Beispiel Holzhackschnitzelheizanlage

Heizwerk der Nahwärmeversorgung „Oppenröder Straße“

Bauherr und Betreiber:

Erschließungs- und Betriebsgesellschaft mbH Fernwald (EBF)

1. Konzeption der Heizungsanlage

Das neu erschlossene Gewerbegebiet „Oppenröder Straße“ hat ein Nahwärmenetz erhalten und versorgt über ein mit Hackschnitzeln befeuertes Heizkraftwerk die Anlieger mit Wärme für die Raumheizung, Lüftung und Brauchwarmwassererzeugung versorgen.

Die HHS-Anlage wurde mit einer Leistung von ca. 800 kW installiert und ist für die Versorgung der umliegenden Gebäude vorgesehen. Durch die EBF wurden Wärmeversorgungsverträge mit folgenden Firmen vereinbart:

- Fa. Pieringer

- Fa. Bachmann

- Fa. Ellrich

- Fa. Rewe

- Fernwaldhalle

- Bauhof und Feuerwehr

- Fa. Rinn

Für die noch zum Verkauf stehenden Baugrundstücke wurden die notwendigen Rohrleitungen bei der Erschließung bereits mit verlegt, so dass weitere Gebäude problemlos an das Netz angeschlossen werden können. Über den im Heizwerk zusätzlichen vorhandenen Öl-Spitzenlast-Kessel können hohe Leistungen bei tiefen Außentemperaturen abgedeckt werden. Gleichzeitig wird durch die zweite unabhängige Kesselanlage eine sichere Wärmeversorgung der Endkunden gewährleistet.

2. Funktion der Holz-Kesselanlage

Um die Funktion der Holzkesselanlage zu verdeutlichen, sollen die einzelnen Abläufe anhand einer Skizze erläutert werden.

2.1. Schubboden

Die Brennstoffanlieferung erfolgt über Containerfahrzeuge. Der LKW mit dem Container fährt in das Spänesilo. Die Containergröße differiert zwischen 20 – 92 m³ Späneinhalt. Durch die gewählte Hallenhöhe können Containerfahrzeuge mit einer Containerladung von bis zu 40 m³ das Silo direkt beschicken, bei größeren Containerzügen sind die LKW´s mit einer eigenständigen Austragung ausgestattet.

Der Schubboden wurde so konstruiert, dass eine Befahrung mit schweren LKW´s möglich ist. Der Schubboden besteht aus drei rechenartigen Elementen. Die Schubbodenstangen werden über hydraulische Zylinder wechselseitig vor und zurück bewegt. Bei jedem Anzug der Schubstangen werden Hackschnitzel zum Förderband gezogen.

Die Schubstangen sind mit den Zylindern verbunden, so dass eine optimale Kraftübertragung auf den Schubboden erfolgen kann. Die Hydraulikzylinder werden über eine separate Hydraulikpumpe angetrieben. Bei der Bewegung der Stangen können Kräfte

von bis zu 78 t auftreten. Über den Rechen werden die Holzschnitzel bis zum Förderband gezogen. Über das Förderband wird das Hackgut bis zum Holzkessel gefördert

.

2.2. Holzkessel und Abgasreinigung

Die Holzschnitzel werden durch einen hydraulischen Schieber in den Brennraum gedrückt. Der Schieber arbeitet mit einem maximalen Druck von 1200 bar. An der Schneidkante werden quer stehende Holzstücke abgeschert.

Im Brennraum werden die Holzschnitzel im ersten Schritt getrocknet. Um die Verbrennung optimal zu steuern, werden die primäre und sekundäre Verbrennungsluft über drehzahlgeregelte Gebläse der Brennkammer zugeführt. Das Brenngut wird über einen Schubrost langsam in die heiße Verbrennungszone vorgeschoben. Das Bild zeigt die Anheizphase bei der Inbetriebnahme. Das ausgebrannte Material fällt am Ende desKessels in die Ascheschnecke. Die Schnecke fördert Asche und Schlacke in die bereitgestellten Aschecontainer. Die Rauchgase werden durch einen Multizyklon gereinigt.

3. Prinzipschnitt durch den Holzkessel

Vor- und Rückschubrost

Die gegenläufigen Bewegungen der einzelnen Rostreihen bewirken eine kontinuierliche Verteilung und laufende Durchmischung des Glutbettes. Das Gegenstromprinzip ermöglicht eine hervorragende Brennstoffvortrocknung. Der ausziehbare Rost reduziert zudem die Stillstandszeiten sowie die Kosten bei Revisionen.

Vor- und Rückschubrost

Variable Brennkammergeometrie

Die variable Brennkammergeometrie entsteht durch die sehr einfache, auswechselbare Strahlungsdecke. Sie erlaubt eine Anpassung an das spezifische Brennstoffsortiment.

Verbrennungsluftführung

Eine spezielle Sekundärluftvorwärmung durch Hinterlüftung und eine doppelwandige Konstruktion der Brennkammer sowie die separaten drehzahlgeregelten Primär- und Sekundär-luftventilatoren sorgen für eine bessere Verbrennung und tiefere Brennraumtemperaturen. Vor allem bei trockenen Brennstoffen hat der Kühlungseffekt einen wichtigen Einfluss auf Verbrennungsqualität, Betriebssicherheit und Lebensdauer.

Verbrennungsluftführung

4. Woher kommt der Brennstoff?

Der für die Verbrennung benötigte Rohstoff Holz ist ein ständig nachwachsender Rohstoff. Die Versorgung mit Brennstoff kann aus eigenen Wäldern (Bruchholz, Astschnitt), Astschnitt der Autobahnmeistereien, Bauhöfe der umliegenden Gemeinden, Abgabe von unbehandelten Hölzern aus der Gemeinde und durch Entsorgungsfirmen aus der Region erfolgen. Zusätzlich kommen aus der Industrie unbehandelte Abfallhölzer hinzu, wobei an erster Stelle sicherlich die Einweg-Paletten zu nennen sind.

Alle Hölzer müssen in einem Schredder zerkleinert werden. Bei der Zerkleinerung der Äste entsteht immer ein Feinanteil, der durch einen zusätzlichen Siebvorgang aussortiert wird. Das Holzmaterial, insbesondere Grünschnitt muss anschließend geschützt gelagert werden. Durch die Lagerung der Schnitzel wird erreicht, dass die Feuchte des Holzes reduziert wird, so dass eine optimale Verbrennung in der Heizungsanlage erfolgen kann.

5. Nutzen der Anlage, allgemein

Mit der Errichtung der Anlage können Auswirkungen von internationalen Energiekrisen durch eigene Reserven gemindert werden. Durch die Erzeugung von Wärme aus der Biomasse Holz wird kein zusätzliches CO2 erzeugt, da bei der Verbrennung ausschließlich das durch das Wachstum aufgenommene CO2 wieder freigesetzt wird.

Durch das Nahwärmekonzept wurde eine bedarfsorientierte Wärmeerzeugung im neuen Gewerbepark realisiert. Die enge Vermaschung und die räumliche Nähe von der Erzeugung bis zum Endverbraucher ermöglichen ein kleines Wärmenetz mit geringen Wärmeverlusten und optimierten Kosten für die Umwälzpumpen im System. Die Investitionskosten für die Anrainer für Heiz- und Schornsteinanlage konnten gänzlich entfallen, dadurch kann der Grundstückseigentümer die Baukosten deutlich reduzieren.

Die Holz-Hack-Schnitzelheizung stellt den heutigen Stand der Technik dar. Die Brennstoffzufuhr erfolgt über Förderschnecken, ebenso wird die Asche und Schlacke automatisch aus der Anlage gefördert. Die Verbrennungsluftzuführung wird durch eine Lamda-Steuerung, die einen optimalen Verbrennungsvorgang mit minimiertem Schadstoffausstoß ermöglicht, gesteuert. Der anfallende Staub wird durch einen Zyklonenabscheider aus den Rauchgasen herausgefiltert, dabei werden die maximalen Staubwerte nach der Bundes-Immissionsschutz-Verordnung (Bimsch) deutlich unterschritten.

Zur Verbrennung findet ausschließlich naturbelassenes Holz Verwendung. Die Holzkesselanlage hat eine Leistung von 800 kW. Damit ist es möglich, den Grundlastheizbetrieb für die bereits angeschlossenen Liegenschaften abzudecken. Für Volllastzeiten im Winter mit tiefen Außentemperaturen ist ein Spitzenlastkessel mit Ölgebläsebrenner vorgesehen. Neben der Abdeckung von hohen Wärmeverbräuchen kann über diesen Kessel auch eine unterbrechungsfreie Wärmeversorgung garantiert werden.

Durch die thermische Verwertung von Restholz wird der Deponieraum nicht zusätzlich belastet und es erfolgt kein zusätzlicher CO2-Eintrag durch fossile Brennstoffe in die Atmosphäre. Dadurch wird das gesteckte Ziel der CO2-Reduzierung unterstützt. Dieser Effekt wird hier besonders unterstützt, da die Fernwaldhalle, Bauhof, Feuerwehr und Fa. Rinn vorher mit konventionellen, fossilen Heizsystemen beheizt wurden. In Verbindung mit den relativ geringen Kosten für die Aufbereitung der Hackschnitzel kann die Wärmeenergie kostengünstig erzeugt und an die Endkunden verkauft werden. Als Grundsatz für die Kalkulation des Wärmepreises wurden die Kosten für die Errichtung und den Betrieb einer eigenen Heizungsanlage unterschritten. Für den Endkunden entstehen keine weiteren Kosten, die ansonsten für die Wartung, Instandhaltung und Reparaturen einer konventionellen Kesselanlage anfallen würden.

6. Technische Daten des Heizwerks

7. Projektbeteiligte