedieErsatzbrennstoffmengeaufgrundderstarkenKesselverschmutzungaufmaximalzwölfProzentderFeuerungswärmeleistunglimitiertwerden.ImNovember2004wurdedieMitverbrennungausbetrieblichenGründen3zunächstaufeinenderKesselbegrenzt,seitdemFrühjahr2006ruhtdieMitverbrennunginbeidenKesseln.
EswurdeinErwägunggezogen,denBlockE3indieKaltreservezuüberführen.NachdenEreignisseninJapanundderDiskussionumdieKernkraftwerkeinDeutschlandwurdendieseÜberlegungenallerdingsersteinmalzurückgestellt.WennderBlockweiterbetriebenwird,wäreesauchdenkbar,dieMitverbrennungvonEBS-Swiederaufzunehmen.Diesistderzeitallerdingsnochoffen.
In Westfalen/Hamm – Steinkohle-Schmelzkammerfeuerung –wurden in denBlöckenAundB4eineVielzahlverschiedenerErsatzbrennstoffartenwieKlär-schlamm,Faserreststoffe,Altkunststoffeusw.eingesetzt.EBS-SundEBS-Pspiel-tendabeimitetwa5.000bis6.000TonnenproJahreineuntergeordneteRolle.3 DiezweiteErsatzbrennstoff-ZuführungsvorrichtungwurdeindieamgleichenStandortbetriebeneundindasDampfnetzeingebundeneWirbelschichtfeuerungsanlagefürentwässertenKlärschlammverlagert,woEBS-SdiebisheralsStützbrennstoffeingesetzteSteinkohlesubstituiert.
4 DarüberhinauswurdenverschiedeneErsatzbrennstoffarten(u.a.auchEBS-S)inderConTherm-AnlagedurchPyrolyse in zwei indirekt beheiztenDrehrohröfen zuPyrolysekoks undPyrolysegas umgesetzt.BeidePyrolyseproduktewurdennachihrerAufbereitungbzw.ReinigungdemBlockC–ebenfallsSchmelz-kammerfeuerung–zugeführt.DieContherm-AnlageamBlockCwurdedurcheinenStörfall(Explosion)beschädigt,derBlockCselberwurdenichtbeschädigt.
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Seit2010wurdenjedochdieBlöckeAundBinderEinsatzfolgezurückgestellt,d.h.siesindkaumnochinBetrieb.DamitistauchderMitverbrennungsbetriebzumErliegen gekommen.Mit der Inbetriebnahme des an diesem Standortgeplanten1.600MW-Neubau-Doppelblockkraftwerks, die sichauf2012/2013verschiebt,sollenalledreibestehendenBlöckestillgelegtwerden.
ImSteinkohlekraftwerkEnsdorfliegtseit2001eineGenehmigungzurMitver-brennungvonbiszu18.000TonnenEBS-PproJahrvor.Von2004bis2007wurdensehrgeringeMengenEBS-P–geshredderterAutohimmel(FehlchargeneinesAutomobilzulieferers)undKunststoffabfälle–inderSchmelzkammerfeu-erungmitverbrannt.Ab2008wurdedieMitverbrennungauswirtschaftlichenGründeneingestellt.
1.3. Erfolgreiche VersucheInvierKraftwerkenwurdenMitverbrennungsversucheunterschiedlicherDauermitErfolgdurchgeführt.ImAnschlusswurdejedoch–ausverschiedenenGrün-den–(bislang)keinDauerbetriebaufgenommenoderangestrebt.
IndenbeidentrockenstaubgefeuertenBraunkohlekesselndesKraftwerksChem-nitzwurdeseitJanuar2007einVersuchsbetriebmitEBS-Sdurchgeführt.2010wurdediebeantragteDauerbetriebsgenehmigungfürdieMitverbrennungvonbiszu5%derFeuerungswärmeleistung–dasentsprichtetwa33.000t/aEBS-S– erteilt.DieGenehmigungenthältAuflagenbezüglichderNachrüstungvonMess-technik.DiedafürerforderlichenInvestitionenwurdenbislangnichtgetätigt,dasichdieMitverbrennungunterdenbetreffendenRandbedingungenfürdenBetreiberwirtschaftlichnichtmehrlohnt.DaherwurdedieMitverbrennungimMai2010eingestellt.
DerzeitwerdenVertragsgesprächemiteinemneuenErsatzbrennstoff-Anbietergeführt,der30.000TonnenEBS-SproJahrliefernkönnte.ObeindiesbezüglicherVertragzustandekommtunddieMitverbrennung–nachErfüllungdererteiltenAuflagen–wiederaufgenommenwird,istnochoffen.BeipositivemAusgangkönntederDauerbetriebfrühestensEnde2011beginnen.
ImKesselN1desKraftwerksBoxberg III–Braunkohlestaubfeuerung–wurde2007/2008 ein einjährigerVersuchsbetriebmit insgesamt etwa16.000Ton-nenEBS-Sdurchgeführt.Der imAnschlussgeplanteDauerbetriebmitbiszu 35.000TonnenproJahrwirdjedoch(vorerst)nichtrealisiert.DerGrundliegtdarin,dassandenEBS-SfürdenEinsatzimKraftwerkBoxberghöhereAnfor-derungenhinsichtlichdermechanischenEigenschaften(härtere Pellets)gestelltwerdenmüssen,diedenAufbereitungsaufwandfürdieErsatzbrennstoff-Liefe-rantenerhöhen.SolangedievonVattenfallvertraglichfixiertenMengenindenKraftwerkenJänschwaldeundSchwarzePumpeunterkommen,kanndieOptioninBoxbergruhenunddamitunnötigerZusatzaufwandvermiedenwerden.
NichtsdestotrotzwurdeeinDauerbetriebs-Antraggestellt,deraberseitensdesBetreibersnichtforciertwird.WennsichdieRandbedingungeninderZukunftändern,isteinspätererEinsatzvonEBS-SinBoxbergdurchausmöglich–Vat-tenfallhältsichdieseOptionoffen.
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ImKraftwerkWeisweiler–ebenfallsBraunkohlestaubfeuerung–wurde2004zunächsteinzweitägigerTastversuchundimdarauffolgendenJahreinzwölf-tägigerGroßversuchdurchgeführt. InderFolgebereitetederBetreiberRWEeinenGenehmigungsantragfürdenDauerbetriebmit100.000bis150.000Ton- nenEBS-S indenbeidengrößtender insgesamtsechsKraftwerksblöckevor,gabdannaberimAugust2006denVerzichtaufdiegeplantedauerhafteMit-verbrennungbekannt.
Im zwischenzeitlich stillgelegten SteinkohlekraftwerkHerdeckewurden be-reits2000/2001ersteBetriebserfahrungenmitdemEinsatzvonEBS-Sineiner Zyklonfeuerunggesammelt.DiesewurdenfürdieanschließendenMitverbren-nungsaktivitätenamStandortWerdohl-Elverlingsengenutzt.
1.4. PlanungenFürdie beidenZWS-Braunkohlekessel inWachtberg/Frechen liegt eineGe-nehmigungfüreinenzweijährigenProbebetriebvor,derdieErhöhungdermit-verbranntenKlärschlammmenge,denEinsatzvonBiobrennstoffen(Frischholz,Grünschnitt, Altholz derKlassenA1undA2) sowie dieMitverbrennung vonErsatzbrennstoffenausSiedlungsabfällenumfasst.
VondenneuenBrennstoffartenstehenseitensdesBetreibersRWEdieBiobrenn-stoffeimFokus.DerProbebetriebläuft.EBS-Swurdedagegenbislangnochnichtmitverbrannt–wederversuchsweiseinderVergangenheitnochimRahmendesderzeitigenProbebetriebs.DiesstellteineOptionfürdieZukunftdar,wirdabernicht forciert.DerBetreiberplant, fürdieAusweitungderErsatzbrennstoff-Mengenund-ArtenanalogzurProbebetriebsgenehmigungeinenentsprechendenDauerbetriebsantragzustellen,derZeitpunktderAntragseinreichungistnoch
Tabelle2: KraftwerkemiterfolgreichenVersuchen(StandMärz/April2011)
Standort Betreiber Kohleart Feuerungsart EBS-Art Kessel Zeit der weitere Versuche Planung
Chemnitz eins energie Braunkohle Trockenstaub- EBS-S beide 01/2007 Mitverbrennung 05/2010 in sachsen3 feuerung Kessel bis aus wirtschaftl. Gründen ein- 05/2010 gestellt; DB-Genehmigung liegt vor; Wiederaufnahme der Mitverbrennung ist offen
Boxberg Vattenfall Braunkohle Trockenstaub- EBS-S2 Werk III 2007/2008 nach 2008 kein Einsatz von feuerung1 Kessel N1 EBS-S mehr; DB-Antrag läuft; (1 von 5 spätere Wiederaufnahme Kesseln) der Mitverbrennung ist offen (Option)
Weisweiler RWE Braunkohle Trockenstaub- EBS-S2 Blöcke 07/2004, 2d Verzicht auf feuerung1 G + H 03/2005, 12 d Dauerbetriebsantrag (2 von 6 Kesseln)
Herdecke Mark-E Steinkohle Schmelz- EBS-S einziger Heizperiode (2004 stillgelegt) (stillgelegt) feuerung Kessel 2000/2001
1 mitNachbrennrost2 indenbetreffendenKesselnwurdennebenEBS-SauchandereErsatzbrennstoffartenmitverbrannt3 bis2010FirmierungalsStadtwerkeChemnitz
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offen.
1.5. Abbruch der Versuche oder der Planung des Dauerbetriebs
AnsechsStandortenwurdendieMitverbrennungsversucheoderdiePlanungdesDauerbetriebsabgebrochen.
In derüberwiegendenZahl derFälle scheiterte derEinsatz vonEBS-Sund/oderEBS-P an feuerungstechnischen Problemen in Staubfeuerungen: In denSteinkohlekesselnderKraftwerkeWedel(Trockenstaubfeuerung)undWerdohl-Elverlingsen/Block E4 (Schmelzkammerfeuerung) brachendieBetreiber dieVersuchewegenunvollständigen Ausbrandsab.AuchimBraunkohlekraftwerkBuschhaus(Trockenstaubfeuerung)wurdekeinzufriedenstellenderAusbranddesErsatzbrennstoffserzielt–imUnterschiedzurüberwiegendenMehrheitderstaubgefeuertenBraunkohlekraftwerke5istderKesselaufgrundderspröden,kurzfaserigenStrukturdereingesetztenSalzkohlenichtmiteinemNachbrennrostausgestattet.WirtschaftlicheErwägungen imZusammenhangmitdergroßenerforderlichenAufbereitungstiefedesErsatzbrennstoffskamenhinzu.
ImSteinkohlekraftwerkIbbenbürenführtederversuchsweiseEinsatzvonEBS-PinderAnthrazitkohle-SchmelzfeuerungzumZusammenbruch der Verbrennung.
BeiderMitverbrennungvonEBS-SimZWS-KesseldesBraunkohlekraftwerksWählitzwurdewährendeinesdreißigstündigenVersuchseindeutlicherKorro-sionsangriff durch Chloridefestgestellt.DaraufhinwurdendiePlänezurdauer-
5 Da vieleBraunkohlendurch fasrigeHolzstrukturen (Xylit) gekennzeichnet sind, verfügendiemeistenBraunkohlekraftwerkemitTrockenstaubfeuerungüberNachbrennroste,aufdenendieXylit-Bestandteileausbrennenkönnen.
1998 1999 201120102009200820072006200520042003200220012000
(1 a)
1998 1999 201120102009200820072006200520042003200220012000
Einzelversuche
1998 1999 201120102009200820072006200520042003200220012000
Versuchsbetrieb Mitverbrennungeingestellt
Kraftwerk stillgelegtVersuche
1998 1999 201120102009200820072006200520042003200220012000
zeitlicher Verlauf der Mitverbrennung von EBS-S
291
haftenMitverbrennungzurückgestellt.
Auch im SteinkohlekraftwerkOffenbach – ebenfalls ZWS-Kessel –wurdensowohlderavisiertedritteMitverbrennungsversuchalsauchdiePlanungdesDauerbetriebsmit Ersatzbrennstoffen aus gemischtenGewerbeabfällen ver-worfen, nachdemverschiedeneErsatzbrennstoffhersteller zunächst den vomBetreibergefordertensehrgeringenChlorgehaltzugesicherthatten,dannabernichteinhaltenkonnten.
2. Entwicklung der Einsatzmengen, aktueller Stand und Prognosen bis 2014BeidenBetreiberndergenanntenKohlekraftwerke,indenenEBS-Sund/oderEBS-PimDauerbetriebeingesetztwirdoderbeiVersucheneingesetztwurde,wurdendiemitverbranntenErsatzbrennstoffmengenfürdieJahre2005bis2010sowiedieEinsatzplanungfürdenZeitraumbis2014erfragt.
2.1. Entwicklung der Gesamtmengen in DeutschlandDanachwurdeninDeutschlandimJahr2005rund300.000TonnenErsatzbrenn-stoffeausgemischtenSiedlungsabfällenundproduktionsspezifischenGewerbeab-fällenmitverbrannt(Bild1).
2006 stiegdieEinsatzmenge sprunghaft auf etwa580.000Tonnenan. In denfolgenden Jahren erhöhten sichdie jährlichenErsatzbrennstoffmengenweiter
Tabelle3: Kraftwerkemit Abbruch der Versuche oder der Planung des Dauerbetriebs (Stand:März/April2011)
Standort Betreiber Kohleart Feuerungsart EBS-Art Kessel Zeit der Problem Versuche
Wedel Vattenfall Steinkohle Trocken- EBS-S Block 2 10/2001 – unvollständiger staubfeuerung EBS-P (1 von 2 K.) 09/2002 Ausbrand
Werdohl- Mark-E Steinkohle Schmelz- EBS-S Block E4 01/2001 – unvollständiger Elverlingsen feuerung (1 von 3 K.) 04/2001 Ausbrand
Buschhaus E.ON1 Braunkohle Trocken- EBS-S2 einziger 2004 unvollständiger (Salzkohle) staubfeuerung Kessel (mehrtägig) Ausbrand
Ibben- RWE Steinkohle Schmelz- EBS-P einziger 2000 Zusammenbruch büren (Anthrazitk.) feuerung Kessel der Verbrennung
Wählitz Mibrag Braunkohle ZWS EBS-S einziger 09/2004 (30 h) Chlorkorrosion Kessel 07/2005 (30 h)
Offenbach EVO Steinkohle ZWS EBS-S 1 von 2 K. 04 – 06/2004 Chlorgehalt 10 – 12/2004 des EBS-S3
1 bis31.03.2008FirmierungalsBKB2 imbetreffendenKesselwurdennebenEBS-SauchandereErsatzbrennstoffartenmitverbrannt3 verschiedeneErsatzbrennstoffherstellerhattenzunächstdenvomBetreibergefordertensehrgeringenChlorgehaltzuge-
sichert,konntenihndannabernichteinhalten.
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kontinuierlich,allerdingsmitmoderaterenAnstiegsraten.ImJahr2010wurdemitetwa800.000TonnendasbisherigeMaximumerreicht.NachdenEinsatzpla-nungenderBetreiberfürdiekommendenJahrebis2014istfürDeutschlandinSummemitleichtrückläufigenMitverbrennungsmengenzwischenetwa750.000und770.000TonnenproJahrzurechnen.
Bild1: EinsatzmengenanErsatzbrennstoffenausgemischtenSiedlungsabfällenundproduk-tionsspezifischenGewerbeabfälleninDeutschlandseit2005undPrognosenbis2014
zeitlicher Verlauf der Mitverbrennung von EBS-S/EBS-P
1998 1999 201120102009200820072006200520042003200220012000
Versuche
1998 1999 201120102009200820072006200520042003200220012000
Versuche
Versuche
1998 1999 201120102009200820072006200520042003200220012000
Versuche
1998 1999 201120102009200820072006200520042003200220012000
Einzelversuche
1998 1999 201120102009200820072006200520042003200220012000
Einzelversuche
1998 1999 201120102009200820072006200520042003200220012000
900.000
600.000
500.000
800.000
700.000
400.000
300.000
200.000
100.000
02005
EBS-S und EBS-P
Ersatzbrennstoffeinsatzt
2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012Prognose
2013 2014
293
2.2. Einsatzmengen in den einzelnen deutschen KraftwerkenBild 2 zeigt,wie sich diesemitverbranntenErsatzbrennstoffmengenauf dieeinzelnenKohlekraftwerkeverteilen.
Bild2: EinsatzmengenanErsatzbrennstoffenausgemischtenSiedlungsabfällenundpro-duktionsspezifischenGewerbeabfällenindeneinzelnendeutschenKohlekraftwerkenseit2005undPrognosenbis2014
ImgesamtenBetrachtungszeitraumentfallendiemitAbstandgrößtenMengenaufdasKraftwerkJänschwalde,beideminachtderinsgesamtzwölfBraun-kohlekesselErsatzbrennstoffmitverbranntwird.DieJahresmengenlagenseitdervollumfänglichenAufnahmedesDauerbetriebszunächstbeirund390.000Ton- nenproJahr.DiefrüherefreiwilligeSelbstbeschränkungauf400.000TonnenproJahrwurdeab2009aufgehobenunddieEinsatzmengenerhöht–dieHöchstmen-gebetrug472.000Tonnen(2010).FürdieFolgejahresindgeringereDurchsätzeunterhalbvon450.000TonnenproJahrgeplant.
DiezweitgrößteErsatzbrennstoff-Mengeentfälltmitetwa100.000TonnenproJahraufdasSteinkohlekraftwerkWerne.
InBerrenrathwerdenetwa65.000TonnenEBS-SproJahrmitverbrannt.
500.000
450.000
400.000
350.000
300.000
250.000
200.000
150.000
100.000
50.000
0
Ersatzbrennstoffeinsatzt
2005
Jänschwalde Schwarze Pumpe Werne Berrenrath Veltheim
Pforzheim Flensburg Duisburg Oberkirch Werdohl
Westfalen Ensdorf Chemnitz Boxberg Weisweiler
2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013Prognose
2014
294
PlatzviernimmtdasHeizkraftwerkFlensburgein, indemdieEinsatzmengeweitervonetwa47.000Tonnen(2010)auf62.000TonnenproJahrab2011ausgeweitetwerdensoll.
MitgeringemAbstandfolgtdasKraftwerkSchwarzePumpemit44.000Tonnen(2010), dessenErsatzbrennstoffeinsatz jedochweiter auf 30.000TonnenproJahrab2011reduziertwerdensoll.
BezogenaufdasJahr2010entfielensomit91%dermitverbranntenErsatz-brennstoffmengeaufdiesefünfKraftwerksstandorte.Dierestlichen9%–ent-sprechend rund 70.000TonnenErsatzbrennstoff – verteilten sich auf sechsweitereKraftwerke.
2.3. Verteilung auf Braunkohle- und Steinkohlekraftwerke sowie deren verschiedene Feuerungssysteme
Bild3: VerteilungderEinsatzmengenanErsatzbrennstoffenausgemischtenSiedlungsab-fällenundproduktionsspezischenGewerbeabfällenaufBraunkohle-undSteinkohle-kraftwerkesowiederenverschiedeneFeuerungssysteme–Ist-Werte2006und2010sowieAbschätzungfür2014
900.000
Ersatzbrennstoffeinsatzt
600.000
500.000
800.000
700.000
400.000
300.000
200.000
100.000
02006
Steinkohlekraftwerke ZWS-Feuerung
Braunkohlekraftwerke ZWS-Feuerung
Steinkohlekraftwerke Schmelzfeuerung
Steinkohlekraftwerke Trockenstaubfeuerung
Braunkohlekraftwerke Trockenstaubfeuerung
2010 Prognose 2014
~ 580.000
~ 800.000~ 770.000
295
Bild3zeigtdieVerteilungderErsatzbrennstoffmengenaufdieBraunkohle-undSteinkohlekraftwerkesowiederenverschiedeneFeuerungssysteme.
VonderEinsatzmenge2010inHöhevonetwa800.000Tonnenentfielenetwa78% aufBraunkohlekraftwerkeundetwa22%aufSteinkohlekraftwerke.
DerAnteilderBraunkohle-Trockenstaubfeuerungenüberwiegtmitetwa65%deutlich,gefolgtvonderBraunkohle-WirbelschichtundderSteinkohle-Trocken-staubfeuerungmit jeweilsetwa13%sowiederSteinkohle-Wirbelschichtmitetwa9%.AufdieSteinkohle-SchmelzfeuerungentfällteinAnteilvonwenigeralseinemProzent.
FürdenZeitraumbis2014zeichnetsichbeileichtrückläufigerErsatzbrenn-stoffmengeeineVerschiebungderEinsatzmengenzuGunstenderzirkulierendenSteinkohle-Wirbelschichtfeuerungenab.DerAnteil derBraunkohle-Trocken-staubfeuerungensinkt.
3. Trends bei der MitverbrennungDieMitverbrennung vonErsatzbrennstoffen aus Siedlungsabfällen und pro-duktionsspezifischenGewerbeabfällenstehtinDeutschlandimSpannungsfeldverschiedenerFaktoren,diemaßgeblichenEinflussaufdenderzeitigenErsatz-brennstoff-EinsatzunddiediesbezüglichenPlanungenderKraftwerksbetreiberhaben.
EinerseitshatdiesteigendeStromeinspeisungauserneuerbarenEnergienzumTeileinschneidendeAuswirkungenaufdasEinsatzregime von Kohlekraftwer-ken. Inmehreren Steinkohleblöcken konnte dieMitverbrennung infolge derreduziertenEinsatzstunden–entgegenfrüherenPlanungen–nichtausgebautwerdenbzw.musste sogardeutlicheingeschränktoder vollständigeingestelltwerden(Kapitel3.1.).
ZudembeeinflussenverschiedenewirtschaftlicheAnreizedieKraftwerksbetreiberbeiderEntscheidungbezüglichdesErsatzbrennstoffeinsatzessowiederWahlderErsatzbrennstoffartenund-mengen:
• Preisentwicklung bei den CO2-Zertifikaten:Entsprechenddemregenera-tivenKohlenstoffanteil imErsatzbrennstoff kann derKraftwerksbetreiberCO2-Zertifikateeinsparen.Ab2013wirdesfürdieStromproduktionkeinekostenloseZuteilungvonCO2-Zertifikatenmehrgeben,diesemüssendannvon der Energiewirtschaft vollständig ersteigert werden. Nach Schätzun-gen vonFachleuten ist einAnstieg des Zertifikatpreises von derzeit rund 16EUR/tCO2
6auf30EUR/tCO2denkbar.
• Entwicklung der Zuzahlungen bzw. Preise für die Ersatzbrennstoffe:DerErsatzbrennstoffmarkthatindenvergangenenJahreneinenstarkenWandeldurchlaufen,insbesonderedurchdengroßenKapazitätsausbaubeiErsatz-brennstoff-Kraftwerken.InderFolgesinddieZuzahlungenfürsiedlungs-undgewerbeabfallstämmigeErsatzbrennstoffeerheblichgesunken,jenachQua-litätsindzumTeilauchPreisefürdieseBrennstoffezuzahlen(Kapitel3.2.).
6 EuropeanEnergyExchange(EEX):EuropäischeEmissionsberechtigung,EUAPrimaryAuctionSpotmarkt;Preis:16,20EUR/tCO2(Handelstag:19.04.2011)
296
• Preisentwicklung bei Kohle:FürSteinkohlekraftwerkeistderKohlepreiseinwesentlicherKostenfaktor.DiePreisefürImportkohlensindgestiegen.
DerEmissionshandelisteinwesentlicherTreiberderBrennstoff-Substitution.ImJahr2009wurdenin63Kraftwerken(nichtnäherspezifizierte)Abfällemitver-brannt,in54dieserAnlagenkonntendurchdieMitverbrennungCO2-EmissionenunddamitZertifikateeingespartwerden.DiesisteinedeutlicheZunahmege-genüberdemVorjahr,indembei55KraftwerkenAbfällemitverbranntwurden,davonin46AnlagenmitCO2-Einsparungen[13].
NebenderMitverbrennungvonErsatzbrennstoffen mit biogenen AnteilenhabenetlicheKraftwerksbetreiberdamitbegonnen,reinregenerativeBiobrennstoffeinihrenKohlefeuerungenmitzuverbrennen,weitereplanendiesfürdieZukunft(Kapitel3.3.).
3.1. Einsatzregime in Kohlekraftwerken zur öffentlichen Stromversorgung
Die steigendenfluktuierenden Stromeinspeisungen aus erneuerbarenEner-gien – insbesondereWindundPhotovoltaik – habendazu geführt, dass dieBetriebsstundenvonvielenKohlekraftwerkenreduziertwurden.DiesbetrifftSteinkohlekraftwerkeinbesondererWeise,dasienichtmehrüberwiegendalsMittellastkraftwerkeeingesetztwerden,sondernzurAbdeckungderResiduallastdienen.DiestarkenAuswirkungendesgeändertenEinsatzregimesauchaufdieMitverbrennungvonErsatzbrennstoffenwerdenandreiBeispielenaufgezeigt.
ImSteinkohlekraftwerkWestfalen/HammwurdendieBlöckeAundBseit2010inderEinsatzfolgezurückgestellt,dasheißtsiesindseitmehralseinemJahrkaumnochinBetrieb.DamitistauchdieMitverbrennungderErsatzbrennstoffezumErliegengekommen.
AuchimKraftwerkVeltheim/Porta WestfalicamusstedieAusnutzungsdauerreduziertwerden.DadurchkonntediegeplanteSteigerungderErsatzbrennstoff-mengevonetwa5.000TonnenimJahr2006aufdasNiveauderverfügbarenKapazitätinHöhevon20.000bis25.000TonnenproJahrab2008nichtumgesetztwerden.DieJahresmengenbliebenweithinterdemZielzurück.DerBetreibergehtdavonaus,dassdiemitverbranntenMengenauchindenkommendendreiJahrenweiterzurückgehenwerden.
AusdemgleichenGrundkonnte imSteinkohlekraftwerkWernediegeplanteSteigerungderEinsatzmengeanEBS-S/EBS-Pvon100.000auf140.000TonnenproJahrabdemJahr2007nichtrealisiertwerden.
WiestarkundwielangederdurchdieKatastropheimjapanischenKernkraftwerkFukushimabeschleunigteAusstiegausderKernenergieinDeutschlanddiesemTrendentgegenwirkenwird,bleibtabzuwarten.
3.2. Zuzahlungen bzw. Preise für ErsatzbrennstoffeBeiderRechercheimMärz/April2011habeneinigeKraftwerksbetreiberAn-gabenzudenZuzahlungenbzw.Preisengemacht,diesiederzeit fürdievonihneneingesetztenErsatzbrennstoffeerhaltenbzw.zahlen.DiesewerdenhierinanonymisierterFormzusammengefasst.Zubetonenist,dassdieAngabennur
297
orientierendeAussagenerlauben,dadiezugehörigenErsatzbrennstoff-Qualitätennichtkonkretmitausgewiesensind,sondernnurtendenzielldurchNennungvonKohle-undFeuerungsartdesKraftwerkscharakterisiertwerden.
Zunächstistgenerellfestzustellen,dassdieZuzahlungenfürErsatzbrennstoffeindenvergangenenJahrengesunkensind.
DerBetreibereinesBraunkohlekraftwerks mit StaubfeuerungnannteimJahr2007fürErsatzbrennstoffeausgemischtenSiedlungsabfällen (EBS-S)Zuzah-lungenzwischen25und40EUR/t.DiesesindinnerhalbdervergangenenvierJahreaufderzeit5bis15EUR/tgesunken.EinandererKraftwerksbetreiberführtGesprächemiteinemErsatzbrennstoff-Lieferanten,dieaufvoraussichtlich 10EUR/tbismaximal15EUR/tZuzahlunghinauslaufenkönnten.
Die für Steinkohlekraftwerke mit StaubfeuerungerforderlichegrößereAufbe-reitungstiefevonEBS-SspiegeltsichindergeringerenZuzahlungwider,dievoneinemBetreibermit±0EUR/tangegebenwird.
Für verschiedeneSteinkohlekraftwerke mit ZWS-Feuerung liegen folgende AngabenzudenPreisenvor,diedieKraftwerksbetreiberfürunterschiedlicheErsatzbrennstoff-Artenbezahlen:
• EBS-SausvorsortiertengemischtenGewerbeabfälleninklusiveBeimischungvon15Ma.-%Altholzschnitzeln:13EUR/t,
• EBS-P mit regenerativem Kohlenstoffanteil und geringem Chlorgehalt: >10EUR/t,
• EBS-PausKunststoff:zweistelligerEuro-Betrag,
• DSD-SortierresteundSpuckstoffe:0bis10EUR/tabhängigvonChlorgehalt,WassergehaltundHeizwert.
Tabelle4: MitverbrennungvonBiobrennstoffeninKohlekraftwerken–Beispiele
Kraftwerk Art des Biobrennstoffs StatusBerrenrath Altholz Dauerbetrieb
Bremen/Industriehafen Dinkelspelzen, Kaffeegrund Dauerbetrieb
Duisburg Frischholz, Altholz (A1) Planung
Flensburg Altholzschnitzel, (u.a. aus Sperrholz) Dauerbetrieb Frischholzschnitzel (z.B. aus Pflegearbeiten)
Moorburg/Hamburg1 Biomasse Einsatz wird untersucht
Offenbach Holzpellets (A1) Dauerbetrieb Holzhackschnitzel (A1) Dauerbetriebsgenehmigung angestrebt
Wachtberg/Frechen Frischholz, Grünschnitt, Altholz Probebetrieb, Dauerbetriebsantrag (A1 und A2) geplant
Wedel Biomasse-Pellets Versuche1Neubaukraftwerk(Steinkohle),Inbetriebnahmefür2012geplant
3.3. BiobrennstoffeInTabelle4sindKohlekraftwerkeaufgeführt,indenenBiobrennstoffemitver-branntwerdenoderwodiesgeplantist.
BeideneingesetztenBiobrennstoffenhandeltessichzumBeispielumAlthölzerderKlassenA1undA2,Frischholz–z.B.ausPflegearbeiten–,Grünschnittsowie
298
KaffeegrundundDinkelspelzen.InallenHolzsortimentensindPreissteigerungenzuverzeichnen.
VerschiedeneexotischeBiobrennstoffewieReisschalenoderOlivenkernewurdenvoneinigenBetreibernebenfallsinBetrachtgezogen,rechnensichjedochfürsieauswirtschaftlicherSichtzurzeit(noch)nicht.
4. Probleme bei der Mitverbrennung – Betriebserfahrungen der KraftwerksbetreiberJestärkerdieEigenschaftendesErsatzbrennstoffsvondenendesRegelbrenn-stoffsabweichenundjehöherderAnteildesErsatzbrennstoffsamBrennstoff-einsatzist,destostärkereAuswirkungenaufdenAnlagenbetriebunddieQualitätderOutputströmesindzuerwarten.InderFolgekönneneinerseitsbereitsbeiderKohleverbrennungauftretendeProblemenochverschärftwerdenundan-dererseitsneue,bisherunbekannteProblemeauftreten.
EswurdenelfProblemeidentifiziert,diegemäßdenErfahrungenderBetreibervonbesondererBedeutungsind.
EinerseitsgibtesProbleme,diedurchOptimierungderErsatzbrennstoff-Qualitätund/oderAnpassungenderbetroffenenAnlagenteilegelöstwerdenkönnen(Grup-peIII).AndererseitsgibtesProbleme,dietrotzOptimierungsmaßnahmendazuführen,dassdieMitverbrennungdauerhaftlimitiertwerdenmuss(GruppeII).UndschließlichkanndieMitverbrennungauchmitsomassivenverfahrenstechnischenStörungendesKraftwerksbetriebsodererheblichenwirtschaftlichenHemmnis-senverbundensein,dassderBetreiberdenEinsatzvonErsatzbrennstoffenausgemischten Siedlungsabfällen und produktionsspezifischenGewerbeabfällenprinzipiellausschließt(GruppeI).
I. Mögliche endgültige Ausschlussfaktoren
aufgrund massiver Störung des Kraftwerksbetriebs
• unvollständigerAusbrand[23,14,30,43]
• ZusammenbruchderVerbrennung[43]
• Chlorkorrosion[9,8,3,11,20,7,41,40,35,43]
aufgrund des erforderlichen Investitionsbedarfs (Wirtschaftlichkeit)
• HCl-Emissionen–NachrüstungsbedarfderAbgasreinigungbeiZWS-Anlagen[47,43]
II. Mögliche dauerhaft limitierende Faktoren
• VerschmutzungundVerschlackungderKesselheizflächen[31,11,3,15,35,22,4,33,1,42,30,43]
• erhöhteChloridbelastungderAbgasentschwefelungundderREA-Produkte[33,28,21,36,43]
299
III. Durch Optimierung der Ersatzbrennstoff-Qualität und/oder Anpassung der betroffenen Anlagenteile lösbare Probleme
• ProblemebeiderEntladung,FörderungundDosierung[21,43]
• mechanischeProblemedurchmetallischeStörstoffe[36,39,43]
• chemischeundthermischeProblemedurchAluminiuminZWS-Feuerungen[39,43]
• ErosionimKessel[33,11]
• ÜberschreitungderKapazitätderAscheaustragssysteme[43].
SomitgibteszweiSchlüsselfaktoren,andenensichderbetriebstechnischeErfolgoderMisserfolgeinesMitverbrennungsprojektsgrundsätzlichentscheidet:dieFeuerungstechnikunddieKorrosion.DieverschiedenenKraftwerkstypenbietenhinsichtlichdieserbeidenFaktoreninAbhängigkeitvonFeuerungssystemundKohleartunterschiedlichgünstigeVoraussetzungenfürdieMitverbrennung.
Feuerungstechnik – Ausbrand und Stabilität der Verbrennung
Besonders vorteilhaft sindKraftwerkemit Verbrennungsbedingungen oderBetriebsweisen,diedenvollständigenAusbrandaller(Ersatz-)Brennstoffparti-kelfördern.HierzuzählenBraunkohlekraftwerke mit Staubfeuerung,diezuetwa90%mitNachbrennrostenzurVerbesserungdesAusbrandsunzureichendzerkleinerbarer fasrigerBraunkohlebestandteile (Xylit)ausgestattet sind.EinvergleichbarerEffektwirddurchdieNassascherückführung,d.h.diemehrmaligeRückführungdernochbrennstoffhaltigenGrobaschedurchdieKohlemühlenindieFeuerung,erzielt.DarüberhinauswirdderErsatzbrennstoffimUnterschiedzudenübrigenFeuerungssystemenvorseinemEintrittindieBrennkammerge-meinsammitderKohleinSchlagradmühlennochmalszerkleinertundgesichtet.
CharakteristischeMerkmalederZyklonfeuerung bei Steinkohlesinddiespiral-förmigeFliehkraftströmungunddieextremhoheTemperaturvonbiszu1.800°Cin derZyklonkammer,diezueinerbesondersintensivenVerbrennungsreaktionführen.
Beider zirkulierenden Wirbelschichtfeuerung von Braun- und SteinkohlewirddurchdenintensivenEnergie-undStoffaustauschzwischendemheißenBettma-terialalsWärmeträger,demBrennstoffundderVerbrennungsluftbeiturbulenterDurchmischungundlangerVerweilzeiteinguterAusbrandsichergestellt.
Schwierig, aber beherrschbaristdieMitverbrennunginSteinkohlekraftwerken mit Trockenstaubfeuerung.Voraussetzungist,dassdieErsatzbrennstoffpartikel–ebensowiederfeineKohlenstaub–innerhalbwenigerSekundeninderSchwebeausbrennen.DiesstelltsehrhoheAnforderungenandieAufbereitungstiefedesErsatzbrennstoffsunddessengeeigneteZuführung.VereinzeltinderGrobascheverbliebeneunverbrannteRestbestandteilesindggf.vorderDeponierungdurcheinenachträglicheAscheaufbereitungzuseparieren.
300
Schwierig und – trotzOptimierungsmaßnahmen – in Einzelfällen nicht be-herrschbarstelltesichgemäßdenbisherigenBetriebserfahrungendieMitver-brennung in Schmelzkammerfeuerungen für Steinkohle dar.Bei den feue-rungstechnischenProblemenhandelteessichzumeinenumunvollständigenAusbrand7undzumanderenumdenZusammenbruchderVerbrennungvonAnthrazitkohle8.
Korrosion
Besonders korrosionsgefährdetsindzirkulierende Wirbelschichtfeuerungen (Braun-undSteinkohle).DieZugabevonKalkindieWirbelschichtalsPrimär-maßnahmezurAbgasentschwefelungkannzurUmkehrungdesSchwefel-Chlor-VerhältnissesimAbgasführen.DarüberhinauskannsichdurchReaktionmitdemChlordesErsatzbrennstoffsCalciumchloridbilden,dasindenBelägenderDampferzeugerrohrekondensiertunddortdieAbzehrungdesRohrwandwerk-stoffs vorantreibt.AufgrunddieserBetriebsbedingungen ist dieKorrosion inZWS-Kraftwerkenamschwierigstenzubeherrschen,sodasshierdieMinimierungderChlorfrachtoberstePrioritäthat.
Ferner ist dasKorrosionspotential von NOx-armen Staubfeuerungen – re-duzierendeAtmosphäremithohenCO-Gehalten–höheralsdasbeiüberstö-chiometrischerFahrweiseund gleichmäßigerProzessführung. Schließlich istdie Mitverbrennung in Braunkohlekraftwerkenmit einem erhöhtenKorro-sionsrisikoverbunden,dadieseaufdievergleichsweisegeringenChlorgehaltedesRegelbrennstoffsausgelegtsind.BesondersbetroffensindKraftwerke,dieBraunkohlen mit geringem Schwefelgehalt einsetzen,wiesieimRheinlandzufindensind.InallengenanntenFällenistdaherdieBegrenzungdesChlorgehaltsimErsatzbrennstoffvonzentralerBedeutung.
FürweitereAusführungenzudenübrigengenanntenProblemfeldernwirdaufdiefrühereUntersuchung[43]verwiesen.
ImHinblickaufdieUmweltverträglichkeit der Mitverbrennungsindinsbeson-dere
• dieSchwermetallanreicherungindenKraftwerksnebenproduktenundAus-wirkungenaufderenUmweltverträglichkeitundVerwertbarkeit[29,3,11,33,35,43]sowie
• dieEmissionenv.a.leichtflüchtigerSchwermetalleindieAtmosphäre[33,4,44,1,29,46,27,32,43]
zuuntersuchen.
5. Zusammenfassung
7 Doppel-U-Schmelzkammerfeuerung,ausgelegtfürBallastkohle(KraftwerkWerdohl-Elverlingsen,BlockE4)
8 Zweistufen-Doppelschmelzkammerfeuerung für besonders harte und niederflüchtigeAnthrazitkohle(KraftwerkIbbenbüren)
301
Derzeitwerden in zehnKohlekraftwerken inDeutschlandErsatzbrennstoffeausgemischtenSiedlungsabfällenund/oderproduktionsspezifischenGewerbe-abfällenimDauerbetriebmitverbrannt.AnweiterenStandortenwurdenbereitsVersucheunterschiedlicherDauer durchgeführt. Insgesamtwurden im Jahr2010etwa800.000TonnenEBS-S/EBS-Peingesetzt.Davonentfielenetwa78%aufBraunkohlekraftwerkeundetwa22%aufSteinkohlekraftwerke.NachdenEinsatzplanungenderBetreiberistfürdiekommendenJahrebis2014mitleichtrückläufigenMitverbrennungsmengenzwischenetwa750.000und770.000TonnenproJahrzurechnen.
WiedieBetriebserfahrungenderzurückliegendenJahregezeigthaben,gibteszweiverfahrenstechnische Schlüsselfaktoren,andenensichderbetriebstech-nischeErfolgoderMisserfolgeinesMitverbrennungsprojektsgrundsätzlichent-scheidet:dieFeuerungstechnikunddieKorrosion.DerzeitnimmtdieBedeutungdesEnergie- und Brennstoffmarktsweiter zu.MaßgeblichenEinfluss auf dieEntwicklungderMitverbrennungsaktivitätenhaben, insbesondere für Stein-kohlekraftwerkezuröffentlichenStromversorgung,diezumTeilgravierendenÄnderungendesEinsatzregimesvonKohlekraftwerkeninfolgedersteigendenStromeinspeisungauserneuerbarenEnergien.InmehrerenSteinkohleblöckenmusstederErsatzbrennstoffeinsatzinfolgedessendeutlicheingeschränktodervollständigeingestelltwerden.BedeutendemarktbezogeneEinflussfaktorensindzudemdiePreisentwicklungenbeidenCO2-Zertifikaten,denErsatzbrennstoffensowiedenImportkohlen.NebendemEinsatzvonErsatzbrennstoffen mit bioge-nen AnteilengewinntdieMitverbrennungreinregenerativerBiobrennstoffe in KohlefeuerungenanBedeutung.
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302
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