Download als pdf, 2,4 MB - Prof. Dr. Thomas Wilhelm

2.3.6 Verbrennungstechnik und Feuerungsanlagen
2.3.6 Verbrennungstechnik und Feuerungsanlagen
Für die Umwandlung der chemischen Energie der Brennstoffe in thermische Energie sind die Feuerungsanlagen
eines Kraftwerks verantwortlich.
Zunächst einmal ist die Verbrennung eine Oxidation des Brennstoffes bei sehr hoher Temperatur,
die hauptsächlich aus einer Reaktion von Kohlenstoff und Wasserstoff mit Sauerstoff unter Abgabe
von Wärme besteht. Um diese Verbrennungsreaktion aufrechtzuerhalten, darf die Zündtemperatur
des jeweiligen Brennstoffs nicht unterschritten werden. Das heißt, die abgegebene Wärme muss
größer sein als die Verluste an die Umgebung durch Wärmeleitung und Strahlung. Als Beispiel für
eine Zündtemperatur wäre die von Methan in Luft mit 595°C anzuführen 110 . Der Verbrennungsvorgang
von Gas ist am Einfachsten darzulegen: Zunächst werden Brennstoff und Sauerstoff in einem
solchen Verhältnis zusammen gegeben, dass die Mischung zündfähig ist. Anschließend werden die
Reaktionspartner gezündet und verbrennen. Damit die Verbrennung aufrecht erhalten werden kann,
muss nun die Temperatur über der Zündtemperatur liegen, die Verbrennungsprodukte weg geleitet
111 112
und Sauerstoff zugeführt werden.
Die Abgase der Verbrennung werden in die Rauchgasreinigung geleitet, wo sie von Schwefel, Stickstoff
und Feinstaub befreit werden müssen. Es wird jedoch vor allem auch darauf Wert gelegt, bei
der Verbrennung möglichst wenig Schadstoffe entstehen zu lassen. 113
Je nach Art des Brennstoffs gibt es verschiedene Vorrichtungen zur Verbrennung. Bei festem, grobem
Brennstoff wie Biomasse, Kohle oder Abfall wird üblicherweise die Rostfeuerung eingesetzt.
Im Augsburger Biomasseheizkraftwerk besteht diese aus einer schiefen Ebene aus beweglichen Metallrosten,
auf der die Holzhackschnitzel langsam hinunter transportiert werden. Am Beginn des
Rostes brennt das Material noch nicht, sondern wird durch die Hitze getrocknet und entgast, dann
kommt es in Berührung mit schon brennendem Material und wird gezündet. Am Ende des Rostes ist
das Material dann verbrannt, Schlacke und Asche fallen durch den Rost nach unten. Abbildung 16
zeigt das Prinzip einer solchen Rostfeuerung. Nach dem Stillstand einer solchen Anlage dauert es
sehr lange, bis der Betrieb wieder vollständig aufgenommen werden kann. Im Biomasseheizkraftwerk
muss ein Arbeiter ins Innere des Feuerraums klettern und eine Art „Lagerfeuer“ auf dem Rost
anzünden. Nicht zuletzt deshalb lässt man solche Anlagen, abgesehen von Revisionszeiten, ununterbrochen
durchlaufen. Auf die Leistung solcher Rostfeuerungen kann Einfluss genommen werden,
indem die Geschwindigkeit, mit der die Roste nach unten wandern, variiert wird. Diese Geschwindigkeit
kann sich zwischen 1,5 und 15 m/h bewegen. In Kohlekraftwerken wird die Kohle zumeist
sehr fein gemahlen und der Staub dann eingeblasen. Die sogenannte Brennerfeuerung kommt für
gasförmige, flüssige und gemahlene Brennstoffe in Frage. Dabei wird der Brennstoff gemeinsam
110 Strauß, 2009, S. 115
111 Strauß, 2009, S. 128
112 Strauß, 2009, S. 115
113 Zahoransky, 2010, S. 57
36