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Low-NOx Braunkohlestaub-Feuerung

Wuppertaler Stadtwerke (Deutschland)

Einfach, effizient und noch wirtschaftlicher

Dass Braunkohlestaub (BKS) als Energieträger eine attraktive Alternative gerade für die mittelständische Industrie darstellt, ist nicht neu. SAACKE macht die Energieversorgung mit BKS jetzt jedoch noch wirtschaftlicher: Durch eine einfache Modifizierung des Drallbrenners SSB-D werden Sekundärmaßnahmen zur NOX und SO2- Emissionsminderung überflüssig. Geringere Investitionen und deutliche Kosteneinsparungen im Betrieb führen zu einer Amortisationszeit von weniger als drei Jahren – ohne dass Abstriche bei der Verfügbarkeit gemacht werden müssen.

Energieversorgung mit Braunkohlestaub

Brennerleistung: 19 MW BKS (3.050 kg/h)
19 MW Erdgas
Regelbereich BKS: 1:4, automatische, druckstoßfeste Dosierung
Emissionen: CO <50 mg/m³
NOX <300 mg/m³ (ohne SNCR)
SO2 <200 mg/m³ (ohne Sekundärmaßnahmen)

Zuverlässige Feuerung bei minimalen Betriebskosten

Braunkohlestaub bietet gegenüber Heizöl und Erdgas einen deutlichen Preisvorteil und stabile, langfristige Lieferkonditionen. Die Versorgung ist dauerhaft garantiert, die Beschaffungskosten sind unabhängig von den unvorhersehbar schwankenden Weltmarktpreisen für Mineralölprodukte. Mit einem Anteil von ca. 0,7% organischem Stickstoff führt eine konventionelle Verbrennung von BKS jedoch zu Werten von ca. 600 mg NOX/m³. Daher mussten bisher zur Einhaltung der Grenzwerte nachgeschaltete und teure Maßnahmen zur Abgasbehandlung, wie SNCR oder SCR, installiert werden, die hohe Investitions- und Betriebskosten bedeuten. 

Einfache konstruktive Lösung

Mit dem modifizierten Drallbrenner SSB-D von SAACKE und einer intelligenten Stufenluftführung können nun deutlich niedrigere NOX-Werte erreicht werden – und das völlig ohne Sekundärmaßnahmen. Der Brenner ist mit einer speziellen Staublanze ausgerüstet und feuert von oben direkt in einen Wasserrohrkessel. Die Verbrennungsluft wird als Stufenluft dem Brenner und dem Feuerraum zugeführt. 

Erdgas wird lediglich als Anfahrbrennstoff verwendet. Alternativ kann die volle Kesselleistung auch mit Erdgas als Low-NOX-Feuerung erreicht werden.

Die für die Wuppertaler Stadtwerke entwickelte 19-MW-Anlage dient der Versorgung mit Dampf für die Papierproduktion des Tapetenspezialisten Erfurt und Sohn sowie zur Stromerzeugung mittels Dampfturbine. Sie erzielt durch die kombinierte KraftWärme-Kopplung einen hohen Wirkungsgrad mit einer Kapazität von 22 Tonnen Dampf pro Stunde bei 48 bar und 450 °C.

Die beiden vorher zur Dampfproduktion eingesetzten älteren Kessel dienen nach Installation der SAACKE-Lösung nur noch als Redundanzkessel, die in Spitzenlastfällen oder bei Stillstand der BKS-Anlage hinzugeschaltet werden können.

Die Emissionsgrenzen der aktuellen TA Luft werden sicher eingehalten. Die brennstoffbedingten Aschegehalte von ca. 4% werden in der nachgeschalteten Filteranlage zurückgehalten. Die robuste Konstruktion eignet sich prinzipiell für alle staubförmigen Brennstoffe und erzeugt eine breite, kurze Flamme, die sich an jede Brennraumgeometrie anpassen lässt. Wegen der stark verdrallten Hauptluft ist die Flamme besonders stabil und bietet einen großen Regelbereich.

Alle Vorteile auf einen Blick

  • Kohlestaubfeuerung direkt am Kessel
  • Mehrfache Luftstufung
  • Hervorragende Emissionswerte ohne teure Sekundärmaßnahmen
  • Optimales Engineering ohne aufwändige Versuche durch Simulationsberechnungen
  • Hohe Verfügbarkeit und hoher Wirkungsgrad
  • Großer Regelbereich (1:4) mit BKS

Simulation: Schnell zur Kostensenkung

Von der Auftragsvergabe bis zur Inbetriebnahme der Anlage verging nur knapp ein Jahr, weil der erste SAACKE-Staubbrenner mit direkter Kesselführung komplett rechnerbasiert und völlig ohne Versuchsbetrieb an Testanlagen entwickelt wurde.

Die zur Optimierung der NOx-Emissionen optimale Anzahl und Anordnung der Luftdüsen wurde (wie später bewiesen wurde: sehr treffsicher) durch eine Simulation berechnet: Das von Forschern der TU Dresden und den Ingenieuren von SAACKE entwickelte Programm unterstützte das Engineering. So entstand ein neues Brennerkonzept, das schnell und erfolgreich den Sprung in die Praxis schaffte – ohne Versuche und Testanlagen ein absolutes Novum. 

Da außerdem die Zuführung des BKS in den Brennraum entscheidend für die Performance der Anlage ist, entwickelte SAACKE ein neues druckstoßfestes Dosiersystem – wichtig auch für andere alternative Brennstoffe.

Technische Kerndaten

Brennertyp: SAACKE SSBG-D
Brennstoff: Braunkohlestaub (RWE)
Erdgas
Zündmedium: Erdgas
Brennerleistung: 19 MW BKS (3.050 kg/h)
19 MW Erdgas
Regelbereich BKS: 1:4, automatische, druckstoßfeste Dosierung
Kapazität des BKS-Silos: 480 m³
Amortisationszeit: <3 Jahre
Emissionen: CO <50 mg/m³
NOx <300 mg/m³ (ohne SNCR)
SO2 <200 mg/m³ (ohne Sekundärmaßnahmen)

Fazit: In die Zukunft denken

Die Umstellung der Energieversorgung auf heimische Braunkohle hat neben der Planungssicherheit, dem niedrigen Preis und der einfachen Silo-Lagerung weitere Vorteile: Die Anlagen zeichnen sich durch lange Wartungsintervalle und eine hohe Verfügbarkeit aus. Kurze Projektlaufzeiten mit erfahrenen Partnern und ein schneller Return on Invest sichern die Wettbewerbsfähigkeit. Energie- und Ressourceneffizienz stehen für verantwortungsvolles Handeln.