Charakterisierung von Ersatzbrennstoffen VD8
Charakterisierung von Ersatzbrennstoffen hinsichtlichbrennstofftechnischer EigenschaftenMichael Beckmann, Sokesimbone Ncube, Kathrin Gebauer und Martin Pohl
Abstract
Bild 1. Darstellung eines HausmDlIs durch unterschiedliche Stoffgruppen und deren Aufteilungauf die Komponenten Wasser, Inertstoff, Kunststoff und sonstigen organischen Kompo-nenten {1j.
STOFF- AUFTEILUNG IN KOMPONENTENHEIZWERT
GRUPPEN der Stoff-gruppen in
Hausmüll Wasser Inertstoff Kunststoff sonst. org. MJ/kg AF,an
;n ;n ;n ;n Komponentenkg Mg Äf,,,,, kg MgAF, ••• kg MgAF •••• kg MgAF,1Jl'I ;n
kg MgAF ••••
Kunststoff
32,50
40 40
Feinmull
4,29
200 20 2080 80
Steine,Keramik,Metall, Glas
0
100 100
Verbund-material
24,38
4010 30
Papier, Pappe,Windeln,Textilien.Leder, Gummi 11.96
2'0 842' 10 115
V8getabtlien,Ho~
4105,83
204 62'44
Gesamt
8,00
1000 348273 279
100
Characterisation of Refuse DerivedFuels in View of the Fuel Technical
Properties
Biomass fuels and refuse derived fuels (RDF)are used in power plants, material industry,mono eombustion faeilities and eo-firingplants. It is known from operating experienee- eoneerning the energy eonversion density,the ignition and burnout behaviour, the slagformation and eorrosion potential- and fromeomparing the eombustion behaviour with fos-sil fuels, that biomass fuels and RDF ean beseen as diffieult fuels.Biomass fuels are of interest concerning thedecrease of CO2 emissions derived from fossiffue/s in energy conversion processes. The useof biomass fue/s is supported e. g. by the re-newabfe energy faw in Germany. In eonnectionwith the increasing pr;ces of energy, refuse de-rived fuels have of late gained great interestespecially in industries not only with a high de-mand of electrica/ and heat energy but alsoprocess steam e. g. maten'al and food industry.In the design of combustion plants or in theapplication area e. g. in co-combustion sys-tems, the knowledge about the composition offuels, calorific value and the ignition behaviouris important. The composition of fuels in rela-tion to the ca/ordic values also p/ays a vital rolein the balancing of plants. Conventional usedmethods for fue/ characterisation of fossil fuelsare often not suitable for RDF, due to their het-erogeneous composition compared to blackcoal or lignite./n the proposed paper methods for RDF char-acterisation are described and results are dis-cussed. Further, with the C/H and C/O-ratios,correlations concerning calorific va/ue couldbe developed, which will be discussed in thepaper.
Autoren
Professor Dr.-Ing. Michael BeckmannLeiter der Professur Verbrennung,Wärme- und Stoffübertragung
M. Sc. Sokesimbone NcubeGastwissenschaftler
Dr. rer. nat. Kathrin GebauerLeiterin des kraftwerkschemischen Labors
Dipl.-Ing. Martin PohlWissenschaftlicher MitarbeiterTechnische Universität Dresden,Professur Verbrennung, Wärme- undStoffDbertragung,Dresden/Deutschland
Zusammensetzungvon Ersatzbrennstoffen
In dem hier gesteckten Rahmen werden Er-satzbrennstoffe, die aus mechanischen undmechanisch-biologischen Behandlungsver-
fahren von Restabfall aus Haushalten undzum Teil Restabfallen aus Industrie und Ge-werbe stammen, betrachtet.
Die stoffiiche Zusammensetzung von Abffil-len ist regional und saisonbedingt verschie-den. Zunächst kann man einen Abfall ausHaushalten hinsichtlich der Stoffgruppen un-
76 VGB PowerTech 1/2 of 2ClQl:
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üPliS)U!;)s'Du'ClIu;)U1WcsnzlIJlllJIS:l~Üep[I]U!S:lPJncIJ.:lJ\uapU!m~U1J;Js'Dun)JUA\JaJJ\md;,)U.1Mas;)!p4:>!SU;)UpJO'Jncua,\\z!JHW.1pJaqnul{!lä~lpunJJCpaqijnllSdpU!~\j'U;)P(3S!qeS83);)jj01SUU:uqzIUSJ3u::)l::HlI:u:lJlaqljulIla!ds!;)q9S!qvUJ;)PI!8U;)Pl,!;,}!PJ\YUUUIl;)uYJOJOa
Charakterisierung von Ersatzbrennstoffen VCiB
Bild 4. G/H· und GID- Verhältnis, aufgetragen uber dem Heizwert ver·schiedener Abfallfraktionen und verschiedener Ersatzbrennstoffe.
Heizwert hu in MJlkg,wf --
14 EB$ (d -1,00 mm)15 Kunststoff (Verpackungen)16 EBS (d - 0,25 mm)17 EBS (a - 0,25 mm)18 EBS (b - 0,25 mm)19 Matratzen20 EBS (a - 1,00 mm)21 EBS (b - 1,00 mm)22 Tiermehl23 Teppich24 Kunststoffe25 EBS (c - 0,25 mm)26 EB$ (c - 1,00 mm)
1098
i 72,6
6- 52~2.5
~ 42,3
:E 32,2
~ 6 891~P,6h.9.21Q 2u 1 " 2,3:~ "12'\~il 20
01098 1.2.;"7 ~~~151921 2,2 2;' 2.52•6
i 7 :(6 1~fr'~81'02.6 1417- 5~ 4
"~ 3
;e 2u 1
08040 50 60 70
Kohlenstoffgehalt in Massen·%, waf --
1 Papier und Pappe 14 EBS (g. 1,00 mm)2 Kunststoff (Verpackungen) 15 EBS (f - 0,25 mm)3 KüchenabfaJl 16 EBS (e ~ 0.25 mm)4 Holz 17 EBS (f - 1,00 mm)5 Gartenabfall 18 EBS (b - 0,25 mm)6 Textilien 19 EBS (a • 0,25 mm)7 Stroh 20 EBS (a - 1.00 mm)8 EBS (d • 1,00 mm) 21 EBS (b. 1,oomm)9 EBS (d - 0.25 mm) 22 Matratzen10 Tiermehl 23 Teppich11 Verbundmaterial 24 EBS (c - 1,00 mm)12 EBS (g ~0,25 mm) 25 EBS (c - 0,25 mm)13 EBS (e - 1.00 mm) 26 Kunststoffe
Bild 5. CIH· und GID-Verhältnis, aufgetragen über dem Kohlenstoff·gehalt verschiedener Abfallfraktionen und verschiedener Er·satzbrennstoffe.
35
242526
3025201510
1 Küchenabfall2 Gartenabfall3 Papier und Pappe4 Verbund material5 Textilien6 Holz7 EBS (f - 0,25 mm)B EBS (e - 0.25 mm)9 EBS (e - 1,00 mm)10 EBS (9 - 0,25 mm)11 Stroh12 EBS (g - 1,00 mm)13 EBS (1 - 1,00 mm)
Kohlenstoffgehalt in Massen-%, waf -
hu = kl . C + k2 . h - k3' 0 +k.•. s + ks . n - k6 . W
Dabei sind c. h. o. n. s. w die Massenantcl ~von Kohlenstoff. Wasserstoff. SauerstotSchwefel. Stickstoff und Wasser. die ZUS3W-
mcn mit dem Aschegehalt a die ElemenLlranalyse des Brennstoffs darst.ellen:
heizwerten ermittelt, dabei bleibt die Brenn-stoffstruktur (insbesondere unterschiedlich •.Bindungswärmen) unberücksichtigt. Oie Gvnauigkeil dieser Berechnung ist daher rur dl~Praxis oftmals unzureichend. Entsprechen •.•ist eine Reihe von Abwandlungen, die sievom äußeren Aufbau von der Verbandsform{kaum unierscheiden. entstanden:
c+h ..•.o+s+n-w+a=!
80706050
10090 " -45-89" 13, ,4
2 At· .··1280 lJ. ·3_6-] 1070- lJ.lJ.IJ.lJ.IJ.--_
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50 - _kEh!!el(;aJ;cn~"" _ ....40 -..!:!I.!!n_ lJ.AIJ.IJ.IJ.-_
30 - -~ IJ.
2010o40
EBS (d - 1,00 mm) 6 EBS (I - 0,25 mm) 11 EBS (a - 1,00 mm)EBS (d - 0,25 mm) 7 EBS (e - 0,25 mm) 12 EBS (b - 1,00 mm)EBS (9 - 0,25 mm) 8 EBS (I - 1,00 mm) 13 EBS (c - 0,25 mm)EBS (e - 1,00 mm) 9 EBS (b - 0,25 mm) 14 EBS (c - 1,00 mm)EBS (9 - 1,00 mm) 10 EBS (a - 0,25 mm)
Bild 6. Anteil fluchtiger Bestandteile in Abhängigkeit des Kohfenstoffgehaftes unterschiedlichinkohlter Kohlen im Vergleich zu Ersatzbrennstoffen.
Die Koeffizienten k) bis kj in Gleichungstellen im Unterschied zu der Verbandsfonn~[2] keine Einzelheizwerte dar. sondernrücksichligen, mit welchem Anteil der je\\!,;
ligc Brennstoffanleil am Gesamtheizwertteiligt ist. Der Koeffizient k6 ist die Kondsalionsenthalpie des Wasseranteils \\. Z
78 VGB PowerTech 1/2 of 2
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Ol(t)
E3~1\
Charakterisierung von Ersatzbrennstoffen
eines bcs[immten C/H- Verhältnisses lassensich bei der Bilanzierung allgemein über eineRückwärtsrcchnung auch Aussagen zur Zu-sammensetzung des Brennstoffes ableiten. In[16] wurdc über diese Möglichkeit im Zusam-menhang mit der Online-Bilanzierung vonBiomasse- und Abfallverbrennungsanlagenberichtet. Interessanl erscheint nun. wie sichC 1-1-und CO-Verhältnisse bei Ersatzbrenn-stoffen - im Vergleich zu fossilen Brennstof-fen und normalem Hausmüll - verhalten undinwieweit sich daraus Abhängigkeiten zumHeizwert oder zum Mindestluftbedarf erge-ben. worauf in dem vorliegenden Beitrag ein-gegangen \\ ird.
Symbolverzeichnis
Symbole und Abkürzungen
AF Abfallan AnalysezustandBS BrcnnstoffC KohlenstoffEBS ErsalzbrcnnstofTH Wasserstoffhu unterer HeizwertL LuftLrnin Mindestlurtbedarro Sauerstoffroh Anlieferungszllstand (roh)wuf wasser- und aschefreiwf wasserfreiwif wasser- und inertstoffTrei
Massenanteil KohlenstoffMassenanteil WasserstoffMassenanteil SauerstoffMassenanteil StickstolTMassenanteil AscheMassenanteil Wasser
kl Koeffizient Kohlenstoffk2 Koeffizient WasserstoffkJ Koeffizient Sauerstoffk.. Koeffizient Schwefelks Koeffizient Stickstoffktt Koeffizient Wasser
VCiE3
zu ErsatzbrcnnSlOffen rur die thermischeLiteratur Nutzung in Kraftwerken und industriellen
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