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Mathematische Modellierung und experimentelle Untersuchungen zur Pyrolyse von Abfällen in einer Wirbelschicht und an einem Drehrohr im Pilotmaßstab

Das Ziel des hier in einem Paketantrag vorgeschlagenen Forschungsvorhabens besteht in der Entwicklung eines mathematischen Basismodells für die Pyrolyse von Abfällen, das in Verbindung mit den jeweiligen Reaktormodellen für die Beschreibung der Pyrolyse in einer Wirbelschicht und in einem Drehrohr geeignet ist. Dabei entspricht die Wirbelschicht als Reaktormodell einem oder wenigen Rührkesselelementen. Die Hintereinanderschaltung mehrerer dieser Elemente führt zum Kolbenströmermodell für das Drehrohr. Das bisher in Wirbelschichtreaktoren gesammelte, umfangreiche Datenmaterial zur Pyrolyse von homogenen Abfällen soll zunächst in einem detaillierten, mechanistischen Reaktionsmodell mit einem bereits erprobten Wirbelschichtmodell kombiniert werden. Dieses sehr detaillierte Modell liefert grundsätzliche Erkenntnisse zur Bedeutung einzelner Transport- und Reaktionsmechanismen für vergleichsweise homogene Abfallstoffe (z.B. Polymermischungen). Für komplex zusammengesetzte Abfälle, wie z.B. Schredderleichtfraktion, müssen vor dem Hintergrund fehlender Basisdaten bzgl. stoffspezifischer Eigenschaften und Daten zum Transport- oder Mischungsverhalten jedoch entsprechend vereinfachte Summenparameter u.a. mit Thermowagenuntersuchungen im Labor- und Technikummaßstab ermittelt werden. Das auf diese Weise gewonnene vereinfachte Basismodell für komplex zusammengesetzte Abfälle dient dann als Grundlage für das weiter zu entwickelnde Gesamtmodell für das Drehrohr.

Bestimmung von Schadstoffgehalten und der Schadstoffverteilung von Ersatzbrennstoffen im Technikumsmassstab

Im Fachgebiet Abfalltechnik steht eine Technikumsverbrennungsanlage (TVA), die Speziell für die Energie-, Massen- und Schadstoffbilanzierung von Verbrennungsversuchen entwickelt und in den letzten Jahren mehrfach modifiziert wurde. Die Energie- und Massenbilanzierung wird seit Jahren erfolgreich genutzt. Im Rahmen dieses Projektes konnte als erstes die Qualität der Schadstoffbilanzierung mit Hilfe der in dieser Untersuchung durchgeführten Verbrennungsversuche am Beispiel Chlor gezeigt werden. Dazu wurden Verbrennungsversuche an der TVA durchgeführt, bei denen Holz/PVC-Mischungen und Holz/NaCl-Mischungen, die bis zu 6 Ma-Prozent Chlor enthielten, eingesetzt wurden. Um die Widerfindungsraten von Chlor bei den Verbrennungsversuchen in der TVA zu bestimmen und um zusätzlich Aussagen über den Transfer des Chlors in die verschiedenen Fraktionen machen zu können, wurden die Chloranteile in den einzelnen Fraktionen Rauchgas, Asche und Flugstaub ermittelt. Die HCI-Konzentrationen im Rauchgas wurden mit dem OPSIS-Messsystem analytisch bestimmt. Die Staub- und Aschegehalte wurden ermittelt und der Flugstaub und die Asche auf ihre Chlorgehalte untersucht. In den drei Fraktionen Rauchgas, Asche und Flugstaub konnten 95,1 bis 101,7 Prozent des eingesetzten Chlors wieder gefunden werden. Es wurden bei den Holz/PVC-Mischungen 82 bis 85 Prozent des Chlors im Rauchgas, 11 bis 14 Prozent in der Asche und etwa 1,4 Prozent im Flugstaub ermittelt. Bei anschließenden Vergleichen zeigten diese Transferkoeffizienten eine gute Übereinstimmung mit hochgerechneten Transferkoeffizienten aus Laboruntersuchungen von Schirmer (2005). Damit wurde gezeigt, dass die Veränderungen und Umbauten an der TVA in den letzten Jahren zu einer Verbesserung der Schadstoffbilanzierung geführt haben und diese dadurch erfolgreich durchgeführt werden kann. Damit ist die TVA für weitere Schadstoffermittlungen von unbekannten Ersatzbrennstoffen gut geeignet. Neben der Ermittlung von Ersatzbrennstoffen wurde die TVA in jüngster Zeit auch für die Bestimmung der Chlorfreisetzung ins Rauchgas eingesetzt: die kontinuierliche Erfassung der Schadstoffkonzentrationen im Rauchgas mit dem Messsystem OPSIS ermöglicht die zeitliche Schadstofffreisetzung ins Rauchgas zu bewerten, da aufgrund der semikontinuierlichen Brennstoffzugabe charakteristische Konzentrationsverläufe gewonnen werden.

Biologische Behandlung von Bioabfaellen, Restmuell etc.

Auf dem Gebiet der biologischen Behandlung organischer Abfaelle bestehen umfangreiche sowie jahrelange fachliche Erfahrungen und wissenschaftlich fundierte Kenntnisse. Diese umfassen die Verfahren zur Behandlung getrennt gesammelter Bioabtaelle auf aerobem und anaerobem Wege ebenso, wie die mechanisch-biologische Behandlung von Restmuell zur Verbesserung der Ablagerungseigenschaften von Siedlungsabfaellen. Eine schnelle Problemloesung ist auf diesen Gebieten in Form von Planung, Anwendung und Durchfuehrung entsprechender Verfahrens- und Anlagentechnik moeglich. Darueber hinaus kann eine Bewertung vorhandener Anlagentechnik und die Beratung mit dem Ziel der Anlagenoptimierung durchgefuehrt werden. Dies schliesst ebenso die begleitende Analyse mit ein. Hierzu werden wir nicht zuletzt auch durch die vorhandenen wissenschaftlichen Strukturen, Versuchs- und Analysemoeglichkeiten am Fachgebiet Abfallwirtschaft in die Lage versetzt.

Biologisch-Mechanische Aufbereitung (BMA) von Restmuell im technischen Massstab

Die TA Siedlungsabfall schreibt eine Vorbehandlung von Restmuell aus Haushaltungen und Gewerbe sowie von Klaerschlaemmen vor der Deponierung vor. Durch die Inertisierung werden der Sickerwasseranfall, die Gasbildung und Setzungen des Deponiekoerpers, wie fuer unbehandelte Abfaelle typisch, vermieden. Die BMA soll ein aehnlich stabiles Langzeitverhalten des Deponiegutes ermoeglichen, wie die thermische Oxidation des Restmuells. Hierfuer werden verfahrenstechnische Varianten der BMA sowie die erforderlichen Prozessparameter untersucht. Fuer die Senatsverwaltung fuer Stadtentwicklung und Umweltschutz Berlin ist von der ITU 1990 im Rahmen einer Konzeptstudie die BMA entwickelt und in mehreren Bundeslaendern weiterbearbeitet und in Grossversuchen eingesetzt worden. An dem z.Zt. im Land Brandenburg im Technikumsmassstab laufenden Modellprojekt ist die TFH im Rahmen einer Kooperation mit der ITU an der Optimierung der Mieten- und Containerrotte beteiligt. Bei der hier durchgefuehrten biologisch-mechanischen Aufbereitung von Restmuell im technischen Massstab gehen der Intensivrotte in Mieten (Stufe I) und in Rottecontainern (Stufe II) die mechanischen Aufarbeitungsschritte Anlieferung, Sichtung, Zerkleinerung und Siebung des Restmuells voraus und werden in einer der Deponie angeschlossenen Anlage durchgefuehrt. In der Stufe I werden Dreieck- und Trapezmieten unterschiedlicher Groesse und Abdeckung angelegt. Die Rottedauer betraegt 1 bis 5 Monate. Fuer die Optimierung der Intensivrotte in Containern der Stufe II stehen prozessgesteuerte Rottecontainer zur Verfuegung, die ueber eine Temperatur- und Luftregelung, Bewaesserungseinrichtungen, Sickerwassererfassung und Abluftreinigungseinheit verfuegen. Die Fraktion kleiner 60 mm wird zwei Wochen intensiv gerottet und anschliessend drei Monate in Dreiecksmieten nachgerottet. Variiert werden in den Stufen 1 und II die mechanische Aufbereitung, Umsetzintervalle, Belueftung sowie Zuschlagstoffe.

Pyrolyse von Kohlenstoff-Fasermaterialien (Drehrohr)

INPRO - Innovative Prozessfuehrung: Methoden und Werkzeuge zur Prozessfuehrung von komplexen verfahrenstechnischen Anlagen am Beispiel von Muellverbrennungsanlagen

Die energetische Optimierung von verfahrenstechnischen Prozessen erfordert eine detaillierte Kenntnis der jeweiligen Vorgänge, die Ableitung von und die Beschreibung durch charakteristische Kenngrößen und Analyse in Verbindung mit off-line Daten, eine dedizierte Modellierung sowie die regelungstechnische Umsetzung zur eigentlichen Optimierung. Die Umsetzung der Algorithmen in echtzeitfähige, zuverlässige und sichere Softwaresysteme und -werkzeuge mit dem angestrebten Transfer in die industrielle Anwendung sind weitere Ziele der Arbeiten. Prozessschritte bei Celitement External Link wie die Entsäuerung, der Hydrothermalprozess im Autoklaven und die Mahlung sind durch neuartige Messtechniken zu erfassen, zu analysieren und modellmäßig durch charakteristische Kenngrößen zu beschreiben. Darauf aufbauend können diese Prozessschritte regelungstechnisch mit softwarebasierten Werkzeugen beherrscht werden. Im Rahmen des Energy Lab 2.0 als Plattform für die Lösungskonzepte der zukünftigen hochgradig verteilten Energiesysteme stehen Aspekte der Software wie Zuverlässigkeit, Safety, Security und Beherrschbarkeit in vielfältiger Weise als Forschungsfragen an. Sichere Anwendungen erfordern sichere Betriebs- oder Laufzeitumgebungen. Im Rahmen des Energy-Lab 2.0 wird das Konzept für ein Betriebssystem für Geräte im Energiebereich entwickelt, das Betriebs- und Angriffssicherheit systembedingt garantiert. Im KASTEL External Link Projekt 'Modell-basierte Plausibilitätsprüfung für sicherheitskritische Infrastrukturen des Energy Lab 2.0' wird das Querschnittsthema Zuverlässigkeit, Safety und Security von Software begleitend erforscht und prototypisch umgesetzt. Außerdem werden Methoden und Architekturen für zuverlässige und sichere Softwaresysteme erforscht.

Untersuchungen zur mechanisch-physikalischen Trennung von Altpapierspuckstoffen durch Druckluftinjektionen

Abfallwirtschaftskonzeption fuer einen Abfallzweckverband

Abwassertechnische Untersuchungen zur Behandlung von Kondensaten aus der Holzspaenetrocknung

Abfallwirtschaftsplan

Mit Veröffentlichung vom 17. September 2002 wurde der Abfallwirtschaftsplan des Landes M-V durch den Umweltminister fortgeschrieben. Unter Beibehaltung des Vorrangs der Abfallvermeidung wurde der Abfallwirtschaftsplan stärker als bisher auf die Belange einer ressourcenschonenden Entsorgung ausgerichtet.

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