Thermische Anlagen in der Kehrichtverwertung

In den Kehrichtverbrennungsanlagen wird die thermische Energie der Verbrennung im Kessel zur Erzeugung von Wasserdampf genutzt. Für die Nutzung der Abfallwärme ist Wasser dank seiner hohen Wärmekapazität und der hohen Verdampfungswärmeaufnahme bestens geeignet.

Generell wird der klassische Rankine-Zyklus, der Wasserdampfkreis mit Kessel, Turbine, Kondensator und Druckerhöhungspumpe eingesetzt. Dieser bietet optimale Energienutzungsmöglichkeiten bei variablen Anforderungen.

Je nach Anlage wird verfügbare Energie auf unterschiedlichen Stufen an Nutzer abgegeben. Im Gegensatz zu einem über den Bedarf geregelten Kraftwerk wird bei der KVA die Energie aus dem Abfall jederzeit verwertet. Was nicht als Wärme direkt an Nutzer abgegeben werden kann, wird über die Turbine verstromt.

Eine Optimierung der Energienutzung bedingt Flexibilität in der Produktion von Energie um somit dem jeweiligen momentanen Bedarf gerecht zu werden. Beschränkt kann über ein Brennstoffmanagement, zum Beispiel mit Abfallzwischenlagerung, anderseits mit Energiespeicherung diese zusätzlich geforderte Flexibilität gewonnen werden.

Die I.C.E. AG ist spezialisiert auf die integrale Betrachtung des Wasser-Dampf Systems in Kehrichtverbrennungsanlagen. Von der Konzeptentwicklung, über Realisierung und Inbetriebnahme bis zum Rückbau einzelner Komponenten (auch bei laufender Anlage) bieten wir erfahrene Mitarbeiter.

Die Analyse des Wasser-Dampf-Systems einer MVA zeigt klar, dass die Turbinenleistung und der Wirkungsgrad einer Entnahmeturbine durch Anheben des Abdampfdruckes nur marginal beeinflusst werden. Einzig das Mengenverhältnis «Vorwärmung» zu Kondensation spielt eine Rolle. Ein Anheben des Abdampfdruckes reduziert die Leistung eines ND-Vorwärmers (abhängig vom Druckanstieg in der Anzapfung), bringt aber eine Reduzierung der Druckabfälle in den Leitungen und dadurch höhere Kapazität des Kondensators. Der elektrische Wirkungsgrad der Anlage wird eventuell leicht reduziert (abhängig vom Druck im Vorwärmer). Ein Anheben des Druckes im Speisewassertank dagegen benötigt mehr Vorwärmung aus der Entnahme, was den Kondensator ebenfalls entlastet und den elektrischen Wirkungsgrad der Anlage erhöht. Der Mülldurchsatz kann dadurch jedoch geringfügig gesenkt werden! (Höhere Speisewassertemperatur). Die Kesselreisezeit wird über die höhere Kesselabgastemperatur bei höherer Speisewassertemperatur reduziert.

Zusätzlich müssen alle Leitungen auf ihre Auslegungsleistung geprüft werden. Meistens zeigen die Hochdruckdampfleitungen limitierte Kapazität für Dampfmengensteigerungen.

Eine detaillierte Untersuchung des Lastverhaltens mit verifizierten Rechenprogrammen für Kessel, Rauchgaspfad und Energienutzung inklusive Turbine, Kondensationsanlage und Fernwärmenutzung zeigt im Vergleich zu den ursprünglichen Auslegungsdaten der Anlage die optimierte Fahrweise und die möglichen Optimierungsschritte und die Potentiale.

Die in verschiedenen Anlagen durchgeführten Analysen führten schon zu unterschiedlichen Leistungssteigerungsraten bis zu 20%. Bspw. wurde in der KVA Turgi dank einer vertieften thermischen Gesamtanalyse mit anschliessenden, gezielten Eingriffen in den Kessel die Mülldurchsatzleistung signifikant gesteigert sowie zusätzliche Fernwärmeauskopplung realisiert.

Mit der verifizierten Vergleichsrechnung verschiedener Lastpunkte über die gesamte Anlage wird die optimale Regelung für eine maximale Energiegewinnung ermittelt.