Optimierung der Prozessführung eines Wirbelschichtkessels durch Störfallanalysen

In der vorliegenden Arbeit wird die Prozessführung eines stationären Wirbelschichtkessels zur thermischen Verwertung von Reststoffen am Standort Norske Skog Bruck analysiert. Das Ziel besteht darin, die Ursachen für wiederkehrende Störfälle zu identifizieren und Optimierungsansätze für einen stabilen Anlagenbetrieb abzuleiten. Der Fokus liegt auf Betriebszuständen mit instabiler Fluidisierung des Wirbelbettes sowie auf Druckschwankungen im Brennraum. Die Analyse basiert auf Messdaten des Prozessleitsystems sowie begleitenden Berechnungen zu wesentlichen Prozessgrößen. Dabei wird ein stabiler Betriebszustand definiert und durch die Auswertung von Abweichungen systematisch untersucht. Die Auswertung der Messdaten zeigt, dass insbesondere ungleichmäßige Brennstoffverteilungen und die Akkumulation von Störstoffen zur Instabilität der Fluidisierung des Wirbelbettes führen. Lokale Ansammlungen von Störstoffen können zur Bildung von Ascheagglomeraten beitragen, die den Prozess nachhaltig stören. Die Analyse von Druckspitzen verdeutlicht, dass diese nicht auf Schwankungen des Brennstoffes zurückzuführen sind, sondern maßgeblich durch die bestehende Regeltechnik der Verbrennungsluftzufuhr beeinflusst werden. Die Anwendung der Mittelwertbildung des Sauerstoffanteils ist mit einer hohen Empfindlichkeit gegenüber fehlerhafter Einzelmessungen verbunden, wodurch eine ungünstige Reaktion der Regeltechnik den Verbrennungsprozess destabilisieren kann. Die Auswertung eines außerplanmäßigen Anlagenstillstands bestätigt die gewonnenen Erkenntnisse und zeigt die Bedeutung eines stabilen Wirbelbettes für den sicheren und effizienten Betrieb auf. Die Analyse einer konstruktiven Modifikation an der Brennstoffaufgabe zeigt hingegen keine signifikante Verbesserung des Anlagenbetriebs. Die vorliegende Arbeit leistet einen Beitrag zu einem vertieften Verständnis der Zusammenhänge in stationären Wirbelschichtkesseln und zeigt praxisnahe Optimierungsmaßnahmen zur Prozessstabilisierung auf.