neue feuerfestkonzepte für flexible betriebsweisen in … · 2018-04-18 · – ein Überblick –...

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Neue Feuerfestkonzepte für flexible Betriebsweisen in der Abfallverbrennung

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– Ein Überblick –

Manfred Möller und Markus Horn

1. Entwicklungsstufen und deren Umsetzung .............................................420

2. Life Cycle Management oder die Kunst die notwendigen Schritte zu tun ....................................423

3. Es geht auch ohne Luft ...............................................................................426

4. Manchmal geht es heißer her ....................................................................427

5. Der Klügere gibt nach .................................................................................428

6. Wenn‘s wirklich schnell gehen soll ............................................................431

7. Manchmal will man nur nachschauen .....................................................434

8. Zusammenfassung ......................................................................................436

9. Literatur ........................................................................................................437

Entwicklung gehört zum normalen Geschäft.

Wer aufhört zu lernen ist alt, mag er zwanzig oder achtzig sein. – Henry Ford –

Unter dieser Prämisse steht wahrscheinlich alles Handeln im Bereich der Technik.

Insbesondere in der Abfallwirtschaft ist dieser Satz aber heute von immer stärkerer Bedeutung.

Echte Entwicklungen sind Veränderungen an Stoffen und Systemen, die unsere Prozesse noch effizienter, langlebiger, energie- bzw. kosteneffizienter zu machen [14].

Gleichzeitig gilt aber auch die Pflicht zur Vorsicht, da nicht jede Veränderung automa-tisch auch eine Entwicklung in diesem Sinne sein muss.

Ich habe viele Ergebnisse erzielt; ich kenne Tausende Sachen, die nicht funktionieren. – Thomas Alva Edison –

Manfred Möller, Markus Horn

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Entwicklung hat auf der einen Seite den Aspekt neues zu erproben und einzusetzen, auf der anderen Seite ist immer ein großes Maß an Sorgfalt, Vorsicht und Erfahrung vonnöten, um die positive Wirksamkeit der Neuerung abschätzen zu können.Grundsätzlich ist in der Feuerfestindustrie aber von einer soliden Konservativität auszugehen, sodass die mahnenden und vorsichtigen Tendenzen eher überwiegen.Ziel dieses Beitrages ist es, beispielhaft aktuelle Trends und Entwicklungen im Bereich der Feuerfest- und Rohrwandschutzsysteme in diesem Zusammenhang zu veran-schaulichen.Nicht jede vorgestellte Technologie ist bereits durchgreifend im Einsatz, aber es sind genügend Erfahrungen vorhanden, um von neuen Entwicklungen zu sprechen.

1. Entwicklungsstufen und deren UmsetzungSteigende Anforderungen der Abfallverbrennungsanlagen an die Verfügbarkeit und die Langlebigkeit haben in der Vergangenheit sehr gute technische Lösungen auf den Markt gebracht, die man aus Sicht der Vergangenheit als bahnbrechend bezeichnen kann.Wo früher Kesselschäden und Rohrkorrosion mit einkalkuliert werden mussten, gibt es schon lange bewährte und zuverlässige Systeme, insbesondere zum Schutz der Rohrwände.Eigentlich könnte man die Aufgabenstellung hier ja beenden und sich mit dem Erreich-ten zufriedengeben. Der Markt funktioniert so aber nicht. Die Betreiber setzen immer wieder auf der Situation auf, um ihre Wettbewerbsfähigkeit bzw. die Verfügbarkeit weiter zu verbessern.Es hat sich also herausgestellt, dass Systeme im Großen sehr erfolgreich funktionieren, aber in verschiedenen Details immer wieder weitere Optimierungen möglich sind.

hochkalorischeBrennstoffe

schwankendeEnergiedichte

des Mülls

Feuerleistungs-regelung

KurzeRevisionsstill-

stände

immer längerRevisionszyklen

Spreng- und online-Reinigung

großeKesseldimensionen

SchnellesAn- und Abfahren

Temperaturspitzendurch

NOx-Reduzierung

Bild 1:

Belastungsprofile der Abfallver-brennung

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In Bild 1 sind die Belastungen auf das Feuerfestsystem bzw. auf den Feuerfestsystem-lieferanten dargestellt, die zunehmend kritischer werden. Vieles ist mit der steigenden Erwartung an die Anlagenverfügbarkeit verknüpft, Anderes mit schwankenden Bedin-gungen und Reaktionen aus der Feuerung.

Gute TWB-Beständigkeit der

Systeme

Erosionsfest

langeHaltbarkeiten

hohechemische

Beständigkeit

Spannungs-kompensierend

UnempfindlicheSysteme gegen

schnelles Aufheizen

hoheOxidationsbeständigkeit

der SiC-Produkte

hoheWärmeleit-fähigkeit

hohemechanische

Festigkeit

Im Ergebnis führen aber beide Belastungsrichtungen zu einem gestiegenen Anforde-rungsprofil an das Feuerfestsystem und an die Feuerfest-Werkstoffe (Bild 2).Einige Anforderungen haben sich in der Vergangenheit schon als wesentlich her-ausgestellt. Hohe Wärmeleitfähigkeiten sind schon durch die Art des Werkstoffes

Bild 2:

Anforderungsprofile an Feuer-festsysteme

wirtschaftliche Zwänge

Gewährleistung

Verfügbarkeit

Angst vor derVerantwortung

technische Grenzen

Kommunikation

bedingt. Die Oxidationsbeständigkeit des eingesetzten SiC-Werkstoffes [7] hat sich ebenfalls als wichtiger Punkt ergeben. Unabhängig davon sind aber auch noch Systeme gefragt, die flexibel und robust auf Betriebszustände der Anlagen und der Betriebsweisen reagieren.In der Realität stellt sich aber noch eine weitere Ressource als kritisch heraus, die möglichen Entwicklungen im Weg stehen kann:Die Kommunikation zwischen Betreiber/Anlagenbauer und Feuerfestpartner.Da alle Partner auf einem unterschiedli-chen Informationsstand aufsetzen und sie

Bild 3: Zielkonflikte zwischen den Techno-logiepartnern

gleichzeitig naturgemäß noch unterschiedliche wirtschaftliche Ziele verfolgen, kann es zu Stockungen in den Entwicklungsschritten kommen.


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Der Anlagenbetreiber sieht gegebenenfalls die Verfügbarkeit als höchstes Optimie-rungsziel. Der Anlagenbauer wird aber bei der Errichtung der Anlage nur an Kosten und Verfügbarkeiten innerhalb der Gewährleistung gemessen. Der Feuerfestpartner hat einmal den Anlagenbauer als Neuanlagenerbauer oder den Anlagenbetreiber vor sich. Je nachdem kann es zu völlig unterschiedlichen Ergebnissen führen.

500

Feuerraum Linie 1 Feuerraum Linie 2

14.2

.14

15.2

.14

16.2

.14

17.2

.14

18.2

.14

19.2

.14

20.2

.14

21.2

.14

22.2

.14

23.2

.14

24.2

.14

25.2

.14

26.2

.14

27.2

.14

28.2

.14

1.3.

14

2.3.

14

3.3.

14

4.3.

14

5.3.

14

6.3.

14

7.3.

14

8.3.

14

9.3.

14

10.3

.14

11.3

.14

12.3

.14

600

700

800

900

1.000

1.100

1.200

1.300

Feuerraumtemperatur°C

Zägezahnverhaltendurch Online-Reinigung

An- und Abfahrgradient>200 °C/h

Bild 4: Praktische Feuerfestbeanspruchung in der Abfallverbrennung (beispielhaft)

22.1

1.13

23.1

1.13

24.1

1.13

25.1

1.13

26.1

1.13

27.1

1.13

0

200

400

600

800

1.000

1.200

1.400

Brennraumtemperatur°C

Reale Aufheizkurvenach Reparatur

empfohlene Aufheizkurvenach Reparatur für JuSyS-Air

empfohlene Aufheizkurvenach Reparatur SiC-Massen/geklebte und hintergossenePlatten

Feuerraum Linie 2

Bild 5: Belastung des Feuerfestsystems beim Wiederanfahren

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Der Feuerfestpartner ist zwangsläufig nicht über alle Vorgänge in der Anlage infor-miert bzw. kann dies teilweise auch gar nicht sein (Bild 4). Ergebnis hier ist eine sehr zurückhaltende Einschätzung der Leistungsfähigkeit seiner Produkte oder Prozesse.

Für den Anlagenbetreiber ist die Dauer einer Wiederinbetriebnahme natürlich kritisch für seine direkten Betriebskosten und die Verfügbarkeit, so dass er versucht diese Prozesse möglichst für sich zu optimieren (Bild 5).

Der Feuerfestpartner hingegen sieht ein großes Haftungsrisiko, falls bei der Erstinbe-triebnahme beim ersten Aufheizen etwas geschädigt wird.

Ergebnis aus diesen Tatsachen ist eine konservative Herangehensweise an diese The-matik.

Sinnvoll ist hier, um eine Entwicklung in die richtige Richtung voranzuführen, ein offenes und sehr vertrauensvolles Umgehen aller beteiligten Technologiepartner und Personen.

Fast immer ist es bei Systementwicklungen so, dass ein Problem beim Betrieb der Anlage, der Montage oder der Demontage auftritt, welches dann gemeinsam mit dem Erbauer oder dem Betreiber analysiert wird. Hieraus ergeben sich dann angepasste Lösungen, die oft gleich in Form von Testfeldern erprobt werden können. Die Frage nach Haftungen und Risiken wird meist zwischen Betreiber und Installateur geteilt. Der Betreiber trägt hier zwar sicher das höhere Risiko, allerdings hat er auch bei einem Erfolg den größeren Nutzen aus der Entwicklung.

2. Life Cycle Management oder die Kunst die notwendigen Schritte zu tun

Um den oben bestehenden Zielkonflikt aufzulösen ist es sinnvoll, möglichst gute Da-tenbestände auf allen Seiten zu schaffen.

Betreiber gehen mittlerweile verstärkt dazu über, umfangreiches eigenes Datenmaterial zu Haltbarkeiten und Verfügbarkeiten von Feuerfestsystemen zu schaffen. Life Cycle Management (LCM) oder auch Wear Data Management (WDM) [10] sind hier wichtige und mächtige Verbündete.

Jünger + Gräter hat bereits vor Jahren damit begonnen, Lebensdauerdaten des hinter-lüfteten Plattensystems (Bild 6) statistisch zu erheben und auszuwerten [12]. Dieses System der hinterlüfteten Platten wurde schon verschiedentlich erklärt [8] und ist seit langem [13] mit großem Erfolg [9] in deutschen Anlagen im Einsatz [1].

Auch bei diesem neuen Produkt musste zunächst einmal anfänglichen Bedenken z.B. durch Modellrechnungen [3, 11] ausgeräumt werden.

Zusätzlich führte die sehr offene, gute und vertrauensvolle Zusammenarbeit mit den Betreibern dazu, dass dieses das am meisten untersuchte Plattensystem in Deutsch-land wurde. In verschiedenen Veröffentlichungen wurden über verschiedene Anlagen Untersuchungen bzw. Haltbarkeitsbetrachtungen angestellt [4, 6, 8].


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Das System beweist seit 17 Jahren die Verlässlichkeit in modernen Abfallverbren-nungsanlagen.

Insgesamt sind mittlerweile 118 Linien mit dem hinterlüfteten Plattensystem in Betrieb. Insgesamt gibt es eine zu schützende Fläche von 25.000 m².

Bild 6:

Hinterlüftetes Plattensystem

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

relative Austauschrate pro Jahr%

kumulierte Austauschrate pro Jahr%

0

2

4

6

8

10

12

0

10

20

30

40

50

60

Statischer Austausch über alle Anlagen – kumuliertStatischer Austausch über alle Anlagen – pro Jahr

Bild 7:

Lebensdauerstatistik als Maß-stab der Zuverlässigkeit

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Nach 2012 wurden in 2016 die Lebensdauerdaten neu ausgewertet und es ergab nicht überraschend ein ähnliches, nur leicht verbessertes Bild. In 2012 war nach etwa 8,5 Jahren die fünfzig prozentige kumulierte Austauschrate erreicht. In der neueren Erhebung erst ein Jahr später, also nach etwa 9,5 Jahren. Dies ist verständlich, da die Verschleißrate der 2009 bis 2011 errichteten Großanlagen wie z.B. in London und Paris sich weiterhin sehr positiv darstellten.In der neueren Erhebung (2016) wurden achtzig Anlagen mit 21.000 Kubikmeter auf-genommen. Es wurde aber auch versucht, jährliche Einzelwerte für jede Anlagen zu ermitteln. Bei dieser jährlichen Betrachtung kommt das System aber an seine Grenzen. Eine individuelle jährliche Vorhersage des Verschleißes ist so nicht möglich (Bild 8).

Betriebsjahr 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Anzahl der Anlagen 80 70 65 63 55 35 30 21 12 6

Statischer Austausch über alle Anlagen – pro Jahr %

1 2 4 4 7 9 6 7 6 11

Statischer Austausch über alle Anlagen – kumuliert %

1 4 7 11 18 27 33 40 47 58

Tabelle 1: Daten zu Bild 7

1 2 3 4 5 6 7 80

5

10

15

20

Austausch pro Revision%

25

30

35

ST NRW2 BWNRW1

Bild 8:

Statistische Streuung der jährli-chen Austauschrate

Bild 9:

Statistische Streuung der kumu-lierten Austauschraten

1 2 3 4 5 6 7 8 9 100

10

20

30

40

70

kumulierte Austauschraten%

50

60

ST NRW2 BWStatischer Austausch über alle Anlagen – kumuliertNRW1


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Die Aussage, die aus Bild 8 nicht abgeleitet werden kann, sieht in der kumulierten Betrachtung wieder plausibler aus. Die gleichen vier Anlagen, die bei jährlicher Be-trachtung keine Vorhersagbarkeit ergeben, liefern bei kumulierter Betrachtung ein recht einheitliches Bild (Bild 9). Die Werte streuen meist relativ eng um den Mittelwert der Austauschrate aller Anlagen.

3. Es geht auch ohne LuftDas hinterlüftete Plattensystem JuSyS Air hat sich in der Vergangenheit bei den ver-schiedensten Anlagen und Bereichen als sehr zuverlässig und robust erwiesen. Es ist aufgrund seiner thermischen Eigenschaften aber nur bedingt gut in den thermisch hochbelasteten Bereichen des Kessels einsetzbar (mit gleicher Verlässlichkeit).

Aus dieser Tatsache wurden zwei neue grundsätzlich unterschiedliche Strategien geboren:

Zum einen das System auch in thermisch hochbelastetete Bereiche zu montieren, um bei bekannt guter Korrosionsschutzwirkung eine nur bedingt gute Haltbarkeit zu erreichen. Gerechtfertigt wird dieser Ansatz durch die sehr kurzen Zeiten der Demontage und Wiedermontage, ohne Notwendigkeit die Flächen sandstrahlen zu müssen. Teilweise war es in der Praxis so, dass sogar die Halter für einen zweiten Einsatz verwendet werden konnten. Auch das Risiko von Kesselschäden durch Abbruchhämmer zu eliminieren ist ein Vorteil gegenüber anderen Systemen.

Zum anderen wurde ein Zwitter zwischen dem hinterlüfteten Plattensystem und dem hintergossenen System JuSyS SL (StressLess) geschaffen. Die Kosten dieses neuen Sys-tems sind zwar aufgrund der größeren Wandstärke der Platten etwas höher, aber die höhere Robustheit rechtfertigt diesen Mehreinsatz in verschiedenen Anlagen leicht.

Bild 10: JuSyS Air BF (Back Filled)

Die Vorteile sind:

• zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit bei hohem Abbrand der Plattenoberfläche (Stützbrennerbereich, Sekundärluftzone, untere Brennkammer, Rostzone)

• dicke Platte, damit höhere Verschleißzugabe

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• nur ein einheitliches Plattenformat für den gesamten Kessel (Lagerhaltung)• sehr stabiles System bei hoher mechanischer und thermischer Belastung aufgrund

der Plattenstärke bzw. Geometrie• seit zehn Jahren als Sonderlösung erfolgreich im Einsatz

Äußerlich lassen sich die Plattenwände des neuen Systems nicht von normalen hin-terlüfteten Wänden unterscheiden. Die Anpassung ist denkbar einfach und flexibel in thermisch hochbelasteten Zonen möglich. Die Notwendigkeit der Sperrluftversorgung entfällt in diesen Bereichen natürlich gänzlich.

4. Manchmal geht es heißer herNeben den hinterlüfteten Platten sind natürlich Tausende von Quadratmetern geklebte bzw. gemörtelte Standard-Platten im Einsatz. Die Platten sind zwar nicht so robust wie die deutlich schwereren (und teureren) hinterlüfteten Platten, allerdings weisen diese eine besser Wärmedurchgangszahl auf.

Das Standard-System wird seit Jahrzehnten in sehr vielen Anlagen mit großem Erfolg eingesetzt. Bei extrem hohen lokalen Leistungsdichten, Heizwerten und Temperatur-unterschieden, hat sich aber herausgestellt, dass die engen Dehn-/Mörtelfugen teilweise die thermischen Dehungsunterschiede in der Wand nicht ausgleichen können.

Da sehr gute Erfahrungen mit der Schwalbenschwanzfuge beim hinterlüfteten System vorliegen, wurde auch hier eine Synergie zwischen zwei bekannten und bewährten Systemen geschaffen.

Bild 11: JuSyS XC in der Referenzsituation zum Standard-System

Die Vorteile sind:• extrem hohe Wärmeleitfähigkeit des Standard-Systems,• System schiebt teilweise unabhängig vom Kessel – ähnlich dem hinterlüfteten System,


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Bild 12: Konstruktionsdetails

• umlaufende Dehnfuge zur Kompen-sation von hohen Temperaturen,

• geschlossene Dehnfugen – dadurch geringes Korrosionspotential,

• einfacher Austausch – ähnlich dem Standard-System,

• kleinere annähernd quadratische Platten – dadurch sehr flexibel.

Es wurde ein neues Plattensystem kon-struiert (Bild 12), welches in jeder Fuge und an jedem Halteteil eine individuelle, umlaufende, unterbrochene Dehneinlage mit Z-Versatz aufweist.

Die neunzig prozentige SiC-Schmier-masse in der Schwalbenschwanzfuge deckt die Dehneinlage in den Stoß- und Lagerfugen ab. Auch die Halteteile sind mit einer eigenen Dehneinlage versehen, um einen Spannungsaufbau vor ihm zu verhindern und eine gewisse Beweglich-keit zwischen der Plattenwand und dem Kessel zu ermöglichen.

5. Der Klügere gibt nachTatsächlich ergeben sich – wie bereits gesagt – viele Neuentwicklungen aus Problem-stellungen in bestehenden Anlagen. In der Anlage bei der RRRL in London Riverside ist vom Kesselbauer in die Trennwand zur Versteifung der zwölf Meter breiten Rohrwand ein Quersammler eingezogen worden.

Bild 13: Problembehafteter Längssammler in einer 12 m Linie

Da es sich um drei große Linien mit je 580 Quadratmeter hinterlüfteten Platten han-delte, wollte man die Abkleidung nicht wie sonst oft üblich mit einer monolithischen Lösung realisieren, sondern mit einer per-fekten nitridgebunden SiC-Formplatte.Leider stellte sich heraus, dass aufgrund von zu hohen Abfahrgradienten erhebli-che Spannungen bzw. Verschiebungen in der Wand entstanden sein müssen.In der normalen, ebenen Wand ist dies kein Problem und wird durch die hohe

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Druckfestigkeit des SiC-Werkstoffes in Kombination mit der soliden Plattenstärke anstandslos seit Jahren ertragen. Nur eben auf der Höhenkote der Quersammler nicht. Hier verlässt nämlich die Druckspannung die Ebene und erzeugt in der Rundung des Formsteines eine resultierende Zugspannung. Zugspannungen sind aber für alle kera-mischen Werkstoffe wesentlich schlechter zu ertragen als Druckspannungen. Deshalb kam es innerhalb relativ kurzer Zeit zum völligen Versagen der Formplatten (Bild 13).

Nachdem das Problem klar war und im Nachhinein aber nicht mehr auf dem Sammler geschweißt werden durfte, musste eine Lösung konzipiert werden, die den auftretenden Belastungen dauerhaft Stand hält und in das bestehende Plattensystem natlos integriert werden konnte. Gleichzeitig musste natürlich auch die Sperrluftversorgung der oberhalb des Sammlers gelegenen Wand gesichert bleiben.

Die Lösung beinhaltete ein völlig neues Konzept (Bild 14 und 15). Nämlich erstens die Tragfunktion und die Feuerfestigkeit auf zwei getrennte Bauteile zu verteilen und zweitens die auftretenden Kompres-sion/Druckspannung in einer Verschie-bung/Verdrehung vieler Bauelemente zu kompensieren.Die Temperaturen in der Nähe der Rohr-wand sind so niedrig, dass ein hochwarm-fester Stahl diese noch schadlos ertragen kann. Die Tragfunktion übernimmt das allseitig sperrluftumspülte Blech, welches viele kleine, keramische Riegel hält. Bei einer Stauchung des erzeugten Bogens öffnen sich die kleineren Fugen leicht zur heißen Seite, ohne dass die Dichtigkeit oder die Schutzfunktion verloren geht.

Bild 14: JuSyS Flex, das Konzept

Bild 15: Wartungsfreier Betrieb seit 2014


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Aufgrund der sehr guten Erfahrungen mit dem neuen Konzept wurde das Einsatzgebiet auf sämtlich Übergangsbereiche im Kessel erweitert. Insbesondere Ecken, Knicke und Übergänge zwischen Abkleidungszonen (Bild 17) bieten sich hier an.

Ein weiterer neuer Aspekt ist der Einsatz in besonders großen Kesseln in ebenen Wandbereichen. Der so realisierte feuerfeste Kompensator ermöglicht eine deutliche Reduzierung der Spannungen aufgrund der möglichen Dehnungsaufnahme.

Das Konzept ist zum Patent angemeldet und offengelegt [2].

In Hinblick auf den Einsatz in hinterlüfteten Wänden ist auch die Nutzung als innen-liegende Sperrluftvertielkammer in vertikaler wie horizontaler Richtung mit geschützt.

Der Einsatz dieses innenliegenden Kammkastens bietet, insbesondere bei bestehenden Kesseln, die auf Hinterlüftung umgebaut werden sollen, große Vorteile.

Bild 16: Lösung von dehnungsbelasteten Situationen

Bild 17: Übergang zwischen Plattensystemen

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Das System leistet natürlich aufgrund der Möglichkeit Spannungen bzw. Dehnungen aufzunehmen einen guten Betrag, um schnellere An- und Abfahrvorgänge besser zu ermöglichen.

6. Wenn‘s wirklich schnell gehen soll Die bereits beschriebene Erwartung der Anlagenbetreiber an die Reduzierung der Dauer der Inbetriebnahmen bzw. Wiederinbetriebnahmen führt zu weiteren Entwicklungen im Bereich der Feuerfesttechnik.

Die Dauer der ersten Austrockung einer Abfallverbrennungsanlage ist zwar nicht unbedingt bestimmend für die Betriebskosten der Gesamtlebensdauer, aber auch schon von einem erheblichen Wert. Die Kosten für die Wiederinbetriebnahmen nach Revisionen übersteigen aber diesen Wert noch um ein Vielfaches.

Also ist hier die Feuerfesttechnik gefragt, um insbesondere Lösungen für ein schnelles Wiederaufheizen zu erarbeiten, ohne große Kompromisse bei den sonstigen Eigen-schaften des Feuerfestsystems zu machen (Bild 2).

Der höhere Aufwand für teurere Rohstoffe, Komponenten und Bindemittel steht aber nicht im Verhältnis zu den gesparten Kosten für Brennstoff und Betriebsausfall.

Die Themen Austrocknen und Aufheizen sind grundsätzlich verschieden zu betrachten.

Austrocknen ist mit dem im monolithischen Baustoff vorhandenen und dabei freiwer-denden Wasser korreliert. Aufheizen ist nur noch mit den Temperatur- bzw. Dehns-unterschieden in den Wandbereichen und der Tiefe des Feuerfestsystems korreliert.

Wasserdampf erzeugt bei höheren Temperaturen erhebliche Bildungsdrücke, die leicht die Grünfestigkeit des Betons oder des Kitts übersteigt. In diesem Falle käme es zur Bildung von Rissen, Lagen oder Fugen (Bild 23), oder dieser Druck kann zu einer explosionsartigen Zerstörung des Bauteils führen (Bild 21).

Bild 18: Herstellung einer Probe für die Versuchsreihen: befüllte Schalung (links); ausgeschaltes Element wird gedreht (rechts)


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Es müssen also Bindesysteme geschaffen werden, die entweder wasserarm bzw. wasser-frei sind oder die Wasser frühzeitig in ausreichend großer Geschwindigkeit freisetzen und schadlos durch die Wandung abtransportieren.

Temperaturmessung fürmanuelle Brennersteuerung

Schauloch

Gasbrenner

Bild 19: Versuchsstand Schnellaufheizbetone JuFast/Brenner und Vorderseite

Thermoelement(1 cm vor Betonplatte)

Bild 20: Versuchsstand Schnellaufheizbetone – Rückseite

Nach den Laboruntersuchungen wurden Proben in praxisnaher Dimension (Bild 18) hergestellt und verschärften Prüfbedingungen (Bild 22) ausgesetzt.

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Zusammenfassend kann man feststellen: Schnellaufheizbetone ermöglichen ein erstes Anfahren bzw. Austrocknen von 100 K/h ohne Haltezeiten. Sie sind als Gieß- und Spritzbeton erhältlich und benötigen keine besondere persönliche Schutzausrüstung, wie sonst bei Schnellaufheizbetonen mit Säurebinder notwendig.

Trotz dieser Eigenschaften haben sie nur geringfügig verlängerte Abbinde- und Aus-schalzeiten.

Bild 22: Aufheizversuche mit 200 K/h Temperaturanstieg

Bild 21:

Versuchsstand während Nullver-such ohne Schnellaufheizbeton

Temperatur°C

019. November

9:00 Uhr19. November




9:00 Uhr

150

300

450

600

750

900

1.050

1.200


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Bild 24: Keine Rissbildung beim High Performance Beton HP100Q

Bild 23: Unerwünschte Rissbildung eines konventionellen Betons

aufgeschnittenerBetonblockohne Rissbildung

Steinsäge

unerwünschte Rissbildung

aufgeschnittenerBetonblock mitRissbildung

7. Manchmal will man nur nachschauenGerade im Zusammenhang mit Verkürzung der Revisionszeiten und -kosten ist eine weitere Neuerung zu sehen. Die Inspektion von Kesselanlagen über eine von außen videoüberwachte und gesteuerte Inspektionsdrohne. Drohnen sind heutzutage sicher bekannt als Spielzeug oder Hobbygerät. In den letzten Jahren setzen sich Drohnen aber auch im Bereich der Bodenüberwachung, Inspektion von Hochspannungsleitungen, Kamine, Windkraftanlagen und Gebäuden als kostengünstiges Hilfsmittel durch.

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Folgerichtig war es nur eine Frage der Zeit bis Instandhalter versuchten ihre Kessel von innen zu Befliegen und Bilder und Videos zu erstellen, ohne dass ein teures und zeitaufwendiges Gerüst errichtet werden muss.

Es hat sich aber nun gezeigt, dass handelsübliche Drohnen, welche für den Außenbe-reich und Hobbyeinsatz gemacht sind im Einsatz in Kesseln, wenn auch preisgünstig, nur bedingt geeignet sind.

Die Nachteile ergeben sich aus der Enge des Raums, den Sicht- und Thermikbedingun-gen im Kessel. Um diese bekannten Schwächen zu eliminieren, wurde eine besondere Art von Innenraumdrohne entwickelt, die sich durch verschiedene Besonderheiten ausweist:

Bild 25: Kesselbefliegung mit einer JuSpect Drohne

Die Vorteile sind:

• Gesamte Drohne ist in einen doppelt kardanisch gelagerten kugeligen Käfig integ-riert und die Rotoren schützt

• der bei Wandkontakt der Drohne die Flugeigenschaften aufrecht erhält

• Wandbefahrungen in definiertem Abstand möglich (Abrollen)

• Sehr leistungsstarke Scheinwerfer

• Leistungsstarke push-Propeller, die staubhaltige Luft von oben ansaugen

• Kameraposition oberhalb der Propeller, nach oben und ferngesteuert schwenkbar

• FPV – First Person View in VR – Brille (virtuelle Realität)

• Gute Erreichbarkeit auch kleiner Öffnungen und sehr enge Räume

• Relaisantennen können die Steuer und Videosignale in den Kessel übertragen

• Infrarotkamera integriert (IR)


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Nachteile:

• Extrem hohe Anschaffungskosten

• Erfahrung als Inspektionspilot notwendig (Thermik und Orientierung im Raum)

• Erfahrung mit der Auswertung von FPV Videos sind notwendig, um gleich vor Ort mangelnde Informationen zu erkennen.

• Recht kurze ununterbrochene Flug- und Inspektionszeit von maximal 20 bis 25 Minuten (inklusive Hin- und Rückweg)

• Teilweise Gestänge des Schutzkäfigs sichtbar (aber keine Funktionsbeschränkung)

Bild 26: Drohne in einem beengten Raum und im IR-Modus

8. ZusammenfassungAbschließend lässt sich sagen, dass Entwicklungen immer einen Platz in der Technik haben werden. Das Unternehmen ist dauerhaft bestrebt, gestellte Aufgaben durch Neu- oder Weiterentwicklungen – im Großen oder im Kleinen – aufzunehmen und zu lösen.

Abkürzungsverzeichnis

RSW rechte SeitenwandLSW linke SeitenwandRW Rückwand/Trennwand zum 2. ZugVW VorderwandWDM Verschleißdaten ManagementLCM Lebensdauer ManagementFPV First Person View/Kamerasicht als ob man im Cockpit eines Flugobjektes sitzt VR Virtuelle RealitätIR Infrarot

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9. Literatur[1] Born, M.; Beckmann, M.: Korrosionsschutzmaßnahmen in Abfallverbrennungsanlagen und

Ersatzbrennstoff-Kraftwerken – Auswertung einer Betreiberbefragung. In: Thomé-Kozmiensky, K. J.; Beckmann, M. (Hrsg.): Energie aus Abfall, Band 9. Neuruppin: TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky, 2012, S. 393-410

[2] Herz, V.; Horn, M.; Möller, M. D.: Feuerfestsegment. D Patent DE102016114177A1, 01 08 2016

[3] Horn, M.; Aleßio, H.-P.; Bratzdrum, C.; Brell, J.; Molitor, D.: Wärmeübertragungsverhalten von hinterlüfteten Platten am praktischen Beispiel einer Abfallverbrennungsanlage. In: Thomé-Kozmiensky, K. J.; Beckmann, M. (Hrsg.): Energie aus Abfall, Band 8. Neuruppin: TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky, 2011, S. 325-344

[4] Horn, M.: JuSyS Tube Wall Protection – Technology, Experience and Commercial Aspects –. In: prewin. Mannheim: 2011

[5] Horn, M.; Kolbitsch, P.; Madl, F.: Keramische Rohrwandplattensysteme in Wirbelschichtfeue-rungsanlagen – Alternativkonzeption zur konventionellen Auskleidung mit Feuerfestbeton am Beispiel des EBS-Kraftwerks der Linz AG. In: Thomé-Kozmiensky, K. J.; Beckmann, M. (Hrsg.): Energie aus Abfall, Band 9. Neuruppin: TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky, 2012, S. 491-519

[6] Horn, M.; Schuierer, F.; Drexler, J.; Beul, H.-G.: Acht Jahre hinterlüftetes Plattensystem – JuSys Air. In: Thomé-Kozmiensky, K. J.; Beckmann, M. (Hrsg.): Energie aus Abfall, Band 6. Neuruppin: TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky, 2009, S. 519-544

[7] Imle, J.: Feuerfeste Werkstoffe für Abfallverbrennungsanlagen - Eigenschaften und Anforde-rungsprofil. In: Tagungsband Dampferzeugerkorrosion. SAXONIA: Freiberg, 2007

[8] Imle, J.: Hinterlüftetes keramisches Rohrwandschutzsystem – Problemlöser für kritische Be-reiche von Abfallverbrennungsanlagen. In: Thomé-Kozmiensky, K. J.; Beckmann, M. (Hrsg.): Optimierung der Abfallverbrennung 3. Neuruppin: TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky, 2006, S. 681-697

[9] Kaiser, M.: Untersuchung hinterlüfteter und geklebter Plattem J+G System ca. 80.000 Bh. Chemin GmbH, Augsburg, 2011

[10] Kiehne & Partner GmbH: WDM,2016

[11] Magel, G.; Molitor, D.; Bratzdrum, C.; Koch, M.; Aleßio, H.-P.: Wie kommt die Wärme ins Rohr? – Korrosion ist oftmals ein Symptom hoher Wärmestromdichte. In: Thomé-Kozmiensky, K. J.; Beckmann, M. (Hrsg.): Energie aus Abfall, Band 9. Neuruppin: TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky, 2012, S. 373-390

[12] Möller, M.; Horn, M.: Langfristerfahrung mit hinterlüfteten Platten über mehr als zehn Jahre– Ein Überblick. In: Thomé-Kozmiensky, K. J.; Beckmann, M. (Hrsg.): Energie aus Abfall, Band 10. Neuruppin: TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky, 2013, S. 503-523

[13] Schumacher: Deutsches Patentamt; Offenlegungsschrift DE19816059 A1. 1999. Deutschland Patent Offenlegungsschrift DE19816059 A1. 1999

[14] Zickert, U.: Improvement of the availability of MVV’s WtE plants. In: PREWIN General Assem-bly. Mannheim: 2011

Dorfstraße 51D-16816 Nietwerder-NeuruppinTel. +49.3391-45.45-0 • Fax +49.3391-45.45-10E-Mail: [email protected]

Abfallverbrennungsanlagen– Deutschland –

2014 | 2015ISBN: 978-3-944310-26-8Hardcover: 581 Seiten, mit farbigen AbbildungenPreis: 45,00 EUR

2016 | 2017ISBN: 978-3-944310-38-1Hardcover: 407 Seiten, mit farbigen AbbildungenPreis: 68,00 EUR

Elisabeth Thomé-Kozmiensky

112

1.5. Generalunternehmer (Planung und Ausführung)

Deutsche Babcock Anlagen GmbH

KesselerneuerungVon Roll Inova, resp. HITACHI Zosen InovaTurbinenerneuerung

1.6. Genehmigungsbehörde

Regierung von OberfrankenLudwigstraße 2095444 Bayreuth

1.7. Aufsichtsführende Behörde

Bayerisches Landesamt für UmweltschutzBürgermeister Ullrich-Straße 16086179 Augsburg

1.8. Inbetriebnahme1978: Linien 1 + 2 und Klärschlammbehandlung1981: Linie 31982: Erweiterung um Stromerzeugung 1982-1988: Fernwärmeauskopplung und -verteilung1990: Feuerraumoptimierung, 1. Erweiterung der Abgasreinigungsanlage1996: 2. Erweiterung der Abgasreinigungsanlage

Bild 3:

Abwasserbehandlungund Schlammentwässerung

Löschwasserbecken

Notstrom-aggregate

3+4

Katalysatoren(SCR)

Gewebefilter

Öl-tank

Waage

Zentral-lager

Grundstücksgrenze

Ausdehnungs-gefäß

EnergieteilAbwärmenutzungHeizwerk 1

Abfall-bunker

An-lieferung

Klärschlamm-Stapelbehälter

Kessel-haus

Elektro-filter

Teich

Luftkondensator

Maschinenhaus für neue

Turbine/Generator

Wertstoffhof Stadt Bamberg

KompostieranlageKläranlagengelände

AVA Augsburg

103

3. AbfallaufkommenAbfallartenHausmüll: 131.103 thausmüllähnlicher Gewerbemüll: 81.835 tSperrmüll: 14.204 tKrankenhausabfälle: 3.363 tinsgesamt: 230.505 t

4. Kapazität, Durchsatz und Geometrie

Kapazität (Auslegung) 255.000 t/adavon• Siedlungsabfälle: 251.500 t/a• Krankenhausabfälle: 3.500 t/abei einem Heizwert von 9,2 MJ/kg

Durchsatz (Siedlungsabfälle) Durchsatz 2014: 238.224 tDurchsatz 2013: 236.693 tDurchsatz 2012: 233.888 t

Durchsatz (Krankenhausabfälle)Durchsatz 2014: 3.363 tDurchsatz 2013: 3.097 tDurchsatz 2012: 3.257 t

Abmessungen des Baukörpers 235.000 m2

Bauhöhe ohne Kamin: 38 m

5. Anlieferung und LagerungAbfallanlieferungen mit: LKW ~ 35.000 Anlieferungen/Jahr

5.1. Waage

Hersteller: Bauart: BrückenwaageAnzahl: 3

5.2. Anlieferungshalle/Entladestation

Anzahl der Abkippstellen: 12

5.3. Bunker für feste Abfälle

Abfallart: SiedlungsabfälleMaße (l x b x h) 55 m x 13 m x 25 mnutzbares Volumen: 10.000 m3

Nutzmasse: ~ 5.000 tAnzahl der Abkippstellen: 12

Abfallart: Krankenhausabfällenutzbares Volumen: 5.000 m3

5.4. Bunker für Schlacken

nutzbares Volumen: ~ 500 m3

5.5. Betriebsmittellagerung

Heizöl: ~ 80 m3

Ammoniakwasser: ~ 60 m3

Kalksilo: ~ 50 m3

Natronlauge: ~ 50 m3Bild 4: Müllfahrzeuge beim Abkippen von

Abfall in Müllbunker

Bild 5: Schlackehalle der AVA Augsburg

ABFALLVERBRENNUNGSANLAGEN– Deutschland –

2014 | 2015


In der aktuellen Ausgabe 2016 | 2017 wird die Dokumentation deutscher Abfallverbrennungsanlagen fortgeschrieben.Zusammen mit dem ersten Band liegen uns nun zwei Werke vor, die sich gut ergänzen. Für den Leser ergibt sich bei Durchsicht der Bücher ein guter Überblick über den aktuellen deutschen Anlagenpark mit umfassenden Angaben zu Technik und Umwelt-auswirkungen der thermischen Behandlungsanlagen.Neue Anlagen sind hinzugekommen – insbesondere sind nun auch Ersatzbrennstoffkraftwerke dokumentiert – die übrigen Anlagendaten sind aktualisiert worden. Alle publizierten Informationen wurden von den Betreibern geprüft und freigegeben. Im aktuellen Buch werden insgesamt 41 Anlagen dargestellt, davon: • 33 Siedlungsabfallverbrennungsanlagen • 7 Ersatzbrennstoffkraftwerke • 1 Sonderabfallverbrennungsanlage.Die Veröffentlichungen sind als Zwischenbericht zu verstehen, die Arbeiten werden weitergeführt.

TK Verlag GmbH

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Herausgeber: Elisabeth Thomé-Kozmiensky

ABFALLVERBRENNUNGSANLAGEN– Deutschland –

2016 | 2017


– Deutschland –– Deutschland –– Deutschland –

http://www.vivis.de/fachbuecher/thermische-abfallb-energ-verwertung

neue feuerfestkonzepte für flexible betriebsweisen in … · 2018-04-18 · – ein Überblick –...

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