Integrierte Vermeidung und Verminderung der Umweltverschmutzung
Integrierte Vermeidung und Verminderung der Umweltverschmutzung Integrierte Vermeidung und Verminderung der Umweltverschmutzung
Kapitel 4 Brennstoff Leck- und Kühlluft Trocknungsgas Abgas aus der Trocknung m.tr = 50.54 t/h m.tr = 214,37 t/h m.tr = 214,37 t/h t = 25.00 °C t = 500 °C t = 120 °C H = 0,29 MW H = 41,14 MW H = 38,11 MW Rauchgase m = 3,37 t/h m.tr = 55,84 t/h H = 37,67 MW Verbrennung t = 1460 °C Luft H = 33,35 MW Trockenschnitzel m = 58,83 t/h m = 30,20 t/h w.TS = 46,19 % w.TS = 90,00 % m.tr = 2085 t/h Melasse t = 26 °C Abgesaugte Luft Rauchgase m = 6.88 t/h H = 34,17 MW m.tr = 116,96 t/h w.TS = 82,00 % Brennstoff m = 6,52 t/h H = 72,85 MW Luft t = 180 °C H = 8,12 MW Pressschnitzel nach Dampfgenerator Frischdampf m = 83,40 t/h P = 85,00 bar Mischkammer Niedrigtemp.-trock. m = 51,95 t/h w.TS = 41,45 % Pressschnitzel m = 69,47 t/h w.TS = 31,00 % Abdampf P = 1,1 MW m.tr = 2085 t/h t = 47 °C m = P = 83,40 t/h 3,13 bar H = 34,19 MW Umgebungsluft t = 180 °C m.tr = 2085 H = 2850 kJ/kg t = 10 H = 66,03 MW H = 12,05 t = 525 °C Elektrische Energie H = 3450 kJ/kg P = 12,65 MW H = 79,93 MW Trommeltrockner Hochtemperaturtrocknung Wasserverdampfung = 28,64 t/h P = 0,6 MW Melassepressschnitzel Verdampfungsstation Konzentrierter Rübensaft m = 36,00 t/h Abbildung 4.72:Zweistufentrocknung von Zuckerrübenschnitzeln Erreichbare Umweltvorteile Siehe Abschnitte 4.7.7.1.2, 4.7.7.1.3 und 4.7.7.1.4. Medienübergreifende Effekte Siehe Abschnitte 4.7.7.1.2, 4.7.7.1.3 und 4.7.7.1.4. G Bandtrockner Niedertemperaturtrocknung Wasserverdampfung = 17,52 t/h Kristallisation 556 Januar 2006 RHC/EIPPCB/FDM_BREF_FINAL Zucker m = 47,00 t/h Reinigung der Abgase aus der Trocknung Betriebsdaten Im Hinblick auf Energieaspekte für die drei oben beschriebenen Beispiele sind die Rahmenbedingungen der Anlagen gemäß Tabelle 4.109 auf eine Vergleichsanlage mit 10.000 t/Tag standardisiert. Verarbeitung von Zuckerrüben 10.000 t/Tag (417 t/h) Dauer der Saison 90 Tage/Jahr Masse der Pressschnitzel 160 kg pro t verarbeiteter Rüben = 66,7 t/h Feststoffanteil der Pressschnitzel 31% Feststoffanteil der getrockneten Schnitzel 90% Dampfverbrauch der Zuckerfabrik 200 kg pro t verarbeiteter Rüben = 83,4 t/h Druck des Frischdampfes 85 bar Temperatur des Frischdampfes 525 ºC Heizwert des Brennstoffs 11,2 kWh/kg (40195 kJ/kg) Strombedarf der Zuckerfabrik ohne Trocknung 10,4 MW = 24,96 kWh pro t verarbeiteter Rüben Tabelle 4.109: Standardisierte Rahmenbedingungen der drei Beispielanlagen in Deutschland Bei der Standardisierung wurde auch davon ausgegangen, dass während der Zuckerrübensaison der gesamte konzentrierte Saft kristallisiert wird. Weiterhin wurde die Verwendung der folgenden technischen Anlagen zugrunde gelegt: • Dampfgenerator mit 85 bar und 525 °C • entsprechende Gegendruckturbine • 3 bar Gegendruck zur Versorgung der Verdampferstation oder 3 bar Gegendruck und 25 bar Extraktionsdruck zur Versorgung des Verdampfungstrockners
Kapitel 4 • Gasturbine zur Reduzierung der Stromaufnahme während der Verwendung eines Verdampfungstrockners • Kläranlage, die das Kondensat der Dämpfe aus dem Verdampfungstrockner verarbeiten kann. Tabelle 4.110 zeigt den Energiebedarf und die Produktionswerte der drei Anlagen. Zum Vergleich sind die Werte für eine Anlage, in der die Pressschnitzel nicht getrocknet werden, ebenfalls aufgeführt. Prozessstufe Einheit Dampf trocknung mit Wirbel schicht trocknern Hochtemperaturtrocknung Zweistufentrocknung Anlage ohne Trocknung Verarbeitung der Zuckerrüben t/Tag 10.000 10.000 10.000 10.000 Dampfbedarf der Verdampfungsstation t/h 83,33 83,33 83,33 83,33 Elektroenergiebedarf für die Trocknung MW 1,15 0,80 1,70 0 Elektroenergiebedarf für die restliche Anlage MW 10,40 10,40 10,40 10,40 Gesamtstrombedarf MW 11,55 11,20 12,10 10,40 Spezifischer Elektroenergiebedarf für die Verarbeitung der Zuckerrüben pro t Rüben kWh/t 27,72 26,88 29,04 24,96 Wärmeenergie Hochtemperaturtrocknung MW 0 44,70 37,67 0 Wärmeenergie für Dampfgenerator MW 57,12 67,13 67,13 67,13 Wärmeenergie für Gasturbine MW 16,60 0 0 0 Gesamte thermische Energie MW 73,72 111,83 104,80 67,13 Elektroenergiegabe der Dampfturbine MW 7,92 11,66 11,66 11,66 Elektroenergieabgabe der Gasturbine MW 4,00 0 0 0 Gesamtelektroenergieabgabe MW 11,92 11,66 11,66 11,66 Versorgung mit Elektroenergie MW 0 0 0,44 0 Gesamtelektroenergieabgabe MW 0,37 0,46 0 1,26 Tabelle 4.110: Vergleich der Energiebilanzen von drei verschiedenen Verfahren zur Trocknung von Rübenschnitzeln und für eine Anlage ohne Trocknung in Deutschland In Bezug auf den Strombedarf liegt die Zweistufentrocknung am höchsten, gefolgt von der Verdampfungstrocknung mit Wirbelschichttrocknern und der Hochtemperaturtrocknung, die am wenigsten elektrische Energie benötigt. Im Vergleich mit dem Strombedarf einer Anlage, in der nicht getrocknet wird, kann man sehen, wie hoch der zusätzliche Bedarf an elektrischer Energie für die einzelnen Techniken ist: • Hochtemperaturtrocknung: 0,8 MW • Verdampfungstrocknung mit Wirbelschichttrocknern: 1,15 MW • Zweistufentrocknung: 1,7 MW. An thermischer Energie benötigt die Hochtemperaturtrocknung am meisten, gefolgt von der Zweistufentrocknung, während für die Verdampfungstrocknung mit Wirbelschichttrocknern deutlich weniger thermische Energie verbraucht wird. Im Vergleich mit dem Strombedarf einer Anlage, in der nicht getrocknet wird, kann man sehen, wie hoch der zusätzliche Bedarf an thermischer Energie für die einzelnen Techniken ist: • Hochtemperaturtrocknung: 44,7 MW • Verdampfungstrocknung mit Wirbelschichttrocknern: 6,59 MW • Zweistufentrocknung: 37,67 MW. RHC/EIPPCB/FDM_BREF_FINAL Januar 2006 557
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Kapitel 4<br />
Brennstoff<br />
Leck- <strong>und</strong> Kühlluft Trocknungsgas Abgas aus <strong>der</strong> Trocknung<br />
m.tr = 50.54 t/h m.tr = 214,37 t/h m.tr = 214,37 t/h<br />
t = 25.00 °C t = 500 °C t = 120 °C<br />
H = 0,29 MW H = 41,14 MW H = 38,11 MW<br />
Rauchgase<br />
m = 3,37 t/h m.tr = 55,84 t/h<br />
H = 37,67 MW Verbrennung t = 1460 °C<br />
Luft H = 33,35 MW<br />
Trockenschnitzel<br />
m = 58,83 t/h m = 30,20 t/h<br />
w.TS = 46,19 % w.TS = 90,00 %<br />
m.tr = 2085 t/h<br />
Melasse t = 26 °C Abgesaugte Luft<br />
Rauchgase m = 6.88 t/h H = 34,17 MW<br />
m.tr = 116,96 t/h w.TS = 82,00 %<br />
Brennstoff<br />
m = 6,52 t/h<br />
H = 72,85 MW<br />
Luft<br />
t = 180 °C<br />
H = 8,12 MW Pressschnitzel nach<br />
Dampfgenerator<br />
Frischdampf<br />
m = 83,40 t/h<br />
P = 85,00 bar<br />
Mischkammer<br />
Niedrigtemp.-trock.<br />
m = 51,95 t/h<br />
w.TS = 41,45 %<br />
Pressschnitzel<br />
m = 69,47 t/h<br />
w.TS = 31,00 %<br />
Abdampf<br />
P = 1,1 MW<br />
m.tr = 2085 t/h<br />
t = 47 °C<br />
m =<br />
P =<br />
83,40 t/h<br />
3,13 bar<br />
H = 34,19 MW<br />
Umgebungsluft<br />
t = 180 °C m.tr = 2085<br />
H = 2850 kJ/kg t = 10<br />
H = 66,03 MW H = 12,05<br />
t = 525 °C Elektrische Energie<br />
H = 3450 kJ/kg P = 12,65 MW<br />
H = 79,93 MW<br />
Trommeltrockner<br />
Hochtemperaturtrocknung<br />
Wasserverdampfung = 28,64 t/h<br />
P = 0,6 MW<br />
Melassepressschnitzel<br />
Verdampfungsstation<br />
Konzentrierter Rübensaft<br />
m = 36,00 t/h<br />
Abbildung 4.72:Zweistufentrocknung von Zuckerrübenschnitzeln<br />
Erreichbare Umweltvorteile<br />
Siehe Abschnitte 4.7.7.1.2, 4.7.7.1.3 <strong>und</strong> 4.7.7.1.4.<br />
Medienübergreifende Effekte<br />
Siehe Abschnitte 4.7.7.1.2, 4.7.7.1.3 <strong>und</strong> 4.7.7.1.4.<br />
G<br />
Bandtrockner<br />
Nie<strong>der</strong>temperaturtrocknung<br />
Wasserverdampfung = 17,52 t/h<br />
Kristallisation<br />
556 Januar 2006 RHC/EIPPCB/FDM_BREF_FINAL<br />
Zucker<br />
m = 47,00 t/h<br />
Reinigung <strong>der</strong><br />
Abgase aus<br />
<strong>der</strong> Trocknung<br />
Betriebsdaten<br />
Im Hinblick auf Energieaspekte für die drei oben beschriebenen Beispiele sind die Rahmenbedingungen <strong>der</strong><br />
Anlagen gemäß Tabelle 4.109 auf eine Vergleichsanlage mit 10.000 t/Tag standardisiert.<br />
Verarbeitung von Zuckerrüben 10.000 t/Tag (417 t/h)<br />
Dauer <strong>der</strong> Saison 90 Tage/Jahr<br />
Masse <strong>der</strong> Pressschnitzel 160 kg pro t verarbeiteter Rüben = 66,7 t/h<br />
Feststoffanteil <strong>der</strong> Pressschnitzel 31%<br />
Feststoffanteil <strong>der</strong> getrockneten Schnitzel 90%<br />
Dampfverbrauch <strong>der</strong> Zuckerfabrik 200 kg pro t verarbeiteter Rüben = 83,4 t/h<br />
Druck des Frischdampfes 85 bar<br />
Temperatur des Frischdampfes 525 ºC<br />
Heizwert des Brennstoffs 11,2 kWh/kg (40195 kJ/kg)<br />
Strombedarf <strong>der</strong> Zuckerfabrik ohne Trocknung 10,4 MW = 24,96 kWh pro t verarbeiteter Rüben<br />
Tabelle 4.109: Standardisierte Rahmenbedingungen <strong>der</strong> drei Beispielanlagen in Deutschland<br />
Bei <strong>der</strong> Standardisierung wurde auch davon ausgegangen, dass während <strong>der</strong> Zuckerrübensaison <strong>der</strong> gesamte<br />
konzentrierte Saft kristallisiert wird. Weiterhin wurde die Verwendung <strong>der</strong> folgenden technischen Anlagen<br />
zugr<strong>und</strong>e gelegt:<br />
• Dampfgenerator mit 85 bar <strong>und</strong> 525 °C<br />
• entsprechende Gegendruckturbine<br />
• 3 bar Gegendruck zur Versorgung <strong>der</strong> Verdampferstation o<strong>der</strong> 3 bar Gegendruck <strong>und</strong> 25 bar Extraktionsdruck<br />
zur Versorgung des Verdampfungstrockners