Herstellung und Einsatz von Brennstoffsuspensionen aus teerig/öligen Abfällen

• Dr. oec. Berthold Gartner
• Uwe Bischoff
• Petra Kuchling
• Dr. Ing. Thomas Kuchling
• Prof. Dr. Ing. Ralf Köpsel

In der Industrie und in der gewerblichen Wirtschaft fallen in großen Mengen öl- und teerhaltige Reststoffe an, die mit den Ballaststoffen Wasser und Feststoff verunreinigt und daher einer energetischen Nutzung bzw. Verwertung nur schwer zugänglich sind. Zudem bilden diese Abprodukte beim Abkühlen häufig klebrige Pasten, die das Handling erschweren. Die Palette der kohlenwasserstoffhaltigen flüssigen bis pastösen Abprodukte umfaßt solche Stoffe wie Restprodukte der Erdölverarbeitung und der thermischen Kohleveredlung, Tankrückstände aus der Zwischenlagerung von flüssigen Brenn- und Kraftstoffen, verbrauchte Öle und Lösungsmittel aus der gewerblichen und industriellen Nutzung. Diesen Abprodukten ist gemeinsam, daß sie relativ hohe Energieinhalte haben, weswegen eine Überprüfung der Möglichkeit einer thermischen Nutzung auf der Hand liegt. Die Heizwerte schwanken je nach Ballastgehalten in Größenordnungen zwischen 12 und 40 MJ/kg.

In Nordrhein-Westfalen rechnet man z.B. mit einem jährlichen Anfall derartiger Reststoffe von ca. 70 000 t. In der Abfallwirtschaftskonzeption des Freistaates Sachsen werden Mineralölschlämme mit ca. 37 000 t/a ausgewiesen; bezieht man weitere flüssige Abfallkohlenwasserstoffe mit ein, dann beträgt die Menge reichlich 100 000 t/a. Für Deutschland gibt es Schätzungen, wonach jährlich zwangsläufig ca. 500 000 t Ölschlämme bei der Lagerung, Verarbeitung und Nutzung von Ölen entstehen. Mit einem durchschnittlichen Ölgehalt von 30 % entspricht dies einer Menge an Reinöl von ca. 150 000 t/a, für das ein Heizwert von ca. 36–40 MJ/kg angesetzt werden kann.

Wenn man sich ein vollständiges Bild über die Aufkommen an kohlenwasserstoffhaltigen Abprodukten machen will, müssen – zumindestens in Ostdeutschland – die Ablagerungen braunkohlenstämmiger teerig/öliger Massen einbezogen werden. In den Kohleveredlungsbetrieben der ehem. DDR fielen zeitweise jährlich ca. 230 000 t kohlenwasserstoffhaltige Abprodukte an, wovon ca. 100 000 t/a einer energetischen Nutzung zugeführt wurden. Der Rest wanderte in Deponien, häufig ungesicherte Ablagerungsbereiche in Tagebaurestlöchern, oder in Erdbecken bzw. verschwand vermischt mit festen Abfällen in industriellen Abfallhalden und bedarf größtenteils einer dringenden Wiederaufarbeitung.

Diese Zahlen zeigen, daß mit derartigen Reststoffen ein bedeutsames energetisches Potential existiert. Durch die teilweise sehr hohen und vor allen Dingen stark schwankenden Feststoff- und Wassergehalte sowie eine meist zähplastisch- klebrige Konsistenz sind diese Abprodukte in der Regel im Anfallzustand einer Verbrennung nicht zugänglich. Es müssen daher Lösungen gefunden werden, wie der verbrennungsstörenden Wirkung der Ballaststoffe begegnet und ein gutes Handling ermöglicht werden kann.

In den 70er und 80er Jahren wurden umfangreiche Forschungen zur Herstellung von Brennstoffsuspensionen aus Gemischen von Kohlenstäuben und Wasser sowie von Kohlenstäuben, Wasser und Ölen, die in klassischen Heizölfeuerungen eingesetzt werden sollten, betrieben. Sie haben gezeigt, daß feinverteilte brennbare Feststoffe und Wasser jeweils einzeln oder im Gemisch mit Anteilen von 50–60 % durchaus eine stabile Verbrennung zuließen, wenn die Homogenität der Mischung gesichert blieb. Dagegen kann sich bei der klassischen Heizölfeuerung ein nur 1% hoher Anteil an Störstoffen sehr nachteilig auswirken.

Der Beitrag berichtet über Untersuchungen zur Herstellung quasihomogener Brennstoffsuspensionen unter Verwendung von umweltverträglichen Zuschlagstoffen in speziellen Hochleistungsmischern sowie über Verbrennungsversuche in einer 100 kW-Ölbrennkammer zum Nachweis der Eignung solcher Brennstoffsuspensionen für den Einsatz in autarken und stabilen Feuerungsprozessen.

Seiten 577 - 586