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Saubere Energie

Der Umweltschutz durch Vermeidung oder Reduzierung von Schadstoffemissionen, die Schonung von Ressourcen und die effiziente Nutzung von Energie sind große Herausforderungen unserer Zeit.

ENVIROTHERM GmbH trägt mit erprobten, effizienten und umweltfreundlichen Technologien zur Schonung von Umwelt und Rohstoffen bei.

Hierzu gehören die Erzeugung von grüner Energie, die umweltfreundliche Entsorgung von Rückständen und Abfällen sowie der Einsatz hocheffizienter Abgasreinigungsverfahren, genauso wie die Erzeugung von Synthese- und Heizgas aus festen Brennstoffen.

Dabei ist die Entwicklung hoher und neuester Standards selbstverständlich, aber auch der Einsatz modernster Auslegungsprogramme. Zusammenarbeit mit Partnern, auch aus dem universitären Bereich, ermöglicht eine gezielte Weiterentwicklung unserer Verfahren.

Technologien zur Gaserzeugung

ENVIROTHERM bietet zwei Verfahren zur Umwandlung fester Brennstoffe an, die je nach Einsatzstoffen sowie zu erzeugenden Produkten und Anlagengrößen zur Auswahl stehen.

Der von British Gas und Lurgi (BGL) entwickelte druckaufgeladene Festbettvergaser mit Schlacken­abstich kommt insbesondere bei großen Anlagen zur Gaserzeugung aus Kohle zum Einsatz. Erzeugt wird ein hochwertiges Synthesegas als Basis für unterschiedlichste Produkte, wie z.B. Methanol, Düngemittel, Strom oder Fischer-Tropsch-Kraftstoffe.

Die Gaserzeugung nach dem Prinzip der Zirkulierenden Wirbelschicht kommt vorzugsweise zur Erzeugung von Schwach-und Brenngasen aus Kohle und/oder Biomasse zum Tragen.

Festbett mit Schlackeabstich Das Prinzip des Festbettvergasers mit Schlackeabstich nach den British Gas / Lurgi-Verfahren (BGL) wird vorwiegend für die Erzeugung von hochwertigem begleitstofffreiem Synthesegas eingesetzt, das zu unterschiedlichen Produkten weiterverarbeitet werden kann.

Der Gaserzeuger arbeitet unter einem Druck von 30 - 40 bar. Als Vergasungsmedium werden technischer Sauerstoff und Dampf eingesetzt. Das erzeugte Synthesegas enthält neben Kohlenmonoxid und Wasserstoff Methan in einer Größenordnung von 6 - 10 %. Die Asche fällt beim BGL-Verfahren als nicht-auslaugbare Schlacke an und steht damit für eine weitere Nutzung zur Verfügung (Straßenbau).

Die Kapazität eines Standardmoduls (3,6 m Innendurchmesser) entspricht etwa 50 t Kohle/h. Daraus werden ca. 70.000 Nm³/h Rohgas erzeugt; dies entspricht einer möglichen elektrischen Leistung von 140 - 150 MWel.

Die erste kommerzielle Anlage ging im Jahr 2000 in Ostdeutschland im Industriepark Schwarze Pumpe in Betrieb. Einsatzstoff war ein Gemisch unterschiedlicher Sekundärbrennstoffe und Kohle.

Aktuell sind in mehreren Projekten in China und Indien 14 BGL-Gaserzeuger beauftragt, von denen drei bereits in Betrieb sind. Die restlichen befinden sich in unterschiedlich fortgeschrittener Projektabwicklung. Beispielhaft ist die Anlage in Hulunbeier/Innere Mongolei unter den Referenzen näher beschrieben. Die vorgesehenen Einsatzstoffe reichen von getrockneter brikettierter Braunkohle bis zu schwach backender Steinkohle. Damit werden Grundstoffe für die Düngemittel-Industrie erzeugt bzw. das Gas als Erdgasersatz genutzt.

Die Gaserzeugung nach dem Prinzip der Zirkulierenden Wirbelschicht von Kohle, Biomasse oder Reststoffen unter nahezu atmosphärischem Druck stellt eine kostengünstige und robuste Vergasungstechnologie dar.

Sie wird überwiegend zur Erzeugung von Heiz- und Schwachgas genutzt. Beispielhaft seien Anwendungen in der Zement- und Stahlindustrie genannt, in denen das erzeugte Gas als Ersatz für andere Brennstoffen wie Heizöl oder Erdgas dient.

Andere Verbraucher nutzten das ungereinigte Gas durch direkt Eindüsung als Heizgas im Zementprozess oder verbrennen das Gas in nachgeschalteten Einrichtungen.

Bei Einsatz von Biomasse kann so eine CO₂-neutrale oder sogar CO₂-positive Bilanz erreicht werden.

Interessante Beispiele zu dieser Technologie finden Sie unter dem Rubrik Referenzen.

Technologien zur Verbrennung

Zur effizienten Energieerzeugung aus festen Brennstoffen, Schlämmen oder Biomasse, aber auch zur sicheren Entsorgung von Sonderabfällen verfügt ENVIROTHERM über folgende Verbrennungstechnologien:
  1. stationäre Wirbelschicht zur thermischen Entsorgung von Industrie- und Klärschlammen
  2. zirkulierende Wirbelschicht zur Energieerzeugung aus Kohle, Biomasse und Reststoffen in Kraftwerken
  3. Brennkammer zur Verbrennung flüssiger Abfälle
  4. Drehrohrofen zur Verbrennung von Sonderabfällen in flüssiger, pastöser oder gasförmiger Form
  5. Herdwagenofen zur Entsorgung hoch toxischer Rückstände, z. B. aus der Chemiewaffenentsorgung

Durch entsprechende Rauchgasreinigungseinrichtung werden die jeweiligen gültigen Emissionsgrenzwerte eingehalten oder unterschritten.

Seit Jahrzehnten ist es üblich und verpflichtend, kommunale oder industrielle Abwässer auf immer strenger werdende Reinigungsziele hin zu klären. Der dabei anfallende Klärschlamm entwickelte sich in dieser Zeit von einem früher als natürlich angesehenen Düngemittel zu einem "ungeliebten Rest", da

  • aufgrund gesetzlicher Regelungen die Nutzung von Klärschlämmen in der Landwirtschaft weitestgehend unterbunden wurde und in Kürze gänzlich untersagt wird.
  • häufig keine ausreichenden Deponieflächen verfügbar oder genehmigungsfähig sind.

Aus diesen Gründen wurden für diese Reststoffe alternative Entsorgungswege erforderlich. Einer davon ist die Verbrennung der Schlämme bei Temperaturen von >850 °C und gleichzeitig deren Energiegehalt thermisch zu verwerten. Hier hat sich die Technologie der "stationären Wirbelschicht" bewährt und durchgesetzt. Die überwiegende Anzahl der modernen Verbrennungsanlagen ist mit stationären Wirbelschichtöfen ausgerüstet. Diese Öfen zeichnen sich durch sehr guten Wärme- und Stoffübergang und somit ideale Feuerungsbedingungen aus. In Kombination mit einer individuell angepassten trockenen, quasi-trockenen oder nassen Rauchgasreinigungsanlage werden die strengen gesetzlichen Emissionsvorgaben strikt eingehalten.

ENVIROTHERM verfügt sowohl über die von LURGI als auch über die von Bamag entwickelten Wirbelschichttechnologien zur Entsorgung von industriellen und kommunalen (Klär-) Schlämmen. Beide Verfahren stellen erprobte, umweltverträgliche und auf die Schlammcharakteristik individuell zugeschnittene Möglichkeiten zur thermischen Verwertung dar und bieten für den Betreiber der Abwasserreinigungsanlagen sehr hohe Entsorgungssicherheit. Als Monoschlammverbrenner sind sie darüber hinaus die ideale Basis für künftige Phosphorrückgewinnung aus den erzeugten Aschen.

Weiterentwicklung der Verbrennungsanlagen hat dazu geführt, dass neben der primären Funktion der Entsorgung von Schlämmen durch effiziente Ausnutzung der latenten Wärme des Prozesses Strom erzeugt und/oder Fernwärme ausgekoppelt werden, ohne dabei die Betriebssicherheit zu vernachlässigen. Die Anlagen können in der Regel energieautark betrieben werden und darüber hinaus Strom und/oder Wärme in das öffentliche oder betreiberinterne Netz einspeisen.

Eine Anlage zur thermischen Verwertung von Klärschlämmen beinhaltet i. W. folgende, unten schematisch dargestellte Verfahrensschritte:

  • Entwässerung/Vortrocknung
  • Verbrennung in der Wirbelschicht
  • Energieerzeugung (Heizwärme, Strom)
  • Abwasserreinigung
  • Rauchgasreinigung

Die Verbrennung in der zirkulierenden atmosphärischen Wirbelschicht (ZWS) hat sich seit Jahren hierfür bewährt und zeichnet sich durch Brennstoffflexibilität und durch eine sehr hohe Umweltfreundlichkeit aus. Das bei der Verbrennung entstehende Schwefeldioxid wird bereits im Feuerraum durch Zugabe von Kalkstein zu über 90 % gebunden. Der dabei entstehende Gips wird mit der Asche entsorgt. Die Bildung von thermischen Stickoxiden wird aufgrund der moderaten Verbrennungstemperatur und durch gestufte Zuführung der Verbrennungsluft weitgehend vermieden. Die ZWS erlaubt hohe Stoff- und Wärmeumsätze bei gleichmäßiger und konstanter Verbrennungstemperatur von etwa 850 °C.

ENVIROTHERM hat in den letzten Jahren neben der Auslegung von kohlegefeuerten ZWS-Kraftwerken Kraftwerksbetreiber insbesondere durch Studien zur Erweiterung der Brennstoffpalette durch Zufeuerung von Ersatzbrennstoffen, Biomasse und Klärschlamm unterstützt. Dabei wurden konkrete Umbaumaßnahmen vorgeschlagen, die von den Betreibern auch umgesetzt wurden.

Zu erwähnen sind hierbei:

  • Designänderungen an einer bestehenden druckaufgeladenen Wirbelschicht, um Prozessengpässe zu beseitigen. Dabei konnten die Anlagenverfügbarkeit und die Volllasteigenschaft deutlich verbessert werden.
  • Anpassung der Leittechnik an moderne Regelungskonzepte und Umbaumaßnahmen für Einzelkomponenten
  • Umfangreiche Untersuchungen zur Zufeuerung von bis zu 40% Biomasse in einem großen ZWS-Kraftwerk (100 MWel)

Ergänzend zur ZWS-Technologie verfügt ENVIROTHERM auch über die klassische stationäre Wirbelschichttechnologie.

In vielen Industriebereichen fallen bei der Produktion schadstoffbelastete feste, pastöse, flüssige und auch gasförmige Reststoffe an, die eine Nachbehandlung erfordern. Die thermische Behandlung dieser Stoffströme in Brennkammern wird heute oft gewählt, wenn der Rückstand einen hohen Heizwert besitzt, sodass auch eine Nutzung zur Energiegewinnung gegeben ist. Dabei kommt vor allem die Drehrohrofentechnologie zum Einsatz, die in Verbindung mit einer anschließenden Nachbrennkammer, Wärmerückgewinnung und entsprechender Rauchgasreinigung eine emissionsarme und damit umweltschonende Möglichkeit der Entsorgung von Sonderabfällen gewährleistet.

Eine andere Möglichkeit zur Entsorgung insbesondere flüssiger oder gasförmiger Abfälle ist die Verbrennung in einer stehenden oder liegenden Brennkammer. Nachgeschaltete Abhitzekessel dienen der optimalen Wärmenutzung aus dem Rauchgas, bevor dieses entsprechend den Erfordernissen höchst gereinigt in die Atmosphäre entlassen wird (die Anlage Izmit, Türkei ist beispielhaft unter den Referenzen beschrieben). Aktuell hat ENVIROTHERM das Revamp für eine Drehrohranlage in Sibirien zur Entsorgung von Reststoffen aus einer Raffinerieanlage bearbeitet.

Der Herdwagenofen kommt bei speziellen Aufgabenstellungen, die eine einfache und störungsfreie Handhabung erfordern, zum Einsatz.

Durch externe Wärmezufuhr über Brenner und ausreichende Verweilzeit werden auf einem Herdwagen diskontinuierlich Abfälle in den Ofen eingebracht, durch hohe Temperaturen thermisch zerstört oder in eine Form gebracht, die eine weitere Reduzierung durch Behandlung im Abgasstrom (Nachverbrennung mit anschließender Rauchgasreinigung) zulassen.

Schadstoffe werden so aus dem Abgasstrom entfernt, aufkonzentriert und sicher entsorgt. Die ausgebrannten Bestandteile (Asche) werden nach Verlassen des Herdwagenofens gekühlt und gleichfalls entsorgt.

Diese Technologie wurde in drei Anlagen zur Entsorgung von Rückständen zur Beseitigung von Chemiewaffen erfolgreich im Rahmen der Deutschen Abrüstungshilfe für Russland eingesetzt.

Wir sind stets an neuen Projekten interessiert – egal ob groß oder klein. Ziehen Sie eventuell eine Kooperation in Betracht? Wir freuen uns auf Ihre Anfrage!

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Sie können uns auch gerne eine E-Mail senden.

QUALITÄT

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SCC: 2011

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