Grundprinzip der Hausmüllverbrennung

Beschreibung mit Animationen
Der generelle Aufbau von Hausmüllverbrennungsanlagen kann in folgende Teilbereiche gegliedert werden:
  • Eingangs- und Lagerbereich,
  • Verbrennung,
  • Wärmerückgewinnung,
  • Rauchgasreinigung,
  • Rückstandserfassung und -behandlung.
Im Eingangsbereich werden die angelieferten Abfälle verwogen und ggf. kontrolliert. Anschließend kippen die Anlieferfahrzeuge die Abfälle in einen Müllbunker. Das Fassungsvermögen eines Müllbunkers ist so bemessen, daß einerseits eine ausreichende Menge an Abfällen vor einem Wochenende oder vor Feiertagen für die kontinuierliche Verbrennung vorgehalten werden kann, andererseits muß bei Revisionsstillständen oder Störungen des Verbrennungsbetriebes ausreichend Speicherkapazität für fortlaufende Anlieferungen vorhanden sein.
Durch Ansaugen der Verbrennungsluft im Müllbunker wird dieser im Unterdruck gehalten, so dass keine Geruchsbelästigungen für die Umgebung der Anlage entstehen.
Die Aufgabe der Abfälle in die Feuerung erfolgt über Brückenkrane. Durch einen Aufgabetrichter rutschen die Abfälle auf den Aufgabetisch. Hier wird der Abfall mechanisch in den Feuerraum gefördert (zum Beispiel per Aufgabeschieber oder Plattenband).

Die Rostfeuerung ist die gebräuchlichste und bewährteste Art der Feuerung bei der Hausmüllverbrennung. Hier kommen in der Regel folgende Systeme zum Einsatz (Abbildung 1):
  • Walzenrost
  • Vorschubrost
  • Rückschubrost

Bei allen Systemen wird ein Großteil der Verbrennungsluft (Primärluft) durch die Spalten zwischen den Roststäben in den Feuerraum geführt. Der Abfall wird durch die Neigung des Rostes sowie durch die Bewegung der Roststäbe umgesetzt und durch den Feuerraum transportiert. Am Ende des Feuerungsrostes fallen die weitestgehend ausgebrannten Verbrennungsrückstände (Schlacke) in ein Wasserbad und werden weiter zum Schlackebunker oder einer entsprechenden Verladeeinrichtung transportiert.

Aufgrund der dargestellten Technik können bei Rostfeuerungen keine flüssigen oder pastösen Abfälle eingesetzt werden, da ein Teil der Abfälle unverbrannt in die Rostschlacke gelangen könnte.

Auch bei der Gestaltung des mit feuerfesten Steinen oder Feuerfestbeton ausgekleideten Feuerraumes gibt es unterschiedliche Prinzipien:
  • Gleichstromfeuerung
  • Mittelstromfeuerung
  • Gegenstromfeuerung

Die Gestaltung des Feuerraumes beeinflußt unter anderem den Wärmeübergang zwischen dem Abfallstrom (Müllbett) und den Verbrennungsgasen.

Letztendlich ist aber die Auswahl des Rostsystems und der Feuerraumgestaltung von der Philosophie des ausgewählten Anlagenherstellers abhängig.

Verbrennungsdaten
durchschnittlicher Heizwert des Abfallmenüs 9000 - 11000 kJ/kg
Feuerraumtemperatur 900 - 1300 °C
Dampfdruck 40 bar
Dampftemperatur 400 °C
Rauchgasvolumen 4000-5000 m3/tAbfall
Verweilzeit 1 h
Schlackeanteil 20-30 %

Die für eine Rostfeuerung typischen Verbrennungsdaten sind in der Tabelle dargestellt. Die 17. BImschV schreibt für Hausmüllverbrennungsanlagen eine Verbrennungstemperatur von 850 °C zwei Sekunden nach der letzten Verbrennungsluftzufuhr vor.


Bei der Wärmerückgewinnung werden Strahlungs- und Konvektionswärme aus der Verbrennung genutzt.

Im Feuerraum und zu Beginn der Kesselzüge wird die Wärme durch Strahlung zum Beispiel an wasserdurchströmte Flossenrohrwände abgegeben. Erst im weiteren Verlauf der Rauchgasführung wird durch Ausnutzung der Konvektionswärme in Wärmetauscherbündeln der Prozeßdampf überhitzt bzw. das Speisewasser vorgewärmt.
Mit dem erzeugten Prozeßdampf (übliche Parameter: 400 °C, 40 bar) werden im Allgemeinen eine Dampfturbine zur Stromerzeugung und Wärmetauscher zur Fernwärmeauskopplung betrieben.
Im Bereich der Kesselzüge anfallende Flugaschen werden in der Regel gemeinsam mit den Flugaschen des häufig im Anschluß an den Kessel folgenden Staubfilters erfaßt. Diese erste Rauchgasreinigungsstufe wird oft noch dem Verbrennungsteil der Anlage zugerechnet.
Für die weitere Rauchgasreinigung stehen verschiedene Verfahren zur Verfügung:
  • die nasse Rauchgasreinigung,
  • die trockene Rauchgasreinigung,
  • die quasitrockene Rauchgasreinigung.

Schadstoff und übliche Rauchgasreinigungsverfahren

Stoff

Herkunft

Verfahren

Stäube, Salze

Gesamtmüll

 Elektrofilter, Gewebefilter

HCL (Salzsäure)

PVC, anorganische Salze

nasse Rauchgaswäsche nach Abkühlung durch intensive Wäsche mit Kalkmilch,

SO2 (Schwefeldioxid)

Papier, Farbstoffe, Gummi

in einigen Anlagen trockene bzw. quasitrockene Verfahren (Eindüsung

HF (Flußsäure)

Isolierstoffe, Teflon, Kältemittel, Spraydosen

von Kalkhydrat oder Kalkmilch in den heißen Rauchgasstrom, Abscheidung der Feststoffe über Gewebefilter)

NO2 (Stickoxide)

Textilien, Nylon, Proteine,

Sekundärentstehung

Reduktion mit Hilfe von Ammoniak und (in den meisten Fällen) Katalysator zu Stickstoff und Wasser

Cd (Cadmium)

Batterien, Kunststoffe, Farben

Schwermetallfällung im Abwasser der nassen

Pb (Blei)

Batterien, Farben, Vorhänge

Rauchgaswäsche, danach mechanische Abscheidung oder

Zn (Zink)

Batterien, Farben, Galvanik

Sprühtrocknung bzw. Eindampfung

Hg (Quecksilber)

Batterien, Amalgan, Thermometer

Aktivkohlefilter, ansonsten wie die anderen Schwermetalle

Dioxine, Furane

Holzschutzmittel, Brandrückstande, Sekundärentstehung

Schockabkühlung zur Vermeidung eines Temperaturfensters für die Entstehung, katalytische Zersetzung Aktivkohlefilter