Low-NOx Standard nach Brennermodernisierung

Fernwärmekessel fit für die Zukunft

Dass selbst in die Jahre gekommene Brenner durch eine intelligente Modernisierung wirtschaftlich auf Low-NOx-Standard gebracht werden können, zeigt das aktuelle Praxisbeispiel der Stadtwerke Rostock AG. Der Brennerhersteller Elco adaptiert hierbei innovative Brennertechnik in vorhandene Infrastruktur.

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Rund 6.400 Kunden versorgen die Stadtwerke Rostock AG mit Fernwärme, das sind circa 2/3 aller Rostocker Haushalte. Für die Spitzenlastabdeckung und Standortbesicherung in Revisionsfällen dient ein 60 MW Kessel mit zwei übereinander angeordneten Elco Brennern mit je 32,5 MW Wärmeleistung. Die Anlage zur Fernwärmeerzeugung stammt ursprünglich aus dem Jahre 1999 und ist bis heute regelmäßig in Betrieb und fester Baustein für die Fernwärmebereitstellung der Hansestadt.

Die Stadtwerke, die besonders auf eine umweltschonende und zukunftsfähige Wärmeerzeugung Wert legen, haben sich gemeinsam mit dem Brennerhersteller Elco an die Modernisierung der Kesselanlage gemacht. Die Herausforderung dabei: Die bestehenden Brenner sollten nach dem Umbau die verschärften NOx-Grenzwerte ohne Verschlechterung der feuerungstechnischen Kennwerte sicher erfüllen, besser noch unterschreiten.

Ganzheitlich gedacht – zukunftssicher gelöst

Den Projektteilnehmern war im Vorhinein klar, dass es keine Plug-and-Play Lösung geben kann. „Wir hatten bei der Ausgestaltung unserer Ideen nur wenig Spielraum. Das Brennergehäuse sowie der Brennerkopf sollten in ihren Abmaßen quasi 1 zu 1 erhalten bleiben. Ebenso war Vorgabe, den Kesselflansch nicht zu verändern. Das Ziel war eine Modernisierung der alten Brenner, nicht deren Austausch.“, sagt Uwe Wagenknecht, Elco Vertriebsbeauftragter Industrie. „Es war auch für uns als Hersteller interessant zu ermitteln, inwieweit moderne Brennerkomponenten die Emissionswerte an so einem Kessel beeinflussen.“

Um die NOx-Werte zu senken, wurde unter anderem die Luftmengenregelung angepasst. Wo ehemals teilmechanische Drallregler die Verbrennungsluft führten, sorgen heute Frequenzumrichter für den idealen Volumenstrom. In Verbindung mit einer neuen Steuerung arbeiten die Brenner damit stets mit dem idealen, auf die Leistungsabfrage angepassten Gas-Luftgemisch. Die Gasregelstrecke wurde nur geringfügig geändert. Es wurden lediglich einzelne Messpunkte von Elco geschaffen, um eigene Versuchsreihen am Brenner fahren zu können.

Brenner-Modifikation auf Jahre sicher

Das Anwendungsbeispiel in Rostock zeigt, dass eine Modernisierung einer Kesselanlage nicht immer nur auf Druck von Normen, Grenzwerten oder Gesetzen erfolgen muss. Ralf Görs, Kraftwerkleiter Stadtwerke Rostock AG: „Wir wollten bei unserem Kessel das Thema NOx proaktiv angehen und nicht warten, bis uns die Grenzwerte zum Handeln zwingen. Deshalb sind bereits im Jahr 2020 erste Gespräche geführt und Möglichkeiten sondiert worden. 2021 haben wir das Projekt mit Elco dann offiziell gestartet.“

Nur rund vier Monate haben die Umbauarbeiten und Messreihenermittlung vor Ort gedauert, bereits im Januar 2022 ist die Anlage in den Regelbetrieb gegangen. Mit hervorragenden Emissionswerten. Durch die Modifikation wurde ein NOx-Wert < 60 mg/Nm³ erreicht. Damit unterschreiten  die zwei ELCO RPD 90 G-EFX Brenner die die aktuellen BImSchV Grenzwerte und sind für die Zukunft gut aufgestellt. Außerdem erfüllt der Kessel ebenfalls die EU-Richtlinie 2010/75, die die Begrenzung der Emissionen aus großen Feuerungs-, Gasturbinen- und Verbrennungs­motor­anlagen definiert.

Modernisierung ist wirtschaftlich und unkompliziert

Die Modernisierung der Brenner hat gleich mehrere Vorteile. Der Umbau und die Einbindung in die vorhandene Infrastruktur spart Geld, Zeit und wertvolle Ressourcen. „Über den Daumen gerechnet würde ich schätzen, dass der Umbau in diesem speziellen Anwendungsfall rund 40 % preiswerter war, als komplett neue Brenner zu verbauen. Dabei sind die kundenseitigen Bauleistungen wie Man-Power, Ausfallzeiten und Genehmigungskosten einer Neuanlage noch gar nicht berücksichtigt“, sagt Uwe Wagenknecht. In der Umbauphase hatte Elco von Beginn an die hiesigen Behörden mit eingebunden. So hat beispielsweise der TÜV Nord die Erneuerung der Steuerung begleitet und das Staatliches Amt für Landwirtschaft und Umwelt Mittleres Mecklenburg (StALUMM Rostock) wurde ebenfalls schon früh involviert.

Technische Daten der Anlage:
Brennerleistung alt/neu: 2 x 32,5 MW Feuerungswärmeleistung
Kesselgröße: 60 MW
Projektlaufzeit gesamt: November 2020 bis Januar 2022
Projektlaufzeit vor Ort: September bis November 2021

NOx: < 60 mg/Nm³