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Vorlage - 2003/0849  

Betreff: Genehmigungsverfahren nach dem Bundes-Immissionsschutzgesetz -BImSchG-;
Antrag der Firma E.ON Kraftwerke, Treskowstr. 5, 30457 Hannover, auf Genehmigung zur wesentlichen Änderung des Kraftwerkes Shamrock durch den dauerhaften Einsatz von Kronocarb gemäß § 16 BImSchG
Status:öffentlichVorlage-Art:Berichtsvorlage
Verfasser:Herr Krüwel, 2842
Federführend:FB 54 - Umwelt Bearbeiter/-in: Säger, Susanne
Beratungsfolge:
Ausschuss für Umweltschutz Vorberatung
26.11.2003 
des Ausschusses für Umweltschutz zur Kenntnis genommen   

Sachverhalt

Sachverhalt:

Sachverhalt:

 

Die Firma E.ON Kraftwerke Herne hat bei der Bezirksregierung Arnsberg eine Genehmigung zur wesentlichen Änderung des Kraftwerkes Shamrock beantragt. Beantragt wird die Genehmigung zum dauerhaften Einsatz von Kronocarb als Brennstoff im Kraftwerk.

 

 

Die Firma E.ON Kraftwerke betreiben in Herne das Kraftwerk Shamrock, das Kraftwerk dient zur Strom und Fernwärmeerzeugung. Das Kraftwerk besteht aus 4 mit Steinkohlen befeuerten Kesselanlagen mit einer Feuerungswärmeleistung von jeweils 116 MW und aus einem mit Heizöl befeuerten Kessel mit einer Feuerungswärmeleistung von 110 MW (dient der Sicherstellung der Fernwärmeversorgung). Bei den Kohle-Kesselanlagen handelt es sich um Schmelzkammerkessel.

Textfeld: Kronocarb
Kronocarb ist ein Produkt der Fa. Kronos Titan und fällt bei der Titandioxid Produktion an. Bei Kronocarb handelt es sich um eine Mischung aus Petrolkoks (bis zu 35 Gew.-%), Titandioxid (bis zu 45 Gew.-%), Siliziumdioxid (bis zu 10 Gew.-%) und Wasser (bis zu 25 Gew.-%). Das Produkt ist nach EG-Richtlinien / Gefahrstoffverordnung nicht kennzeichnungspflichtig. Bei der Handhabung und Lagerung sind keine besonderen Maßnahmen erforderlich. Kronocarb ist nicht wassergefährdend.

 

 


Die Antragstellerin hat im Zeitraum vom 12. Juni 2001 bis 31. Dezember 2001 versuchsweise Kronocarb im Kraftwerk eingesetzt (der Versuchsbetrieb wurde beim StUA Hagen angezeigt). Nachdem der Versuchsbetrieb erfolgreich abgeschlossen wurde, soll nunmehr in den Kesseln 1 – 4 dauerhaft Kronocarb eingesetzt werden. Der Einsatz soll maximal 10 % des Brennstoffmassenstromes betragen, eingesetzt wird ein Gemisch aus Kraftwerkskohle und Kronocarb.

 

 

 

Prüfung der UVP-Pflicht

 

Das Kraftwerk Shamrock ist mit einer Feuerungswärmeleistung von insgesamt 464 MW der Ziffer 1.1 Spalte 1 des Anhangs 1 des UVPG zuzuordnen. Wenn das Kraftwerk neu errichtet würde, bestünde eine UVP-Pflicht. Für die geplante Änderung besteht eine UVP-Pflicht gemäß § 3e UVPG nur dann, wenn eine anlagenbezogene Vorprüfung des Einzelfalls im Sinne des § 3c UVPG ergibt, dass erheblich nachteilige Umwelteinwirkungen durch die Änderung hervorgerufen werden können.

 

Eine solche Vorprüfung für die beabsichtigte Änderung der Brennstoffzusammensetzung wurde durch einen externen Gutachter durchgeführt (Gutachter Müller BBM, GmbH, Planegg bei München). Der Gutachter kommt zu der Bewertung, dass das Vorhaben keine erheblichen nachteiligen Auswirkungen auf die Umwelt haben kann. Die Genehmigungsbehörde hat sich dieser Auffassung angeschlossen, die Entscheidung wurde im Amtsblatt der Bez. Reg. Arnsberg öffentlich bekannt gemacht (Amtsblatt Nr. 39/2003, Seite 305). Die Durchführung einer Umweltverträglichkeitsprüfung ist für das beantragte Vorhaben nicht erforderlich.

 

 

 

 

Technische Voraussetzungen

 

Die Mischung der Kraftwerkskohle mit Kronocarb erfolgt bei RAG Trading (Julia Kohlenmischbetriebe) nach den Vorgaben der E.ON Kraftwerke. Das Brennstoffgemisch wird mit der Bahn zum Kraftwerk transportiert. Dort gelangt es über den üblichen Weg, d. h. über die vorhandenen maschinellen Einrichtungen (Förderbänder, Kesselbunker, Kohlemühlen) in die Kessel. Bauliche Änderungen sind für das beantragte Vorhaben nicht erforderlich.

 

 

 

 

Umweltauswirkungen des Vorhabens

 

Im Rahmen des Versuchsbetriebes wurden die Auswirkungen der Mitverbrennung von Kronocarb auf die Emissionen des Kraftwerks und auf die Qualität der Kraftwerksnebenprodukte (Flugasche, Granulat und Gips) untersucht, die Untersuchungen erstreckten sich auf folgende Fragestellungen:

 

-          Untersuchungen der Zusammensetzung von Kronocarb (mineralische Zusammensetzung, Schwermetallgehalte).

 

-          Emissionsmessungen (gasförmige Komponenten, Staub, Schwermetalle) im Reingas während der Mitverbrennung von Kronocarb.

 

 

-          Untersuchung der anfallenden Kraftwerksnebenprodukte (Granulat, Filterasche, Gips) in Bezug auf ihre Verwendbarkeit als Baustoffe.

 

-          Bilanzierung des Schwermetall Eintrag/Austrag.

 

 

 

 

Emissionsgrenzwerte

 

Kronocarb ist kein Regelbrennstoff, sondern ist als anderer brennbarer Stoff im Sinne von Nr. 1.3 des Anhangs der 4. BImSchV eingestuft. Für die Verbrennung von Kronocarb sind die Emissionsgrenzwerte der 17. BImSchV anzuwenden. Werden Kohle und Kronocarb gemeinsam verbrannt, sind als max. Emissionskonzentrationen Mischgrenzwerte aus 13. BImSchV (Emissionsgrenzwerte Kohle) und 17. BImSchV (Emissionsgrenzwerte Kronocarb) einzuhalten. Gegenüber den Grenzwerten beim reinen Kohlebetrieb, müssen im Mischbetrieb geringere Emissionsgrenzwerte eingehalten werden (siehe Tabelle 1). Gegenüber dem reinen Kohlebetrieb sind im Mischbetrieb auch die Emissionen an Schwermetallen und Dioxinen/Furanen zu überwachen.

 

 

 

Tabelle 1: Max. Emissionsgrenzwerte beim Einsatz von Kohle/Kronocarb-Gemisch

Komponente

Grenzwerte 13.

BImSchV

[mg/m³]

Grenzwerte 17.

BImSchV

[mg/m³]

Errechnete Mischgrenzwerte

[mg/m³]

Beantragte Grenzwerte

 

[mg/m³]

Tagesmittelwerte (in Klammern jeweils die zugehörigen Halbstundenmittelwerte)

Tages-mittelwert

Halbstundenmittelwert

Schwefeldioxid [SO2]

400 (800)

50 (200)

365 (740)

360

720

Stickstoffoxide [NOX]

200 (400)

200 (400)

200 (400)

200

400

Kohlenmonoxid [CO]

250 (500)

50 (100)

230 (460)

230

460

Gas. Chlorverbindungen [HCl]

30 (60)

10 (60)

28 (60)

25

50

Gas. Fluorverbindungen [HF]

15 (30)

1 (4)

13 (27,4)

10

20

Staub

125 (250)

10 (30)

113,5 (228)

110

220

Quecksilber

 

0,03 (0,05)

0,03*

0,03

0,05

Cadmium, Thallium

 

0,05

0,03*

0,05

Antimon, Arsen, Blei, Chrom, Kobalt, Kupfer, Mangan, Nickel, Vanadium, Zinn

 

0,5

0,05*

0,5

Dioxine/Furane

 

0,1 ng TE/m³

---

0,08** ng TE/m³

Bezugssauerstoff

5 %

11 %

5,6 %

5,6 %

Erläuterungen:

13. BImSchV, Verordnung über Großfeuerungsanlagen

17. BImSchV, Verordnung über Verbrennung und Mitverbrennung von Abfällen

Mischgrenzwerte, die Bestimmung der Emissionsgrenzwerte (Mischgrenzwerte) erfolgt gem.

                          Anhang II der 17. BImSchV

*   Für diese Werte können keine Mischgrenzwerte errechnet werden, da die 13. BImSchV keine

    vergleichbaren Vorgaben enthält.

** Die Höhe des Dioxin-Grenzwertes wurde analog zu den Festlegungen bei anderen Kraftwerken

     in NRW beantragt.

 

 

Auswirkungen auf die Emissionen

 

Wesentlich für die möglichen Emissionen, die beim Verbrennen entstehen können, ist die Zusammensetzung der eingesetzten Brennstoffe. Vor dem Versuchsbetrieb wurden die Schwermetallbeimengungen des Kohle / Kronocarb-Gemisches analysiert. Der Vergleich mit den durchschnittlichen Zusammensetzungen deutscher Steinkohlen zeigt, dass sich die Schwermetallgehalte nicht wesentlich unterscheiden.

 

 

Tabelle 2: Schwermetallgehalte Steinkohle / Kohle-Kronocarb-Gemisch

Schwermetall

[mg/kg]

Deutsche Steinkohlen

Konzentrationsbereiche

Kohle + Kronocarb + Kraftwerksreststoffe*

Arsen [As]

Cadmium [Cd]

Kobalt [Co]

Chrom [Cr]

Kupfer [Cu]

Quecksilber [Hg]

Mangan [Mn]

Nickel [Ni]

Blei [Pb]

Antimon [Sb]

Zinn [Sn]

Thallium [Tl]

Vanadium [V]

0,1 – 1,0

0,1 – 1

5 – 34

6 – 80

10 – 60

0,1 – 1

30 – 315

15 – 96

10 – 270

0,4 – 2

keine Angaben

01 – 1,2

50 – 200

5 – 15

0 – 1

9 – 11

71 – 74

32 – 56

0 – 2

124 – 163

30 – 33

35 – 54

1 – 2

2

0 – 54

87 – 99

* Kraftwerksreststoffe, das Kraftwerk Shamrock hat die Genehmigung, bestimmte im Kraftwerk anfallende Reststoffe in den Kesselanlagen mitzuverbrennen, hierbei handelt es sich um RAA-Filterschlamm, REA-Gips, Granulatschlamm, Flugasche, Kühlturmschlamm und Strahlgut. Es handelt sich um mineralische Stoffe, die Zusammensetzung ist vergleichbar mit dem Ballastanteil der Kohle. Der max. Einsatz beträgt 1% der Kohlemenge.

 

Während des versuchsweisen Einsatzes von Kronocarb wurden Emissionsmessungen im Reingas des Kraftwerkes durchgeführt (Emissionsmessungen durch: Gesellschaft für Arbeitsplatz und Umweltanalytik mbH, Münster-Roxel). Untersucht wurden bei den Emissionsmessungen der Staubgehalt und der Schwermetallgehalt im Reingas. Die Komponenten SO2, NOX und CO werden im Kraftwerk kontinuierlich gemessen.

 

Tabelle 3: Messergebnisse Emissionsmessung Schwermetalle

Komponente

 

[mg/m³]

Messwerte

Grenzwert gem. 17. BimSchV

Probe 1.1

Probe 1.2

Probe 1.3

Probe 1.4

Probe 1.5

Cadmium + Thallium

Quecksilber

Antimon bis Zinn

0,0004

0,0238

0,145

0,0003

0,0110

0,0125

0,0002

0,0120

0,0998

0,0002

0,0081

0,0230

0,0002

0,0121

0,0069

0,05

0,03

0,05

 

Nach den Ergebnissen der Emissionsmessungen, werden die Schwermetallwerte der 17. BImSchV beim Einsatz von Kronocarb z. T. deutlich unterschritten. Auch die Emissionswerte für die Komponenten SO2, NOX, CO und Staub lagen beim Einsatz des Kohle/Kronocarb-Gemisches deutlich unterhalb der in Tabelle 1 genannten Mischgrenzwerte.

 

 

Auswirkungen auf die Kraftwerksnebenprodukte

Eine der Fragestellungen des Versuchsbetriebes war, ob sich die Mitverbrennung von Kronocarb auf die Eigenschaft und Einsatzfähigkeit der Kraftwerksnebenprodukte auswirkt. Die Kraftwerksnebenprodukte Granulat, Flugasche und Gips werden als Bauprodukte eingesetzt. Für den Nachweis der betriebstechnischen Unbedenklichkeit sind während des Versuchsbetriebes die Stoffströme Kohle, Flugasche und Granulat arbeitstäglich beprobt und auf folgende Parameter untersucht worden:

 

- Kohle / Kronocarb / Brennstoffmischung: Asche, Wasser, flüchtige Bestandteile,

                                                                   Schwefel, Vanadium, Nickel und Titan

 

- Granulat / Flugasche:                              C-Gehalt, Vanadium, Nickel und Titan

 

Tabelle 4: Vergleich der mineralischen Zusammensetzung von

                  Kronocarb und Steinkohle

Komponente

Einheit

Kronocarb

Steinkohle

Siliziumoxid [SiO2]

Gew.-%

10,40

6,96

Aluminiumoxid [Al2O3]

Gew.-%

0,64

3,40

Eisenoxid [Fe2O3]

Gew.-%

1,75

1,35

Titanoxid [TiO2]

Gew.-%

43,40

0,18

Calciumoxid [CaO]

Gew.-%

0,23

0,30

Magnesiumoxid [MgO]

Gew.-%

0,16

0,12

Natriumoxid [Na2O]

Gew.-%

0,09

0,06

Kaliumoxid [K2O]

Gew.-%

0,08

0,32

Phosphoroxid [P2O5]

Gew.-%

0,03

0,16

Schwefel

Gew.-%

0,44

0,88

Vanadium

ppm

550

33

Nickel

ppm

65

14

Brennwert

KJ/kg

11.687

23.749

ppm = parts per million

 

Signifikante Unterschiede zwischen Kronocarb und Kohle ergeben sich bei den Gehalten an Silizium, Titan, Vanadium und Nickel. Hier sind die Gehalte gegenüber der Kohle deutlich erhöht. Aus diesem Grund wurde während des gesamten Versuchsbetriebes Flugasche und Granulat auf ihre Gehalte an Titan, Vanadium und Nickel überwacht. Der Hauptaustrag der eingebrachten Elemente findet über das Granulat statt. Geringfügige Erhöhung der Konzentrationen an Titan, Vandadium und Nickel in den Kraftwerksnebenprodukten hat nach Angaben der Antragstellerin keine Auswirkungen auf ihre Verwertbarkeit. Nach Angaben der Antragstellerin, hat die Mitverbrennung des Kronocarb keine Auswirkungen auf die Verwertbarkeit von Granulat, Flugasche und Gips.

 

 

Elementbilanz der 13. Spurenelemente der 17. BImSchV

Um eventuell auftretende Schwermetallanreicherungen im Kraftwerksprozess festzustellen, wird eine sog. Elementbilanzierung durchgeführt. Methodisch wird dabei so vorgegangen, dass eine Bilanzierung der über Kohle, Kronocarb, Zusatzwasser und Kalksteinmehl eingetragenen Schwermetalle mit den über Granulat, Gips, Abwasser und Rauchgas ausgetragenen Schwermetallmengen verglichen wird.

 

Bild 1: Schematische Darstellung der Stoffkreisläufe im Kraftwerk


 


 


                                                                        1 = Rückführung Flugasche

                                                                        2 = Rückführung Neutralisationsschlamm

 

 

Tabelle 5 zeigt exemplarisch für einige der untersuchten Schwermetalle den Eintrag und den Austrag. Während der Eintrag in den Kraftwerksprozess ganz überwiegend über den Brennstoff erfolgt, findet der Austrag in der Regel über das Granulat statt. Eine Ausnahme bildet das leichtflüchtige Quecksilber bei dem erst eine Abscheidung in der Rauchgaswäsche erfolgt, bzw. ein Austrag über das Reingas erfolgt.

 

Tabelle 5: Stoffkreisläufe im Kraftwerk (Beispiele)

Eintrag

Austrag

 

Brennstoff/ Kronocarb

Zusatzwasser

Kalksteinmehl

Granulat

Abwasser

Gips

Reingas

Durchsatz

75 t/h

33 t/h

2 t/h

14 t/h

5 t/h

3,4 t/h

561.000 m³

Arsen

367 g/h

1 g/h

6 g/h

299 g/h

<0,05 g/h

19 g/h

<4 g/h

Cadmium

22,5

<0,2 g/h

0,4 g/h

21,8 g/h

<0,05 g/h

0,1 g/h

<1 g /h

Quecksilber

20,3 g/h

------

<0,2 g/h

<1 g/h

0,03 g/h

5,9 g/h

13,4 g/h

Nickel

2220 g/h

0,5 g/h

4 g/h

2083 g/h

<0,1 g/h

< 2g/h

4 g/h

Vanadium

7401 g/h

<0,4 g/h

4,4 g/h

6840 g/h

<0,2 g/h

5,9 g/h

0,6 g/h

Anmerkung: Der Eintrag und der Austrag befinden sich rechnerisch nicht ganz im Gleichgewicht, da bedingt durch Ungenauigkeiten bei der Probennahme und bei der Analyse die sog. Wiederfindungsrate nicht 100 % beträgt.

 

Die in Tabelle 5 aufgeführten Beispiele belegen, dass im Kraftwerksprozess keine Anreicherung von Schwermetallen stattfindet, die mit dem Brennstoff eingetragenen Mengen werden aus dem Prozess wieder ausgetragen. Diese Aussage gilt auch für alle anderen untersuchten Metalle.

 

 

Immissionen

Beim Einsatz des Kohle-Kronocarb-Gemisches sind gegenüber dem reinen Kohlebetrieb niedrigere Emissionswerte einzuhalten. Hierdurch verringern sich die durch das Kraftwerk abgegeben Schadstofffrachten, so dass sich durch das beantragte Vorhaben keine Änderung der Immissionssituation im Einwirkbereich des Kraftwerks ergibt.

 

 

Geräusche

 

Die Anlieferung des Kohle-Kronocarb-Gemisches erfolgt wie jetzt auch bei reiner Kohle mit der Bahn. Die Anzahl der Züge bleibt unverändert. Alle Entladungs- und Transportvorgänge erfolgen wie bisher. Auch der Abtransport der Kraftwerksnebenprodukte erfolgt wie bisher mit LKW. Die Menge der anfallenden Nebenprodukte ändert sich nicht, so das auch die Anzahl der Fahrten gegenüber dem bisherigen Zustand unverändert bleibt. Die Anlage selbst wird baulich nicht verändert und alle Anlagenteile werden unter den gleichen Betriebszuständen gefahren wie im reinen Kohlebetrieb. Insofern hat das Vorhaben keine Auswirkungen auf die Lärmsituation des Betriebes.

 

 

Wasser/Abwasser

Die beantragte Änderung hat keine Auswirkungen auf die Wasser- bzw. Abwassersituation des Betriebes.

 

 

Stellungnahme der Verwaltung

 

Einwendungen gegen das beantragte Vorhaben, wurden von Seiten der Verwaltung nicht erhoben. Nebenbestimmungen zur beantragten Genehmigung ergaben sich aus der abfallrechtlichen Prüfung des Vorhabens.

 

 

 

Der Oberbürgermeister

In Vertretung

 

 

 

(Terhoeven)