Verfahrenskombination von katalytischer Entstickung, thermischer Abgasnachverbrennung und der energetisch-stofflichen Verwertung von biologischen Abfallschlämmen zur Minderung der Emissionen bei der Klinkerproduktion in einem Zementwerk

Kurzbeschreibung

Die SCHWENK Zement GmbH & Co. KG betreibt in Ihrem Zementwerk in Allmendingen eine Drehrohrofenanlage zur Herstellung von Zementklinker mit einer Klinkerkapazität von 4.000 Tonnen pro Tag. Der Brennstoffenergiebedarf dieser Drehrohrofenanlage wird zu maximal 100 Prozent durch Sekundärbrennstoffe gedeckt.

Im Rahmen eines Demonstrationsprojektes wurden im Zementwerk Allmendingen drei Teilprojekte als integriertes Gesamtprojekt realisiert. Die Umsetzung der Maßnahmen wurde von einem umfangreichen Messprogramm begleitet.
Im ersten Teilprojekt wurde eine Anlage zur selektiven katalytischen Reduktion in Kombination mit einer thermischen Nachverbrennung errichtet (DeCONO_x-Verfahren). Durch den Betrieb dieser Anlage werden die Einträge verschiedener Schadstoffe in die Umwelt deutlich reduziert. Vergleicht man die Situation vor Beginn des Vorhabens mit dem aktuellen Stand, so konnte am Standort Allmendingen die in die Umwelt emittierte Stickstofffracht um 44 Prozent reduziert werden. Gleichzeitig konnte eine Reduktion der organischen Jahresfrachten um ca. 90 Prozent erreicht werden. Für die Komponente CO konnte ein Emissionsniveau unter 100 Milligramm pro Kubikmeter im Tagesmittel und eine Reduktion der Jahresfrachten um ca. 80 Prozent erreicht werden. 

Darüber hinaus wurde in Allmendingen eine Anlage zur Entfrachtung des Quecksilberkreislaufs bei gleichzeitiger Ausschleusung des Quecksilbers aus dem Wertstoffkreislauf in Betrieb genommen (XMercury-Verfahren). Im Ergebnis konnte festgestellt werden, dass ca. 73 Prozent des bisher über Filterstäube ausgetragenen Quecksilbers an Aktivkohle gebunden und in eine dauerhafte Senke (Deponierung untertage) verbracht werden konnten. Diese Entfrachtung führte als Nebeneffekt auch zu einer dauerhaften Absenkung des Emissionsniveaus für Quecksilber (<10 Mikrogramm pro Kubikmeter).

Die Errichtung einer Anlage zur Trocknung von Klärschlamm mit Abwärme aus dem Ofenabgas des Zementwerkes im dritten Teilprojekt macht den integrierten Charakter des Projektes deutlich. Während die Trocknung die energetisch-stoffliche Verwertung des Klärschlamms im Zementklinkerbrennprozess ermöglicht, führt die Nutzung des bei der Trocknung des Klärschlamms freigesetzten Ammoniaks als Reduktionsmittel in der DeCONO_x-Anlage zu deutlich verringerten Reduktionsmittelverbräuchen im Vergleich zu anderen NO_x-Minderungsverfahren während die freigesetzten organischen Verbindungen den autothermen Betrieb der DeCONO_x unterstützen und vollständig abgebaut werden.

Während der Projektdauer wurden im Rahmen der Erfolgskontrolle fünf umfangreiche Betriebsversuche durchgeführt, bei denen die Leistungsfähigkeit der Teilprojekte und zum Ende auch die Verfahrenskombination sowie die Auswirkungen auf den Gesamtprozess untersucht wurden. Darüber hinaus wurden werksinterne Messungen durchgeführt, um den Langzeitbetrieb der neuen Anlagenteile beurteilen zu können und technische Kenndaten zu den Anlagen zu gewinnen.
Sowohl die DeCONO_x- als auch die XMercury-Anlage sind die ersten ihrer Art in einem deutschen Zementwerk. Auch die Trocknung von Klärschlamm mit Ofenabgas wurde erstmalig realisiert. Das DeCONO_x-Verfahren aus Allmendingen hat mittlerweile bereits Nachahmer gefunden.