Die Abfallverbrennung gehört zur Gruppe der thermischen Abfallentsorgungsverfahren. Für die Verbrennung von Abfällen sind Anlagen mit unterschiedlicher Feuerungstechnik entwickelt worden, wovon insbesondere die Rostfeuerungs-, Drehrohr- und Wirbelschichtöfen zu erwähnen sind. Bei der Verbrennung von Siedlungsabfällen hat sich in Deutschland nahezu ausschließlich das Rostfeuerungssystem durchgesetzt. Eine moderne Müllverbrennungsanlage (MVA), bei energetischer Verwertung der Abfälle auch Müllkraftwerk (MKW) oder bei einer Kraft-Wärme-Kopplung Müllheizkraftwerk (MHKW) genannt, gliedert sich in die vier Teilbereiche Müllverbrennung, energetische Nutzung, Rauchgasreinigung, Reststoffentsorgung und -verwertung.

Historie

Im Jahre 1870 wurde im Londoner Stadtteil Paddington der erste Müllverbrennungsofen gebaut. Er besaß eine geschlossene Feuerung mit Rost und ließ einen kontinuierlichen Betrieb zu. Gut 30 Jahre später gab es in England bereits über 120 derartige Anlagen.

Erstaunlich ist, dass diese ersten Abfallverbrennungsanlagen schon Energie an die in ihrer Nachbarschaft errichteten Kraftwerke lieferten. Dem Beispiel Englands folgend wurde 1894 von der Stadt Hamburg am Bullerdeich die erste Müllverbrennungsanlage auf dem europäischen Kontinent errichtet. Auslösender Faktor war die Choleraepidemie von 1892, die in Hamburg in zwei Wochen 8.000 Menschen dahinraffte. Infolge der dadurch ausgelösten Angst vor Ansteckung weigerten sich die benachbarten preußischen Bauern, die Abfälle der Stadt und des Hafens wie bisher abzunehmen.

Erwähnenswert ist in diesem Zusammenhang die Müllmenge, die damals in Hamburg anfiel. Nach den überlieferten Zahlen handelte es sich bei einer Einwohnerzahl von 300.000 Einwohnern um 300 m³ Siedlungsabfälle täglich. Auf den Einwohner umgerechnet ergibt das ein spezifisches Abfallaufkommen von 1 l/E Tag.

Größere Bedeutung erlangte die Müllverbrennung in Deutschland erst in der zweiten Hälfte unseres Jahrhunderts. Durch den raschen wirtschaftlichen Aufschwung bedingt, wuchs die zu entsorgende Abfallmenge in einer nie zuvor geahnten Art und Weise. Die Gebietskörperschaften in Ballungsgebieten, vor allem die großen Städte, waren deshalb vielfach nicht mehr in der Lage, die Entsorgungssicherheit zu gewährleisten. Zumal der Mangel an Deponieflächen brachte sie häufig dazu Verbrennungsanlagen zur Verringerung des Abfallvolumens zu errichten.

In Deutschland waren im Jahre 2000, dem Umweltbundesamt zufolge, 61 Anlagen zur thermischen Behandlung von Siedlungsabfällen mit einer jährlichen Kapazität von rd. 14 Mio t in Betrieb. In 14 Anlagen wird Klärschlamm aus kommunalen Kläranlagen mitbehandelt. Alle Anlagen nutzen die verfügbare Energie (Wärme, Strom) und verfügen über aufwändige Anlagen zur Abgasreinigung, die die Anforderungen der 17. BImSchV erfüllen. Der Betrieb erfolgt meist abwasserfrei. Die Rostschlacken werden in der Regel aufbereitet und ebenso wie der gewonnene Eisenschrott einer Verwertung zugeführt. Wenn auch die thermischen Behandlungsanlagen in jeder Hinsicht den strengen gesetzlichen Vorschriften genügen, so reicht doch ihre Kapazität zukünftig nicht aus, denn ab 1. Juni 2005 dürfen unbehandelte Siedlungsabfälle nicht mehr deponiert werden.

Das Umweltbundesamt schätzt, dass zu diesem Zeitpunkt insgesamt etwa 75 thermische Anlagen zur Behandlung von Siedlungsabfällen zur Verfügung stehen. Damit könnten aber nur ca. 50 % der abzulagernden Abfälle thermisch behandelt werden. Es ist abzusehen, dass dieser erkennbare Engpass zu einer Weiterentwicklung alternativer Lösungen in Form von mechanisch-biologischen Anlagen und Aufbereitungsverfahren zur Abfallstabilisierung führen wird. Damit ergeben sich Möglichkeiten, die so gewonnenen heizwertreichen Fraktionen in Industrieanlagen, wie z.B. in Zementfabriken und Kraftwerken, als Ersatz- bzw. Sekundärbrennstoffe zu nutzen.

Die thermische Abfallbehandlung hat heute eine weiter reichende Zielsetzung als noch vor drei Jahrzehnten. Neben der Nutzung der im Abfall enthaltenen Energie und der Volumenreduktion der abzulagernden Reststoffe geht es heute auch ganz wesentlich um die Zerstörung organischer und die Eliminierung anorganischer Schadstoffe aus den bestehenden Stoffkreisläufen.

Die Behandlung des Abfalls in modernen, dem Stand der Technik entsprechenden Müllverbrennungsanlagen dient u.a

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der Mineralisierung des Restmülls

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der Reduzierung des Abfallvolumens

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der Einsparung von Deponievolumen

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der Minimierung der vom Abfall ausgehenden Emissionen

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der Zerstörung, Umwandlung, Abtrennung, Konzentrierung oder Immobilisierung schädlicher oder gefährlicher Inhaltsstoffe

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der Bereitstellung von Wärmeenergie und Strom

Verbrennungsverfahren

Für die Verbrennung von Abfällen sind Anlagen mit unterschiedlicher Feuerungstechnik entwickelt worden, wovon insbesondere die Rostfeuerungs-, Drehrohr- und Wirbelschichtöfen zu erwähnen sind.

Bei der Verbrennung von Siedlungsabfällen hat sich in Deutschland nahezu ausschließlich das Rostfeuerungssystem durchgesetzt. Eine moderne Müllverbrennungsanlage (MVA), bei energetischer Verwertung der Abfälle auch Müllkraftwerk (MKW) oder bei einer Kraft-Wärme-Kopplung Müllheizkraftwerk (MHKW) genannt, gliedert sich in vier Teilbereiche:

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Müllverbrennung

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energetische Nutzung

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Rauchgasreinigung

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Reststoffentsorgung und -verwertung.

Verbrennung

Nach Trocknungs- und Vergasungsprozessen findet die eigentliche Verbrennung bei Temperaturen über 1.000° C statt. Die erreichte Verbrennungstemperatur hängt vom Heizwert des eingetragenen Abfalls und vom eingestellten Luftüberschuss der Verbrennung ab. Damit bei der Verbrennung gefährliche Stoffe sicher zerstört bzw. die Bildung von Schadstoffen unterbunden wird, werden in der 17. BImSchV Verbrennungsbedingungen bezüglich Sauerstoffgehalt, Verweilzeit und Verbrennungstemperatur festgelegt

Energetische Nutzung

Um die im Müll enthaltene Energie zwingend nutzbar zu machen, ist in der 17. BImSchV die Energierückgewinnung bei der Müllverbrennung vorgeschrieben. Dies wird durch den sich dem Verbrennungsteil anschließenden Dampferzeuger realisiert, in dem die Verbrennungsgase bis auf ca. 200° C abgekühlt werden. Der produzierte Wasserdampf kann für Fernwärme und zur Erzeugung elektrischer Energie genutzt werden.

Rauchgasreinigung

Als wesentliche Anforderungen sind zu nennen:

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geringstmögliche abgasseitige Emissionen

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größtmögliche Verwertung der Reststoffe durch Erzeugung vermarktbarer Endprodukte

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abwasserfreie Betriebsweise

Dieses kann durch eine Vielzahl von Verfahrensvarianten und Schaltungskombinationen erreicht werden. Eine typische Verfahrenskette, die die gesetzlichen Anforderungen erfüllt, hat folgenden Aufbau:

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1. Stufe: Entstaubung

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2. Stufe: HCI-Wäscher

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3. Stufe: SO₂-Wäscher

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4.Stufe: Aktivkoksfilter

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5. Stufe: NOX-Abscheidung

Die zulässigen Emissionsgrenzwerte sind laufend dem Stand der Technik angepasst worden.

Reststoffentsorgung

Voraussetzung einer umweltverträglichen Restmüllverbrennung ist neben der rauchgasseitigen Minimierung der Emissionen die akzeptable Entsorgung der anfallenden Reststoffe. Den mengenmäßig größten Anteil bilden die festen Rückstände, die als Rostschlacken, Kesselaschen und Flugstäube anfallen. Die Menge richtet sich nach dem Aschegehalt des Mülls und liegt zwischen 15 - 35 % bezogen auf den Mülldurchsatz.