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Tabelle 1 Vergleich verschiedener Maßnahmen zur Abgasreinigung und Prozessmodifikationen bei Abfallverbrennungsanlagen zur Verringerung der PCDD/F-Emissionen

Mögliche Maßnahmen Emissionsniveau
(%) a)
Geschätzte Kosten Risiken
Primärmaßnahmen durch Modifikation der Einsatzmaterialien:

- Beseitigung von Vorläufern und chlorhaltigem Einsatzmaterial und

- Management der Abfallströme

Resultierendes Emissionsniveau nicht quantifiziert; offensichtlich keine lineare Abhängigkeit von der Menge des Einsatzmaterials:   Vorsortierung des Einsatzmaterials nicht effektiv; Sammlung nur teilweise möglich; anderes chlorhaltiges Material wie Speisesalz, Papier usw. lässt sich nicht vermeiden. Für gefährliche chemische Abfälle ist dies nicht angebracht.

Nützliche und in speziellen Fällen (z.B. bei Altölen, elektrischen Bauteilen usw.) durchführbare Primärmaßnahme mit dem möglichen zusätzlichen Vorteil der Verwertung der Materialien.

Modifikation der Prozesstechnologie:

- optimierte Bedingungen bei der Verbrennung;

- Vermeidung von Temperaturen unter 850 °C und von kalten Zonen im Abgas;

- ausreichender Sauerstoffgehalt; Regelung der Sauerstoffzufuhr je nach Heizwert und Konsistenz des Einsatzmaterials und

- ausreichende Verweilzeit und Durchwirbelung.

    Umgestaltung des gesamten Prozesses notwendig.
Abgasbehandlung: Vermeidung der Ablagerung von Partikeln durch:      
- Rußreiniger, mechanische Klopfvorrichtungen, Schalltechnik, Dampfgebläse.     Durch Dampfblasen können sich die PCDD/F - Bildungsraten erhöhen.
Entstaubung, generell in Müllverbrennungsanlagen: <10 mittel Beseitigung von an Partikeln angelagerten PCDD/F - Verfahren zur Entfernung von Partikeln aus heißen Abgasströmen nur in Pilotanlagen.
- Gewebefilter; 1 - 0,1 höher Einsatz bei Temperaturen < 150 °C
- Keramikfilter; geringe Effizienz   Einsatz bei Temperaturen von 800 - 1000 °C
- Zyklone und geringe Effizienz mittel  
- elektrostatische Abscheidung mittlere Effizienz   Einsatz bei einer Temperatur von 450 °C; Förderung der De-novo-Synthese von PCDD/F möglich, höhere NOx-Emissionen, Verringerung der Wärmerückgewinnung
katalytische Oxidation     Einsatz bei Temperaturen von 800 - 1000 °C Separate Gasphasenreinigung notwendig.
Gaskühlung

Hochleistungs-Adsorptionsanlage mit Aktivkohlepartikeln (elektrodynamische Venturi).

     
SCR (Selektive Katalytische Reduktion)   hohe Investitions- und niedrige Betriebskosten Einsatz bei Temperaturen von 800 - 1000 °C Separate Gasphasenreinigung notwendig. NOx Eindämmung, wenn NH3 zugesetzt wird; hoher Raumbedarf, verbrauchte Katalysatoren und Rückstände von Aktivkohle (AC) oder Aktivkoks aus Braunkohle (ALC) können entsorgt werden, Katalysatoren lassen sich in den meisten Fällen von den Herstellern stofflich verwerten, AG und ALC können unter streng kontrollierten Bedingungen verbrannt werden.
verschiedene Arten von Nass- und Trockenadsorptions-Verfahren mit Gemischen aus Aktivkohle, Herdofenkoks, Kalk und Kalksteinlösungen in Festbett-, Fließbett- und Wirbelschichtreaktoren:      
- Festbettreaktor, Adsorption mit Aktivkohle oder Herdofenkoks und < 2
(0,1 ng TEQ/m3)
hohe Investitions-, mittlere Betriebskosten Entfernung von Rückständen; hoher Raum bedarf.
- Flugstrom- oder zirkulierender Wirbelschichtreaktor mit Zusatz von Aktivkoks/Kalk oder Kalksteinlösungen und darauf folgendem Gewebefilter. < 10
(0,1 ng TEQ/m3)
niedrige Investitions-, mittlere Betriebskosten Entfernung von Rückständen.
Zusatz von H2O2 2 - 5 (0,1 ng TEQ/m3) niedrige Investitions-, mittlere Betriebskosten  
a) verbleibende Emissionen im Vergleich zum Betrieb ohne Reduktion.
  1. In vielen Ländern können Anlagen zur Verbrennung medizinischer Abfälle eine große Quelle von PCDD/F-Emissionen darstellen. Bestimmte Abfälle aus dem Medizinbereich wie menschliches anatomisches Material, infektiöser Abfall, Nadeln, Blut, PlasmA und Zytostatika werden als Sonderform gefährlicher Abfälle behandelt, während andere medizinische Abfälle häufig vor Ort im Chargenbetrieb verbrannt werden. Verbrennungsöfen mit diskontinuierlicher Arbeitsweise können den gleichen Anforderungen hinsichtlich der PCDD/F-Reduktion gerecht werden wie andere Abfallverbrennungsanlagen.
  2. Die Vertragsparteien mögen in Erwägung ziehen, die Verbrennung kommunaler und medizinischer Abfälle in großen regionalen Anlagen statt in kleineren durchzuführen. Dadurch kann sich die Anwendung bester verfügbarer Technologien kostengünstiger gestalten.
  3. Behandlung von Rückständen aus der Abgasreinigung. Anders als Aschen aus Verbrennungsöfen enthalten diese Rückstände verhältnismäßig hohe Konzentrationen an Schwermetallen, organischen Schadstoffen (einschließlich PCDD/F), Chloriden und Sulfiden. Ihre Entsorgung muss daher gut kontrolliert werden. Insbesondere in Nassabscheidesystemen entstehen große Mengen saurer, kontaminierter flüssiger Abfälle. Es bestehen einige Spezialbehandlungsverfahren. Dazu zählen unter anderem:
    1. katalytische Behandlung von Gewebefilterstäuben bei niedrigen Temperaturen und Sauerstoffknappheit;
    2. Wäsche von Gewebefilterstäuben nach dem "3-R-Prozess2" (Extraktion von Schwermetallen durch Säuren und Zerstörung organischer Bestandteile durch Verbrennung);
    3. Verglasung von Gewebefilterstäuben;
    4. weitere Immobilisierungsverfahren und
    5. Anwendung der Plasmatechnologie.

B. Thermische Prozesse in der metallurgischen Industrie

  1. Bestimmte Verfahren der metallurgischen Industrie können wichtige verbleibende Quellen von PCDD/F-Emissionen sein. Dies sind:
    1. Primärbereich der Eisen- und Stahlindustrie (z.B. Hochöfen, Sinteranlagen, Pelletieranlagen in der Eisenhüttenindustrie);
    2. Sekundärbereich der Eisen- und Stahlindustrie und
    3. Primär- und Sekundärbereich der Nichteisenmetall-Industrie (Kupferproduktion).
      PCDD/F-Emissionsbegrenzungsmaßnahmen für die metallurgische Industrie sind in Tabelle 2 zusammenfassend aufgeführt.
  2. Beim Einsatz von Begrenzungsmaßnahmen können in Metallerzeugungs- und -behandlungsanlagen mit PCDD/F-Emissionen Emissionshöchstwerte von 0,1 ng TEQ/m3 erreicht werden (wenn der Abgasvolumenstrom > 5000 m3/h beträgt).

Tabelle 2 Verringerung der Emission von PCDD/F in der metallurgischen Industrie

Mögliche Maßnahmen Emissions-
niveau (%) a)
Geschätzte Kosten Risiken
Sinteranlagen      
Primärmaßnahmen:      
- Optimierung/Kapselung von Sinterbändern;   niedrig nicht 100%ig erreichbar
- Abgasrückführung, z.B. emissionsoptimiertes Sintern (EOS), wodurch der Abgasstrom um ca. 35 % verringert wird (reduzierte Kosten weiterer Sekundärmaßnahmen durch verminderten Abgasstrom), Kapazität 1 Mb. Nm3/h; 40 niedrig
Sekundärmaßnahmen:      
- elektrostatische Abscheidung + Molekularsieb; mittlere Effizienz mittel  
- Zusatz von Kalkstein-Aktivkohle-Gemischen; hohe Effizienz
(0,1 ng TEQ/m3)
mittel  
- Hochleistungs-Wäscher - vorhandene Anlage: AIRFINE (Voest Alpine Stahl Linz) seit 1993 für 600.000 Nm3/h; zweite Anlage für 1998 in den Niederlanden (Hoogoven) geplant hohe Effizienz, Verringerung der Emissionen auf 0,2 - 0,4 ng TEQ/m3 mittel 0,1 ng TEQ/m3 könnten bei höherem Einsatz von Energie erreicht werden; keine Anlage vorhanden.
Erzeugung von Nichteisenmetall (z.B. Kupfer)      
Primärmaßnahmen:      
Schrottvorsortierung, Vermeidung von Einsatzmaterial wie Schrott mit Kunststoff- und PVC-Anteil, Ablösen von Überzügen und Verwendung chlorfreier Isoliermaterialien; Sekundärmaßnahmen:   niedrig  
- Kühlen der heißen Abgase; hohe Effizienz niedrig  
- Zufuhr von Sauerstoff oder sauerstoffangereicherter Luft zum Brenner, Sauerstoffeindüsung in den Schachtofen (zur vollständigen Verbrennung und Minimierung des Abgasvolumens); 5-7
(1,5 -2 ng TEQ/m3)
hoch  
- Festbettreaktor oder Wirbelstrahlstrom-Reaktor (Fluidized Jet Stream Reactor) mit Adsorption an Aktivkohle oder Herdofenkoksstaub; (0,1 ng TEQ/m3) hoch  
- katalytische Oxidation und (0,1 ng TEQ/m3) hoch  
- Verringerung der Verweilzeit im kritischen Temperaturbereich der Abgasanlage.      
Eisen- und Stahlerzeugung      
Primärmaßnahmen:      
- Befreiung des Schrotts von Öl vor dem Eintrag in die Ofengefäße;   niedrig Zur Reinigung müssen Lösungsmittel verwendet werden
- Entfernung organischer Begleitstoffe wie Öle, Emulsionen, Fette, Farben und Kunststoffe vom Beschickungsgut;   niedrig  
- Senkung der hohen spezifischen Abgasvolumen;   mittel  
- getrenntes Sammeln und Behandeln von Emissionen vom Ein- und Austrag;   niedrig  
Sekundärmaßnahmen:      
- getrenntes Sammeln und Behandeln von Emissionen beim Ein- und Austrag und   niedrig  
- Gewebefilter kombiniert mit Kokseindüsung. < 1 mittel  
Umschmelzaluminiumerzeugung      
Primärmaßnahmen:    
- Vermeidung der Verwendung halogenierten Materials (Hexachlorethan);   niedrig  
- Vermeidung der Verwendung chlorhaltiger Schmiermittel (z.B. chlorierte Paraffine) und   niedrig  
- Säuberung und Sortierung verschmutzter Schrottchargen, z.B. durch Reinigung von ölbehafteten Spänen und Trocknung, Schwimm-Sink- und Wirbelstrom-Trennung;      
Sekundärmaßnahmen:      
- ein- und mehrstufige Gewebefilter mit zusätzlicher Aktivierung mittels Kalkstein-/Aktivkohle-Eindüsung vor dem Filter; <1
(0,1 ng TEQ/m3)
mittel/
hoch
 
- Minimierung und getrennte Entfernung und Reinigung von Abgasströmen, die mit unterschiedlichen Schadstoffen belastet sind;   mittel/
hoch
 
- Vermeidung des Absetzens von Partikeln aus dem Abgas und Förderung des raschen Passierens des kritischen Temperaturbereichs und   mittel/
hoch
 
- Verbesserte Vorbehandlung von Aluminiumschredderschrott durch Schwimm-Sink- und Wirbelstrom-Trennverfahren.   mittel/
hoch
 
a) Verbleibende Emissionen im Vergleich zum Betrieb ohne Reduktion.

Sinteranlagen

  1. In Sinteranlagen der Eisen- und Stahlindustrie wurden im Allgemeinen PCDD/F-Emissionen im Bereich von 0,4 bis 4 ng TEQ/m3 gemessen. Eine Einzelmessung in einer Anlage ohne jegliche Begrenzungsmaßnahme ergab eine Emissionskonzentration von 43 ng TEQ/m3.
  2. Halogenverbindungen können die Bildung von PCDD/F verursachen, wenn sie im Beschickungsmaterial (Koksgrus, Salzgehalt im Erz) und in zugesetztem verwertetem Material (z.B. Walzzunder, Gichtgasstaub aus Hochöfen, Filterstäube und Schlamm aus der Abwasserbehandlung) in Sinteranlagen gelangen. Ähnlich wie bei der Müllverbrennung besteht jedoch kein eindeutiger Zusammenhang zwischen dem Chlorgehalt des Beschickungsmaterials und PCDD/F-Emissionen. Eine geeignete Maßnahme kann darin bestehen, die Verwendung kontaminierter Rückstände zu vermeiden und Walzzunder vor dem Einsatz in die Sinteranlage zu entölen oder zu entfetten.
  3. Die wirksamste Verringerung von PCDD/F-Emissionen lässt sich durch eine Kombination verschiedener Sekundärmaßnahmen wie folgt erzielen:
    1. Eine beträchtliche Verringerung von PCDD/F-Emissionen wird durch die Rückführung von Abgas in den Kreislauf erreicht. Außerdem wird der Abgasstrom erheblich reduziert, wodurch die Kosten für die Installation zusätzlicher Abluftreinigungsanlagen sinken;
    2. die Installation von Gewebefiltern (in einigen Fällen kombiniert mit elektrostatischen Abscheidern) oder elektrostatischen Abscheidern bei der Eindüsung von Aktivkohle-Herdofenkoks-Kalkstein-Gemischen in das Abgas;
    3. es sind Waschverfahren entwickelt worden, die eine Kühlung des Abgases, Auswaschung durch Hochleistungswäsche und Trennung durch Tropfenabscheidung beinhalten. Emissionswerte von 0,2 bis 0,4 ng TEQ/m3 können erzielt werden. Durch den Zusatz geeigneter Adsorptionsmittel wie Braunkohlenkoks/Kohlengrus lässt sich eine Emissionskonzentration von 0,1 ng TEQ/m3 erreichen.

Primär- und Sekundärbereich, der Kupferproduktion

  1. In vorhandenen Anlagen der primären und sekundären Kupferproduktion kann nach der Abgasreinigung ein PCDD/F-Emissionsgrad von einigen wenigen Pikogramm bis zu 2 ng TEQ/m3 erreicht werden. Vor der Optimierung der Aggregate emittierte ein einzelner Kupferschachtofen bis zu 29 ng TEQ/m3 PCDD/F. Im Allgemeinen variieren die PCDD/F-Emissionswerte dieser Anlagen stark, was auf die großen Unterschiede zwischen den Rohstoffen zurückzuführen ist die bei den verschiedenen Aggregaten und Verfahren zum Einsatz kommen.
  2. Im Allgemeinen eignen sich für eine Verringerung der PCDD/F-Emissionen folgende Maßnahmen:
    1. Vorsortierung von Schrott;
    2. Vorbehandlung von Schrott, z.B. Ablösen von Kunststoff oder PVC-Überzügen, Vorbehandlung von Kabelschrott nur unter Einsatz kalter/mechanischer Verfahren;
    3. rasche Kühlung heißer Abgase (und dabei Ausnutzung der Wärme), zur Absenkung der Verweilzeit im kritischen Temperaturbereich des Abgassystems;
    4. Verwendung von Sauerstoff oder sauerstoffangereicherter Luft bei der Feuerung, oder Sauerstoffeindüsung im Schachtofen (dadurch vollständige Verbrennung und Minimierung des Abgasvolumens);
    5. Adsorption in einem Festbettreaktor oder Wirbelstrahlstrom-Reaktor mit Aktivkohle oder Herdofenkoks und
    6. katalytische Oxidation.

Stahlerzeugung

  1. Die PCDD/F-Emissionen von Konverterstahlwerken zur Stahlerzeugung und von Heißwindkupolöfen, Elektroöfen und Elektrolichtbogenöfen zum Schmelzen von Gusseisen liegen weit unter 0,1 ng TEQ/m3. Bei Kaltwindöfen und Drehrohröfen (Schmelzen von Gusseisen) sind die PCDD/F-Emissionen höher.
  2. Bei Elektrolichtbogenöfen der Sekundärstahlerzeugung kann ein Emissionskonzentrationswert von 0,1 ng TEQ/m3 erreicht werden, wenn folgende Maßnahmen zur Anwendung kommen:
    1. getrenntes Sammeln von Emissionen vom Ein- und Austrag und
    2. Verwendung eines Gewebefilters oder eines elektrostatischen Abscheiders in Verbindung mit Kokseindüsung.
  3. Das Einsatzgut von Elektrolichtbogenöfen enthält oft Öle, Emulsionen oder Fette. Allgemeine Primärmaßnahmen für die Verringerung der PCDD/F-Emissionen können in der Sortierung und der Entfernung von Öl und Überzügen vom Schrott bestehen, die Kunststoffe, Gummi, Farben, Pigmente und Vulkanisationshilfsstoffe enthalten können.

Schmelzanlagen der Sekundäraluminiumindustrie

  1. Die PCDD/F-Emissionen von Umschmelzanlagen in der Sekundäraluminiumindustrie liegen im Bereich von ungefähr 0,1 bis 14 ng TEQ/m3. Diese Werte sind von der Bauart der Schmelzaggregate, den zum Einsatz kommenden Materialien und den Abgasreinigungsverfahren abhängig.
  2. Zusammenfassend ist festzustellen, dass ein- und mehrstufige Gewebefilter mit. dem zusätzlichen Einsatz von Kalkstein! Aktivkohle/Herdofenkoks vor dem Filter eine Emissionskonzentration von 0,1 ng TEQ/m3 bei einer 99%igen Reduktionseffizienz erreichen.
  3. Folgende Maßnahmen können ebenfalls in Erwägung gezogen werden:
    1. Minimierung und getrennte Entfernung und Reinigung von Abgasströmen, die unterschiedlich mit Schadstoffen belastet sind;
    2. Vermeidung des Absetzens von Partikeln aus dem Abgas;
    3. rasches Passieren des kritischen Temperaturbereichs;
    4. verbesserte Vorsortierung von Aluminiumschredderschrott durch Schwimm-Sink- und Wirbelstrom-Trennung und
    5. Verbesserung der vorhergehenden Säuberung von Aluminiumschrott durch Reinigung von ölbehafteten Spänen und Trocknung.
  4. Die unter den Buchstaben d und e angegebenen Möglichkeiten sind insofern von Bedeutung, als moderne flussfreie Schmelzverfahren (bei denen kein Halogenidsalzfluss auftritt) höchstwahrscheinlich nicht in der Lage sind, den geringwertigen Abfall zu verarbeiten, der in Drehrohröfen eingesetzt werden kann.
  5. Im Rahmen des Übereinkommens zum Schutz der Meeresumwelt des Nordostatlantiks gehen die Gespräche bezüglich der Überprüfung einer früheren Empfehlung über die schrittweise Einstellung der Verwendung von Hexachlorethan in der Aluminiumindustrie weiter.
  6. Die Schmelze kann unter Einsatz von Technologien behandelt werden, die dem Stand der Technik entsprechen, beispielsweise mit Stickstoff-Chlor-Gemischen im Verhältnis von 9:1 bis 8:2, Ausrüstungen zur Gaseindüsung zur Feinverteilung sowie Vor- und Nachspülen mit Stickstoff und Vakuumentfettung. Bei Stickstoff-Chlor-Gemischen wurde eine Konzentration von PCDD/F-Emissionen in der Höhe von etwa 0,03 ng TEQ/m3 gemessen (gegenüber Werten von > 1 ng TEQ/m3 bei alleiniger Behandlung mit Chlor). Chlor ist zur Entfernung von Magnesium und anderen unerwünschten Bestandteilen erforderlich.

C. Verbrennung fossiler Brennstoffe in Kesseln von Versorgungs- und Industrieunternehmen

  1. Bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe in Kesseln von Versorgungs- und Industrieunternehmen (Wärmekapazität > 50 MW) wird die auf Grund des reduzierten Brennstoffbedarfs verbesserte Energieeffizienz und -einsparung bei sämtlichen Schadstoffen zu einem Rückgang der Emissionen führen. Auch die PCDD/F-Emissionen werden dadurch sinken. Chlor aus Kohle oder Öl zu entfernen wäre hinsichtlich der Kosten keine günstige Maßnahme, doch abgesehen davon wird auch der zunehmende Einsatz von Gaskraftwerken zur Verminderung der PCDD/F-Emissionen in diesem Sektor beitragen.
  2. Es sei darauf hingewiesen, dass ein Zusetzen von Abfall (Klärschlamm, Altöl, Gummiabfälle usw.) zum Brennstoff einen spürbaren Anstieg der PCDD/F-Emissionen zur Folge haben könnte. Die Verbrennung von Abfällen zur Energiegewinnung soll nur in Anlagen erfolgen, die. über Abgasreinigungssysteme mit hocheffizienter PCDD/F-Reduktion verfügen (siehe Beschreibung in Abschnitt A).
  3. Die Anwendung von Verfahren zur Verringerung der Emission von Stickstoffoxiden, Schwefeldioxid und Partikeln aus dem Abgas kann auch die PCDD/F-Emissionen mindern. Der Einsatz dieser Techniken zur PCDD/F-Entfernung wird von Anlage zu Anlage - unterschiedlich effizient erfolgen. Die Forschungen zur Entwicklung von Verfahren für die PCDD/F-Beseitigung gehen weiter, aber solange derartige Verfahren im industriellen Maßstab nicht zur Verfügung stehen, sind Angaben zur besten verfügbaren Technik für den spezifischen Zweck der PCDD/F-Beseitigung nicht möglich.

D. Kleinfeuerungsanlagen

  1. Bei ordnungsgemäßem Einsatz genehmigter Brennstoffe tragen Kleinfeuerungsanlagen weniger stark zu den PCDD/F-Gesamtemissionen bei. Außerdem können je nach Art und Qualität der Brennstoffe, Anzahl und Nutzung der Anlagen in einem Gebiet große regionale Unterschiede auftreten.
  2. Bei offenen Feuerstellen in privaten Haushalten ist die Ausbrandrate für Kohlenwasserstoffe in Brennstoffen und Abgasen schlechter als bei großen Verbrennungsanlagen. Dies gilt insbesondere für den Einsatz fester Brennstoffe wie Holz und Kohle mit PCDD/F-Emissionskonzentrationen im Bereich von 0,1 bis 0,7 ng TEQ/m3.
  3. Das Verbrennen von Verpackungsmaterial zusammen mit festen Brennstoffen bewirkt eine Erhöhung der PCDD/F-Emissionen. Obwohl die Verbrennung von Abfall und Verpackungsmaterial in einigen Ländern verboten ist, kann sie in privaten Haushalten gelegentlich praktiziert werden. Auf Grund steigender Entsorgungsgebühren ist davon auszugehen, dass Abfälle in Feuerungsanlagen in privaten Haushalten verbrannt werden. Die Verwendung von Holz zusammen mit Verpackungsmüll kann zu einem Anstieg der PCDD/F-Emissionen von 0,06 ng TEQ/m3 (ausschließlich Holz) auf 8 ng TEQ/m3 (bezogen auf 11 Vol.% O2) führen. Diese Resultate wurden anhand von Untersuchungen in verschiedenen Ländern bestätigt; in Abgasen von Kleinfeuerungsanlagen, in denen Abfallstoffe verbrannt wurden, wurden Werte bis zu 114 ng TEQ/m3 (bezogen auf 13 Vol.% Sauerstoff) gemessen.
  4. Die Emissionen von Kleinfeuerungsanlagen lassen sich verringern, wenn der Brennstoff von guter Qualität ist und keine Abfälle, halogenierte Kunststoffe und andere Materialien verbrannt werden. Zur Erreichung dieses Ziels können sich öffentliche Informationsprogramme für die Käufer/Betreiber von Kleinfeuerungsanlagen als nützlich erweisen.

E. Holzbefeuerte Anlagen (Kapazität < 50 MW)

  1. Messergebnisse für holzbefeuerte Anlagen zeigen, dass in Abgasen, insbesondere bei ungünstigen Ausbrandbedingungen und/oder wenn die verbrannten Stoffe einen höheren Gehalt an Chlorverbindungen aufweisen als normales unbehandeltes Holz, PCDD/F-Emissionen über 0,1 ng TEQ/m3 auftreten. Einen Hinweis auf eine mangelhafte Verbrennung liefert der Gesamtkohlenstoffgehalt im Abgas. Es ist festgestellt worden, dass zwischen CO-Emissionen, Ausbrandqualität und PCDD/F-Emissionen direkte Zusammenhänge bestehen. In Tabelle 3 sind einige Emissionskonzentrationen und -faktoren für holzbefeuerte Anlagen zusammengefasst dargestellt.

    Tabelle 3 Quantitätsbezogene Emissionskonzentrationen und -faktoren für holzbefeuerte Anlagen

    Brennstoff Emissions-
    konzentration
    (ng TEQ/m3)
    Emissionsfaktor
    (ng TEQ/kg)
    Emissionsfaktor
    (ng/GJ)
    Naturholz(Buche) 0,02 - 0,10 0,23 - 1,3 12 - 70
    Naturholzspäne aus Wäldern 0,07 - 0,21 0,79 - 2,6 43 - 140
    Spanplatte 0,02 - 0,08 0,29 - 0,9 16 - 50
    Abbruchholz 2,7 - 14,4 26 - 173 1400 - 9400
    Siedlungsabfälle 114 3230  
    Holzkohle 0,03    
  2. Im Vergleich zu Holz, bei dem es sich nicht um Abfall handelt, führt die Verbrennung von Abbruchholz auf Wanderrosten zu verhältnismäßig hohen PCDD/F-Emissionen. Eine Primärmaßnahme zur Emissionsreduktion besteht darin, den Einsatz behandelter Holzabfälle in holzbefeuerten Anlagen zu vermeiden. Die Verbrennung von behandeltem Holz soll nur in Anlagen erfolgen, die über die zur Minimierung der PCDD/F-Emissionen geeignete Abgasreinigung verfügen.

V. Techniken für die Verringerung von PAK-Emissionen

A. Koksproduktion

  1. Während der Produktion von Koks werden PAK vor allem dann in die Umgebungsluft freigesetzt, wenn
    1. der Ofen über die Fülllöcher beschickt wird;
    2. an der Ofentür, den Steigrohren und den Fülllochdeckeln Undichtigkeiten auftreten und
    3. das Ausdrücken und Kühlen des Kokses ablaufen.
  2. Die Konzentration von Benzo(a)pyren (BaP) variiert je nach den einzelnen Emissionsstellen einer Koksofenbatterie stark. Die höchsten BaP-Konzentrationen treten am oberen Ende der Batterie und in der Nähe der Türen auf.
  3. Die bei der Verkokung auftretenden PAK-Emissionen lassen sich durch technische Verbesserungen an den bestehenden integrierten Eisen- und Stahlwerken reduzieren. Eine Folge davon könnte sein, dass alte Koksofenbatterien stillgelegt und ersetzt werden bzw. die Kokserzeugung generell eingeschränkt wird, indem beispielsweise bei der Stahlerzeugung hochwertige Kohle verwendet wird.
  4. Ein Konzept zur PAK-Reduktion für Koksofenbatterien sollte folgende technische Maßnahmen umfassen:
    1. Beschickung der Koksöfen:
      • Verringerung der Emission von Partikeln beim Beladen der Füllwagen mit Einsatzkohle aus dem Bunker;
      • geschlossene Systeme für die Kohlezufuhr, wenn Kohlevorwärmung erfolgt;
      • Absaugen von Füllgasen und anschließende Behandlung durch Einleiten entweder in den benachbarten Ofen oder über eine Sammelleitung in einen Verbrennungsofen und eine nachgeschaltete Entstaubungsanlage. In einigen Fällen können die abgesaugten Gase auf den Füllwagen verbrannt werden, doch arbeiten diese Systeme hinsichtlich Umweltschutz und Sicherheit weniger zufrieden stellend. Durch Einspritzung von Dampf oder Wasser in die Steigrohre soll für eine ausreichende Saugwirkung gesorgt werden;
    2. die an den Fülllochdeckeln während der Verkokung auftretenden Emissionen sollen vermieden werden durch
      • Verwendung hocheffizienter Abdichtungen an den Fülllochdeckeln;
      • Verschmieren der Fülllochdeckel nach jedem Füllvorgang mit Ton (oder einem gleichermaßen wirksamen Material);
      • Säuberung der Fülllochdeckel und -rahmen vor dem Verschließen der Fülllöcher;
      • Freihalten der Ofendecken von Kohlerückständen;
    3. zur Vermeidung von Gas- und Teeremissionen sollen die Steigrohrdeckel mit Wasserverschlüssen ausgestattet sein, und ihre ordnungsgemäße Funktion soll durch regelmäßige Säuberung aufrechterhalten werden;
    4. die maschinelle Ausrüstung zum Betrieb der Koksofentüren soll mit Systemen zur Reinigung der Dichtungsflächen an den Ofentürrahmen und Ofentüren ausgerüstet sein;
    5. Koksofentüren:
      • Verwendung hochwirksamer Abdichtungen (z.B. federbelastete Membrantüren);
      • die Abdichtungen an den Ofentüren und Türrahmen sollen nach jeder Betätigung gründlich gereinigt werden;
      • die Türen sollen so ausgeführt sein, dass darin Partikelabsaugsysteme mit Anschluss an eine Entstaubungsanlage (über eine Sammelleitung) während des Koksausdrückvorgangs installiert werden können;
    6. die Koksüberleitmaschine soll mit einem integrierten Abdeckungs-, Festkanal- und ortsfesten Gasreinigungssystem (beispielsweise einem Gewebefilter) ausgestattet sein;
    7. zur Kühlung des Kokses sollen emissionsarme Verfahren angewendet werden, z.B. trockene Kokskühlung. Dem Nasslöschverfahren ist eine trockene Kokskühlung vorzuziehen, wenn dabei durch Einsatz eines geschlossenen Kreislaufsystems kein Abwasser entsteht. Die Bildung von Stäuben beim Umsetzen von trockengelöschtem Koks soll verringert werden.
  5. Ein Verkokungsverfahren, bei dem keine Rückgewinnung erfolgt, emittiert deutlich weniger PAK als das herkömmlichere Verfahren, bei dem Nebenprodukte rückgewonnen werden. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Öfen mit Unterdruck arbeiten und dadurch an den Koksofentüren keine undichten Stellen gegenüber der Umgebung auftreten können. Während des Verkokungsvorgangs wird Rohgas aus den Koksöfen durch natürlichen Zug entfernt, sodass in den Öfen ein Unterdruck bestehen bleibt. Diese Ofen sind nicht für eine Rückgewinnung der chemischen Nebenprodukte aus dem Koksofenrohgas ausgelegt. Vielmehr werden die Abgase aus dem Verkokungsverfahren (einschließlich PAK) bei hohen Temperaturen und langer Verweilzeit effizient verbrannt. Die Abwärme aus diesem Verbrennungsprozess Wird als Energie für die Verkokung genutzt, und die überschüssige Wärme kann zur Dampferzeugung eingesetzt werden. Aus wirtschaftlichen Gründen kann bei dieser Verkokungsart eine Anlage zur Kraft-Wärme-Kopplung erforderlich sein, um aus dem Dampfüberschuss Strom zu erzeugen. Derzeit ist lediglich in den Vereinigten Staaten und in Australien jeweils eine derartige Verkokungsanlage ohne Rückgewinnung in Betrieb. Im Grunde genommen handelt es sich bei diesem Verfahren um einen rückgewinnungsfrei arbeitenden Horizontal-Sohlkanal-Koksofen mit einer Verbrennungskammer für zwei Öfen. Der Füll- und Verkokungsvorgang erfolgt abwechselnd -zwischen den beiden Öfen. Dadurch versorgt immer ein Ofen die Verbrennungskammer mit Koksgasen. Die Koksgasverbrennung in der Verbrennungskammer stellt die notwendige Wärmequelle. dar. Die Verbrennungskammer ist für die notwendige Verweilzeit (etwa 1 Sekunde) und hohe Temperaturen (mindestens 900 °C) ausgelegt.
  6. Es soll ein wirksames Überwachungsprogramm für Undichtigkeiten an den Koksofentürabdichtungen, Steigrohren und Fülllochabdichtungen aufgestellt werden. Dazu gehören die Überwachung und Aufzeichnung von Lecks und die sofortige Reparatur bzw. Wartung. Auf diese Weise kann eine signifikante Verringerung diffuser Emissionen erreicht werden.
  7. Die Nachrüstung bestehender Koksofenbatterien zwecks Erleichterung der Kondensation von Abgasen aus allen Quellen (mit Wärmerückgewinnung) resultiert in einer PAK-Reduktion von 86 % bis über 90 % in der Luft (ohne Berücksichtigung der Abwasserbehandlung). Stellt man die rückgewonnene Energie, das heiße Wasser, das Gas für die Synthese und eingespartes Kühlwasser in Rechnung, so kann man, von einer Amortisation der Investitionskosten nach fünf Jahren ausgehen.
  8. Ist das Koksofenvolumen größer, verringern sich die Gesamtzahl der Öfen, der Ofentüröffnungen (Anzahl der pro Tag erfolgenden Koksausdruckvorgänge) und der Abdichtungen in einer Koksofenbatterie und demzufolge auch die PAK-Emissionen Gleichzeitig kommt es auf Grund sinkender Betriebs- und Personalkosten auch zu einer Produktivitätssteigerung.
  9. Bei trockenen Kokskühlverfahren sind die erforderlichen Invstitionskosten höher als bei Nasssystemen. Die höheren Betriebskosten lassen sich durch Wärmerückgewinnung in einem Kohle-Vorwärmprozess ausgleichen. Ein kombiniertes System trockene Kokskühlung/Kohlevorwärmung ermöglicht eine Verbesserung der Energieeffizienz von 38 auf 65 %. Durch die Kohlevorwärmung erhöht sich die Produktivität um 30 %, die noch auf 40 % gesteigert werden kann, weil der Verkokungsprozess homogener abläuft.
  10. Alle Behälter und Anlagen für die Speicherung und Behandlung von Kohlenteer und -teerprodukten müssen mit einem effizienten System zur Rückführung und/oder zum Abbau von Dämpfen ausgestattet -sein. Ist die Konzentration der Kohlenstoffverbindungen im Abgas hoch genug, können die Betriebskosten der Abgasreinigungsanlage durch den Einsatz einer autothermen Nachverbrennung verringert werden.
  11. In Tabelle 4 sind die Maßnahmen zur Verringerung der PAK-Emissionen in Kokereianlagen zusammengefasst.


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