Technik

Die Kehrichtverbrennungsanlage Renergia besteht aus zwei identischen Verbrennungslinien, welche jährlich je 140'000 t Abfall zu Energie verwerten. Wenn eine Linie aufgrund einer Revision oder eines Stillstands nicht betrieben werden kann, ermöglicht die andere Linie die Weiterführung der Abfallverwertung und der Energieproduktion.

Überblick Gebäude

Abfallannahme und Bunker

Bei der Abfallannahme werden das Kennzeichen und das Gewicht des LKW automatisch erfasst. Dem Fahrzeug wird entsprechend der angemeldeten Abfallfraktion ein Tor zum Abkippen des Abfalls in den Anlieferbunker zugewiesen.

Abhängig von Grösse und Material muss der gelieferte Abfall geschreddert werden. Im Bunker wird der Abfall mit dem Kran gemischt, da die zwei Ofenlinien nur mit einem gleichbleibenden Heizwert optimal betrieben werden können.

Um Staub- und Geruchsemmissionen aus dem Bunker zu vermeiden, wird dieser im Unterdruck (Vakuumbereich) betrieben, indem mit grossen Ventilatoren Luft aus dem Bunker gesaugt und der Verbrennung zugeführt wird, um dort das Feuer zu schüren.

Renergia kann brennbare Siedlungsabfälle, Industrie- und Bauabfälle aber auch gewisse Sonderabfälle verwerten. Genauere Informationen zur Abfallannahme finden Sie unter Kunden/Anlieferung.

Aufgabetrichter und Rostfeuerung

Der Kran hebt mit dem Greifer durchschnittlich 5 Tonnen Abfall auf einmal und wirft diesen in den Einfülltrichter ab. Auf dem wassergekühlten Verbrennungsrost wird der Abfall bei Temperaturen von 900 °C bis 1’100 °C innerhalb von 90 Minuten Stufe um Stufe nach vorne geschoben und verbrannt. Die Verbrennung kommt ohne zusätzliche Brennstoffe wie Öl oder Gas aus.

Die beiden Verbrennungsöfen sind rund 30 m hoch, die Flammen erreichen eine Höhe von bis zu 10 m. Renergia verwertet jährlich rund 280'000 t Abfall. Etwa 780 t werden pro Tag in den beiden Verbrennungslinien verwertet, dies sind 32.5 t pro Stunde.

Verbrennungsrückstände

Nicht brennbares Material, die sogenannte Schlacke enthält Asche, Ton- und Glasscherben, Zement aus Bauschutt oder Metalle. Die Metalle können abgeschieden und wiederverwendet werden, dies sind pro Jahr rund 5'000 t Eisen und 1'400 t Buntmetalle. Die verbleibende Schlacke kann ohne Nachbehandlung auf Reststoffdeponien gelagert werden.

Entaschung inkl. Elektrofilter

Die im Rauchgas enthaltenen Aschepartikel werden zu 99 % im horizontalen Kesselbereich und im nachgeschalteten Elektrofilter abgetrennt.

Die sogenannte Flugasche wird mit Hilfe mechanischer und pneumatischer Fördereinrichtungen in Lagersilos transportiert. Die Flugasche wird in LKW verladen und abtransportiert.

In der Flugasche befinden Schadstoffe aber auch signifikante Mengen an Wertstoffen wie Zink und Blei. Deshalb wird die Flugasche vor der Ablagerung auf Deponien in spezialisierten Anlagen sauer gewaschen und die Wertstoffe recycliert.

Dampferzeugung

Im Verbrennungsprozess entsteht Wärmeenergie, von welcher ein Teil an die mit Wasser durchströmten Kesselwände abgegeben wird. Das erhitzte Wasser wird in der Dampftrommel bei hohem Druck zusammengeführt. Der Zustand in der Dampftrommel ist ähnlich wie in einer Pfanne mit kochendem Wasser, in der das verdampfte Wasser als Sattdampf aufsteigt.

Der Sattdampf aus der Dampftrommel kann noch nicht für die Energieerzeugung im Maschinenhaus genutzt werden. Zuerst muss er weiter erwärmt werden, was in den Überhitzern erfolgt. Die dazu benötigte Energie liefern die immer noch 600°C heissen Rauchgase, die dabei abgekühlt werden.

Weitere Energie aus den Rauchgasen wird im nachgeschalteten Wärmetauscher (Economiser) genutzt, in dem das Speisewasser für den Kessel vorgewärmt wird.

Verbrennungsluft

Damit der Abfall auf dem Verbrennungsrost im Kessel gut brennt, muss dem Feuer immer neue Luft, also Sauerstoff zugeführt werden.

Dazu wird aus dem Bunker und dem Kesselhaus Umgebungsluft angesaugt, welche nach einer Vorwärmung beim Feuer von unten durch den Rost und seitlich, 2 – 3 m oberhalb des Rosts, eingeblasen wird.

Reaktor 1 und Gewebefilter 1

In der nächsten Reinigungsstufe werden Säuren wie Schwefelsäure oder Salzsäure aus dem Rauchgas entfernt. Dazu wird in das Rauchgas fein pulverisiertes und stark basisches Natriumbicarbonat (Backpulver) eingeblasen, an dem die sauren Komponenten im Rauchgas adsorbieren. Das gesättigte Pulver wird im nachgeschalteten Gewebefilter wieder abgeschieden und in Lagersilos transportiert.

Das eingesetzte Natriumbicarbonat wird extern gereinigt und kann anschliessend wieder in der Industrie als Rohmaterial eingesetzt werden.

Katalysator

Im Katalysator werden Stickoxide und organische Spurenstoffe entfernt — analog einem Dieselmotor eines PKWs. Als Reduktionsmittel für die Stickoxide wird Ammoniak eingesetzt, was beim Dieselmotor AdBlue entspricht. Der in der Schweiz geltende Grenzwert für Stickoxide von 80 mg/Nm3 wird um mehr als 50 % unterschritten.

Reaktor 2 und Gewebefilter 2

Die vierte und letzte Reinigungsstufe ist ein «Polizeifilter». Diese Stufe hat vor allem eine sichernde Reinigungsfunktion. Sie scheidet jene geringen Mengen an Schadstoffen ab, welche die bereits hoch wirksamen ersten drei Stufen passieren konnten. In das Rauchgas eingeblasen wird ein Gemisch aus Aktivkohle und Kalkhydrat, da dieses Gemisch sowohl adsorptiv wie auch filternd wirksam ist. Letzte Säurepartikel, Dioxine und Schwermetalle werden dort so weit entfernt, sodass der Schadstoffgehalt im Rauchgas teilweise sogar unter der Nachweisgrenze liegt.

Das gesättigte Pulver wird im nachgeschalteten Gewebefilter wieder abgeschieden und entsorgt. Eine Wiederaufbereitung ist bei diesem Betriebsmittelgemisch nicht möglich.

Luftkondensator

Im Luftkondensator (LUKO) wird der Abdampf der Dampfturbine kondensiert und das Kondensat zurück in den Wasser-/Dampfkreislauf geleitet. Je tiefer der LUKO den Dampf abkühlen kann, desto höher wird der Wirkungsgrad, also die Effizienz der Dampfturbine.

Dampfturbine

In der Dampfturbine wird die im Dampf gespeicherte thermischen Energie in mechanische Rotationsenergie umgewandelt. Diese treibt über ein Getriebe einen Generator an, der daraus elektrische Energie erzeugt. Die Dampfturbine von Renergia kann bis zu 32 MW Strom produzieren und ist damit der grösste Stromerzeuger im Kanton Luzern. Der Wirkungsgrad beträgt max. 35 %.

Der nicht selbst benötigte Strom wird ins öffentliche Netz der CKW eingespeist. Dies sind rund 180'000'000 KWh, 180'000 MWh bzw. 180 GWh pro Jahr.

Um möglichst viel Energie aus dem Dampf zu nutzen und so den Wärmenutzungsgrad, also die Gesamteffizienz der Kehrichtverbrennungsanlage zu erhöhen, wird ein Teil des Dampfes bei 4.5 bar und 160°C aus der Turbine entnommen und zur Fernwärmeerzeugung sowie zur Papiertrocknung bei der Perlen Papier AG eingesetzt.

Weg des Dampfes

Der Dampf aus der Dampftrommel wird in den nachgeschalteten Überhitzern weiter erhitzt und dann quer durch die Anlage ins Maschinenhaus geleitet. Wenn der Dampf bei der Turbine eintrifft, ist er rund 410°C heiss und erreicht einen Druck von über 40 bar – etwa der 20-fache Druck eines Autoreifens.

Im Maschinenhaus kann die im Dampf gespeicherte thermische Energie auf der Dampfturbine zur Stromproduktion, im Heizkondensator zur Fernwärmeerzeugung und über die Ferndampfleitung bei der Perlen Papier AG auf der Papiermaschine zur Papiertrocknung genutzt werden. Ob der Dampf für die Papier-, Fernwärme- oder Stromproduktion genutzt wird, hängt vom aktuellen Bedarf der Kunden von Renergia ab.

Der nicht benötigte Dampf wird am Schluss auf den Luftkondensator geführt, wo er bei rund 45°C seine Energie an die Umgebung abgibt und kondensiert.

Das Kondensat wird in Kondensatbehältern gesammelt und anschliessend wieder dem Kessel zugeführt. Das Wasser ist also in einem geschlossenen Kreislauf, den sogenannten Wasser-/Dampfkreislauf.

Weg Rauchgase

Auf dem Weg vom Kessel zum Kamin werden die Rauchgase von über 1’000°C auf rund 80°C abgekühlt und die darin gespeicherte Wärmeenergie zurückgewonnen.

Die in den Rauchgasen enthaltenen Aschepartikel und Schadstoffe werden in der 4-stufigen trockenen Rauchgasreinigung nach aktuellem Stand der Technik bestmöglich entfernt. Die entsprechenden gesetzlichen Grenzwerte werden stark unterschritten.

Weg des Abfalls

Bei der Abfallannahme werden das Kennzeichen und das Gewicht des LKW automatisch erfasst. Dem Fahrzeug wird entsprechend der angemeldeten Abfallfraktion ein Tor zum Abkippen des Abfalls in den Anlieferbunker zugewiesen.

Abhängig von Grösse und Material muss der gelieferte Abfall geschreddert werden. Im Bunker wird der Abfall mit dem Kran gemischt, da die zwei Ofenlinien nur mit einem gleichbleibenden Heizwert optimal betrieben werden können. Der gemischte Abfall wird aus dem Stapelbunker mit der automatischen Krananlage in einen der beiden Einfülltrichter gefüllt.

Auf den beiden wassergekühlten Verbrennungsrosten wird der Abfall bei Temperaturen von 900 °C bis 1’100 °C innerhalb von etwa 90 Minuten Stufe um Stufe nach vorne geschoben und verbrannt, bis keine brennbaren Elemente mehr darin enthalten sind. Die Verbrennung kommt ohne zusätzliche Brennstoffe wie Öl oder Gas aus. Übrig bleibt alles nicht brennbare Material, die sogenannte Schlacke.