mini|Müllverbrennungsanlage in Hamm mit vier rostbeheizten Naturumlaufkesseln, Dampfleistung: 4 × 25 t/h mini|hochkant|Eine moderne Müllverbrennungsanlage in Malmö, Schweden mini|hochkant|Das Müllheizkraftwerk (MHKW) Darmstadt mini|hochkant|Wiens erste Müllverbrennungsanlage Flötzersteig mit einer Verbrennungsleistung von bis zu 200.000 Tonnen Restmüll pro Jahr mini|Die Müllverbrennungs- und Fernwärmeanlage in Bozen Müllverbrennung (auch Abfallverbrennung, thermische Abfallbehandlung oder -verwertung, in der Schweiz Kehrichtverbrennung oder Kehrichtverwertung) ist die Verbrennung der atmosphärisch brennbaren Anteile von Abfall zum Zwecke der Volumenreduzierung des Abfalls unter Nutzung der enthaltenen Energie, einhergehend mit der Kompaktierung der Restmenge zur weiteren Verwertung bzw. Deponierung.
Zur Verbesserung der wirtschaftlichen und der technischen Ausbeute wird nach der Anlieferung des Restmülls oft eine Konditionierung, also eine den Brennwert ausgleichende Vermischung der Anlieferungen mit zum Beispiel Abfallholz vorgenommen. Durch die getrennte Bereitstellung zur Sammlung gelangen sowohl nicht brennbare Müllarten (Bauschutt, Glas, Kleinschrott) wie auch weitere Separatsammlungen (Papier und Pappen, Verpackungen (Gelber Sack), Elektronikschrott und Kleidung und Schuhe) gar nicht zur Müllverbrennung. Ebenso werden Sonderabfälle nicht in gewöhnlichen Müllverbrennungsanlagen, sondern aufgrund ihres Gefahrenpotentials in dafür ausgelegten Sondermüllverbrennungsanlagen thermisch verwertet.
Regionale Unterschiede Die erste Müllverbrennungsanlage in Deutschland wurde 1896 in Hamburg in Betrieb genommen. Im beginnenden 20. Jahrhundert plante die Stadt Frankfurt am Main die Errichtung einer Müllverbrennungsanlage.(linke Spalte): Müllverbrennung – Müllverschwendung, Berliner Tageblatt, 3. Juli 1905. Die Idee wurde für falsch gehalten und nicht weiter verfolgt. Erst mit den stetig wachsenden Müllhalden rings um Großstädte gegen Ende des 20. Jahrhunderts entstanden gut konstruierte und nutzbare Einrichtungen.
In Deutschland sind die Anlagen teilweise entsprechend der Besiedlungsdichte verteilt. Teile der Industrie- und Siedlungsabfälle müssen jedoch über weitere Strecken transportiert werden. (Eine Übersichtskarte mit Basisdaten der meisten Anlagen findet sich bei der Interessengemeinschaft der Thermischen Abfallbehandlungsanlagen in Deutschland e. V.)Übersichtskarte mit Basisdaten der meisten Anlagen in Deutschland:
Zur Müllverbrennung werden Müllverbrennungsanlagen (MVA; in der Schweiz Kehrichtverbrennungsanlagen, KVA) eingesetzt. Da mit wenigen Ausnahmen die im Abfall enthaltene Energie auch zur Erzeugung von elektrischem Strom und/oder Heizwärme (Dampf oder Fernwärme) genutzt wird, werden MVAs auch Müllkraftwerk (MKW), Müllheizwerk (MHW) oder Müllheizkraftwerk (MHKW) genannt – je nachdem, ob sie nur elektrische Energie (-kraftwerk), nur Wärme (-heizwerk) oder beides (-heizkraftwerk) erzeugen.
Bedeutung Der Anteil des Mülls, der in Müllverbrennungsanlagen verbrannt wird, ist weltweit sehr unterschiedlich. Während der Wassergehalt des Abfalls in Deutschland aufgrund der nahezu flächendeckenden Bioabfallsammlung verhältnismäßig gering ist (Massenanteil max. 30 %, üblich sind 25 %), liegt der Wassergehalt beispielsweise im asiatischen Raum teils deutlich darüber. Insgesamt werden weltweit jährlich etwa 255 Millionen Tonnen Abfall in ungefähr 2.200 Anlagen verbrannt.
In den industrialisierten Ländern ist der Verbrennungsanteil, insbesondere wegen der gesetzlichen Rahmenbedingungen, deutlich höher als in den Entwicklungsländern. In Deutschland ist seit dem 1. Juni 2005 das Deponieren nicht vorbehandelter Abfälle verboten (TA Siedlungsabfall). Hausmüll darf erst nach seiner Verbrennung in Form von Asche oder Schlacke deponiert werden. In der Schweiz werden 100 Prozent des anfallenden Hausmülls thermisch behandelt.Johnke, Bernt: Emissions from Waste Incinieration. Environmental Panel on Climate Change. Die Müllverbrennung wird meist einer Deponierung vorangestellt, da Deponiefläche gerade in dicht besiedelten Ländern knapp ist und die Deponierung von Verbrennungsrückständen wesentlich weniger Platz und Volumen erfordert.
Durch Abbauprozesse des organischen Anteils und durch Schadstoffe können Grundwasser, Boden und Umgebungsluft einer Deponie erheblich belastet werden. Thermisch behandelte Rückstände mit einem Restanteil von unter 3 % Kohlenstoff lassen sich hingegen meist problemlos deponieren. Die EU-Richtlinie 1999/31/EC begrenzt für Deponien den Anteil von biologisch abbaubaren Komponenten auf 3 %, weshalb in den Mitgliedstaaten die Vorbehandlung von Siedlungsabfällen erforderlich ist.
Seit 2000 hat sich die Menge der verbrannten Abfälle in Deutschland vervierfacht. 2011 wurden 19,7 Millionen Tonnen thermisch verwertet, das ist gegenüber dem Vorjahr eine Steigerung um 13 %. Davon wurden zwei Drittel zur Energieerzeugung eingesetzt, 6,8 Mio. Tonnen in Biomassekraftwerken und 6,3 Mio. Tonnen in Ersatzbrennstoffkraftwerken. Ansonsten entfielen 2 Mio. Tonnen auf andere Kraftwerke, 1,2 Mio. Tonnen auf Heizkraftwerke und 3,4 Mio. Tonnen auf Produktionsanlagen.vorläufige Daten des Statistischen Bundesamtes, zit. nach UmweltMagazin März 2013.
Aufbau mini|Müllbunker Eine herkömmliche Müllverbrennungsanlage besteht aus Müllanlage: Brückenwaage, zur Ermittlung des Abfallgewichts durch eine Eingangs- und Ausgangswiegung Müllentladehalle, in der der Müll von den Abkippstellen über Rutschen direkt in den Müllbunker gelangt oder vorher bei Bedarf einen Sperrmüllzerkleinerer durchläuft Müllbunker, der zur Zwischenlagerung und Homogenisierung des Mülls dient Greifkran, über den der Müll in den Aufgabetrichter der Feuerung gegeben wird Verbrennungsanlage im engeren Sinne mit Dampferzeuger: Feuerung, in der der Müll verbrennt (Bauarten siehe unten) Entschlacker, in den die Schlacke fällt und in den Schlackebunker transportiert wird Dampferzeuger, in dem mittels der heißen Rauchgase Dampf erzeugt wird, der die Turbine antreibt und über einen Generator elektrischer Strom erzeugt wird oder der als Fernwärme zum Heizen von Haushalten bzw. als Prozesswärme für industrielle Produktionsprozesse genutzt wird Rauchgasreinigungsanlage Entstickung, nach dem Prinzip der selektiven katalytischen Reduktion (SCR) oder der selektiven nicht-katalytischen Reduktion (engl. selective non-catalytic reduction – SNCR). Filteranlage, mit der Staub abgeschieden wird, als Oberflächenfilter und/oder Elektrofilter chemische, adsorptive und/oder katalytische Reinigung, zum Abscheiden von Schadstoffen (insbes. HCl, SO2, Schwermetalle, Dioxine/Furane etc.; i. d. R. als nasse Gaswäsche, trockene oder quasitrockene Absorption unter Zugabe von Kalkverbindungen und/oder Aktivkohle). Wird als Entstickungsstufe das SCR-Verfahren eingesetzt, können durch den vorhandenen Katalysator neben den Stickoxiden auch Kohlenstoffmonoxid und/oder Dioxine/Furane abgebaut werden. Schornstein, durch den die gereinigten Rauchgase an die Außenluft abgegeben werden. Flugaschen- und Abwasserbehandlungsanlage (FLUWA/ABA) diversen Neben- und Hilfssystemen
Bauarten von Müllverbrennungsanlagen Müllverbrennungsanlagen gibt es für verschiedene Zwecke in unterschiedlichen Größen und Ausführungen. Kleine Anlagen befinden sich in Krankenhäusern, um bakteriell kontaminierte Abfälle vor Ort beseitigen zu können. Zudem gibt es Anlagen für spezielle Zwecke (Monoverbrennung) wie bei der Klärschlammverbrennung. Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung von Müll als Sekundärbrennstoff in Anlagen, die nicht zur Müllbeseitigung gebaut wurden, z. B. in Drehrohröfen der Zementindustrie. Der weitaus größte Anteil wird in großtechnischen Anlagen behandelt, wobei die frei werdende Energie in der Regel in Form von Fernwärme und/oder zur Stromerzeugung genutzt wird. Verbrennungsmethode ist meist die Verbrennung auf Ofenrosten, teilweise auch die Wirbelschichtfeuerung nach vorheriger Aufbereitung des Mülls. Pyrolyse- und Vergasungsanlagen oder das Thermoselectverfahren spielen bislang nur untergeordnete Rollen.
Konditionierung Zwischenlagerung und Vorbehandlung Der angelieferte Müll aus verschiedenen Fuhren und Quellen wird zunächst in einer Mischanlage oder direkt im Müllbunker der Verbrennungsanlage deponiert, was zu einer Konditionierung des Mülls für eine verbesserte Stetigkeit des Brennwerts beiträgt. Ergänzend setzt man dem angelieferten Restmüll Ersatzbrennstoffe wie nicht recycelbare Kunststofffolien oder geschredderte Holzteile aus dem Sperrmüll zu.
Rostfeuerung mini|Prinzipaufbau eines Horizontalkessels mini|Müllverbrennung auf einem Treppenrost
Bei der Rostfeuerung ist keine Aufbereitung des angelieferten Restmülls erforderlich. Zur Beschickung werden Förderbänder (aus der Mischanlage) oder Kräne (aus dem Bunker) benutzt, um den Müll in den Aufgabetrichter zu transportieren. Über die Beschickungseinrichtung, die aus einer Schleuse und dem Aufgabetisch besteht, wird der Müll dosiert in den Ofenraum befördert. Dort gelangt er auf den Rost, der den aufgegebenen Müll während der Verbrennungsphasen weiterbefördert.
Es werden Walzenroste, Vor- oder Rückschubroste, seltener auch Wanderroste eingesetzt (siehe auch Rosttypen). In der ersten Zone findet eine Trocknung des Mülls statt, der bei Temperaturen über 100 °C eine Verdampfung des Wasseranteils folgt. In der nächsten Zone erfolgt im Temperaturbereich von 250–900 °C eine Entgasung des Mülls. Mit Erreichen des Flammpunktes der Entgasungsprodukte setzt die Verbrennung ein, die unterstöchiometrisch (unvollständig) bei Temperaturen von 800–1150 °C abläuft. Auf der letzten Rostzone erfolgt der Restausbrand.
Die von unterhalb des Rostes zugeführte Primärluft und die oberhalb zugeführte Sekundärluft haben einen wesentlichen Einfluss auf die Verbrennung und die Bildung der Reaktionsprodukte. Mit der Primärluft wird eine unvollständige Verbrennung auf dem Rost eingeleitet. Die Luftmenge wird so dosiert, dass ein guter Ausbrand bei geringer Stickoxidbildung erreicht wird. Die Nachverbrennung der Radikale (Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe) findet in der Nachverbrennungszone durch Zuführung der Sekundärluft statt. Die Verbrennungsluftvolumenströme können zonenweise und entsprechend der Rauchgasanalyse (CO, NOx, Luftüberschuss) geregelt werden. Die Verbrennungsrückstände fallen am Rostende in ein Wasserbad (Entschlacker), aus dem sie über Stößel oder Kettenkratzer ausgetragen werden, und gelangen über Förderbänder zur Schlackenaufbereitung.
Die Temperatur im Verbrennungsraum kann je nach System mehr als 1000 °C betragen. Aufgrund der 17. BImschV17. Bundes-Immissionsschutz-Verordnung (17. BImSchV) müssen die Rauchgase nach der letzten Verbrennungsluftzufuhr eine Temperatur von mindestens 850 °C für mindestens zwei Sekunden aufweisen. Es sind geringere Temperaturen im Verbrennungsraum zulässig, wenn die Einhaltung der Emissionsgrenzwerte nachgewiesen wird. Um die Freisetzung von Dioxinen und anderen unerwünschten toxischen Verbindungen zu verhindern, werden die Rauchgase nochmals „nachverbrannt“, sodass eventuell entstandene Dioxine zerfallen.
Der gesamte untere Abschnitt des ersten Zuges des Dampfkessels ist ausgemauert, um den Wärmeübergang zu begrenzen. Es wird somit eine hohe Nachverbrennungstemperatur sichergestellt und die Rohrwände werden vor Korrosionen bei hohen Temperaturen geschützt. Durch den reduzierten Wärmeübergang hat das Rauchgas über eine längere Zeit eine hohe Temperatur, und somit findet auch eine Zersetzung von komplexeren Kohlenwasserstoffen wie Dioxinen und Furanen statt.
Das Rauchgas gibt die Wärme an die Heizflächen des Dampfkessels ab. Allerdings können in der nachfolgenden Abgasreinigungsanlage bei der Abkühlung aus den Restpartikeln wieder neue Schadstoffe – auch Dioxine – entstehen, weshalb eine aufwendige Filtertechnik erforderlich ist.Klaus Sattler: Umweltschutz Entsorgungstechnik. Vogel-Buchverlag, Würzburg 1982.