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Schwachgasbericht Druckversion

Deponie Titisee-Neustadt Entsorgung von Deponieschwachgas durch eine flammenlose Oxidation - Abschlussbericht - In Zusammenarbeit mit: In Zusammenarbeit mit und gefördert durch das Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg Entsorgung von Deponieschwachgas durch eine flammenlose Oxidation 1.VERANLASSUNG3 2.FLAMMENLOSE OXIDATION UND E-FLOX-TECHNIK4 2.1Prinzip der flammenlosen Oxidation (Flox Verbrennung)4 2.2Bisherige Einsatzzwecke der Flox Verbrennung5 3.RAHMBEBEDINGUNGEN UND AUFBAU DER E-FLOX ANLAGE TITISEE- NEUSTADT 5 3.1Entgasungssystem der Deponie Titisee-Neustadt5 3.2Anlagenaufbau in Titisee-Neustadt6 3.3Regelbereich der Anlage8 3.4Genehmigungen8 3.5Sicherheitstechnische Überwachung der Anlage und Arbeitsschutz9 4.NUTZUNG DER ANFALLENDEN ABWÄRME10 5.WIRTSCHAFTLICHKEITSBETRACHTUNGEN11 6.DURCHGEFÜHRTE MESSUNGEN AN DER ANLAGE12 7.ERSTE BETRIEBSERFAHRUNGEN UND EINZELASPEKTE14 7.1Aufheizbetrieb14 7.2Umrüstungsaufwand bei veränderten Volumenströmen15 7.3Umrüstungsaufwand bei veränderten Methangehalten15 7.4Überwachung der Propangasleitungen15 7.5Lautstärke15 7.6Online Überwachung der Anlage16 7.7Propangastank16 7.8Abblaseeinrichtung16 8.ZUSAMMENFASSUNG17 20.07.2012 Seite 2 von 17 Entsorgung von Deponieschwachgas durch eine flammenlose Oxidation 1. Veranlassung Seit Beendigung der Betriebsphase auf der Deponie Titisee-Neustadt im Jahre 2004 ist ein stetiger Rückgang sowohl der abgesaugten Deponiegasmenge als auch des Methangehaltes zu verzeichnen. Aus diesem Grund wird das anfallende Deponiegas bereits seit 2006 nicht mehr über einen Gasmotor verstromt, sondern nur noch über eine Hochtemperaturfackel (HT-Fackel) verbrannt. In der jüngeren Vergangenheit konnte jedoch auch diese HT-Fackel aus den oben genannten Gründen nicht mehr durchgängig betrieben werden. Um wieder eine dauerhafte Deponieentgasung sicherstellen zu können, hat die ALB eine Ausschreibung zur Einrichtung einer Schwachgasverbrennungsanlage durchgeführt. Bei der Ausschreibung wurde von Seiten der ALB u.a. ein Leistungsbereich der Anlage von 15-38 Vol.-% Methan sowie ein Volumenstrom von 20 -100 m³/h gefordert. Das Angebot, das die ALB dann beauftragte, ein Nebenangebot der Fa. Depotec GmbH in Kooperation mit der Fa. E-Flox GmbH, sicherte der ALB sogar eine autotherme Verbrennung in einem Methanbereich von 6,5 - 40 Vol-% zu. Aufgrund der Umsetzung der Deponieverordnung im Jahre 2005 darf inzwischen kein organischer Abfall mehr unvorbehandelt abgelagert werden. Daher werden im Laufe der nächste Jahre viele Deponien, sowohl bereits stillgelegte, als auch noch weiterbetriebene, mit zum Teil stark zurückgehenden Deponiegasmengen und –qualitäten (v.a. ein Rückgang von Methan) umgehen müssen. Mit Hilfe dieser Technik, die bereits im Biogasbereich erfolgreich zum Einsatz kommt, könnte auch im Deponiegasbereich eine bislang vorhandene Lücke geschlossen werden. Derzeit vorhandene Technologien können Deponieschwachgas, das für eine herkömmliche HT-Fackel nicht mehr geeignet ist, bis in einen Bereich von rund 10-12 Vol-% Methan verbrennen. Bei Werten, die darunter liegen ist ein weiteres technisches System notwendig, das eine ordnungsgemäße Restentgasung sicherstellt. Die von E-Flox garantierten Werte würden es zukünftig ermöglichen, die Schwachgasentsorgung mit einem einzigen System durchführen zu können, zumal mit Hilfe einer Stützfeuerung mit Propan auch noch Methangehalte unter 6,5% zu verbrennen sind. Darüber hinaus bietet das E-Flox System noch die Möglichkeit einer Abwärmenutzung, was z.B. zur Raumheizung oder zur Holztrocknung eingesetzt werden kann. Mit Hilfe des nachfolgenden Berichtes und den zuvor getätigten Messungen und Untersuchungen soll erläutert werden, dass der Einsatz dieser Technologie auf vielen Deponien technisch sinnvoll sein könnte und darüber hinaus auch wirtschaftlich darstellbar wäre. Aufgrund des erwarteten Nutzens dieser Untersuchungen und Erfahrungen für andere Stadt- und Landkreise, wurde das Vorhaben durch das Umweltministerium Baden-Württemberg finanziell gefördert. 20.07.2012 Seite 3 von 17

2.2.3b FLOX Öl

Das Projekt "2.2.3b FLOX Öl" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Institut für Verbrennungstechnik durchgeführt. Dieses Vorhaben ist Teil des Verbundprojekts COOREFLEX-turbo (Turbomaschinen - Schlüsseltechnologien für flexible Kraftwerke und eine erfolgreiche Energiewende). Im Mittelpunkt des Projekts steht die Integration einer Flüssigbrennstoffstufe in das verbesserte, brennstoffflexible FLOX® Verbrennungssystem. DLR VT wird mit Siemens zusammenarbeiten und das Verbrennungssystem im Labormaßstab charakterisieren. Die Brennstoffdüsen sollen die Zweibrennstofffähigkeit eines FLOX® basierten Brenners für Öl/Wasseremulsion ermöglichen und für Brennkammersysteme maximaler Effizienz einsetzbar sein. Auch mit dem Backup-Brennstoffinjektor sollen niedrige Schadstoffemissionen erzielt werden. Durch die damit erzielte Maximierung der Versorgungssicherheit der Gasturbinen der nächsten Generation wird ein weiteres, essentielles Kriterium durch diese neuartige Technologie erfüllt. Zur Analyse unterschiedlicher Varianten der Flüssigbrennstoffeindüsung sollen Hochdruckexperimente durchgeführt werden Das Vorhaben stellt sich drei konkrete Arbeitsziele: Ein neuer Versuchsträgers im Labormaßstab für generische 1-Düsenanordnungen für den Hochdruckprüfstand HBK-S des DLR Instituts VT wird an die Flüssiginjektortechnologie angepasst (er steht aus einem anderen Vorhaben zur Verfügung). Mit seiner Hilfe werden die neuen Eindüsungskonzepte in den Tests untersucht und charakterisiert. Durch die Anwendung von laserdiagnostischen Messmethoden werden umfangreiche und detaillierte Validierungsdatensätze gewonnen.

Erweiterung der Einsatzgrenzen der FLOX Technik für kleine und große Brennerleistungen

Das Projekt "Erweiterung der Einsatzgrenzen der FLOX Technik für kleine und große Brennerleistungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von WS Wärmeprozesstechnik GmbH durchgeführt. Das Gesamtziel dieses Verbundforschungsvorhabens der Fa. WS Wärmeprozesstechnik, Renningen, und des Instituts für Industrieofenbau und Wärmetechnik der RWTH Aachen besteht darin, die bisherigen Leistungsgrenzen (circa 20 bis 300kW) der Technik der Flammlosen Oxidation (FLOX) für kleine (Mikro-FLOX) und große Brennersysteme (Mega-FLOX) zu erforschen und zu erweitern. Dadurch sollen weitere Anwendungsgebiete für diese innovative Verbrennungstechnik bei Kleinanlagen (z.B. Brennstoffzellen, kleine BHKWs und Restgasverbrennungsanlagen) und Großanlagen (z.B. Chemieanlagenbau, große Erwärmungsöfen wie Hubbalken- und Stoßöfen) erschlossen werden. In einer zu errichtenden Brennkammer werden Brenner größerer Leistung (größer als 1MW) getestet, untersucht und weiterentwickelt und die für den Einsatz in großen Anlagen erforderlichen Leistungsdaten ermittelt. In enger Kooperation mit der RWTH Aachen werden charakteristische Messgrößen anhand derer die Zuverlässigkeit von Computersimulationen beurteilt werden können. Dabei werden sowohl Brennerleistungen, Brennertypen und Brennstoffe (z.B. Wasserstoff in Erdgas) variiert.

Teilprojekt 2: Untersuchung der Gesamtanlage

Das Projekt "Teilprojekt 2: Untersuchung der Gesamtanlage" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik durchgeführt. Die modifizierte Absorptionskälteanlage der Firma Makatec, basierend auf dem Resorptionsprinzip (keine Reinstoffe in der Anlage) und der Flox-Brenner der Firma e-flox (FLammenlose Oxidation) werden miteinander zur Kälteerzeugung aus Biomasse kombiniert. Zusammen mit dem neuartigen Kessel der Firma Rylltec kann Kälte, auch für Tiefkühlanwendungen, direkt aus der Verbrennungswärme erzeugt werden. Bei der neuartigen Kälteanlage wird der Verdampfer einer konventionellen Absorptionskälteanlage durch einen Desorber und der Kondensator durch einen Absorber ersetzt. Die Anlage wird von Makatec mit kostengünstigen Plattenwärmetauschern gebaut. Die Abwärmeauskopplung im neuen Kessel muss im Gegensatz zu konventionellen Kesseln bei Temperaturen über 80 C erfolgen, mit max. Temperaturen bis 140 C. Der FLOX-Brenner soll direkt in dem neuen Kessel eingesetzt werden. Das Brennstoffspektrum des Brenners wird in dem Projekt hin zu flüssigen Brennstoffen (Bio-Öle, Fettsäuren etc.), erweitert. In Zusammenarbeit von e-flox mit Rylltech wird eine geeignete Brennkammer und der Kessel entwickelt. Die Gesamtanlage wird an der Uni Stuttgart aufgebaut, untersucht und optimiert. Simultan werden wirtschaftliche Anwendungen identifiziert und eine Verwertungsstrategie entwickelt.

Entwicklung eines Schmelzverfahrens für die Sekundäraluminiumproduktion unter Einsatz der flammenlosen Verbrennung

Das Projekt "Entwicklung eines Schmelzverfahrens für die Sekundäraluminiumproduktion unter Einsatz der flammenlosen Verbrennung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von FBB ENGINEERING GMBH durchgeführt. Zielsetzung und Anlaß des Vorhabens - Reduzierung des Energieeinsatzes - Reduzierung der CO2- und NOx-Emissionen - Reduzierung des Abbrandverlustes des Einsatzmaterials (Aluminium) - Einsatz von flammenlosen Brennern - Prozessoptimierung Allein die Tatsache, dass bei den NOx-Emissionen bereits eine erhebliche Reduzierung erreicht wurde und vermutlich noch allerhand Potential besteht, ist für Andritz-FBB Anlass genug, in dieser Richtung weitere Anstrengungen zu unternehmen. Darüber hinaus bleiben auch die Ziele einer Reduzierung des Energieeinsatzes und der CO2-Emissionen im Fokus. Generell zeichnet sich bereits ab, dass die Konkurrenzfähigkeit von Andritz-FBB auf dem Brennermarkt durch den Einsatz der flammenlosen Verbrennung gesteigert werden kann.

Demonstrationsprojekt 'Flammenlose, nicht katalytische Oxidation von Schadgasen im Altlastenbereich'

Das Projekt "Demonstrationsprojekt 'Flammenlose, nicht katalytische Oxidation von Schadgasen im Altlastenbereich'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ministerium für Umwelt, Natur und Forsten Schleswig-Holstein durchgeführt. In the framework of this demonstration project a technique well known from industrial processes shall for the first time be introduced to treat hazardous gases from waste disposal sites. Compared to common techniques the flameless non catalytic oxidation significantly reduces atmospheric emissions and is also an economically interesting alternative. The process of flameless non-catalytic oxidation introduces an innovative concept to the treatment of gas emissions of landfill sites. The flameless oxidation has previously been successfully used for the waste gas from industrial productions. The flameless oxidation of methane and other toxic components of the landfill gas is supposed to proceed in a ceramic fixed bed. The oxidation process is kept at a temperature of approximately 1000 degree Celsius, similar to the operating temperature in a high temperature flare. The main benefit of this technique evolves from the fact that autothermic operation of the oxidation process occurs even at low methane concentrations in a range where the gas would otherwise not be combustible. This new technique combines the advantages of both methods used for the treatment of landfill gas. Hazardous substances in the landfill gas are effectively treated. The composition of the resulting exhaust gas is comparable that of the high temperature flare exhaust gas. The amount of primary energy needed can be considerably reduced along with a significant decrease in CO2 production. The equipment is easy to service and compares to compost-filters. Depending on the individual condition on site, an exploitation of the process heat may be considered. The flameless, non-catalytic oxidation offers a both economically and ecologically beneficial approach to a technology that meets the provisions for a wide of application and should lead to a broad acceptance.

Teilprojekt 4: Brennerentwicklung

Das Projekt "Teilprojekt 4: Brennerentwicklung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von e-flox GmbH durchgeführt. Die modifizierte Absorptionskälteanlage der Firma Makatec, basierend auf dem Resorptionsprinzip (keine Reinstoffe in der Anlage) und der Flox-Brenner der Firma e-flox (FLammenlose Oxidation) werden miteinander zur Kälteerzeugung aus Biomasse kombiniert. Zusammen mit dem neuartigen Kessel der Firma Rylltec kann Kälte, auch für Tiefkühlanwendungen, direkt aus der Verbrennungswärme erzeugt werden. Bei der neuartigen Kälteanlage wird der Verdampfer einer konventionellen Absorptionskälteanlage durch einen Desorber und der Kondensator durch einen Absorber ersetzt. Die Anlage wird von Makatec mit kostengünstigen Plattenwärmetauschern gebaut. Die Abwärmeauskopplung im neuen Kessel muss im Gegensatz zu konventionellen Kesseln bei Temperaturen über 80 C erfolgen, mit max. Temperaturen bis 140 C. Der FLOX-Brenner soll direkt in dem neuen Kessel eingesetzt werden. Das Brennstoffspektrum des Brenners wird in dem Projekt hin zu flüssigen Brennstoffen (Bio-Öle, Fettsäuren etc.), erweitert. In Zusammenarbeit von e-flox mit Rylltech wird eine geeignete Brennkammer und der Kessel entwickelt. Die Gesamtanlage wird an der Uni Stuttgart aufgebaut, untersucht und optimiert. Simultan werden wirtschaftliche Anwendungen identifiziert und eine Verwertungsstrategie entwickelt. E-flox ist für die Entwicklung und Integration der Brenner verantwortlich

Teilprojekt 3: Kesselentwicklung

Das Projekt "Teilprojekt 3: Kesselentwicklung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ryll-Tech GmbH durchgeführt. Die modifizierte Absorptionskälteanlage der Firma Makatec, basierend auf dem Resorptionsprinzip (keine Reinstoffe in der Anlage) und der Flox-Brenner der Firma e-flox (FLammenlose Oxidation) werden miteinander zur Kälteerzeugung aus Biomasse kombiniert. Zusammen mit dem neuartigen Kessel der Firma Rylltec kann Kälte, auch für Tiefkühlanwendungen, direkt aus der Verbrennungswärme erzeugt werden. Bei der neuartigen Kälteanlage wird der Verdampfer einer konventionellen Absorptionskälteanlage durch einen Desorber und der Kondensator durch einen Absorber ersetzt. Die Anlage wird von Makatec mit kostengünstigen Plattenwärmetauschern gebaut. Die Abwärmeauskopplung im neuen Kessel muss im Gegensatz zu konventionellen Kesseln bei Temperaturen über 80 C erfolgen, mit max. Temperaturen bis 140 C. Der FLOX-Brenner soll direkt in dem neuen Kessel eingesetzt werden. Das Brennstoffspektrum des Brenners wird in dem Projekt hin zu flüssigen Brennstoffen (Bio-Öle, Fettsäuren etc.), erweitert. In Zusammenarbeit von e-flox mit Rylltech wird eine geeignete Brennkammer und der Kessel entwickelt. Die Gesamtanlage wird an der Uni Stuttgart aufgebaut, untersucht und optimiert. Simultan werden wirtschaftliche Anwendungen identifiziert und eine Verwertungsstrategie entwickelt. E-flox ist für die Entwicklung und Integration der Brenner verantwortlich

Validierung von Heizölflammen mit Wasser - Messungen im Labormaßstab

Das Projekt "Validierung von Heizölflammen mit Wasser - Messungen im Labormaßstab" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Institut für Verbrennungstechnik durchgeführt. Dieses Vorhaben ist Teil des Verbundprojekts Siemens Clean Energy Center 'Entwicklung von Verbrennungstechnologien für die klimaschonende Energieerzeugung'. Im Mittelpunkt des Projekts stehen Entwicklungswerkzeuge für die Simulation von Flüssigbrennstoffbrennern und deren Validierung, die für die Weiterentwicklung von Doppelbrennstoffinjektoren (gasförmig/flüssig) für erweiterte Brennstoffflexibilität genutzt werden. DLR VT wird mit Siemens zusammenarbeiten und das Verbrennungssystem im Labormaßstab charakterisieren und dabei umfangreiche Messdatensätze für Heizölflammen mit Wassereindüsung aufnehmen. Derartige Brennstoffdüsen ermöglichen die Zweibrennstofffähigkeit eines FLOX® basierten Brenners für Öl/Wasseremulsion und werden für Brennkammersysteme maximaler Effizienz eingesetzt. Auch mit dem Backup-Brennstoffinjektor sollen niedrige Schadstoffemissionen erzielt werden. Durch die damit erzielte Maximierung der Versorgungssicherheit der Gasturbinen der nächsten Generation wird ein weiteres, essentielles Kriterium durch diese neuartige Technologie erfüllt. Das Vorhaben hat zum Ziel, vorhandene Datensätze für Heizölflammen mit Wasser zu komplettieren und neue Datensätze zu erzeugen. Ein vorhandener Versuchsträger im Labormaßstab für generische 1-Düsenanordnungen für den Hochdruckprüfstand HBK-S des DLR Instituts für Verbrennungstechnik steht aus einem anderen Vorhaben zur Verfügung. Mit seiner Hilfe werden die Eindüsungskonzepte in den Tests untersucht und charakterisiert. Durch die Anwendung von laserdiagnostischen Messmethoden werden umfangreiche und detaillierte Valdierungsdatensätze gewonnen. Zum einen liegt der Fokus auf einer Temperaturmessung in den Flammen, zum anderen soll ein Verfahren zur Charakterisierung der Brennstoffverteilung am Ende des Mischrohrs entwickelt, erprobt und angewandt werden.

FLOX für Glasschmelzöfen - Energieeinsparung und Schadstoffminderung an Glasschmelzwannen durch Einsatz der Flammenlosen Oxidation (GlasFLOX)

Das Projekt "FLOX für Glasschmelzöfen - Energieeinsparung und Schadstoffminderung an Glasschmelzwannen durch Einsatz der Flammenlosen Oxidation (GlasFLOX)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gaswärme-Institut e.V. durchgeführt. Mit Hilfe eines neuartigen Brennerkonzeptes soll versucht werden, die Reaktionzonen derart einzustellen, dass ein deutlicher Energiespareffekt auftritt. Zusätzlich wird die NOx-Bildung gehemmt, so dass Glasschmelzwannen mit höherer Luftvorwärmung betrieben und somit Abgaswärmerückgewinnungsmaßnahmen effektiver genutzt werden können. Das Projekt gliedert sich in eine erste Testphase an Versuchseinrichtungen, bei denen experimentelle Untersuchungen und mathematische Modellierungsarbeiten durchgeführt werden, um den Brenner vor dem ersten Industrieeinsatz zu optimieren, und die daran anschließenden Praxistests an reellen Glasschmelzöfen. Anhand einzelner Brennertests sowie anhand von Ergebnissen einer Wannengesamtumrüstung auf die neue Brennertechnologie sollen die Vorteile hinsichtlich Energieeinsparung und Reduktion der Schadstoffemissionen überprüft werden. Aufgrund der Publikation und gezielten Streuung der Erkenntnisse in der Glasindustrie ist mit einer weit verbreiteten Einführung der neuen Brennertechnologie zu rechnen, so dass branchenweit mit deutlichen CO2- und NOx-Emissionsrückgängen gerechnet werden kann.

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