Vortrag - Krematorium Meißen

Dipl.-IngIng. . Wolfgang FöhlischW. Föhlisch FVerbrennungsanlagen undAutomatisierungstechnik, HalleDipl.-IngIng. . Stephan List, DresdenMinderung der Feinstaub-/Schadstoff/Schadstoff-emission bei Anlagen nach der 27. BImSchV5. Dresdner Kolloquium zur Luftreinhaltung:Neue Anforderungen an die Partikelabscheidung

InhaltNeue europäische Gesetzgebung zur LuftqualitätAnforderungen an Einäscherungsanlagen hinsichtlichStaubemission (1876 - 2001)Anlagentechnik zur Staubabscheidung in KrematorienErfahrungen mit FestbettfilteranlagenWeiterentwicklung der Festbettfiltertechnik - 2-Schicht-Festbettfilter im Krematorium MeißenW. Föhlisch, , S. List: Minderung der Feinstaub-/Schadstoffemissionbei Anlagen nach der 27. BImSchV

Europäische Gesetzgebung Rahmen-Richtlinie 96/62/EG (09/1996) über die Beurteilungund Kontrolle der Luftqualität und Tochter-Richtlinien Umfangreiche Novellierungen: BImSchG, BImSchV, TA Luft,Richtlinien des BMU, VDI/DIN Einfluß auf Genehmigungsverfahren, behördliche Praxis kannsich auch auf die nicht genehmigungspflichtigen Einäscherungsanlagenauswirken bei Grenzwertüberschreitungen können Maßnahmen zurweiteren Emissionsminderung erforderlich werdenW. Föhlisch, , S. List: Minderung der Feinstaub-/Schadstoffemissionbei Anlagen nach der 27. BImSchV

7 Kriterien (Richard Schneider, 1876)1) Die Leiche soll möglichst rasch verbrannt werden.2) Die Verbrennung soll sicher und vollständig geschehen undes darf nicht etwa nur ein Halbverbrennen oder Verkohlenstattfinden.3) Der Process soll in decenter Weise und nur in für dieVerbrennung menschlicher Leichen bestimmten Oefenvollzogen werden.4) Es dürfen dabei für die Nachbarschaft keine belästigendenVerbrennungsproducte, Rauch, übelriechende Dämpfe etc.auftreten.W. Föhlisch, , S. List: Minderung der Feinstaub-/Schadstoffemissionbei Anlagen nach der 27. BImSchV

7 Kriterien (Richard Schneider, 1876)5) Die Asche soll rein und weisslich aussehen und dasSammeln soll leicht und rasch ausführbar sein.6) Der ganze Apparat wie auch die Versenkung soll möglichstbillig und7) soll so beschaffen sein, dass ohne wesentlicheUnterbrechungen und Kostenaufwand mehrere Leichnamehintereinander verbrannt werden können“Pietät, Umweltschutz, Ökonomie”1. Europäischer Kongress der Freunde der Feuerbestattung,Dresden, 07.06.1876W. Föhlisch, , S. List: Minderung der Feinstaub-/Schadstoffemissionbei Anlagen nach der 27. BImSchV

27. BImSchV (1997), VDI 3891 (2001) Bundeseinheitliche Regelung Errichtung, Beschaffenheitund Betrieb von Anlagen zur Feuerbestattung Emissionsgrenzwerte:Staubförmige Stoffe (Gesamtstaub) 10 mg/m³Kohlenmonoxid50 mg/m³Organische Stoffe (Gesamt-C) 20 mg/m³Dioxine/Furane0,1 ng TE/m³Darstellung der verfügbaren Techniken zur Rauchgasreinigungohne Bewertung der EignungAnforderungen an die Kalibrierung der kontinuierlichenMesstechnik und die Durchführung der regelmäßigenEmissionsmessungenW. Föhlisch, , S. List: Minderung der Feinstaub-/Schadstoffemissionbei Anlagen nach der 27. BImSchV

Emissionsgrenzwerte für f r FeinstaubZulässige Gesamtstaubgehalte (bez. auf 11 % O 2 ) TA Luft 1974 TA Luft 1984100 mg/m³50 mg/m³ 17. BImSchV 199027. BImSchV 1997 10 mg/m³W. Föhlisch, , S. List: Minderung der Feinstaub-/Schadstoffemissionbei Anlagen nach der 27. BImSchV

Staubabscheider für f r Einäscherungsanlagen Massenkraftabscheider Zyklone Wäscher Elektroabscheider Filternde Abscheider (Festbettabscheider) Filternde Abscheider (Gewebefilter)W. Föhlisch, , S. List: Minderung der Feinstaub-/Schadstoffemissionbei Anlagen nach der 27. BImSchV

Staubabscheider für f r Einäscherungsanlagen(Massenkraftabscheider) Trägheitskraft, Schwerkraft Querstrom-, Gegenstrom-, Umlenk-,Ringspaltabscheider nur für große Partikel (50..100 µm),Reingasstaubgehalt > 50 mg/m³ als Einström-Geometrie inGewebefilterW. Föhlisch, , S. List: Minderung der Feinstaub-/Schadstoffemissionbei Anlagen nach der 27. BImSchV

Staubabscheider für f r Einäscherungsanlagen(Zyklone) Schwerkraft, Zentrifugalkraft Axial-, Radial-, Multizyklon Probleme in Krematorien: starkschwankende Volumenströme,kleine Partikel als Vorabscheider oder Reaktor fürFlugstromverfahrenW. Föhlisch, , S. List: Minderung der Feinstaub-/Schadstoffemissionbei Anlagen nach der 27. BImSchV

Staubabscheider für f r Einäscherungsanlagen(Wäscher) Bindung der Partikel an Flüssigkeit(durchströmte Schicht, feste,bespülte Flächen, Anströmen einerSchicht, im Gas verteilte Tropfen) Probleme in Krematorien: Reingasstaubgehalt,Wasserdampffahne,vergleichsweise hohe Investkosten,hohe DruckverlusteW. Föhlisch, , S. List: Minderung der Feinstaub-/Schadstoffemissionbei Anlagen nach der 27. BImSchV

Staubabscheider für f r Einäscherungsanlagen(Filternder Abscheider - Festbettfilter) Bindung der Partikel an den Körnern derSchüttung bzw. in der Staubschicht aufder Oberfläche durch Diffusion/Trägheit Probleme in Krematorien: hoherDruckverlust zur Erreichung desReingasstaubgehalts, Gefahr desStaubdurchbruchs bei hohenVolumenströmen, Abreinigung derSchüttung aufwändig Einsatz als AdsorptionsfilterW. Föhlisch, , S. List: Minderung der Feinstaub-/Schadstoffemissionbei Anlagen nach der 27. BImSchV

Staubabscheider für f r Einäscherungsanlagen(Filternder Abscheider - Gewebefilter) Abscheidung von Partikeln aufluftdurchlässigen Oberflächen bzw.Staubschichten Textile und keramische Filtermedien(Filterschläuche, -taschen,-kerzen) Gute Abscheidung allerPartikelgrößen, Reingasstaubgehalte< 5 mg/m³ leicht erreichbar Problem: BrandgefahrW. Föhlisch, , S. List: Minderung der Feinstaub-/Schadstoffemissionbei Anlagen nach der 27. BImSchV

Staubabscheider für f r Einäscherungsanlagen(Vergleich - Fraktionsabscheidegrad)W. Föhlisch, , S. List: Minderung der Feinstaub-/Schadstoffemissionbei Anlagen nach der 27. BImSchV

Physikalische StaubeigenschaftenKenngröße Einheit Probe 1 Probe 2 Probe 3 Probe 4x10 µm 1,58 1,53 1,67 1,73x50 µm 7,17 6,46 6,72 8,16x90 µm 17,98 16,7 15,9 22,49Dichte kg/m³ 2,47 2,46 2,51 2,61Analysenfeuchtigkeit % 3,04 2,11 2,09 0,975Schüttdichte kg/m³ 0,149 0,120 0,151 0,155Physikalische Eigenschaften von StaubprobenW. Föhlisch, , S. List: Minderung der Feinstaub-/Schadstoffemissionbei Anlagen nach der 27. BImSchV

SchadstoffgehalteElement Einheit Probe 1 Probe 2 Probe 3 Probe 4 Probe 5Arsen As mg/kg 32 < 5 < 5 < 5 < 5Blei Pb mg/kg 1630 1100 1100 1200 3900Cadmium Cd mg/kg 37 94 81 120 130Chrom Cr mg/kg 1700 2300 2700 2500 3300Kupfer Cu mg/kg 261 470 570 420 720Nickel Ni mg/kg 287 270 290 200 440Quecksilber Hg mg/kg 530 170 190 500 120Zink Zn mg/kg 20850 37000 41000 51000 16000PCDD/PCDF I-TEQ ng/kg 100119 9256 13106 77866 49503Schwermetall- und Dioxin-/Furan-Gehalte vonStaubprobenW. Föhlisch, , S. List: Minderung der Feinstaub-/Schadstoffemissionbei Anlagen nach der 27. BImSchV

Abscheidung gasförmiger Schadstoffe Flugstromverfahren Festbettfilterverfahren Katalytische Verfahren– Heißgasfilter, Katalysator im Reingas– Katalysator im Rohgas, Gewebefilter– Gewebefilter mit katalytischer AusrüstungW. Föhlisch, , S. List: Minderung der Feinstaub-/Schadstoffemissionbei Anlagen nach der 27. BImSchV

Erfahrungen mit Festbettfilter-AnlagenVorteile der Festbettfiltertechnik: große Abscheideeffektivität bei geringen Schadstoffkonzentrationen hohe Speicherkapazität, relative Unempfindlichkeitgegenüber Schadstoffspitzen Betrieb ohne Bedienungsaufwand zusätzlich mögliche Abscheidung von Schwermetallenund sauren SchadgasenW. Föhlisch, , S. List: Minderung der Feinstaub-/Schadstoffemissionbei Anlagen nach der 27. BImSchV

Erfahrungen mit Festbettfilter-Anlagen(Anlagenlayout)Gewebefilter StaubabscheidungFestbettfilter Schadgasadsorption/FeinstaubabscheidungSchema einer Rauchgasreinigungsanlage mit GewebeundFestbettfilterW. Föhlisch, , S. List: Minderung der Feinstaub-/Schadstoffemissionbei Anlagen nach der 27. BImSchV

Erfahrungen mit Festbettfilter-Anlagen(Verbesserte Staubabscheidung)10108Reingasstaubgehalt[mg/m³]64200,30,430,421/4 Jahr21,5 Jahre5 JahreForderungGewebefilterGewebefilter mitnachgeschaltetemFestbettfilterW. Föhlisch, , S. List: Minderung der Feinstaub-/Schadstoffemissionbei Anlagen nach der 27. BImSchV

Erfahrungen mit Festbettfilter-Anlagen(Realisierte Anlagen)1996 Potsdam (2 Anlagen neu)1998 Aachen (2 Anlagen neu)1999 Gera (1 Anlage neu)1999 Meißen (2 Anlagen ertüchtigt)2000 Görlitz (1 Anlage ertüchtigt)W. Föhlisch, , S. List: Minderung der Feinstaub-/Schadstoffemissionbei Anlagen nach der 27. BImSchV

Messwerte Krematorium Potsdam(1996 - 2001)10080% vom Grenzwert604020Anlage 10Staubges.-CCOPCDD/FStaubAnlage 2ges.-CCOPCDD/F5 JahreForderung1,5 Jahre1/4 JahrW. Föhlisch, , S. List: Minderung der Feinstaub-/Schadstoffemissionbei Anlagen nach der 27. BImSchV

Messwerte Krematorium Gera(02/2000, 03/2001)100% vom Grenzwert806040200ForderungPCDD/FTOCCOStaub1 JahrInbetriebnahmeW. Föhlisch, , S. List: Minderung der Feinstaub-/Schadstoffemissionbei Anlagen nach der 27. BImSchV

Messwerte(Krematorium Görlitz G11/2000)100% vom Grenzwert806040200ForderungMaximalPCDD/FMinimalTOCStaubW. Föhlisch, , S. List: Minderung der Feinstaub-/Schadstoffemissionbei Anlagen nach der 27. BImSchV

2-Schicht-Filter (Idee) Ausgangspunkt: unterschiedliche Eindringtiefe vonSchadstoffen in das Festbett Verwendung von 2 unterschiedlichen Schichten:Vorschicht:Abscheidung und Ausschleusung vonStaub, Quecksilber, sauerenSchadstoffenHauptschicht: Langzeit-Abscheidung vonDioxinen/Furanenim Filter durch Heizkreis thermischregenerierbar, ausgetriebene PCDD/Fwerden mittels Katalysator zerstörtW. Föhlisch, , S. List: Minderung der Feinstaub-/Schadstoffemissionbei Anlagen nach der 27. BImSchV

2-Schicht-Filter (Aufbau) Festbettfilter mit 2stehenden Schichten Regenerier-/Aufheizkreismit Heizregisterund KatalysatorW. Föhlisch, , S. List: Minderung der Feinstaub-/Schadstoffemissionbei Anlagen nach der 27. BImSchV

2-Schichtfilter (Anlagenschema)Schema der Anlagen mit dem 2-SchichtfestbettfilterW. Föhlisch, , S. List: Minderung der Feinstaub-/Schadstoffemissionbei Anlagen nach der 27. BImSchV

2-Schicht-Filter (Emissionen)100Emissionskonzentrationen(11% O 2 ) bez. auf Grenzwert[%]806040200StaubCOTOCPCDD/FGrenzwerte20.04.0120.01.0103.05.0020.01.0015.11.99Emissionen imVergleich mit denGrenzwertenW. Föhlisch, , S. List: Minderung der Feinstaub-/Schadstoffemissionbei Anlagen nach der 27. BImSchV

2-Schicht-Filter (Emission weitererSchadstoffe)Emissionskonzentrationenmg/m³ bzw. mg/m³ (i.N., 11 % O 2 )5040302010050 5020214,453,05HgHCl0,1017,670,05SO2HF14,971,64ohne FBF 15.11.9921.01.000,2642,1315,1003.05.00EmissionenweitererSchadstoffeW. Föhlisch, , S. List: Minderung der Feinstaub-/Schadstoffemissionbei Anlagen nach der 27. BImSchV0,740,00

2-Schicht-Filter(Hg-Beladung und -Konzentration)50VorschichtHauptschicht100Konzentration im Festbett [µg/g]40302010SchichtgrenzeQuecksilber im Festbett nach 1 JahrQuecksilber im Festbett nach 1/2 JahrQuecksilber im Rauchgas80604020Konzentration im Rauchgas [µg/m³]00SchichtdickeBeladung der Schicht mit Hg und RauchgaskonzentrationW. Föhlisch, , S. List: Minderung der Feinstaub-/Schadstoffemissionbei Anlagen nach der 27. BImSchV

2-Schicht-Filter(PCDD/F-Beladung und -Konzentration)800VorschichtHauptschicht4Konzentration im Festbett [ng TE/g]600400200SchichtgrenzePCDD/F im FestbettPCDD/F im Rauchgas321Konzentr. im Rauchgas [ng TE/m³]00SchichtdickeBeladung der Schicht mit PCDD/F und RG-KonzentrationW. Föhlisch, , S. List: Minderung der Feinstaub-/Schadstoffemissionbei Anlagen nach der 27. BImSchV

2-Schicht-Filter (Vorteile) Betriebssicherheit durch unbrennbare Schüttschichten Kostensenkung Wegfall Überwachung/Inertisierung erhebliche Einsparung Adsorbens/Entsorgung geringerer Druckverlust (Schichtdicke, Körnung) lange Standzeit des Festbetts Abscheidung von Feinstaub, sauren Schadgasen undQuecksilber geringer Wartungs- und Bedienungsaufwand ökologisch günstig (Energieeinsparung, Verminderungder Abfallmenge, Abscheidecharakteristik)W. Föhlisch, , S. List: Minderung der Feinstaub-/Schadstoffemissionbei Anlagen nach der 27. BImSchV

PCDD/F-Emissionsverhalten (Staub)0,05PCDD/F-Konz., ngTE/m³0,040,030,020,0100 0,5 1 1,5 2Reingasstaubkonzentration, mg/m³Zusammenhang Staub-/PCDD/F-KonzentrationW. Föhlisch, , S. List: Minderung der Feinstaub-/Schadstoffemissionbei Anlagen nach der 27. BImSchV

PCDD/F-Emissionsverhalten (TOC)0,08PCDD/F-Konz., ng TE/m³0,060,040,0200 2 4 6 8 10Reingaskonzentration TOC, mg/m³Zusammenhang Staub-/TOC-KonzentrationW. Föhlisch, , S. List: Minderung der Feinstaub-/Schadstoffemissionbei Anlagen nach der 27. BImSchV

PCDD/F-Emissionsverhalten (CO)0,08PCDD/F-Konz., ng TE/m³0,060,040,02020 25 30 35 40 45 50Reingaskonzentration CO, mg/m³Zusammenhang Staub-/CO-KonzentrationW. Föhlisch, , S. List: Minderung der Feinstaub-/Schadstoffemissionbei Anlagen nach der 27. BImSchV