Türkische Papierfabrik versorgt sich selbst mit Energie
Papierschlamm sinnvoll genutzt

Freitag, 28. Juni 2019 Das größte türkische Papierwerk befindet sich zusammen mit einer Verbrennungsanlage für Produktionsrückstände in Çorlu, etwa 100 Kilometer von Istanbul entfernt. Der für die Papierproduktion hohe Energiebedarf wurde in der Vergangenheit durch Erdgas abgedeckt – die anfallenden Reststoffe aus dem Papierwerk auf Deponien in der Nähe gegen eine Gebühr entsorgt. Das ist Vergangenheit. Eine neue Strategie löste das Energie- und Entsorgungsproblem.

Die Verbrennungsanlage im türkischen Çorlu dient der thermischen Verwertung von Papierschlämmen und Spuckstoffen.
© Foto: Outotec
Die Verbrennungsanlage im türkischen Çorlu dient der thermischen Verwertung von Papierschlämmen und Spuckstoffen.

Kernelement der Anlage von Çorlu ist ein Wirbelschichtofen mit offenen Düsenboden. Errichtet wurde sie von Outotec Oyj, einem finnischen Unternehmen. Zum schlüsselfertigen Liefer- und Leistungsumfang gehörten neben der eigentlichen Prozesstechnik auch die Montage und komplette Inbetriebnahme der Gesamtanlage. Der Projektstart erfolgte im Februar 2012 mit der Vertragsunterzeichnung. Seit 2015 werden erfolgreich, wie vertraglich zugesagt, kontinuierlich Reststoffe aus dem Papierrecycling verbrannt. Dabei handelt es sich im Detail um Papierschlämme, Spuckstoffe sowie Klärschlämme aus der dazugehörigen Abwasserreinigungsanlage und Zöpfe aus dem Pulper.

 

 

Aufgrund der Brennstoffvielfalt bot sich als Lösung die thermische Verwertung der Reststoffe in einer Wirbelschicht an. Durch den guten Wärme- bzw. Stofftransport kann mit dem vorhandenen Brennstoffmix besonders in Anbetracht schwankender Zusammensetzungen der Fraktionen eine saubere Verwertung nach europäischem Standard realisiert werden.

 

 

Eine erste Fragestellung zur Auswahl der Verfahrenstechnik betraf das richtige Zusammenführen der verschiedenen Brennstoffe. Im Groben kann man die Fraktionen in Schlämme sowie eine RDF-Fraktion (engl. Refuse Derived Fuel, aus Abfall gewonnene Ersatzbrennstoffe) teilen, welches so im Bunkerkonzept realisiert wurde.

 

Aufgrund der Größe der Wirbelschicht wird der Brennstoff über zwei Linien zugeführt. Da zur Verteilung des Brennstoffgemisches Wurfbeschicker zum Einsatz kommen, kann auf eine aktive Mischung der Fraktion Schlämme mit RDF verzichtet werden.

 

 

Da der Brennstoff einen Anteil von nicht verbrennbaren Fremdstoffen mit sich führt und eine aufwändige Brennstoffaufbereitung nicht vorgesehen war, wurde die Wahl des Verbrennungsreaktors auf eine stationäre Wirbelschicht mit offenem Düsenboden gelegt.

 

Der offene Düsenboden erlaubt eine kontinuierliche Ausschleusung des Bettmaterials, welches Sand und Fremdstoffe wie FE-Metalle im Sinne von Nagelschrott (z.B. Drähte, Büroklammern etc.) und Nichtmetalle wie Steine und Glasfraktionen beinhaltet. In einem nachgeschalteten Sieb wird anschließend das Sandmaterial von diesen Störstoffen getrennt und dem Ofen erneut zugeführt.

 

In Anbetracht des hohen Calcium-Anteils im Brennstoff konnte die Rauchgasreinigung einfach gehalten werden. Die Wahl fiel auf ein trockenes Rauchgasreinigungs-Verfahren mit Schlauchfiltersystem.

Das Prozessfließbild zeigt, wie das Material verwertet wird. © Foto: Outotec
Das Prozessfließbild zeigt, wie das Material verwertet wird.

 

Ein weiterer wichtiger Aspekt war die hohe Energieausbeute. Zu diesem Zweck werden die Dampfparameter auf eine Temperatur von 530 °C mit Hilfe eines externen Überhitzers erhöht, wobei Biogas genutzt wird, das bei der Faulung im Abwasserwerk entsteht. Durch diese Temperaturerhöhung wird der Wirkungsgrad der Turbine erheblich gesteigert und damit die Elektrizitätsausbeute erhöht.

 

 

Zur Verbesserung der Energieausbeute trägt auch ein rauchgasseitiger Kondensatwärmeaustauscher bei. Durch diese Maßnahme kann der interne Dampfverbrauch reduziert und damit die Gesamteffizienz der Anlage erhöht werden.

 

 

Die Verwertung der verschiedenen Reststoffe wird bei schwankenden Qualitäten und verschiedenen Mengengemischen durch die Anlage bislang problemlos sichergestellt. Hohe Verhältnisse von RDF-Verwertung bis hin zu reiner Schlammverwertung sind möglich und wurden auch in der Vergangenheit gefahren.

 

 

Mehrwert für den Betreiber

 

Zu Beginn der Inbetriebnahme war der längerfristige Betrieb aufgrund häufiger Ausfälle im Brennstoffförderweg erschwert möglich. Dies konnte mit Erhöhung der Reststoffqualitäten durch Vermeidung der nichtspezifizierten Störstoffe deutlich verbessert werden. Größere, ungeplante Stillstände blieben aus, und die Anlage stellt eine zuverlässige Dampferzeugung für den Papierherstellungsbetrieb dar. Die Rauchgasemissionswerte werden hinsichtlich Staub und SO2 sicher eingehalten bzw. um ein Vielfaches unterschritten. Die Einhaltung der NOx-Werte kann durch die SNCR ebenfalls genügend realisiert werden und sogar Werte von unter 100 mg/m³ i.N. sind erzielbar.

 

 

Die aus dem Ofen entfernten eisenhaltigen Störstoffe werden durch einen Magnetabscheider separiert und generieren als Wertstoff im Sinne eines organikfreien Nagelschrottes einen Mehrwert für den Betreiber. Der Anlagenbetrieb konnte sich hinsichtlich Verfügbarkeit durch folgende Maßnahmen kontinuierlich verbessern:

 

 

    Erhöhung der Brennstoffqualitäten durch weniger Störstoffe im Brennstoff und ruhigerer Betrieb durch homogenere Eigenschaften

    Präventive Wartung und dadurch Vermeidung von ungeplanten Stillständen durch defekte Verschleißteile Fahren der Anlage mit vier Personen pro Schicht

 

Aus Sicht des Betreibers ergaben sich einige Herausforderungen:

 

    Während der Bauphase einer geplanten Papiermaschine wurden Alternativbrennstoffe mit abweichender Qualität angeliefert,um den vollen Anlagendurchsatz und Leistungsfahrten simulieren zu können.

    Die Brennstoffanlieferungen der verschiedene Fraktionen wurden nicht immer im gleichen Verhältnis kontinuierlich getätigt: 20 Lkw Klärschlämme wurden innerhalb kürzester Zeit angeliefert, Papierschlamm als Brennstoff stand nicht immer ausreichend zur Verfügung und Fremdbrennstoffe mit unbekannter Spezifikation wurden zeitweise angeliefert, um den Nominal-Durchsatz aufrechtzuerhalten.

 

 

Trotz der Variation und der herausfordernden Eigenschaften konnte die Anlage nach Kundenvorstellung zeitgerecht fertiggestellt werden. Seit 2015

befindet sich die Anlage im Produktionsbetrieb und leistet einen wichtigen und verlässlichen Teil zur Energiebereitstellung über Prozessdampf für die Papierproduktion.

 

 

Die anfangs aufgetretenen Schwierigkeiten mit dem Brennstoffhandling konnten schnell identifiziert und gelöst werden. Die Emissionsgrenzwerte nach Standard werden jederzeit eingehalten bzw. werden teilweise stark unterschritten.

 

 

Mit dem Bau und Betrieb der Verbrennungsanlage konnten mehrere Ziele erreicht werden: Ein Teil des Energiebedarfes wird durch das Verwerten von Reststoffen gedeckt und entsprechend Erdgas eingespart. Gleichzeitig werden auch Deponiekosten vermieden. Insgesamt ist damit die Papierproduktion nun wesentlich nachhaltiger ausgelegt.

 

 

Ein Beitrag von Ralf Decker und Stefan Krech, Outotec GmbH & Co. KG

 

www.outotec.com

 

 

Fachartikel aus dem Entsorga-Magazin Nr. 3/2019

 

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