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energetische Nutzung von Restabfall
Restabfallverbrennung
Restabfallverbrennungsanlage (Anlageschema)
(Element 1 von 7: Bild)
Bild: Schema eines MHKWs
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In der Entladehalle links laden die Müllfahrzeuge den Restabfall ab. Zwischengelagert wird der Abfall im Müllbunker. Über einen Kran kann die Verbrennungsanlage stetig mit Material befüllt werden. Durch den Einfülltrichter gelangt der Restabfall in den Brennraum auf dem Verbrennungsrost. Das durch die Verbrennung entstandene heiße Abgas wird durch den Kessel geleitet, in dem Wasser so stark erhitzt wird, dass Dampf entsteht. Bevor das Abgas den Kamin verlässt, wird es entstaubt und von Schadgasen gereinigt.

Am Ende des Verbrennungsrostes ist der Abfall ausgebrannt und es bleibt nur noch Schlacke übrig. Die Schlacke wird in einem Container (Schlackebehälter) aufgefangen.

Mit dem stark erhitzten Dampf wird über Turbinen mit angeschlossenem Generator Strom erzeugt. Die verbleibende Wärmeenergie im Wasser kann zu Heizwerken (z. B. Fernwärme) genutzt werden.

MHKW Ulm-Donautal

Das Müllheizkraftwerk Ulm erzeugt aus dem Abfall von acht Stadt- und Landkreisen Strom und Fernwärme. Für die Verbrennung werden keine zusätzlichen Energieträger wie Heizöl benötigt. Der Verbrennungsprozess ist selbstgängig.

Von der produzierten Gesamtenergie nutzt die Anlage bis zu 30 % selbst (jährlich 24.000.000 kWh Wärme und 15.500.000 kWh Strom). Über 70 % der produzierten Gesamtenergie können an andere Verbraucher abgeben werden. Jährlich speist das Müllheizkraftwerk das Fernwärmenetz mit ca. 141.000.000 kWh Wärme und das öffentliche Stromnetz mit ca. 38.500.000 kWh Strom. Mit der erzeugten Energie werden der jährliche Wärmebedarf von ca. 8.000 Haushalten und der jährliche Strombedarf von ca. 9.500 Einfamilienhäusern gedeckt.

mehr über das MHKW Ulm-Donautal

 

Verwertung von Abfällen

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Verwertung von Restabfall

 
Bild: Brennkammer für Restabfälle
Brennkammer für Restabfälle
(© Autor: Zweckverband Thermische Abfallverwertung Donautal )

In der Brennkammer können Temperaturen von über 1000 °C herrschen. Der Heizwert von Restabfall liegt ungefähr bei 9 - 11 MJ/kg.

 
Bild: Rückstände aus der Verbrennung (Schlacke)
Schlacke aus der Restabfallverwertung
(© Zweckverband TAD, Autor: Zweckverband Thermische Abfallverwertung Donautal )

Die Schlacke ist ein inerter Reststoff des Verbrennungsprozesses, der im Straßenbau als Füllmaterial eingesetzt wird.

Die vorrangigen Ziele der thermischen Behandlung von Restabfällen sind die Inertisierung, die Zerstörung von organischen Schadstoffen und die Aufkonzentration und Ausschleusung der im Restabfall diffus vorhanden anorganischen Schadstoffe. Daneben findet durch die Verbrennung eine erhebliche Volumenreduktion statt (ca. 90 %). Die in den organischen Abfallstoffen chemisch gebundene Energie lässt sich in Strom, Prozess- und/oder Heizwärme umwandeln. Als fester Reststoff verbleibt eine Schlacke mit den fälschlicherweise in den Restabfall geworfenen Metallen (z. B. Dosen aus Metall) und eine infolge der Abgasreinigung erhaltene Staubfraktion mit aufkonzentrierten, anorganischen Schadstoffen (Schwermetalle, Salze).

Die Metalle werden mithilfe von Magneten aus der Schlacke separiert und einem Recycling zugeführt. Die Schlacke wird überwiegend im Straßen- und Wegebau als Baustoff verwertet, während die Stäube üblicherweise in Untertagedeponien (Grubenhohlräume in Salzbergwerken) verbracht werden.

Von den sechs Restabfallverbrennungsanlagen Baden-Württembergs wurden im Jahr 2013 knapp 1,8 Millionen kWh Strom an Dritte abgegeben. Dies entspricht einem Anteil von knapp 1 % an der Bruttostromerzeugung.

Wie funktioniert eine Restabfallverbrennungsanlage?

Die Hauptkomponenten einer Restabfallverbrennungsanlage sind

  • Bunker,
  • Feuerraum mit Verbrennungsrost und Nachbrennkammer,
  • Kessel,
  • Abgasreinigung,
  • Tubine-Gerator-Einheit.

Der angelieferte Restabfall wird im Bunker zwischengelagert und mit dem Greiferkran so durchmischt, dass zur Beschickung des Feuerraums ein möglichst homogenes Abfallgemisch vorliegt.

Der Abfall wird mit dem Greiferkran in den Einwurftrichter gegeben und fällt über den Einwurftrichter in den Feuerraum auf den Verbrennungsrost. Auf dem Verbrennungsrost wird der Abfall verbrannt, geschürt und zum Feuerraumausgang transportiert. Die für die Verbrennung notwendige Verbrennungsluft wird dabei von unten durch den Verbrennungsrost in den Abfall gedrückt. Am Ende des Verbrennungsrostes ist der Abfall ausgebrannt, d.h. er enthält keine organischen Stoffe bzw. keinen brennbaren Abfall mehr. Übrig bleibt die Verbrennungsasche, die hier Schlacke genannt wird.

Da das Abgas noch nicht vollständig verbrannte Gase enthalten kann, wird es in einer separaten Brennkammer nochmals unter definierten Bedingungen (mindestens zwei Sekunden bei 800 °C und einem Sauerstoffüberschuss von mindestens 6 Vol.-%) nachverbrannt.

Im Anschluss gelangt das Abgas in den Kessel, in dem das Abgas seine Wärme an das Kesselwasser abgibt. Dabei wird das Wasser so stark erhitzt, dass es verdampft und sich die Temperatur des Wasserdampfes über 100 °C weiter erhöht. Da sich das Wasser in einem geschlossenen System befindet und der Wasserdampf nicht entweichen kann erhöht sich nicht nur die Temperatur des Wasserdampfes (weit über 100 °C) sondern auch dessen Druck. Der Dampf wird zu einer Turbine geführt, in der er sich wieder entspannen kann (Druck und Temperatur werden wieder geringer). Die Turbine wird dadurch angetrieben und mit ihr ein angeschlossener Generator, der ähnlich wie ein Fahrraddynamo Strom erzeugt.

Das Abgas hat nach dem Kessel den größten Teil seiner Wärmeenergie abgegeben. Es wird vor dem Verlassen des Kamins einer umfangreichen Abgasreinigung unterzogen, so dass die gesetzlich geregelten Grenzwerte für verschiedene Schadstoffe (Kohlenmonoxid, Schwefeloxide, Chlor-/Fluorwasserstoff, Stickoxide, Staub, Schwermetalle u.a.) eingehalten werden.