Energieeffiziente Altholzverbrennung

Vorausgegangen war ein umfangreiches Ausschreibungsverfahren, bei dem sich Polytechnik gegen zahlreiche Wettbewerber durchsetzen konnte. „Der Spezialist für Biomasseenergieanlagen ist sehr stolz auf seinen ausgezeichneten Ruf in der Branche. Neben der exzellenten Verbrennungstechnik führt man diesen auf viele erstklassige Referenzanlagen zurück“, betont man. Dies veranlasste letztendlich auch die Energie Ausserschwyz, dem niederösterreichischen Feuerungshersteller den Zuschlag zu erteilen.

Der Liefer- und Leistungsumfang seitens Polytechnik umfassten die gesamte Anlagentechnik ab der Brennstoffbeschickung bis zum Kamin. Das geschredderte Altholz wird in zwei Kammern abgekippt und in einem großflächigen Silobereich mithilfe eines Krans eingelagert. Der Beschickungskran übernimmt ebenfalls die Brennstoffaufgabe auf den hydraulischen Schubboden. Mit einem Trogkettenförderer werden die Hackschnitzel über einen Brandschutzschieber und einen Fallschacht zum hydraulischen Brennstoffeinschub befördert und über diesen dem Brennraum zugeführt.

Die neue Polytechnik-Kesselanlage verbrennt Hackschnitzel aus Altholz, die entsprechend der Verordnung den Altholzkategorien A1, A2 und A3 zuzuordnen sind. Einer stofflichen Verwertung des Rohstoffs Holz folgt somit letztendlich die energetische Verwertung. Erste Strom- und Wärmelieferungen an die örtlichen Versorgungsnetze fanden Mitte 2022 statt.

Reisezeit und Verfügbarkeit

Die Hochdruck-Heißdampfkesselanlage ist für eine thermische Leistung von 22 MW entsprechend einer Dampfleistung von rund 28,5 t/h und für einen maximalen Dampfdruck von 60 bar ausgelegt. Der Biomassekessel diene der Grundlastversorgung und solle möglichst ganzjährig betrieben werden, empfiehlt Polytechnik. Zum einen spielen hierbei die sogenannte Reisezeit und die Verfügbarkeit der Anlage eine Rolle. Die Reisezeit entspricht der Zeitdauer, über welche die Anlage betrieben werden kann, ohne dass man sie zur Wartung oder Reinigung abstellen muss. Eine hohe Verfügbarkeit und eine lange Reisezeit lassen sich mit einer großzügigen Dimensionierung und hochwertigen Ausführung aller Anlagenkomponenten erreichen. Des Weiteren ist aus Sicht von Polytechnik der Regelbereich der Anlage von großer Bedeutung, da im Sommer aufgrund des Schwachlastbetriebes bei einem Fernwärmenetz oftmals deutlich unter der Nennlast liegt.

Die Brennkammer als Herzstück der Anlage

Bei der Feuerung handelt es sich um eine adiabate Brennkammer mit einem großzügig dimensionierten, wassergekühlten Vorschubrost. Eine adiabatische Zustandsänderung ist ein thermodynamischer Vorgang, bei dem ein System von einem Zustand in einen anderen überführt wird, ohne Wärme mit seiner Umgebung auszutauschen. Polytechnik betrachtet die Wärmeerzeugung durch die Verbrennung und die anschließende Wärmerückgewinnung im Kessel grundsätzlich getrennt voneinander. Der Feuerungsspezialist vertritt die Auffassung, dass die Wärmeübertragung im Kessel nur dann gut und vor allem dauerhaft funktionieren könne, wenn zuvor eine vollständige Verbrennung stattgefunden habe. Polytechnik-Feuerungen werden daher stets individuell auf den jeweiligen Brennstoff ausgelegt und derart dimensioniert, dass eine vollständige Verbrennung aller organischen Bestandteile bereits in der Brennkammer gewährleistet ist – ohne Funkenflug oder gar Flammenbildung bis in die nachgeschalteten Wärmetauscher hinein und ohne unverbrannte Bestandteile in der Asche. Nur wenn dies der Fall sei, werde die im Brennstoff enthaltene Energie optimal und vollständig genutzt, ohne dass nicht reinigbare Ablagerungen im Kessel entstehen, betont man.

Beim nachgeschalteten Hochdruck-Heißdampfkessel handelt es sich um einen Wasserrohrkessel nach dem Naturumlaufprinzip, im Groben bestehend aus Economiser, Verdampfersystem und Dampfüberhitzer. Der Kessel ist mit einem Druckluftsystem zur vollautomatischen Reinigung der Rauchrohre während des Anlagenbetriebs ausgerüstet.

Bei der Planung und Umsetzung der Anlage wurde seitens des Auftraggebers großer Wert auf eine gute Zugänglichkeit und Wartungsfreundlichkeit aller Anlagenkomponenten gelegt. Dementsprechend wurde ein großzügig ausgelegter Begehungsstahlbau geliefert, der einen Zugang über Treppen zu allen wartungsintensiven Bereichen ermöglicht.

Rauchgasreinigung

Je nach Herkunft des Altholzes kann dieses gegenüber naturbelassenem Holz einen erhöhten Schadstoffgehalt aufweisen. Zur Rauchgasentstickung wurde daher eine selbst entwickelte SNCR-Anlage installiert. Dabei kommt es zu einer selektiven, nichtkatalytischen Reduktion der Stickoxide durch Harnstoffeindüsung. Polytechnik hat dieses System bereits bei vielen Projekten eingesetzt. Hierbei wurde stets ein hoher, die Erwartungen stets übertreffender Abscheidegrad erreicht.

Zur Rauchgasentstaubung dient bei der vorliegenden Anlage ein Gewebefilter. In diesem wird der Staubgehalt im Rauchgas auf unter 10 mg/Nm³, bezogen auf 11 % O₂, reduziert. Die Filterasche wird, getrennt von der Rost- und Flugasche, in einem Aschesilo gesammelt. Das Silo hat ein Fassungsvermögen von 100 m³.

Prozessvisualisierung

Polytechnik-Anlagen werden über eine sicherheitsgerichtete SPS von Siemens gesteuert. Besonderes Merkmal der Steuerung ist die hohe Regelgüte. Selbst bei einer stark schwankenden Lastabnahme bleiben die wesentlichen Betriebsparameter stabil. Sämtliche Betriebsdaten werden visualisiert und chronologisch gespeichert. Alle Anlagen lassen sich über Fernwartung überwachen. Die Kunden- und die Polytechnik-Mitarbeiter können sich hierzu via Internet jederzeit und von jedem beliebigen Ort aus in die Visualisierung einwählen, die Betriebsparameter kontrollieren und, falls erforderlich, korrigierend eingreifen.