Heizkraftwerk PforzheimBiomasse

Heizkraftwerk Pforzheim GmbHHohwiesenweg 15 · 75175 Pforzheim · Telefon 07231/39 17 77Telefax 07231/39 14 37 · hkw@stadtwerke-pforzheim.de

Bauherr:Süd Leasing - BRUNO Grundstückverwaltung GmbH, MannheimBetreiber:Heizkraftwerk Pforzheim GmbH, PforzheimGesamtplanung:Colenco Power Engineering AG, Baden (CH)Architekt:Klenk·Haller·Rupp - Partnerschaft Freier Architekten, KarlsruheFachbauleitung/Elektro-, Leit- und Maschinentechnik:EnBW Energy Solutions GmbH, StuttgartGeneralunternehmer:Metz Anlagentechnik GmbH, BerlinUmweltgutachter:Technischer Umweltschutz Dr. Ing. Frank Dröscher, TübingenBaugrundgutachter Sicherheits- und Gesundheitsschutzkoordination:Weber Ingenieure GmbH, PforzheimPrüfstatik:Braun & Partner GbR - Beratende Ingenieure, Pforzheim

Standort des Heizkraftwerkes

Gaswerk

Einkaufs-zentrum

Hohwiesenweg

Zeppelinstr.

E u t i n g e r S t r a ß eZentrum

AutobahnKarlsruhe

AutobahnStuttgart

AusfahrtPforzheim-OstE n z

HEIZKRAFTWERKP f o r z h e i m G m b H

Seit dem Jahr 1965 wird am Standort Hohwiesenweg im Osten PforzheimsStrom und Fernwärme in Kraft-Wärme-Kopplung erzeugt. In mehrerenAusbaustufen bis 2004 entstanden folgende Energieanlagen:

1965: Zwei Hochdruck-Dampferzeuger mit einer Entnahme-Kondensations-Dampfturbine (Turbine 1)(Kessel 1 und 2 und Turbine 1 werden mit Inbetriebnahme des BioHKW still gelegt)1970: Ein Hochdruck-Dampferzeuger (Kessel 3) mit einer Gegendruck-Dampfturbine (Turbine 2) undeiner Kondensations-Dampfturbine (Turbine 3)1978: Ein Hochdruck-Dampferzeuger (Kessel 4) und zwei Niederdruck-Dampferzeuger (Rauchrohrkessel)(Kessel 11 und 12)1980: Kombianlage (kombinierte Gas- und Dampfturbinenanlage, GuD) bestehend aus einer Gasturbine(Turbine 5), einem Abhitzekessel (Kessel 5) und einer Dampfturbine (Turbine 4)1990: Wirbelschichtblock, bestehend aus einem Hochdruck-Dampferzeuger (Kessel 6) mit Entnahme-Kondensations-Dampfturbine (Turbine 6)2004: Biomasse-Heizkraftwerk (BioHKW), bestehend aus einem Hochdruck-Dampferzeuger (Kessel7) mit einer Entnahme-Kondensations-Dampfturbine (Turbine 7)

Die gesamte installierte Wärmeleistung beträgt 212 MW, die elektrischeLeistung 103 MW. Durch den Betrieb in Ressourcen schonender Kraft-Wärme-Kopplung kann ein Jahresnutzungsgrad von 65 -70% erreichtwerden. Das HKW Pforzheim beliefert die SWP Stadtwerke PforzheimGmbH & Co. KG zur Versorgung von derzeit rd. 18.000 Haushalten undBetrieben mit jährlich ca. 350 Mio. kWh Fernwärme. Über die Hälfte desPforzheimer Strombedarfs wird im Heizkraftwerk erzeugt. Im Durchschnitterfolgte die Energieerzeugung zu etwa zwei Dritteln mit Steinkohle undetwa einem Drittel mit Erdgas. Zukünftig werden diese Anteile durch denEinsatz von Biomasse reduziert.

Die Gesellschafter der HKW Pforzheim GmbH sind die SWP StadtwerkePforzheim GmbH & Co. KG (55%), EnBW AG (30%), Thüga AG (10%), Ge-sellschaft für Kommunale Verkehrs- und Versorgungsanlagen mbH (5%).

HKW Pforzheim 1965-2004Power aus der BiomasseBrennstoffe: Altholz, Waldrestholz, Landschaftspflegeholz, Sägemehl,und Hobelspäne

Geschlossene Brennstofflagerung: für 3 - 4 Tage

Jährlicher Brennstoffeinsatz: ca. 95.000 Tonnen

Stündlicher Brennstoffverbrauch: rd. 12 Tonnen

Feuerung: Wanderrost mit Wurfbeschickung

Feuerungswärmeleistung: 45 MW

Dampfleistung: 52,7 t/h

Heißdampfdruck: 62 bar

Heißdampftemperatur: 450 °C

Rauchgasreinigung: Gewebefilter mit Kalkhydrat-Koks-Dosierung

Elektrische Leistung: 13,3 MW

Elektrischer Wirkungsgrad: 30%

Jahresstromerzeugung: bis 105.000 MWh

Fernwärmeleistung: 25,0 MW

Jahreswärmeerzeugung: bis 120.000 MWh

Baubeginn: August 2003

Inbetriebnahme: Dezember 2004

Gesamtinvestition: ca. 37 Mio. Euro

Die Liberalisierung des Strommarktes mit drastisch gesunkenen Strom-erlösen für die Erzeuger hat auch die HKW Pforzheim GmbH stark getroffen.Eine nachhaltige Wirtschaftlichkeit ist hierdurch mit dem Betrieb der der-zeitigen Anlagen nicht mehr erzielbar.

Unter diesem Aspekt wurden seit dem Jahr 2000 technische und wirtschaft-liche Möglichkeiten diskutiert, um den Standort HKW und damit die zentraleWärmeerzeugung für Pforzheim sowie die Arbeitsplätze im HKW langfristigzu sichern. Nach Abwägung möglicher Alternativen hat sich als einzigeechte Chance für das HKW die Nutzung der Möglichkeiten des seit April2000 gültigen Erneuerbare-Energien-Gesetzes mit der Förderung vonStromerzeugung auf der Basis Biomasse ergeben.

Mit einem Grundsatzbeschluss und der Planungsvergabe hat der Aufsichts-rat der Gesellschaft am 24.01.2002 die Weichen für die Errichtung einesBiomasse-Heizkraftwerks am Standort Hohwiesenweg gestellt. Der Be-schluss wurde von allen Gesellschaftern getragen. Mit der Verfeuerungvon Biomasse kann für 20 Jahre die gesetzliche Förderung gemäß Erneuer-bare-Energien-Gesetz und mit dem resultierenden Überschuss das gesamteHKW wirtschaftlich betrieben werden. Die ökologisch vorbildliche Erzeugungvon Strom und Fernwärme als Koppelprodukt wird bei der neuen Anlagefortgeführt, der darüber hinaus künftig als Ersatzanlage für die bestehendenälteren Anlagen eine gravierende Bedeutung zukommt.

Biomasse - die große Chance Biomasse - der Natur zuliebe

■ Einsatz von nachwachsenden Biomassen als Brennstoff■ Schonung fossiler Energieträger wie Kohle, Öl, Erdgas■ CO2-neutrale Strom- und Wärmeerzeugung■ Optimale Ausnutzung der Biomasse durch hohen

Brennstoffnutzungsgrad■ Keine höhere Umweltbelastung am Standort■ Einsatz modernster Technik■ Sicherung der Arbeitsplätze■ Langfristiger Erhalt des Erzeugungsstandortes Pforzheim

Zur Sicherstellung der langfristigen Brennstoffbelieferung hat die HKWPforzheim GmbH einen 20-jährigen Liefervertrag mit der EnBW BiomasseGmbH in Karlsruhe abgeschlossen. Der jährliche Holzbedarf beläuft sichauf ca. 95.000 Tonnen.

Es kommen naturbelassene Hölzer wie Landschaftspflegeholz, Waldrest-holz und Sägerestholz zum Einsatz. Weiter werden Althölzer, die als Bio-masse im Sinne der Biomasseverordnung anerkannt sind, eingesetzt. Diessind naturbelassene oder nur mechanisch behandelte Althölzer (A I), be-handelte Althölzer ohne halogenorganische Verbindungen und ohne Holz-schutzmittel (A II) und behandelte Althölzer mit halogenorganischen Ver-bindungen ohne Holzschutzmittel (A III).

Mit Holzschutzmitteln behandelte Althölzer (A IV) sind auf einen Anteilvom maximal 5% begrenzt. Dies ist im Liefervertrag ausdrücklich fest-gelegt.

Die Einhaltung der vorgegebenen Brennstoffqualitäten wird über ein mehr-stufiges Qualitätssicherungssystem sowohl beim Holzlieferanten als auchim HKW laufend überwacht. Die Lieferung von Altholz erfolgt ausschließ-lich durch zertifizierte Altholzaufbereiter. Durch ein zertifiziertes und unab-hängiges Institut wird die vertraglich vereinbarte Holzqualität regelmäßigkontrolliert.

Brennstoffe/Qualitätssicherung Die regenerative Biomasse

Nicht nur der ökonomische, auch der ökologische Aspekt beim Einsatz vonBiomasse überzeugt. Der regenerative Brennstoff Holz ist CO2-neutral,d.h. bei der Verbrennung wird nur diejenige Menge CO2 an die Umweltabgegeben, die ihr in den Wachstumsjahren des Holzes entnommen wurde.Der Verbrauch an fossilen, nicht regenerierbaren Energieträgern wirdzurückgeführt.

Mit dem Einsatz von Biomasse, für den das Erneuerbare-Energien-Gesetzdie ökonomischen Rahmenbedingungen schafft, erhöht sich der Anteil vonregenerativen Energieträgern bei der Strom- und Wärmeerzeugung. Damitleistet auch das HKW Pforzheim einen wichtigen Beitrag zur Reduzierungvon Umwelt und Klima belastenden Treibhausgasemissionen.

Die Anlage

Der entspannte Dampf wird nachder Dampfturbine in einem Rück-kühlsystem, welches aus einemparallel geschalteten Luftkonden-sator und einem flusswasserge-kühlten Kondensator besteht,kondensiert und zur Kesselanlagezurückgeführt.

Der Brennstoff wird mittels LKWangeliefert und in der geschlosse-nen Anlieferungshalle in die Ab-wurfzone entladen. Von dort wirdder Brennstoff mit einem Kran imBrennstoffbunker zwischengela-gert bzw. auf die Fördereinrichtun-gen zur Versorgung der Kessel-anlage aufgegeben. Der Brenn-stoffbunker hat ein Fassungsver-mögen von etwa 4.800 m3, wasbei einem Verbrauch von 45 m3

Biomasse pro Stunde einer Be-triebszeit von etwa 4 Tagen ent-spricht.

Der Brennstoff wird über eineWurfbeschickung in den Feuer-raum der Kesselanlage eingebrachtund in der Schwebe bzw. auf demWanderrost verbrannt.

Der erzeugte Heißdampf wird zueiner Dampfturbine mit geregel-ter Dampfentnahme geleitet, woelektrische Energie und Fernwär-me erzeugt werden.

Werferluft

Brennstofflager4.800 m3

Erdgas+KlärgasHarnstoff

Fernwärmeheizung

Kesselasche

Sekundärluft

Speisewasser-behälter und

EntgaserDampferzeuger

Kessel-speise-pumpe

Wurfschwebe-feuerung

Primärluft

Gewebefilter

Kondensatpumpe

Krananlage

AnlieferungBiomasse Zünd- und

StützfeuerungZyklon

AdditivsiloZyklon-asche-

silo

Flugstrom-reaktor

Rezirkulationsgebläse

Dampfleistung52,7 t/h

450 °C/62 bar

Heiz-kondensator

Gereinigte Abgase

Reststoffsilo

Saugzug

Luft

Luft Flusswasser-kondensator

Enz

Kondensat-behälter

Luft-kondensator

Turbine mit Generator 13,3 MW Trafo

Fernwärme

Schornstein

GT

25 MW

Die RauchgasreinigungsanlageDurch das eingesetzte Rauchgasreinigungsverfahren werden die strengengesetzlichen Emissionsgrenzwerte deutlich unterschritten. Die Rauchgasrei-nigungsanlage besteht im Wesentlichen aus den folgenden Komponenten:

Entstickungsanlage (im Kessel integriert)Die Entstickungsanlage dient dem Abscheiden der Stickoxide aus denRauchgasen der Kesselfeuerung. Hierzu wird im Kessel eine Harnstofflösungeingedüst. Dabei entstehen die unschädlichen Reaktionsprodukte Stickstoffund Wasserdampf.

VorabscheiderIn zwei Abscheidezyklonen werden die im Rauchgas enthaltenen Flugaschenund Stäube abgeschieden, in einem Aschesilo zwischengelagert und an-schließend der Verwertung zugeführt.

MischreaktorIm Mischreaktor wird den vorgereinigten Rauchgasen aus einem Silo eineMischung aus Kalkhydrat und Herdofenkoks (Sorptionsmittel) zugeführtund damit vermischt. Die bis hier im Rauchgas verbliebenen Schadstoffewerden an dieses Sorptionsmittel gebunden und zum Gewebefilter geführt.

GewebefilterAuf den Filterschläuchen des Gewebefilters erfolgt die vollständige Ab-scheidung der noch verbliebenen Feinstäube sowie der an das Sorptions-mittel gebundenen Schadstoffe. Dieses Restprodukt wird in einem Rest-stoffsilo zwischengelagert und anschließend einer Verwertung zugeführt.Zur Erhöhung der Anlageneffizienz wird ein Teil dieses Reststoffes überden Mischreaktor rezirkuliert.

Durch den Einsatz vonnachwachsenden Bio-massen als Brennstoffkann die Verbrennung vonnicht nachwachsendenEnergieträgern, z. B. Öl,Gas und Kohle reduziertwerden.

SchornsteinDie Ableitung der gereinigten Abgase erfolgt über den bestehenden100 m hohen Schornstein.

KoksKalkhydrat

Gewebefilter

Rezirkulation

ReststoffsiloVorabscheider

(Zyklon)Misch-Reaktor