Industrielle Automation 6/2016

SENSORIK UND MESSTECHNIK

SENSORIK UND MESSTECHNIK Eine Müllverbrennungsanlage liefert durch die thermische Verwertung von Abfällen Strom und Fernwärme Aus Abfall wird Energie Temperaturmessungen leisten einen wesentlichen Beitrag im Müllverbrennungsprozess Barbara Hütter-Gerst Müllverbrennungsanlagen sind derzeit die effizienteste Methode zur Bearbeitung, Volumenreduzierung und Umwandlung von Müll und Abfall. Modernste Verbrennungstechnologien erzeugen hierbei regenerativ Energie in Form von Strom und Fernwärme. Zuverlässige Temperaturmesstechnik spielt hierbei eine bedeutende Rolle, wenn es um Prozesssteuerung, Senkung von Emissionen und dem Minimieren von Schadstoffen geht. Barbara Hütter-Gerst ist Marketing Managerin Temperatur bei Endress+Hauser Messtechnik GmbH & Co. KG in Weil/Rhein In einer Müllverbrennungsanlage (MVA), auch Müllkraftwerk genannt, wird stofflich nicht verwertbarer, heizwertreicher Müll und Abfall getrennt und verbrannt. Die dabei frei werdende Energie wird sowohl zur Stromerzeugung, als auch zur Fern- Wärmebereitstellung genutzt. Müllverbennungsanlagen helfen auf diese Weise, fossile Energieträger einzusparen und tragen zur Ressourcenschonung bei. Eine Verbrennungsanlage einer üblichen Müllverbrennungsanlage besteht aus vier separaten Verbrennungslinien. Diese sind jeweils mit einer Materialaufgabe, einem Rost mit Feuerungssystem, Dampferzeuger sowie mit einem komplexem Abgasreinigungssystem ausgestattet. Das Prozess findet im Allgemeinen wie folgt statt. Bevor der Müll der Verbrennungsanlage zugefügt wird, erfolgt zunächst einerseits eine Trennung sowie eine Vermischung des angelieferten Abfalls mit dem Ziel, ein Gemisch mit nahezu gleichbleibendem Heizwert zu bilden. Dieses Abfallgemisch wird in einer Brennkammer verbrannt. Dadurch entsteht heißes Rauchgas, welches mithilfe eines Dampferzeugers Wasserdampf produziert, wodurch wiederum ein Generator angetrieben wird. Der so erzeugte Strom wird in das Stromnetz eingespeist. Außerdem kann der Wasserdampf dem Fernwärmenetz zugeführt werden und so zum Heizen dienen – eine „Widerstandsthermometer und Thermoelemente halten den hohen Temperaturen stand und sind verschleißarm“ zweifache Energieausbeute. Das bei der Verbrennung entstehende Rauchgas wird einer Reinigung unterzogen, dass heißt Rückstände wie Eisen, Schlacke und die entstehende Asche werden aus der Brennkammer entfernt und weiterverarbeitet. In einer Müllverbrennungsanlage wird somit nicht nur Müll verbrannt, sondern auch verwertet. 14 INDUSTRIELLE AUTOMATION 6/2016

SENSORIK UND MESSTECHNIK Methoden der Verbrennung Bei der Rostfeuerung wird das Brennmaterial über einen Zuführschacht auf den treppenartigen Rost aufgegeben und durch Zündbrenner entfacht. Die Verbrennung wird nun anhand der Geschwindigkeit des hydraulischen Rostes und der Unterstützung der Primär- und Sekundärluft geregelt. Die Temperaturen in der Brennkammer (Kessel) bewegen sich hier in einem Bereich von 800 bis 1 200 °C. Der Rost selbst ist in der Regel wassergekühlt um die thermische Belastung zu reduzieren. Bei der Rostfeuerung wird die Temperatur der Kesseldecke, der Wandtemperatur und des Rauchgases gemessen. Bei der Wirbelschichtfeuerung wird der Brennstoff – vorwiegend Biomasse, Kohle und Klärschlamm über Schuren in das Bett gefördert. Dieses besteht meist aus feinkörnigem Quarzsand, der über die Brenner auf eine Temperatur von ca. 800 °C erwärmt und fluidisiert wird. Durch die Düsenstöcke im unteren Bereich des Bettes erfolgt das Einblasen von Primärluft wodurch eine Blasenbildung an der Oberfläche des Bettes entsteht, dem sogenannten „bubbling bed“. Die Grobteile werden unterhalb des Bettes ausgeschieden. Die Wirbelschicht erzeugt im Bett Temperaturen von ca. 800 °C und führt durch die ständige Durchmischung zu einer sehr starken Abrasion. Hier sind Temperaturmessstellen sowohl im Unterbett als auch im Ober-Bett installiert. Zuverlässige Messtechnik steuert den Prozess Temperaturmessungen leisten einen entscheidenden Beitrag zur Prozesssteuerung. Zudem helfen sie dabei, Emissionen zu senken und den Ausstoß von Schadstoffen zu minimieren. Wesentlich hierbei sind die Parameter Verbrennungstemperatur und Rauchgastemperatur. Um diese zuverlässig zu ermitteln, eignen sich Temperaturmessgeräte mit den Messprinzipien Widerstandsthermometer und Thermolement, die Endress+Hauser in einem breiten Portfolio anbietet. Sie halten den sehr hohen Temperaturen in Müllverbrennungsanlagen stand und weißen einen geringen Verschleiß auf. Letzteres ist deshalb wichtig, weil Thermoelemente an solch kritischen Messstellen häufig getauscht werden müssen, dadurch jedoch die Wartungskosten steigen. Ziel der Betreiber ist es daher, eine möglichst lange Standzeit zu erreichen, um die Gesamtkosten merklich reduzieren zu können. Das Thermoelement macht den Unterschied Entscheidend für die Korrosionsanfälligkeit und die Standzeit der Thermoelemente sind die Länge und das Material Messstellen mit extrem hohen Prozesstemperaturen erfordern spezielle Thermometer mit Keramik-Schutzrohren und Thermoelementen aus Edelmetallen (Hochtemperatur-Thermoelement TAF 16) Beraten. Prüfen. Zertifizieren. Akkreditierter und unabhängiger Prüf- und Zertifizierungsdienstleister. EMV Umweltsimulation Funk elektrische Sicherheit weltweite Zulassungen Seminare www.phoenix-testlab.de