ERC gibt Gas - Feuerung und Entstickung für die Papierfabrik Palm
Für den Dampferzeuger mit Wirbelschichtfeuerung in der Papierfabrik Palm lieferte die ERC GmbH die Gasfeuerung zum Anfahren des Kessels, einen Biogasbrenner zur Entsorgung von aufgefangenen Produktionsabgasen sowie die SNCR Anlage zur Entstickung der Rauchgase aus der Wirbelschichtfeuerung.
Zünd- und Stützbrenner
Misch- und Messmodul
Biogasbrenner
Zündbrenner
Die ERC GmbH ist auf die Herstellung, den Vertrieb und die Anwendungstechnik von Additiven zur Prozessoptimierung und Emissionsreduzierung bei der Verbrennung fossiler und biogener Energieträger spezialisiert. Darüber hinaus konzipiert und baut ERC Brenner für flüssige und gasförmige Brennstoffe sowie Entstickungsanlagen nach dem katalytischen und nicht-katalytischen Verfahren (SCR, SNCR). Insgesamt betreut ERC über 7.000 Kunden sowie über 500 Industrieanlagen in Deutschland, Europa und Übersee.
Einer dieser Kunden ist die Papierfabrik Palm in Wörth, Rheinland-Pfalz, die über die modernsten Papiermaschinen der Welt verfügt. Insgesamt betreibt Palm 4 Papierfabriken (3 in Deutschland, 1 in Großbritannien) mit 7 Papiermaschinen und einer Produktion von 1,9 Millionen to p.a. Aus 100% Altpapier werden Zeitungsdruckpapiere und Wellpappenrohpapiere hergestellt. Das Werk in Wörth hat eine optimale Straßenanbindung, einen Bahnanschluss und verfügt über eine eigene Schiffsverladung am Rhein.
Seit 2007 versorgt ein betriebseigenes Kraftwerk die Papierfabrik vollständig mit selbst produziertem Dampf und Strom. Für den von der Austrian Energy & Environment errichteten Dampferzeuger mit Wirbelschichtfeuerung lieferte die ERC GmbH die Gasfeuerung zum Anfahren des Kessels, einen Biogasbrenner zur Entsorgung von aufgefangenen Produktionsabgasen sowie die SNCR Anlage zur Entstickung der Rauchgase aus der Wirbelschichtfeuerung. Die Anlage wurde nach der 17. BimschV genehmigt.
Die Strom- und Dampferzeugung für den Betrieb der Papiermaschine geschieht nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung mittels einer Dampfturbine. Der Dampferzeuger dient der thermischen Wiederverwertung der bei der Aufbereitung von Altpapier anfallenden Sortierreststoffe, die in einer Wirbelschichtfeuerung verbrannt werden.
Der Feuerraum des Kessels ist in zwei Bereiche unterteilt, der Freiraumzone direkt über dem Wirbelbett und der Nachbrennzone vor dem Übergang in den zweiten Zug. In jeder Zone wurden 2 Gasbrenner von je 10 MW installiert.
Zum Anfahren des Kessels muss der Feuerraum samt dem Sand im Wirbelbett vor der Zugabe der Sortierreststoffe durch die Brenner allmählich auf die erforderlichen Temperaturen vorgewärmt werden (650°C). Beim Anfahren aus dem kalten Zustand dauert die Anfahrphase ca. 7 - 8 Stunden. Dabei wird anfangs nur ein Brenner mit Mindestleistung betrieben. Der Luftüberschuss im Feuerraum ist durch die Wirbelluft sehr hoch. Am Ende des Anfahrvorganges sind alle Brenner mit voller Leistung in Betrieb, die Feuerraumtemperatur beträgt > 850°C, der Sauerstoffgehalt im Feuerraum sinkt bis ca. 8 Vol.% trocken. Nach der Zugabe des Festbrennstoffes wird die Brennerleistung schrittweise reduziert und die Brenner nacheinander abgeschaltet.
Sobald der Kessel mit den Sortierstoffen in Betrieb ist, dienen die Brenner zum Aufrechterhalten der Dampfparameter bei abfallender Leistung der Hauptfeuerung und zur Reduzierung von unverbrannten Bestandteilen aus der Sortierstoffverbrennung. Diese Betriebsweise erfordert eine extrem hohe Zündsicherheit, da die Brenner nur kurzzeitig in Betrieb sind, aber bei Bedarf schnell zugeschaltet werden müssen.
Aus diesem Grund wurden von der ERC Brenner mit zweifacher Luftstufung geliefert. In der Luftvorlage wird die Verbrennungsluft in zwei Ströme aufgeteilt. Der größere Teil der Verbrennungsluft wird über den Drallregler in Rotation versetzt, wobei sich die Flammenlänge über die Stärke des Dralls beeinflussen lässt. Der kleinere Teil der Verbrennungsluft wird durch das Kernluftrohr zum Zündschirm geleitet, der zur Stabilisierung der Flamme dient. Die sechs Gaslanzen sind ebenfalls im Kernluftrohr angeordnet. Das Gas wird über den Gasring auf die Lanzen verteilt. Jede Lanze kann sowohl axial als auch radial verstellt werden.
Die Brenner werden einzeln über einen elektrischen Verbundregler gesteuert, der im Brennersteuerschrank installiert ist. Jeder Brenner erhielt eine Luftregelklappe und ein Gasregelventil, das mit den notwendigen Sicherheitsabsperrungen auf einer Armaturenstation angeordnet wurde.
Zusätzlich wird das Wirbelbett mit vorgewärmter Luft aufgeheizt. Dazu wird die Verbrennungsluft in einer von ERC installierten Brennkammer auf bis zu 600°C aufgeheizt. Die dazu benötigte Wärme wird mittels eines Gasbrenners erzeugt. Die Regelung ist analog zu den Aufheiz- und Stützbrennern aufgebaut.
Der Biogasbrenner wird zur Unterstützung der Verbrennung von Festbrennstoffen verwendet. Das dafür notwendige Biogas wird in der werkseigenen Kläranlage der Papierfabrik erzeugt. Dieser Brenner wird mit einer zentralen Gaslanze und einem Zündschirm zur Stabilisierung der Flamme gebaut mit eigener Verbrennungsluftversorgung. Die Luftmenge wird entsprechend der anfallenden Biogasmenge geregelt.
Die Verbrennungsanlage der Sortierreststoffe erreicht mit den Primärmaßnahmen den Grenzwert von 200 mg/m3 NOx nicht. Daher ist eine Entstickung der Abgase notwendig. Zur Minderung der NOx Emissionen wurde dem kostengünstigen und effizient arbeitenden SNCR der Vorzug vor einem SCR-Verfahren mit Katalysator gegeben.
Als Entstickungsmittel kommt eine 40% Harnstofflösung zum Einsatz. Die SNCR-Anlage besteht im Wesentlichen aus dem Tanklager mit Befülleinrichtung für das Reduktionsmittel, der Misch-, Mess- und Verteilereinrichtung und dem Eindüssystem. Zur besseren Verteilung des Entstickungsmittels im Feuerraum wird die 40% Harnstofflösung mit entmineralisiertem Wasser verdünnt. Das Eindüssystem ist so ausgelegt, dass über den Feuerraumquerschnitt überall ausreichend Reduktionsmittel zur Verfügung steht. Dazu sind sechs Lanzen in der Nachverbrennungszone installiert, die mit von der ERC für diesen Einsatz entwickelten Zweistoffdüsen ausgerüstet sind. Als Zerstäubermedium wird Druckluft eingesetzt.
Die Verbrennungsanlage konnte mit den Installationen der ERC GmbH an die Papierfabrik Palm in Wörth übergeben und in Verwendung genommen werden. Fazit: ERC hat einen zufriedenen Kunden mehr.
Autor: Sebastian Rauterberg, ERC GmbH
