Charakterisierung von Ersatzbrennstoffen VD8 Charakterisierung von Ersatzbrennstoffen hinsichtlich brennstofftechnischer Eigenschaften Michael Beckmann, Sokesimbone Ncube, Kathrin Gebauer und Martin Pohl Abstract Bild 1. Darstellung eines HausmDlIs durch unterschiedliche Stoffgruppen und deren Aufteilung auf die Komponenten Wasser, Inertstoff, Kunststoff und sonstigen organischen Kompo- nenten {1j. STOFF- AUFTEILUNG IN KOMPONENTEN HEIZWERT GRUPPEN der Stoff- gruppen in Hausmüll Wasser Inertstoff Kunststoff sonst. org. MJ/kg AF,an ;n ;n ;n ;n Komponenten kg Mg Äf,,,,, kg MgAF, ••• kg MgAF •••• kg MgAF,1Jl'I ;n kg MgAF •••• Kunststoff 32,50 40 40 Feinmull 4,29 200 20 20 80 80 Steine,Keramik, Metall, Glas 0 100 100 Verbund- material 24,38 40 10 30 Papier, Pappe, Windeln,Textilien. Leder, Gummi 11.96 2'0 84 2' 10 115 V8getabtlien, Ho~ 410 5,83 204 62 '44 Gesamt 8,00 1000 348 273 279 100 Characterisation of Refuse Derived Fuels in View of the Fuel Technical Properties Biomass fuels and refuse derived fuels (RDF) are used in power plants, material industry, mono eombustion faeilities and eo-firing plants. It is known from operating experienee - eoneerning the energy eonversion density, the ignition and burnout behaviour, the slag formation and eorrosion potential- and from eomparing the eombustion behaviour with fos- sil fuels, that biomass fuels and RDF ean be seen as diffieult fuels. Biomass fuels are of interest concerning the decrease of CO 2 emissions derived from fossif fue/s in energy conversion processes. The use of biomass fue/s is supported e. g. by the re- newabfe energy faw in Germany. In eonnection with the increasing pr;ces of energy, refuse de- rived fuels have of late gained great interest especially in industries not only with a high de- mand of electrica/ and heat energy but also process steam e. g. maten'al and food industry. In the design of combustion plants or in the application area e. g. in co-combustion sys- tems, the knowledge about the composition of fuels, calorific value and the ignition behaviour is important. The composition of fuels in rela- tion to the ca/ordic values also p/ays a vital role in the balancing of plants. Conventional used methods for fue/ characterisation of fossil fuels are often not suitable for RDF, due to their het- erogeneous composition compared to black coal or lignite. /n the proposed paper methods for RDF char- acterisation are described and results are dis- cussed. Further, with the C/H and C/O-ratios, correlations concerning calorific va/ue could be developed, which will be discussed in the paper. Autoren Professor Dr.-Ing. Michael Beckmann Leiter der Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung M. Sc. Sokesimbone Ncube Gastwissenschaftler Dr. rer. nat. Kathrin Gebauer Leiterin des kraftwerkschemischen Labors Dipl.-Ing. Martin Pohl Wissenschaftlicher Mitarbeiter Technische Universität Dresden, Professur Verbrennung, Wärme- und StoffDbertragung, Dresden/Deutschland Zusammensetzung von Ersatzbrennstoffen In dem hier gesteckten Rahmen werden Er- satzbrennstoffe, die aus mechanischen und mechanisch-biologischen Behandlungsver- fahren von Restabfall aus Haushalten und zum Teil Restabfallen aus Industrie und Ge- werbe stammen, betrachtet. Die stoffiiche Zusammensetzung von Abffil- len ist regional und saisonbedingt verschie- den. Zunächst kann man einen Abfall aus Haushalten hinsichtlich der Stoffgruppen un- 76 VGB PowerTech 1/2 of 2ClQl:
5
Embed
Charakterisierung von Ersatzbrennstoffen hinsichtlich ... · Charakterisierung von Ersatzbrennstoffen VD8 Charakterisierung von Ersatzbrennstoffen hinsichtlich brennstofftechnischer
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Charakterisierung von Ersatzbrennstoffen VD8
Charakterisierung von Ersatzbrennstoffen hinsichtlichbrennstofftechnischer EigenschaftenMichael Beckmann, Sokesimbone Ncube, Kathrin Gebauer und Martin Pohl
Abstract
Bild 1. Darstellung eines HausmDlIs durch unterschiedliche Stoffgruppen und deren Aufteilungauf die Komponenten Wasser, Inertstoff, Kunststoff und sonstigen organischen Kompo-nenten {1j.
STOFF- AUFTEILUNG IN KOMPONENTENHEIZWERT
GRUPPEN der Stoff-gruppen in
Hausmüll Wasser Inertstoff Kunststoff sonst. org. MJ/kg AF,an
;n ;n ;n ;n Komponentenkg Mg Äf,,,,, kg MgAF, ••• kg MgAF •••• kg MgAF,1Jl'I ;n
Characterisation of Refuse DerivedFuels in View of the Fuel Technical
Properties
Biomass fuels and refuse derived fuels (RDF)are used in power plants, material industry,mono eombustion faeilities and eo-firingplants. It is known from operating experienee- eoneerning the energy eonversion density,the ignition and burnout behaviour, the slagformation and eorrosion potential- and fromeomparing the eombustion behaviour with fos-sil fuels, that biomass fuels and RDF ean beseen as diffieult fuels.Biomass fuels are of interest concerning thedecrease of CO2 emissions derived from fossiffue/s in energy conversion processes. The useof biomass fue/s is supported e. g. by the re-newabfe energy faw in Germany. In eonnectionwith the increasing pr;ces of energy, refuse de-rived fuels have of late gained great interestespecially in industries not only with a high de-mand of electrica/ and heat energy but alsoprocess steam e. g. maten'al and food industry.In the design of combustion plants or in theapplication area e. g. in co-combustion sys-tems, the knowledge about the composition offuels, calorific value and the ignition behaviouris important. The composition of fuels in rela-tion to the ca/ordic values also p/ays a vital rolein the balancing of plants. Conventional usedmethods for fue/ characterisation of fossil fuelsare often not suitable for RDF, due to their het-erogeneous composition compared to blackcoal or lignite./n the proposed paper methods for RDF char-acterisation are described and results are dis-cussed. Further, with the C/H and C/O-ratios,correlations concerning calorific va/ue couldbe developed, which will be discussed in thepaper.
Autoren
Professor Dr.-Ing. Michael BeckmannLeiter der Professur Verbrennung,Wärme- und Stoffübertragung
M. Sc. Sokesimbone NcubeGastwissenschaftler
Dr. rer. nat. Kathrin GebauerLeiterin des kraftwerkschemischen Labors
Dipl.-Ing. Martin PohlWissenschaftlicher MitarbeiterTechnische Universität Dresden,Professur Verbrennung, Wärme- undStoffDbertragung,Dresden/Deutschland
Zusammensetzungvon Ersatzbrennstoffen
In dem hier gesteckten Rahmen werden Er-satzbrennstoffe, die aus mechanischen undmechanisch-biologischen Behandlungsver-
fahren von Restabfall aus Haushalten undzum Teil Restabfallen aus Industrie und Ge-werbe stammen, betrachtet.
Die stoffiiche Zusammensetzung von Abffil-len ist regional und saisonbedingt verschie-den. Zunächst kann man einen Abfall ausHaushalten hinsichtlich der Stoffgruppen un-
76 VGB PowerTech 1/2 of 2ClQl:
Pöschl
Textfeld
Beckmann, M.; Pohl, M.; Gebauer, K.; Ncube, S.: Charakterisierung von Ersatzbrennstoffen. VGB-Konferenz "Thermische Abfallverwertung", 16.06.-17.06.2008, Stuttgart Fellbach. Beitrag auf Tagungsband-CD und in: VGB-PowerTech (2009), Nr.1/2, S. 76-80. ISSN 1435-3199. Erschienen auch in: Müllmagazin (2008), Nr. 2, Rhombos Verlag, 2008. S. 38-41. ISSN 0934-3482
hu = kl . C + k2 . h - k3' 0 +k.•. s + ks . n - k6 . W
Dabei sind c. h. o. n. s. w die Massenantcl ~von Kohlenstoff. Wasserstoff. SauerstotSchwefel. Stickstoff und Wasser. die ZUS3W-
mcn mit dem Aschegehalt a die ElemenLlranalyse des Brennstoffs darst.ellen:
heizwerten ermittelt, dabei bleibt die Brenn-stoffstruktur (insbesondere unterschiedlich •.Bindungswärmen) unberücksichtigt. Oie Gvnauigkeil dieser Berechnung ist daher rur dl~Praxis oftmals unzureichend. Entsprechen •.•ist eine Reihe von Abwandlungen, die sievom äußeren Aufbau von der Verbandsform{kaum unierscheiden. entstanden:
Bild 6. Anteil fluchtiger Bestandteile in Abhängigkeit des Kohfenstoffgehaftes unterschiedlichinkohlter Kohlen im Vergleich zu Ersatzbrennstoffen.
Die Koeffizienten k) bis kj in Gleichungstellen im Unterschied zu der Verbandsfonn~[2] keine Einzelheizwerte dar. sondernrücksichligen, mit welchem Anteil der je\\!,;
ligc Brennstoffanleil am Gesamtheizwertteiligt ist. Der Koeffizient k6 ist die Kondsalionsenthalpie des Wasseranteils \\. Z
eines bcs[immten C/H- Verhältnisses lassensich bei der Bilanzierung allgemein über eineRückwärtsrcchnung auch Aussagen zur Zu-sammensetzung des Brennstoffes ableiten. In[16] wurdc über diese Möglichkeit im Zusam-menhang mit der Online-Bilanzierung vonBiomasse- und Abfallverbrennungsanlagenberichtet. Interessanl erscheint nun. wie sichC 1-1-und CO-Verhältnisse bei Ersatzbrenn-stoffen - im Vergleich zu fossilen Brennstof-fen und normalem Hausmüll - verhalten undinwieweit sich daraus Abhängigkeiten zumHeizwert oder zum Mindestluftbedarf erge-ben. worauf in dem vorliegenden Beitrag ein-gegangen \\ ird.
Symbolverzeichnis
Symbole und Abkürzungen
AF Abfallan AnalysezustandBS BrcnnstoffC KohlenstoffEBS ErsalzbrcnnstofTH Wasserstoffhu unterer HeizwertL LuftLrnin Mindestlurtbedarro Sauerstoffroh Anlieferungszllstand (roh)wuf wasser- und aschefreiwf wasserfreiwif wasser- und inertstoffTrei
Massenanteil KohlenstoffMassenanteil WasserstoffMassenanteil SauerstoffMassenanteil StickstolTMassenanteil AscheMassenanteil Wasser
zu ErsatzbrcnnSlOffen rur die thermischeLiteratur Nutzung in Kraftwerken und industriellen
Feuerungsanlagen. Schriftenreihe des Insti-
[l] Sc/wh. R.. Heckm(lIIlI. M.. IIl1d Schilleil- tuts rur AbfallwiflSehafl und Altlasten der
burg. F.: Abfallbehandlung in thermischen Technischen Unhersität Dresden. Beiträge zu
Verfahren. Verbrennung. Vergasung. Pyrolyse. AbfallwirtschaftiAltlastcn. ßd. 41 (2005).Verfahrens- und Anlagcnkonzepte. Teubner· [10] Thiel. 5.: Mil\erbrennung von Ersatzbrenn-Reihe Umwelt. B. G. Teubner GmbH. Stult- stoffen aus der mechanisch-biologischen Ab-garULeipzig/Wiesbaden (200 I). S. 1-460. fallbehandlung in Kohlekraftwerken. TK Ver·
[ 2J Zelkowski. J.: Kohle\erbrennung - Brenn- lag Karl Thomc-Kozmiensky. Dissertationsl0ff. Physik und Theorie. Technik. I.Auflage (2007).1986. Bd. 8 der Fachbuchreihe ..Kraftwerks- [l1J lieber. R.: Characterization of alternali\etechnik. VGB PowcrTcch Service GmbH.Essen.
fuels. Erschienen in: Thomc-Kozmiensky.
[ 3] Hoie. 11:: Vom Brennstoff zum Rauchgas.K.L und Beckmann. M.: Optimierung derAbfall\erbrcnnung 2. TK Verlag Kar!Thome-
ß.G, Teubner Verlags gesellschaft. Leipzig Kozmiensky (2005). S. 699-708.(1957).
[ 4J Gum:. Il~:KurLes Handbuch der Brennstoff- [12J BeekmwlII .. \/ .. lind Sehol:. R.: Energetische
und Feuerungstechnik. 3. Auflage. Springer- Bewertung der Substitution von Brennstoffen
Verlag (1962). durch Ersatzbrennstoffe bei Hochtempcratur-
[5J Bl'ckmmll/ .. \1.. Hore"i, M .. Schol:. R., IIlid prozessen zur StofTbehandlung. Teil I: ZKG
Riippel. F.:Notwendigkeit der Charakterisie- International 52(1999). H. 6. S. 287-303
rung \on ErsatLbrennstoffen. Erschienen in: Teil 2: ZKG International 52(1999). H. 8,Thomc-K07micnsky. K,J. (Hrsg.): Ersatz- S.411-419.brennstoffe 3 Immissions- und Gewässer- [13] Flamme. 05.: Qualitätssicherung in Aufberei·schutz. Qualitiilssicherung. Logistik und Ver- tungsanlagen zur Herstellung yon Ersatz-wertung. Deponierung der Schwerfraktion. brennstoffen. Erschienen in Thome-Kozmi-TK- Verlag Karl Thomc-Kozmiensky. Dezem- ensky. K.-J.: Beckmann. M. (Hrsg.): Energiebec 2003. S. 213 230. aus Abfall - Bd. 2. TK Verlag Karl Thome-
[ 6J Heckmal1/1.M.. I/IldNCI/he.5.: Charakterisie- Kozmiensky (2007), S. 431-438. Tagung.rung von Ersatzbrennstoffen hinsichtlich 8erlin, 31. Januar/I. Februar 2007.brcnnstofliechnischcr Eigenschaften. Erschie-nen in: Wiemcr, K., und Kern, M. (Hrsg.): [14] Schirmer, M" 8i1iw\I'ski, 8., alld ROHer. S
Bio- und Sekundärrohstoffverwertung II - Charactcristics ofChlorinc in MSW and RDFstomieh - encrgetisch. Witzenhausen. Ta- - Specics. Sampling and Analytical Mcthod~gungsband zum 19. Kasseler Abfallforum 24th International Conferencc on lncineration..ßio- und SekundärrohstoHherstellung", Kas- and Thermal Treatment Tcchnologies. IT 3seI. 24. bis 26. April 2007. S. 232-263. Conference. May 9 to 13. 2005. Galveston.
[7] Hecklllal/n. M.. lind Selwl:. R.: Biomasse- Texas. USA.und Ersatzbrennstoffe als schwierige Brenn- [15] Spiegel, W, Her:og, T..Jordal/, R., Magel. Gstoffe. Erschienen in Tholllc-Kozmiensk")'. Mülle/; W. lI11dSchmidl. 11(: Korrosion durc!"K.-J.. und Beckmann. M. (Hrsg.): Energie EinsatL von Biomasse-Ersatzbrennstoffcnaus Abfall - ßd. 1. S. 105-137. TK Verla\! Bedarf rur belagsgestützte Korrosionskenn-Karl Thome-Kozmiensky (2007). Tagung i~Berlin. 8. 9. November 2006. größen. Erschienen in Thome-Kozmiensk)
[ 8J BeeknulIln . .\1.. Schot:, R., mul Horeni .. ~of...K.-j,. und Beckmann. M. (Hrsg.): Energi ••
Energetische Verwcnung von Ersatzbrenn·aus Abfall ßd. 2. TK Verlag Karl Thomv
stoffen mit hohem Chlorgehall. Erschienen Kozmiensky (2007), S. 585-602. Tagun~
in: Wiemer. K.. und Kern. M. (Hrsg.): Bio- Berlin. 31. Januar I. Februar 2007.
und Sekundärrohstoffverwertung ~ stoffiich [16J Horeni. M: Möglichkeiten für die energetl-- energetisch. Witzen hausen. Tagungsband sche Optimierung \on Müllverbrennung~-zur 18. Kasseler Abfalh\ irtschaftskonfercnz. anlagen - Entwicklung. Erprobung und Yal -25. bis 27. Apnl 2006. S. 180-205. dierung eines Online-Bilanzierungspr -
[9] Eekardt. S.: Anforderungen an die Aufberei- gramms. Papierniegef\erlag Clausthal-Ze-tung von Siedlungs- und Proouktionsabfallen Icrfeld. Disscrtation 2007.
Drehzahl erfassenund zuverlässigüberwachen
VGB-Kongress
KRAFlWERKE 2009
Nähere Auskünfte und Informationen erhalten Sie von der