Brennen von Kalk (Schachtöfen); unter dem Prozess des Kalkbrennens versteht man die Zersetzungsreaktion des Kalksteins durch die Zufuhr thermischer Energie: CaCO3 -> CaO + CO2. In der Technik wird die Dissoziation bei 900-1100°C durchgeführt. Das Brennen des Kalks kann in verschiedenen Öfen erfolgen. Dabei gibt es vier Haupttypen, deren Anteile nach einer Umfrage des Bundesverbandes der deutschen Kalkindustrie folgendermaßen anzunehmen sind: Tab.: Ungefährer Anteil einzelner Ofentypen zur Branntkalkherstellung (nach #2). Ofentyp Mengenanteil in % Schachtofen 30 Ringschachtofen 30 Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativofen (GGR-Ofen) 25 Drehrohrofen 15 Prozess-Situierung Die in dieser Bilanz genutzten Daten beziehen sich auf den Brennprozess in einem Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativ-Ofen (GGR-Ofen) einer Modifikation des Schachtofens (nach #1). Er wird als moderner Vertreter für alle Schachtofentypen (85 % Mengenanteil) bilanziert. Die Schachtofentypen unterscheiden sich im Energiebedarf zur Herstellung einer Tonne Branntkalks. Dabei liegt der Energiebedarf für die verschiedenen Schachtofentypen ca. zwischen 3500 und 4100 MJ/t Branntkalk (Ullmann 1990). Die hauptsächlich in der vorliegenden Untersuchung verwendeten Daten (#1 + #3) beziehen sich auf Deutschland um 1992. Massenbilanz: Pro Tonne stückigen Branntkalks müssen nach #1 rund 1755 kg Ofenstein in den Brennprozess eingebracht werden. Weitere Hilfs- oder Betriebsstoffe werden nicht bilanziert. Der hohe Massenverlust kommt dadurch zustande, daß gemäß der oberen Reaktionsgleichung ein Teil des Kalksteins als CO2 den Prozeß über den Gaspfad verläßt (s.o.). Energiebedarf: Für das Brennen einer Tonne Kalks im bilanzierten GGR-Ofen werden nach #1 rund 3645 MJ/t benötigt. Als Brennstoff wird Erdgas verwendet. Neben dem Brennstoffbedarf besteht nach #1 für den Betrieb des Ofens noch ein Strombedarf von ca. 80 MJ/t Branntkalk. Prozessbedingte Luftemissionen: Als prozessbedingte Luftemissionen sind im Prozess des Kalkbrennens die CO2-Emissionen zu bilanzieren, die bei der sog. Entsäuerung des Kalks auftreten. Die Ofensteinmasse enthält 767 kg gebundenes Kohlendioxid von denen während des Brennprozesses 755 kg/t Branntkalk freigesetzt werden (#1). Die Differenz verbleibt gebunden im Branntkalk. Der Wert aus #1 stimmt exakt mit dem Wert überein, den #3 als materialbedingte Prozessemissionen angibt. #3 gibt weiterhin einen Wert für Staub an, den es mit 0,17 kg/t Branntkalk quantifiziert. Auch dieser Wert wird in GEMIS bernommen. Die brennstoffbedingten Prozessemissionen lassen sich nicht einfach über eine Verbrennungsrechnung zur Bereitstellung einer bestimmten Prozesswärme berechnen. Vielmehr sind die spezifischen Bedingungen der Verbrennung bei der Branntkalkherstellung zu berücksichtigen. #3 gibt für verschiedene Brennstoffe Emissionskennziffern an. Diese sind für Erdgas in der folgenden Tabelle wiedergegeben: Tab.: Brennstoffbedingte Prozessemissionen bei der Branntkalkherstellung in erdgasbefeuerten Schachtöfen (nach #3). Schadstoff Emissionen in kg/TJ Emissionen in kg/t Branntkalk CO2 56000 204,12 CO 6000 21,87 CH4 2,5 0,009 NMVOC 2,5 0,009 NOx 62 0,226 N2O 1,5 0,005 SO2 0,1 0,001 Staub 0 0 Die SO2-Emissionen sind auch deshalb so gering, da ein Teil des Schwefeldioxids aus dem Brennstoff in den kälteren Zonen des Kalzinierungsraumes im Branntkalk gebunden wird. Gerade in den Schachtöfen wird dadurch der größte Teil des Schwefels zurückgehalten. Einige Anwendungen, wie die Stahlherstellung erfordern jedoch einen geringen Schwefelgehalts des Kalks. Diese können in Drehrohröfen erreicht werden, da hier die Kalzinierungszone anders beschaffen ist (Ullmann 1990). Die gesamten Emissionsfaktoren ergeben sich durch Addition der materialbedingten und brenstoffbedingten Emissionsfaktoren. Wasserinanspruchnahme: Direkt im Prozess des Kalkbrennens wird kein Wasser in Anspruch genommen. Abwasserinhaltsstoffe: In Prozess wird kein belastetes Abwasser bilanziert. Reststoffe: Es fallen keine Reststoffe an, die nicht wieder innerhalb der Systemgrenzen verwertet werden können. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Rohstoffe gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2050 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 57% Produkt: Baustoffe
Brennen von Kalk (Schachtöfen); unter dem Prozess des Kalkbrennens versteht man die Zersetzungsreaktion des Kalksteins durch die Zufuhr thermischer Energie: CaCO3 -> CaO + CO2. In der Technik wird die Dissoziation bei 900-1100°C durchgeführt. Das Brennen des Kalks kann in verschiedenen Öfen erfolgen. Dabei gibt es vier Haupttypen, deren Anteile nach einer Umfrage des Bundesverbandes der deutschen Kalkindustrie folgendermaßen anzunehmen sind: Tab.: Ungefährer Anteil einzelner Ofentypen zur Branntkalkherstellung (nach #2). Ofentyp Mengenanteil in % Schachtofen 30 Ringschachtofen 30 Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativofen (GGR-Ofen) 25 Drehrohrofen 15 Prozess-Situierung Die in dieser Bilanz genutzten Daten beziehen sich auf den Brennprozess in einem Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativ-Ofen (GGR-Ofen) einer Modifikation des Schachtofens (nach #1). Er wird als moderner Vertreter für alle Schachtofentypen (85 % Mengenanteil) bilanziert. Die Schachtofentypen unterscheiden sich im Energiebedarf zur Herstellung einer Tonne Branntkalks. Dabei liegt der Energiebedarf für die verschiedenen Schachtofentypen ca. zwischen 3500 und 4100 MJ/t Branntkalk (Ullmann 1990). Die hauptsächlich in der vorliegenden Untersuchung verwendeten Daten (#1 + #3) beziehen sich auf Deutschland um 1992. Massenbilanz: Pro Tonne stückigen Branntkalks müssen nach #1 rund 1755 kg Ofenstein in den Brennprozess eingebracht werden. Weitere Hilfs- oder Betriebsstoffe werden nicht bilanziert. Der hohe Massenverlust kommt dadurch zustande, daß gemäß der oberen Reaktionsgleichung ein Teil des Kalksteins als CO2 den Prozeß über den Gaspfad verläßt (s.o.). Energiebedarf: Für das Brennen einer Tonne Kalks im bilanzierten GGR-Ofen werden nach #1 rund 3645 MJ/t benötigt. Als Brennstoff wird Erdgas verwendet. Neben dem Brennstoffbedarf besteht nach #1 für den Betrieb des Ofens noch ein Strombedarf von ca. 80 MJ/t Branntkalk. Prozessbedingte Luftemissionen: Als prozessbedingte Luftemissionen sind im Prozess des Kalkbrennens die CO2-Emissionen zu bilanzieren, die bei der sog. Entsäuerung des Kalks auftreten. Die Ofensteinmasse enthält 767 kg gebundenes Kohlendioxid von denen während des Brennprozesses 755 kg/t Branntkalk freigesetzt werden (#1). Die Differenz verbleibt gebunden im Branntkalk. Der Wert aus #1 stimmt exakt mit dem Wert überein, den #3 als materialbedingte Prozessemissionen angibt. #3 gibt weiterhin einen Wert für Staub an, den es mit 0,17 kg/t Branntkalk quantifiziert. Auch dieser Wert wird in GEMIS bernommen. Die brennstoffbedingten Prozessemissionen lassen sich nicht einfach über eine Verbrennungsrechnung zur Bereitstellung einer bestimmten Prozesswärme berechnen. Vielmehr sind die spezifischen Bedingungen der Verbrennung bei der Branntkalkherstellung zu berücksichtigen. #3 gibt für verschiedene Brennstoffe Emissionskennziffern an. Diese sind für Erdgas in der folgenden Tabelle wiedergegeben: Tab.: Brennstoffbedingte Prozessemissionen bei der Branntkalkherstellung in erdgasbefeuerten Schachtöfen (nach #3). Schadstoff Emissionen in kg/TJ Emissionen in kg/t Branntkalk CO2 56000 204,12 CO 6000 21,87 CH4 2,5 0,009 NMVOC 2,5 0,009 NOx 62 0,226 N2O 1,5 0,005 SO2 0,1 0,001 Staub 0 0 Die SO2-Emissionen sind auch deshalb so gering, da ein Teil des Schwefeldioxids aus dem Brennstoff in den kälteren Zonen des Kalzinierungsraumes im Branntkalk gebunden wird. Gerade in den Schachtöfen wird dadurch der größte Teil des Schwefels zurückgehalten. Einige Anwendungen, wie die Stahlherstellung erfordern jedoch einen geringen Schwefelgehalts des Kalks. Diese können in Drehrohröfen erreicht werden, da hier die Kalzinierungszone anders beschaffen ist (Ullmann 1990). Die gesamten Emissionsfaktoren ergeben sich durch Addition der materialbedingten und brenstoffbedingten Emissionsfaktoren. Wasserinanspruchnahme: Direkt im Prozess des Kalkbrennens wird kein Wasser in Anspruch genommen. Abwasserinhaltsstoffe: In Prozess wird kein belastetes Abwasser bilanziert. Reststoffe: Es fallen keine Reststoffe an, die nicht wieder innerhalb der Systemgrenzen verwertet werden können. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Rohstoffe gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2015 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 57% Produkt: Baustoffe
Brennen von Kalk (Schachtöfen); unter dem Prozess des Kalkbrennens versteht man die Zersetzungsreaktion des Kalksteins durch die Zufuhr thermischer Energie: CaCO3 -> CaO + CO2. In der Technik wird die Dissoziation bei 900-1100°C durchgeführt. Das Brennen des Kalks kann in verschiedenen Öfen erfolgen. Dabei gibt es vier Haupttypen, deren Anteile nach einer Umfrage des Bundesverbandes der deutschen Kalkindustrie folgendermaßen anzunehmen sind: Tab.: Ungefährer Anteil einzelner Ofentypen zur Branntkalkherstellung (nach #2). Ofentyp Mengenanteil in % Schachtofen 30 Ringschachtofen 30 Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativofen (GGR-Ofen) 25 Drehrohrofen 15 Prozess-Situierung Die in dieser Bilanz genutzten Daten beziehen sich auf den Brennprozess in einem Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativ-Ofen (GGR-Ofen) einer Modifikation des Schachtofens (nach #1). Er wird als moderner Vertreter für alle Schachtofentypen (85 % Mengenanteil) bilanziert. Die Schachtofentypen unterscheiden sich im Energiebedarf zur Herstellung einer Tonne Branntkalks. Dabei liegt der Energiebedarf für die verschiedenen Schachtofentypen ca. zwischen 3500 und 4100 MJ/t Branntkalk (Ullmann 1990). Die hauptsächlich in der vorliegenden Untersuchung verwendeten Daten (#1 + #3) beziehen sich auf Deutschland um 1992. Massenbilanz: Pro Tonne stückigen Branntkalks müssen nach #1 rund 1755 kg Ofenstein in den Brennprozess eingebracht werden. Weitere Hilfs- oder Betriebsstoffe werden nicht bilanziert. Der hohe Massenverlust kommt dadurch zustande, daß gemäß der oberen Reaktionsgleichung ein Teil des Kalksteins als CO2 den Prozeß über den Gaspfad verläßt (s.o.). Energiebedarf: Für das Brennen einer Tonne Kalks im bilanzierten GGR-Ofen werden nach #1 rund 3645 MJ/t benötigt. Als Brennstoff wird Erdgas verwendet. Neben dem Brennstoffbedarf besteht nach #1 für den Betrieb des Ofens noch ein Strombedarf von ca. 80 MJ/t Branntkalk. Prozessbedingte Luftemissionen: Als prozessbedingte Luftemissionen sind im Prozess des Kalkbrennens die CO2-Emissionen zu bilanzieren, die bei der sog. Entsäuerung des Kalks auftreten. Die Ofensteinmasse enthält 767 kg gebundenes Kohlendioxid von denen während des Brennprozesses 755 kg/t Branntkalk freigesetzt werden (#1). Die Differenz verbleibt gebunden im Branntkalk. Der Wert aus #1 stimmt exakt mit dem Wert überein, den #3 als materialbedingte Prozessemissionen angibt. #3 gibt weiterhin einen Wert für Staub an, den es mit 0,17 kg/t Branntkalk quantifiziert. Auch dieser Wert wird in GEMIS bernommen. Die brennstoffbedingten Prozessemissionen lassen sich nicht einfach über eine Verbrennungsrechnung zur Bereitstellung einer bestimmten Prozesswärme berechnen. Vielmehr sind die spezifischen Bedingungen der Verbrennung bei der Branntkalkherstellung zu berücksichtigen. #3 gibt für verschiedene Brennstoffe Emissionskennziffern an. Diese sind für Erdgas in der folgenden Tabelle wiedergegeben: Tab.: Brennstoffbedingte Prozessemissionen bei der Branntkalkherstellung in erdgasbefeuerten Schachtöfen (nach #3). Schadstoff Emissionen in kg/TJ Emissionen in kg/t Branntkalk CO2 56000 204,12 CO 6000 21,87 CH4 2,5 0,009 NMVOC 2,5 0,009 NOx 62 0,226 N2O 1,5 0,005 SO2 0,1 0,001 Staub 0 0 Die SO2-Emissionen sind auch deshalb so gering, da ein Teil des Schwefeldioxids aus dem Brennstoff in den kälteren Zonen des Kalzinierungsraumes im Branntkalk gebunden wird. Gerade in den Schachtöfen wird dadurch der größte Teil des Schwefels zurückgehalten. Einige Anwendungen, wie die Stahlherstellung erfordern jedoch einen geringen Schwefelgehalts des Kalks. Diese können in Drehrohröfen erreicht werden, da hier die Kalzinierungszone anders beschaffen ist (Ullmann 1990). Die gesamten Emissionsfaktoren ergeben sich durch Addition der materialbedingten und brenstoffbedingten Emissionsfaktoren. Wasserinanspruchnahme: Direkt im Prozess des Kalkbrennens wird kein Wasser in Anspruch genommen. Abwasserinhaltsstoffe: In Prozess wird kein belastetes Abwasser bilanziert. Reststoffe: Es fallen keine Reststoffe an, die nicht wieder innerhalb der Systemgrenzen verwertet werden können. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Rohstoffe gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2030 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 57% Produkt: Baustoffe
Herstellung von Flachglas; Flachglas gehört neben Behälterglas zu den Massengläsern. Alle in großen Mengen hergestellten Gläser gehören zur Gruppe der Alkali-Erdalkali-Silikatgläser (AES-Gläser). Die Zusammensetzung der AES-Gläser ist vom Verfahren und dem Produkt der Herstellung abhängig. Zur Flachglasherstellung befinden sich vier Verfahren im Einsatz (Float-, Fourcault-, Libbey-Owens- und Pittsburgh-Verfahren). Als leistungsfähiges Verfahren zur Herstellung hochwertiger Gläser hat sich das Float-Verfahren durchgesetzt. Die Herstellung des Flachglases nach dem Float-Verfahren läßt sich grundsätzlich in drei Verfahrensabschnitte unterteilen: die Gemengeherstellung, die Glasschmelze und die Formgebung. Bei der Gemengeherstellung werden die Rohstoffe dosiert, getrocknet und gemischt. Die Rohstoffzusammensetzung beim Flachglas muß sehr genau und konstant sein, da das Verfahren gegen Abweichungen sehr empfindlich ist. Dadurch kann auch kein Recycling-Glas eingesetzt werden. Lediglich ein geringer Anteil des im Werk anfallenden Glasbruches und der Reststoffe kann wieder in den Prozeß eingebracht werden. Der anschließende Glasschmelzprozeß kann in die Abschnitte der Silikatbildung, der Glasbildung, der Läuterung und der Konditionierung unterteilt werden. Die Schmelztemperaturen der Glasherstellung liegen bei ca. 1450-1550°C. Aufgrund der hohen Anforderungen an Flachgläser wird bei Temperaturen um 1600°C geschmolzen. Der Schmelzprozeß wird in kontinuierlich betriebenen Wannenöfen durchgeführt. Bei den Glasschmelzwannen der Floatanlagen handelt es sich in der Regel um Querflammöfen mit regenerativer Wärmerückgewinnung und Verbrennungsluftvorwärmung. Die Schmelzaggregate werden mit fossilen Brennstoffen (vorwiegend Erdgas) und häufig mit elektrischer Zusatzheizung betrieben. Der Einsatz elektrischer Zusatzheizungen in großen Schmelzwannen kann zur Steigerung der Durchsatzmengen und zur Verbesserung der Glasqualität eingesetzt werden (Hantsche 1992). Vom Wannenofen fließt das Glas in ein nachgeschaltetes Zinnbad (Floatbad). Die Glasmasse breitet sich auf dem im Floatbad unter Schutzatmosphäre stehenden flüssigen Zinn aus. Als endloses Band wird das Glas durch Spezialwalzen geführt und in einem nachgeschalteten Kühlkanal auf 200°C abgekühlt (#3). Nach dem Abkühlen wird das Glas mechanisch und chemisch weiterverarbeitet und veredelt. Diese Prozesse können in dieser Bilanzierung nicht berücksichtigt werden. Für die vorliegende Bilanzierung wurden die Quellen #1 sowie (ETH 1995) und (UBA 1996) untersucht. Der daraus resultierende Datensatz ist hinsichtlich der Massenbilanzierung als vollständig und zufriedenstellend anzusehen. Ein besserer Datensatz ist derzeit nicht verfügbar. Der zusammengestellte Datensatz repräsentiert auf einem hohen Aggregationsniveau die Glasproduktion in Deutschland Ende der 80er, Anfang der 90er Jahre. Es ist wünschenswert, die Datenlage bezüglich der prozeßbedingten Luftemissionen und der Wasserinanspruchnahme zu verbessern. Genese der Kennziffern Massenbilanz: Zur Herstellung einer Tonne Flachglas (Floatglas) müssen insgesamt 1210 kg Roh- und Hilfsstoffe eingesetzt werden. Im Einzelnen sind dies: Tab. Roh- und Hilfsstoffbedarf zur Herstellung einer Tonne Flachglas (nach #1) Roh- und Hilfsstoffe Masse in kg/t Flachglas Quarzsand 600 Soda 190 Kalk 187 Glasbruch 90 Feldspat 77 Dolomit 56 Natriumsulfat 10 Summe 1210 Zusätzlich ist nach #1 ein Schutzgasbedarf von 15 m³ pro Tonne Flachglas zu bilanzieren. Weiterhin gibt #1 an, daß für die Erneuerung der Ausmauerungen durchschnittlich 13 kg Feuerfestmaterial pro Tonne Flachglas eingesetzt werden muß. Der Glasbruch taucht in der Bilanz nicht auf, da er innerhalb der Systemgrenzen recycliert wird. Natriumsulfat wird in GEMIS aufgrund der als gering eingschätzten Relevanz und der fehlenden Vorkette nicht mitgeführt. Energiebedarf: Das Schmelzen von Glas ist ein ausgesprochen energieaufwendiger Prozeß. Dabei geht der wesentlichste Teil der zugeführten Energie in Form von heißen Abgasen verloren. Die Nutzung der Abwärme ist nur unter bestimmten Voraussetzungen und nur bedingt möglich. Eine Aufteilung des Energiebedarfs nach Prozessen ist in der folgenden Tabelle vorgenommen worden. Tab.: Energieaufwand zur Herstellung einer Tonne Flachglas (nach #1) Prozeßstufe Energieaufwand in GJ/t Flachglas Schmelze (thermisch)Formgebung (elektr.)Kühlung (elektr.)) 6,750,040,04 Antrieb Glaswanne und Kühlofen (elektr.) 0,11 Gemengeherstellung und Transport (elektr., geschätzt) 0,04 Summe 6,98 Es wird ein Energiebedarf von 6,98 GJ/t Flachglas bilanziert. ETH nimmt einen um 20 % höher liegenden Energiebedarf für Flachglas an, wobei er davon ausgeht, daß kein Glasbruch verwendet wird (ETH 1995) . Diese Annahme wird in dieser Studie nicht übernommen. Nach Herstellerangaben (#2) wird der thermische Energiebedarf zu 90 % von Erdgas und zu 10 % von Heizöl S gedeckt. ETH nimmt in seiner Bilanzierung an, daß der gesamte thermische Energiebedarf über Erdgas gedeckt wird (ETH 1995). Hantsche gibt ein gängiges Verhältnis von zwei Dritteln Erdgas und einem Drittel Heizöl S an (#1). Nach Auskunft deutscher Hersteller wird zur Herstellung von Flachglas nach dem Float-Verfahren nur noch Gas als Brennstoff eingesetzt. Diese Annahme wird in GEMIS übernommen. Eine elektrische Zusatzheizung wird in dieser Bilanz nicht berücksichtigt. Hantsche gibt an, daß der Energiebedarf dadurch von 6,98 auf 5,23 GJ/t Flachglas gesenkt werden könnte. Prozeßbedingte Luftemissionen: Die prozeßbedingten Luftemissionen lassen sich nicht über eine Verbrennungsrechnung zur Bereitstellung von Prozeßwärme berechnen, da der Brennstoff direkt im Prozeß eingesetzt wird bzw. spezifische Verbrennungsbedingungen vorherrschen. Diese sind bei der Berchnung der Emissionen zu berücksichtigen. Dabei können formal die Emissionen, die durch die Rohmaterialien verursacht werden und die aus dem Brennstoff resultieren, getrennt werden. Das Umweltbundesamt (UBA) gibt für die Emissionen aus dem Rohmaterial Kennziffern für Schwefeldioxid, Stickoxide, Staub und Kohlendioxid an. Diese sind in der folgenden Tabelle dargestellt (UBA 1996). Tab.: Materialbedingte Luftemissionsfaktoren bei der Glasherstellung (UBA 1996). Schadstoff Masse in kg/t Flachglas CO2 200 NOx 0,8 SO2 2 Staub 0,4 Nicht berücksichtigt sind dabei die Chlorid- und Fluorid-Emissionen. Diese werden von ETH und Hantsche übernommen. Hantsche nimmt Chlorid-Emissionen in Höhe von 0,02 kg/t an (Hantsche 1993). Da für die Fluorid-Emissionen keine weiteren Informationen vorliegen werden in dieser Studie wie bei ETH 50 % des Grenzwertes angesetzt. Damit ergibt sich ein Emissionsfaktor in Höhe von 0,025 kg/t Produkt (ETH 1995). Zusätzlich zu den materialbedingten Emissionen, sind die Emissionen zu berücksichtigen, die durch die Verbrennung des Brennstoffs unter den prozeßspezifischen Bedingungen zustande kommen. Auch hierfür hat das UBA Kennziffern generiert. Die Emissionsfaktoren unterscheiden sich natürlich für verschiedene Brennstoffe. Für das Floatglasverfahren wird, wie oben erwähnt, angenommen, daß die gesamte Energie über Erdgas bereitgestellt wird. Somit ergeben sich folgende Emissionsfaktoren: Tab.: Brennstoffbedingte Luftemissionsfaktoren bei der Gasherstellung (UBA 1996). Schadstoff Erdgas in kg/TJ Emissionen in kg/tfür 6,75 GJ/t CO2 56000 378 CO 10 0,068 CH4 2,5 0,017 NMVOC 2,5 0,017 SO2 0,5 0,003 NOx 410 2,768 N2O 1,5 0,010 Staub 0 0 Die gesamten Luftemissionen ergeben sich durch Addition der materialbedingten und brennstoffbedingten Emissionsfaktoren. Wasserinanspruchnahme Wasser wird bei der Flachglas-Herstellung zu Kühlzwecken eingesetzt. ETH bilanziert für unbeschichtetes Flachglas 0,7 m³/t Flachglas (ETH 1995). Die Angabe von Hantzsche mit 7,5 m³/t ist nicht eindeutig identifizierbar und wird in der vorliegenden Untersuchung nicht berücksichtigt (Hantsche 1992). Abwasserinhaltsstoffe Von einer Belastung des Kühlwassers mit den in GEMIS berücksichtigten Abwasserinhaltsstoffen ist nicht auszugehen. Reststoffe In dem betrachteten System fallen keine festen Reststoffe an, die nicht wieder in den Prozeß eingebracht werden könnten. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Baustoffe gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2020 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 167% Produkt: Baustoffe
Herstellung von Flachglas; Flachglas gehört neben Behälterglas zu den Massengläsern. Alle in großen Mengen hergestellten Gläser gehören zur Gruppe der Alkali-Erdalkali-Silikatgläser (AES-Gläser). Die Zusammensetzung der AES-Gläser ist vom Verfahren und dem Produkt der Herstellung abhängig. Zur Flachglasherstellung befinden sich vier Verfahren im Einsatz (Float-, Fourcault-, Libbey-Owens- und Pittsburgh-Verfahren). Als leistungsfähiges Verfahren zur Herstellung hochwertiger Gläser hat sich das Float-Verfahren durchgesetzt. Die Herstellung des Flachglases nach dem Float-Verfahren läßt sich grundsätzlich in drei Verfahrensabschnitte unterteilen: die Gemengeherstellung, die Glasschmelze und die Formgebung. Bei der Gemengeherstellung werden die Rohstoffe dosiert, getrocknet und gemischt. Die Rohstoffzusammensetzung beim Flachglas muß sehr genau und konstant sein, da das Verfahren gegen Abweichungen sehr empfindlich ist. Dadurch kann auch kein Recycling-Glas eingesetzt werden. Lediglich ein geringer Anteil des im Werk anfallenden Glasbruches und der Reststoffe kann wieder in den Prozeß eingebracht werden. Der anschließende Glasschmelzprozeß kann in die Abschnitte der Silikatbildung, der Glasbildung, der Läuterung und der Konditionierung unterteilt werden. Die Schmelztemperaturen der Glasherstellung liegen bei ca. 1450-1550°C. Aufgrund der hohen Anforderungen an Flachgläser wird bei Temperaturen um 1600°C geschmolzen. Der Schmelzprozeß wird in kontinuierlich betriebenen Wannenöfen durchgeführt. Bei den Glasschmelzwannen der Floatanlagen handelt es sich in der Regel um Querflammöfen mit regenerativer Wärmerückgewinnung und Verbrennungsluftvorwärmung. Die Schmelzaggregate werden mit fossilen Brennstoffen (vorwiegend Erdgas) und häufig mit elektrischer Zusatzheizung betrieben. Der Einsatz elektrischer Zusatzheizungen in großen Schmelzwannen kann zur Steigerung der Durchsatzmengen und zur Verbesserung der Glasqualität eingesetzt werden (Hantsche 1992). Vom Wannenofen fließt das Glas in ein nachgeschaltetes Zinnbad (Floatbad). Die Glasmasse breitet sich auf dem im Floatbad unter Schutzatmosphäre stehenden flüssigen Zinn aus. Als endloses Band wird das Glas durch Spezialwalzen geführt und in einem nachgeschalteten Kühlkanal auf 200°C abgekühlt (#3). Nach dem Abkühlen wird das Glas mechanisch und chemisch weiterverarbeitet und veredelt. Diese Prozesse können in dieser Bilanzierung nicht berücksichtigt werden. Für die vorliegende Bilanzierung wurden die Quellen #1 sowie (ETH 1995) und (UBA 1996) untersucht. Der daraus resultierende Datensatz ist hinsichtlich der Massenbilanzierung als vollständig und zufriedenstellend anzusehen. Ein besserer Datensatz ist derzeit nicht verfügbar. Der zusammengestellte Datensatz repräsentiert auf einem hohen Aggregationsniveau die Glasproduktion in Deutschland Ende der 80er, Anfang der 90er Jahre. Es ist wünschenswert, die Datenlage bezüglich der prozeßbedingten Luftemissionen und der Wasserinanspruchnahme zu verbessern. Genese der Kennziffern Massenbilanz: Zur Herstellung einer Tonne Flachglas (Floatglas) müssen insgesamt 1210 kg Roh- und Hilfsstoffe eingesetzt werden. Im Einzelnen sind dies: Tab. Roh- und Hilfsstoffbedarf zur Herstellung einer Tonne Flachglas (nach #1) Roh- und Hilfsstoffe Masse in kg/t Flachglas Quarzsand 600 Soda 190 Kalk 187 Glasbruch 90 Feldspat 77 Dolomit 56 Natriumsulfat 10 Summe 1210 Zusätzlich ist nach #1 ein Schutzgasbedarf von 15 m³ pro Tonne Flachglas zu bilanzieren. Weiterhin gibt #1 an, daß für die Erneuerung der Ausmauerungen durchschnittlich 13 kg Feuerfestmaterial pro Tonne Flachglas eingesetzt werden muß. Der Glasbruch taucht in der Bilanz nicht auf, da er innerhalb der Systemgrenzen recycliert wird. Natriumsulfat wird in GEMIS aufgrund der als gering eingschätzten Relevanz und der fehlenden Vorkette nicht mitgeführt. Energiebedarf: Das Schmelzen von Glas ist ein ausgesprochen energieaufwendiger Prozeß. Dabei geht der wesentlichste Teil der zugeführten Energie in Form von heißen Abgasen verloren. Die Nutzung der Abwärme ist nur unter bestimmten Voraussetzungen und nur bedingt möglich. Eine Aufteilung des Energiebedarfs nach Prozessen ist in der folgenden Tabelle vorgenommen worden. Tab.: Energieaufwand zur Herstellung einer Tonne Flachglas (nach #1) Prozeßstufe Energieaufwand in GJ/t Flachglas Schmelze (thermisch)Formgebung (elektr.)Kühlung (elektr.)) 6,750,040,04 Antrieb Glaswanne und Kühlofen (elektr.) 0,11 Gemengeherstellung und Transport (elektr., geschätzt) 0,04 Summe 6,98 Es wird ein Energiebedarf von 6,98 GJ/t Flachglas bilanziert. ETH nimmt einen um 20 % höher liegenden Energiebedarf für Flachglas an, wobei er davon ausgeht, daß kein Glasbruch verwendet wird (ETH 1995) . Diese Annahme wird in dieser Studie nicht übernommen. Nach Herstellerangaben (#2) wird der thermische Energiebedarf zu 90 % von Erdgas und zu 10 % von Heizöl S gedeckt. ETH nimmt in seiner Bilanzierung an, daß der gesamte thermische Energiebedarf über Erdgas gedeckt wird (ETH 1995). Hantsche gibt ein gängiges Verhältnis von zwei Dritteln Erdgas und einem Drittel Heizöl S an (#1). Nach Auskunft deutscher Hersteller wird zur Herstellung von Flachglas nach dem Float-Verfahren nur noch Gas als Brennstoff eingesetzt. Diese Annahme wird in GEMIS übernommen. Eine elektrische Zusatzheizung wird in dieser Bilanz nicht berücksichtigt. Hantsche gibt an, daß der Energiebedarf dadurch von 6,98 auf 5,23 GJ/t Flachglas gesenkt werden könnte. Prozeßbedingte Luftemissionen: Die prozeßbedingten Luftemissionen lassen sich nicht über eine Verbrennungsrechnung zur Bereitstellung von Prozeßwärme berechnen, da der Brennstoff direkt im Prozeß eingesetzt wird bzw. spezifische Verbrennungsbedingungen vorherrschen. Diese sind bei der Berchnung der Emissionen zu berücksichtigen. Dabei können formal die Emissionen, die durch die Rohmaterialien verursacht werden und die aus dem Brennstoff resultieren, getrennt werden. Das Umweltbundesamt (UBA) gibt für die Emissionen aus dem Rohmaterial Kennziffern für Schwefeldioxid, Stickoxide, Staub und Kohlendioxid an. Diese sind in der folgenden Tabelle dargestellt (UBA 1996). Tab.: Materialbedingte Luftemissionsfaktoren bei der Glasherstellung (UBA 1996). Schadstoff Masse in kg/t Flachglas CO2 200 NOx 0,8 SO2 2 Staub 0,4 Nicht berücksichtigt sind dabei die Chlorid- und Fluorid-Emissionen. Diese werden von ETH und Hantsche übernommen. Hantsche nimmt Chlorid-Emissionen in Höhe von 0,02 kg/t an (Hantsche 1993). Da für die Fluorid-Emissionen keine weiteren Informationen vorliegen werden in dieser Studie wie bei ETH 50 % des Grenzwertes angesetzt. Damit ergibt sich ein Emissionsfaktor in Höhe von 0,025 kg/t Produkt (ETH 1995). Zusätzlich zu den materialbedingten Emissionen, sind die Emissionen zu berücksichtigen, die durch die Verbrennung des Brennstoffs unter den prozeßspezifischen Bedingungen zustande kommen. Auch hierfür hat das UBA Kennziffern generiert. Die Emissionsfaktoren unterscheiden sich natürlich für verschiedene Brennstoffe. Für das Floatglasverfahren wird, wie oben erwähnt, angenommen, daß die gesamte Energie über Erdgas bereitgestellt wird. Somit ergeben sich folgende Emissionsfaktoren: Tab.: Brennstoffbedingte Luftemissionsfaktoren bei der Gasherstellung (UBA 1996). Schadstoff Erdgas in kg/TJ Emissionen in kg/tfür 6,75 GJ/t CO2 56000 378 CO 10 0,068 CH4 2,5 0,017 NMVOC 2,5 0,017 SO2 0,5 0,003 NOx 410 2,768 N2O 1,5 0,010 Staub 0 0 Die gesamten Luftemissionen ergeben sich durch Addition der materialbedingten und brennstoffbedingten Emissionsfaktoren. Wasserinanspruchnahme Wasser wird bei der Flachglas-Herstellung zu Kühlzwecken eingesetzt. ETH bilanziert für unbeschichtetes Flachglas 0,7 m³/t Flachglas (ETH 1995). Die Angabe von Hantzsche mit 7,5 m³/t ist nicht eindeutig identifizierbar und wird in der vorliegenden Untersuchung nicht berücksichtigt (Hantsche 1992). Abwasserinhaltsstoffe Von einer Belastung des Kühlwassers mit den in GEMIS berücksichtigten Abwasserinhaltsstoffen ist nicht auszugehen. Reststoffe In dem betrachteten System fallen keine festen Reststoffe an, die nicht wieder in den Prozeß eingebracht werden könnten. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Baustoffe gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2010 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 167% Produkt: Baustoffe
Herstellung von Flachglas; Flachglas gehört neben Behälterglas zu den Massengläsern. Alle in großen Mengen hergestellten Gläser gehören zur Gruppe der Alkali-Erdalkali-Silikatgläser (AES-Gläser). Die Zusammensetzung der AES-Gläser ist vom Verfahren und dem Produkt der Herstellung abhängig. Zur Flachglasherstellung befinden sich vier Verfahren im Einsatz (Float-, Fourcault-, Libbey-Owens- und Pittsburgh-Verfahren). Als leistungsfähiges Verfahren zur Herstellung hochwertiger Gläser hat sich das Float-Verfahren durchgesetzt. Die Herstellung des Flachglases nach dem Float-Verfahren läßt sich grundsätzlich in drei Verfahrensabschnitte unterteilen: die Gemengeherstellung, die Glasschmelze und die Formgebung. Bei der Gemengeherstellung werden die Rohstoffe dosiert, getrocknet und gemischt. Die Rohstoffzusammensetzung beim Flachglas muß sehr genau und konstant sein, da das Verfahren gegen Abweichungen sehr empfindlich ist. Dadurch kann auch kein Recycling-Glas eingesetzt werden. Lediglich ein geringer Anteil des im Werk anfallenden Glasbruches und der Reststoffe kann wieder in den Prozeß eingebracht werden. Der anschließende Glasschmelzprozeß kann in die Abschnitte der Silikatbildung, der Glasbildung, der Läuterung und der Konditionierung unterteilt werden. Die Schmelztemperaturen der Glasherstellung liegen bei ca. 1450-1550°C. Aufgrund der hohen Anforderungen an Flachgläser wird bei Temperaturen um 1600°C geschmolzen. Der Schmelzprozeß wird in kontinuierlich betriebenen Wannenöfen durchgeführt. Bei den Glasschmelzwannen der Floatanlagen handelt es sich in der Regel um Querflammöfen mit regenerativer Wärmerückgewinnung und Verbrennungsluftvorwärmung. Die Schmelzaggregate werden mit fossilen Brennstoffen (vorwiegend Erdgas) und häufig mit elektrischer Zusatzheizung betrieben. Der Einsatz elektrischer Zusatzheizungen in großen Schmelzwannen kann zur Steigerung der Durchsatzmengen und zur Verbesserung der Glasqualität eingesetzt werden (Hantsche 1992). Vom Wannenofen fließt das Glas in ein nachgeschaltetes Zinnbad (Floatbad). Die Glasmasse breitet sich auf dem im Floatbad unter Schutzatmosphäre stehenden flüssigen Zinn aus. Als endloses Band wird das Glas durch Spezialwalzen geführt und in einem nachgeschalteten Kühlkanal auf 200°C abgekühlt (#3). Nach dem Abkühlen wird das Glas mechanisch und chemisch weiterverarbeitet und veredelt. Diese Prozesse können in dieser Bilanzierung nicht berücksichtigt werden. Für die vorliegende Bilanzierung wurden die Quellen #1 sowie (ETH 1995) und (UBA 1996) untersucht. Der daraus resultierende Datensatz ist hinsichtlich der Massenbilanzierung als vollständig und zufriedenstellend anzusehen. Ein besserer Datensatz ist derzeit nicht verfügbar. Der zusammengestellte Datensatz repräsentiert auf einem hohen Aggregationsniveau die Glasproduktion in Deutschland Ende der 80er, Anfang der 90er Jahre. Es ist wünschenswert, die Datenlage bezüglich der prozeßbedingten Luftemissionen und der Wasserinanspruchnahme zu verbessern. Genese der Kennziffern Massenbilanz: Zur Herstellung einer Tonne Flachglas (Floatglas) müssen insgesamt 1210 kg Roh- und Hilfsstoffe eingesetzt werden. Im Einzelnen sind dies: Tab. Roh- und Hilfsstoffbedarf zur Herstellung einer Tonne Flachglas (nach #1) Roh- und Hilfsstoffe Masse in kg/t Flachglas Quarzsand 600 Soda 190 Kalk 187 Glasbruch 90 Feldspat 77 Dolomit 56 Natriumsulfat 10 Summe 1210 Zusätzlich ist nach #1 ein Schutzgasbedarf von 15 m³ pro Tonne Flachglas zu bilanzieren. Weiterhin gibt #1 an, daß für die Erneuerung der Ausmauerungen durchschnittlich 13 kg Feuerfestmaterial pro Tonne Flachglas eingesetzt werden muß. Der Glasbruch taucht in der Bilanz nicht auf, da er innerhalb der Systemgrenzen recycliert wird. Natriumsulfat wird in GEMIS aufgrund der als gering eingschätzten Relevanz und der fehlenden Vorkette nicht mitgeführt. Energiebedarf: Das Schmelzen von Glas ist ein ausgesprochen energieaufwendiger Prozeß. Dabei geht der wesentlichste Teil der zugeführten Energie in Form von heißen Abgasen verloren. Die Nutzung der Abwärme ist nur unter bestimmten Voraussetzungen und nur bedingt möglich. Eine Aufteilung des Energiebedarfs nach Prozessen ist in der folgenden Tabelle vorgenommen worden. Tab.: Energieaufwand zur Herstellung einer Tonne Flachglas (nach #1) Prozeßstufe Energieaufwand in GJ/t Flachglas Schmelze (thermisch)Formgebung (elektr.)Kühlung (elektr.)) 6,750,040,04 Antrieb Glaswanne und Kühlofen (elektr.) 0,11 Gemengeherstellung und Transport (elektr., geschätzt) 0,04 Summe 6,98 Es wird ein Energiebedarf von 6,98 GJ/t Flachglas bilanziert. ETH nimmt einen um 20 % höher liegenden Energiebedarf für Flachglas an, wobei er davon ausgeht, daß kein Glasbruch verwendet wird (ETH 1995) . Diese Annahme wird in dieser Studie nicht übernommen. Nach Herstellerangaben (#2) wird der thermische Energiebedarf zu 90 % von Erdgas und zu 10 % von Heizöl S gedeckt. ETH nimmt in seiner Bilanzierung an, daß der gesamte thermische Energiebedarf über Erdgas gedeckt wird (ETH 1995). Hantsche gibt ein gängiges Verhältnis von zwei Dritteln Erdgas und einem Drittel Heizöl S an (#1). Nach Auskunft deutscher Hersteller wird zur Herstellung von Flachglas nach dem Float-Verfahren nur noch Gas als Brennstoff eingesetzt. Diese Annahme wird in GEMIS übernommen. Eine elektrische Zusatzheizung wird in dieser Bilanz nicht berücksichtigt. Hantsche gibt an, daß der Energiebedarf dadurch von 6,98 auf 5,23 GJ/t Flachglas gesenkt werden könnte. Prozeßbedingte Luftemissionen: Die prozeßbedingten Luftemissionen lassen sich nicht über eine Verbrennungsrechnung zur Bereitstellung von Prozeßwärme berechnen, da der Brennstoff direkt im Prozeß eingesetzt wird bzw. spezifische Verbrennungsbedingungen vorherrschen. Diese sind bei der Berchnung der Emissionen zu berücksichtigen. Dabei können formal die Emissionen, die durch die Rohmaterialien verursacht werden und die aus dem Brennstoff resultieren, getrennt werden. Das Umweltbundesamt (UBA) gibt für die Emissionen aus dem Rohmaterial Kennziffern für Schwefeldioxid, Stickoxide, Staub und Kohlendioxid an. Diese sind in der folgenden Tabelle dargestellt (UBA 1996). Tab.: Materialbedingte Luftemissionsfaktoren bei der Glasherstellung (UBA 1996). Schadstoff Masse in kg/t Flachglas CO2 200 NOx 0,8 SO2 2 Staub 0,4 Nicht berücksichtigt sind dabei die Chlorid- und Fluorid-Emissionen. Diese werden von ETH und Hantsche übernommen. Hantsche nimmt Chlorid-Emissionen in Höhe von 0,02 kg/t an (Hantsche 1993). Da für die Fluorid-Emissionen keine weiteren Informationen vorliegen werden in dieser Studie wie bei ETH 50 % des Grenzwertes angesetzt. Damit ergibt sich ein Emissionsfaktor in Höhe von 0,025 kg/t Produkt (ETH 1995). Zusätzlich zu den materialbedingten Emissionen, sind die Emissionen zu berücksichtigen, die durch die Verbrennung des Brennstoffs unter den prozeßspezifischen Bedingungen zustande kommen. Auch hierfür hat das UBA Kennziffern generiert. Die Emissionsfaktoren unterscheiden sich natürlich für verschiedene Brennstoffe. Für das Floatglasverfahren wird, wie oben erwähnt, angenommen, daß die gesamte Energie über Erdgas bereitgestellt wird. Somit ergeben sich folgende Emissionsfaktoren: Tab.: Brennstoffbedingte Luftemissionsfaktoren bei der Gasherstellung (UBA 1996). Schadstoff Erdgas in kg/TJ Emissionen in kg/tfür 6,75 GJ/t CO2 56000 378 CO 10 0,068 CH4 2,5 0,017 NMVOC 2,5 0,017 SO2 0,5 0,003 NOx 410 2,768 N2O 1,5 0,010 Staub 0 0 Die gesamten Luftemissionen ergeben sich durch Addition der materialbedingten und brennstoffbedingten Emissionsfaktoren. Wasserinanspruchnahme Wasser wird bei der Flachglas-Herstellung zu Kühlzwecken eingesetzt. ETH bilanziert für unbeschichtetes Flachglas 0,7 m³/t Flachglas (ETH 1995). Die Angabe von Hantzsche mit 7,5 m³/t ist nicht eindeutig identifizierbar und wird in der vorliegenden Untersuchung nicht berücksichtigt (Hantsche 1992). Abwasserinhaltsstoffe Von einer Belastung des Kühlwassers mit den in GEMIS berücksichtigten Abwasserinhaltsstoffen ist nicht auszugehen. Reststoffe In dem betrachteten System fallen keine festen Reststoffe an, die nicht wieder in den Prozeß eingebracht werden könnten. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Baustoffe gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2005 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 167% Produkt: Baustoffe
Herstellung von Flachglas; Flachglas gehört neben Behälterglas zu den Massengläsern. Alle in großen Mengen hergestellten Gläser gehören zur Gruppe der Alkali-Erdalkali-Silikatgläser (AES-Gläser). Die Zusammensetzung der AES-Gläser ist vom Verfahren und dem Produkt der Herstellung abhängig. Zur Flachglasherstellung befinden sich vier Verfahren im Einsatz (Float-, Fourcault-, Libbey-Owens- und Pittsburgh-Verfahren). Als leistungsfähiges Verfahren zur Herstellung hochwertiger Gläser hat sich das Float-Verfahren durchgesetzt. Die Herstellung des Flachglases nach dem Float-Verfahren läßt sich grundsätzlich in drei Verfahrensabschnitte unterteilen: die Gemengeherstellung, die Glasschmelze und die Formgebung. Bei der Gemengeherstellung werden die Rohstoffe dosiert, getrocknet und gemischt. Die Rohstoffzusammensetzung beim Flachglas muß sehr genau und konstant sein, da das Verfahren gegen Abweichungen sehr empfindlich ist. Dadurch kann auch kein Recycling-Glas eingesetzt werden. Lediglich ein geringer Anteil des im Werk anfallenden Glasbruches und der Reststoffe kann wieder in den Prozeß eingebracht werden. Der anschließende Glasschmelzprozeß kann in die Abschnitte der Silikatbildung, der Glasbildung, der Läuterung und der Konditionierung unterteilt werden. Die Schmelztemperaturen der Glasherstellung liegen bei ca. 1450-1550°C. Aufgrund der hohen Anforderungen an Flachgläser wird bei Temperaturen um 1600°C geschmolzen. Der Schmelzprozeß wird in kontinuierlich betriebenen Wannenöfen durchgeführt. Bei den Glasschmelzwannen der Floatanlagen handelt es sich in der Regel um Querflammöfen mit regenerativer Wärmerückgewinnung und Verbrennungsluftvorwärmung. Die Schmelzaggregate werden mit fossilen Brennstoffen (vorwiegend Erdgas) und häufig mit elektrischer Zusatzheizung betrieben. Der Einsatz elektrischer Zusatzheizungen in großen Schmelzwannen kann zur Steigerung der Durchsatzmengen und zur Verbesserung der Glasqualität eingesetzt werden (Hantsche 1992). Vom Wannenofen fließt das Glas in ein nachgeschaltetes Zinnbad (Floatbad). Die Glasmasse breitet sich auf dem im Floatbad unter Schutzatmosphäre stehenden flüssigen Zinn aus. Als endloses Band wird das Glas durch Spezialwalzen geführt und in einem nachgeschalteten Kühlkanal auf 200°C abgekühlt (#3). Nach dem Abkühlen wird das Glas mechanisch und chemisch weiterverarbeitet und veredelt. Diese Prozesse können in dieser Bilanzierung nicht berücksichtigt werden. Für die vorliegende Bilanzierung wurden die Quellen #1 sowie (ETH 1995) und (UBA 1996) untersucht. Der daraus resultierende Datensatz ist hinsichtlich der Massenbilanzierung als vollständig und zufriedenstellend anzusehen. Ein besserer Datensatz ist derzeit nicht verfügbar. Der zusammengestellte Datensatz repräsentiert auf einem hohen Aggregationsniveau die Glasproduktion in Deutschland Ende der 80er, Anfang der 90er Jahre. Es ist wünschenswert, die Datenlage bezüglich der prozeßbedingten Luftemissionen und der Wasserinanspruchnahme zu verbessern. Genese der Kennziffern Massenbilanz: Zur Herstellung einer Tonne Flachglas (Floatglas) müssen insgesamt 1210 kg Roh- und Hilfsstoffe eingesetzt werden. Im Einzelnen sind dies: Tab. Roh- und Hilfsstoffbedarf zur Herstellung einer Tonne Flachglas (nach #1) Roh- und Hilfsstoffe Masse in kg/t Flachglas Quarzsand 600 Soda 190 Kalk 187 Glasbruch 90 Feldspat 77 Dolomit 56 Natriumsulfat 10 Summe 1210 Zusätzlich ist nach #1 ein Schutzgasbedarf von 15 m³ pro Tonne Flachglas zu bilanzieren. Weiterhin gibt #1 an, daß für die Erneuerung der Ausmauerungen durchschnittlich 13 kg Feuerfestmaterial pro Tonne Flachglas eingesetzt werden muß. Der Glasbruch taucht in der Bilanz nicht auf, da er innerhalb der Systemgrenzen recycliert wird. Natriumsulfat wird in GEMIS aufgrund der als gering eingschätzten Relevanz und der fehlenden Vorkette nicht mitgeführt. Energiebedarf: Das Schmelzen von Glas ist ein ausgesprochen energieaufwendiger Prozeß. Dabei geht der wesentlichste Teil der zugeführten Energie in Form von heißen Abgasen verloren. Die Nutzung der Abwärme ist nur unter bestimmten Voraussetzungen und nur bedingt möglich. Eine Aufteilung des Energiebedarfs nach Prozessen ist in der folgenden Tabelle vorgenommen worden. Tab.: Energieaufwand zur Herstellung einer Tonne Flachglas (nach #1) Prozeßstufe Energieaufwand in GJ/t Flachglas Schmelze (thermisch)Formgebung (elektr.)Kühlung (elektr.)) 6,750,040,04 Antrieb Glaswanne und Kühlofen (elektr.) 0,11 Gemengeherstellung und Transport (elektr., geschätzt) 0,04 Summe 6,98 Es wird ein Energiebedarf von 6,98 GJ/t Flachglas bilanziert. ETH nimmt einen um 20 % höher liegenden Energiebedarf für Flachglas an, wobei er davon ausgeht, daß kein Glasbruch verwendet wird (ETH 1995) . Diese Annahme wird in dieser Studie nicht übernommen. Nach Herstellerangaben (#2) wird der thermische Energiebedarf zu 90 % von Erdgas und zu 10 % von Heizöl S gedeckt. ETH nimmt in seiner Bilanzierung an, daß der gesamte thermische Energiebedarf über Erdgas gedeckt wird (ETH 1995). Hantsche gibt ein gängiges Verhältnis von zwei Dritteln Erdgas und einem Drittel Heizöl S an (#1). Nach Auskunft deutscher Hersteller wird zur Herstellung von Flachglas nach dem Float-Verfahren nur noch Gas als Brennstoff eingesetzt. Diese Annahme wird in GEMIS übernommen. Eine elektrische Zusatzheizung wird in dieser Bilanz nicht berücksichtigt. Hantsche gibt an, daß der Energiebedarf dadurch von 6,98 auf 5,23 GJ/t Flachglas gesenkt werden könnte. Prozeßbedingte Luftemissionen: Die prozeßbedingten Luftemissionen lassen sich nicht über eine Verbrennungsrechnung zur Bereitstellung von Prozeßwärme berechnen, da der Brennstoff direkt im Prozeß eingesetzt wird bzw. spezifische Verbrennungsbedingungen vorherrschen. Diese sind bei der Berchnung der Emissionen zu berücksichtigen. Dabei können formal die Emissionen, die durch die Rohmaterialien verursacht werden und die aus dem Brennstoff resultieren, getrennt werden. Das Umweltbundesamt (UBA) gibt für die Emissionen aus dem Rohmaterial Kennziffern für Schwefeldioxid, Stickoxide, Staub und Kohlendioxid an. Diese sind in der folgenden Tabelle dargestellt (UBA 1996). Tab.: Materialbedingte Luftemissionsfaktoren bei der Glasherstellung (UBA 1996). Schadstoff Masse in kg/t Flachglas CO2 200 NOx 0,8 SO2 2 Staub 0,4 Nicht berücksichtigt sind dabei die Chlorid- und Fluorid-Emissionen. Diese werden von ETH und Hantsche übernommen. Hantsche nimmt Chlorid-Emissionen in Höhe von 0,02 kg/t an (Hantsche 1993). Da für die Fluorid-Emissionen keine weiteren Informationen vorliegen werden in dieser Studie wie bei ETH 50 % des Grenzwertes angesetzt. Damit ergibt sich ein Emissionsfaktor in Höhe von 0,025 kg/t Produkt (ETH 1995). Zusätzlich zu den materialbedingten Emissionen, sind die Emissionen zu berücksichtigen, die durch die Verbrennung des Brennstoffs unter den prozeßspezifischen Bedingungen zustande kommen. Auch hierfür hat das UBA Kennziffern generiert. Die Emissionsfaktoren unterscheiden sich natürlich für verschiedene Brennstoffe. Für das Floatglasverfahren wird, wie oben erwähnt, angenommen, daß die gesamte Energie über Erdgas bereitgestellt wird. Somit ergeben sich folgende Emissionsfaktoren: Tab.: Brennstoffbedingte Luftemissionsfaktoren bei der Gasherstellung (UBA 1996). Schadstoff Erdgas in kg/TJ Emissionen in kg/tfür 6,75 GJ/t CO2 56000 378 CO 10 0,068 CH4 2,5 0,017 NMVOC 2,5 0,017 SO2 0,5 0,003 NOx 410 2,768 N2O 1,5 0,010 Staub 0 0 Die gesamten Luftemissionen ergeben sich durch Addition der materialbedingten und brennstoffbedingten Emissionsfaktoren. Wasserinanspruchnahme Wasser wird bei der Flachglas-Herstellung zu Kühlzwecken eingesetzt. ETH bilanziert für unbeschichtetes Flachglas 0,7 m³/t Flachglas (ETH 1995). Die Angabe von Hantzsche mit 7,5 m³/t ist nicht eindeutig identifizierbar und wird in der vorliegenden Untersuchung nicht berücksichtigt (Hantsche 1992). Abwasserinhaltsstoffe Von einer Belastung des Kühlwassers mit den in GEMIS berücksichtigten Abwasserinhaltsstoffen ist nicht auszugehen. Reststoffe In dem betrachteten System fallen keine festen Reststoffe an, die nicht wieder in den Prozeß eingebracht werden könnten. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Baustoffe gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2030 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 167% Produkt: Baustoffe
Herstellung von Flachglas; Flachglas gehört neben Behälterglas zu den Massengläsern. Alle in großen Mengen hergestellten Gläser gehören zur Gruppe der Alkali-Erdalkali-Silikatgläser (AES-Gläser). Die Zusammensetzung der AES-Gläser ist vom Verfahren und dem Produkt der Herstellung abhängig. Zur Flachglasherstellung befinden sich vier Verfahren im Einsatz (Float-, Fourcault-, Libbey-Owens- und Pittsburgh-Verfahren). Als leistungsfähiges Verfahren zur Herstellung hochwertiger Gläser hat sich das Float-Verfahren durchgesetzt. Die Herstellung des Flachglases nach dem Float-Verfahren läßt sich grundsätzlich in drei Verfahrensabschnitte unterteilen: die Gemengeherstellung, die Glasschmelze und die Formgebung. Bei der Gemengeherstellung werden die Rohstoffe dosiert, getrocknet und gemischt. Die Rohstoffzusammensetzung beim Flachglas muß sehr genau und konstant sein, da das Verfahren gegen Abweichungen sehr empfindlich ist. Dadurch kann auch kein Recycling-Glas eingesetzt werden. Lediglich ein geringer Anteil des im Werk anfallenden Glasbruches und der Reststoffe kann wieder in den Prozeß eingebracht werden. Der anschließende Glasschmelzprozeß kann in die Abschnitte der Silikatbildung, der Glasbildung, der Läuterung und der Konditionierung unterteilt werden. Die Schmelztemperaturen der Glasherstellung liegen bei ca. 1450-1550°C. Aufgrund der hohen Anforderungen an Flachgläser wird bei Temperaturen um 1600°C geschmolzen. Der Schmelzprozeß wird in kontinuierlich betriebenen Wannenöfen durchgeführt. Bei den Glasschmelzwannen der Floatanlagen handelt es sich in der Regel um Querflammöfen mit regenerativer Wärmerückgewinnung und Verbrennungsluftvorwärmung. Die Schmelzaggregate werden mit fossilen Brennstoffen (vorwiegend Erdgas) und häufig mit elektrischer Zusatzheizung betrieben. Der Einsatz elektrischer Zusatzheizungen in großen Schmelzwannen kann zur Steigerung der Durchsatzmengen und zur Verbesserung der Glasqualität eingesetzt werden (Hantsche 1992). Vom Wannenofen fließt das Glas in ein nachgeschaltetes Zinnbad (Floatbad). Die Glasmasse breitet sich auf dem im Floatbad unter Schutzatmosphäre stehenden flüssigen Zinn aus. Als endloses Band wird das Glas durch Spezialwalzen geführt und in einem nachgeschalteten Kühlkanal auf 200°C abgekühlt (#3). Nach dem Abkühlen wird das Glas mechanisch und chemisch weiterverarbeitet und veredelt. Diese Prozesse können in dieser Bilanzierung nicht berücksichtigt werden. Für die vorliegende Bilanzierung wurden die Quellen #1 sowie (ETH 1995) und (UBA 1996) untersucht. Der daraus resultierende Datensatz ist hinsichtlich der Massenbilanzierung als vollständig und zufriedenstellend anzusehen. Ein besserer Datensatz ist derzeit nicht verfügbar. Der zusammengestellte Datensatz repräsentiert auf einem hohen Aggregationsniveau die Glasproduktion in Deutschland Ende der 80er, Anfang der 90er Jahre. Es ist wünschenswert, die Datenlage bezüglich der prozeßbedingten Luftemissionen und der Wasserinanspruchnahme zu verbessern. Genese der Kennziffern Massenbilanz: Zur Herstellung einer Tonne Flachglas (Floatglas) müssen insgesamt 1210 kg Roh- und Hilfsstoffe eingesetzt werden. Im Einzelnen sind dies: Tab. Roh- und Hilfsstoffbedarf zur Herstellung einer Tonne Flachglas (nach #1) Roh- und Hilfsstoffe Masse in kg/t Flachglas Quarzsand 600 Soda 190 Kalk 187 Glasbruch 90 Feldspat 77 Dolomit 56 Natriumsulfat 10 Summe 1210 Zusätzlich ist nach #1 ein Schutzgasbedarf von 15 m³ pro Tonne Flachglas zu bilanzieren. Weiterhin gibt #1 an, daß für die Erneuerung der Ausmauerungen durchschnittlich 13 kg Feuerfestmaterial pro Tonne Flachglas eingesetzt werden muß. Der Glasbruch taucht in der Bilanz nicht auf, da er innerhalb der Systemgrenzen recycliert wird. Natriumsulfat wird in GEMIS aufgrund der als gering eingschätzten Relevanz und der fehlenden Vorkette nicht mitgeführt. Energiebedarf: Das Schmelzen von Glas ist ein ausgesprochen energieaufwendiger Prozeß. Dabei geht der wesentlichste Teil der zugeführten Energie in Form von heißen Abgasen verloren. Die Nutzung der Abwärme ist nur unter bestimmten Voraussetzungen und nur bedingt möglich. Eine Aufteilung des Energiebedarfs nach Prozessen ist in der folgenden Tabelle vorgenommen worden. Tab.: Energieaufwand zur Herstellung einer Tonne Flachglas (nach #1) Prozeßstufe Energieaufwand in GJ/t Flachglas Schmelze (thermisch)Formgebung (elektr.)Kühlung (elektr.)) 6,750,040,04 Antrieb Glaswanne und Kühlofen (elektr.) 0,11 Gemengeherstellung und Transport (elektr., geschätzt) 0,04 Summe 6,98 Es wird ein Energiebedarf von 6,98 GJ/t Flachglas bilanziert. ETH nimmt einen um 20 % höher liegenden Energiebedarf für Flachglas an, wobei er davon ausgeht, daß kein Glasbruch verwendet wird (ETH 1995) . Diese Annahme wird in dieser Studie nicht übernommen. Nach Herstellerangaben (#2) wird der thermische Energiebedarf zu 90 % von Erdgas und zu 10 % von Heizöl S gedeckt. ETH nimmt in seiner Bilanzierung an, daß der gesamte thermische Energiebedarf über Erdgas gedeckt wird (ETH 1995). Hantsche gibt ein gängiges Verhältnis von zwei Dritteln Erdgas und einem Drittel Heizöl S an (#1). Nach Auskunft deutscher Hersteller wird zur Herstellung von Flachglas nach dem Float-Verfahren nur noch Gas als Brennstoff eingesetzt. Diese Annahme wird in GEMIS übernommen. Eine elektrische Zusatzheizung wird in dieser Bilanz nicht berücksichtigt. Hantsche gibt an, daß der Energiebedarf dadurch von 6,98 auf 5,23 GJ/t Flachglas gesenkt werden könnte. Prozeßbedingte Luftemissionen: Die prozeßbedingten Luftemissionen lassen sich nicht über eine Verbrennungsrechnung zur Bereitstellung von Prozeßwärme berechnen, da der Brennstoff direkt im Prozeß eingesetzt wird bzw. spezifische Verbrennungsbedingungen vorherrschen. Diese sind bei der Berchnung der Emissionen zu berücksichtigen. Dabei können formal die Emissionen, die durch die Rohmaterialien verursacht werden und die aus dem Brennstoff resultieren, getrennt werden. Das Umweltbundesamt (UBA) gibt für die Emissionen aus dem Rohmaterial Kennziffern für Schwefeldioxid, Stickoxide, Staub und Kohlendioxid an. Diese sind in der folgenden Tabelle dargestellt (UBA 1996). Tab.: Materialbedingte Luftemissionsfaktoren bei der Glasherstellung (UBA 1996). Schadstoff Masse in kg/t Flachglas CO2 200 NOx 0,8 SO2 2 Staub 0,4 Nicht berücksichtigt sind dabei die Chlorid- und Fluorid-Emissionen. Diese werden von ETH und Hantsche übernommen. Hantsche nimmt Chlorid-Emissionen in Höhe von 0,02 kg/t an (Hantsche 1993). Da für die Fluorid-Emissionen keine weiteren Informationen vorliegen werden in dieser Studie wie bei ETH 50 % des Grenzwertes angesetzt. Damit ergibt sich ein Emissionsfaktor in Höhe von 0,025 kg/t Produkt (ETH 1995). Zusätzlich zu den materialbedingten Emissionen, sind die Emissionen zu berücksichtigen, die durch die Verbrennung des Brennstoffs unter den prozeßspezifischen Bedingungen zustande kommen. Auch hierfür hat das UBA Kennziffern generiert. Die Emissionsfaktoren unterscheiden sich natürlich für verschiedene Brennstoffe. Für das Floatglasverfahren wird, wie oben erwähnt, angenommen, daß die gesamte Energie über Erdgas bereitgestellt wird. Somit ergeben sich folgende Emissionsfaktoren: Tab.: Brennstoffbedingte Luftemissionsfaktoren bei der Gasherstellung (UBA 1996). Schadstoff Erdgas in kg/TJ Emissionen in kg/tfür 6,75 GJ/t CO2 56000 378 CO 10 0,068 CH4 2,5 0,017 NMVOC 2,5 0,017 SO2 0,5 0,003 NOx 410 2,768 N2O 1,5 0,010 Staub 0 0 Die gesamten Luftemissionen ergeben sich durch Addition der materialbedingten und brennstoffbedingten Emissionsfaktoren. Wasserinanspruchnahme Wasser wird bei der Flachglas-Herstellung zu Kühlzwecken eingesetzt. ETH bilanziert für unbeschichtetes Flachglas 0,7 m³/t Flachglas (ETH 1995). Die Angabe von Hantzsche mit 7,5 m³/t ist nicht eindeutig identifizierbar und wird in der vorliegenden Untersuchung nicht berücksichtigt (Hantsche 1992). Abwasserinhaltsstoffe Von einer Belastung des Kühlwassers mit den in GEMIS berücksichtigten Abwasserinhaltsstoffen ist nicht auszugehen. Reststoffe In dem betrachteten System fallen keine festen Reststoffe an, die nicht wieder in den Prozeß eingebracht werden könnten. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Baustoffe gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2000 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 167% Produkt: Baustoffe
Herstellung von Flachglas; Flachglas gehört neben Behälterglas zu den Massengläsern. Alle in großen Mengen hergestellten Gläser gehören zur Gruppe der Alkali-Erdalkali-Silikatgläser (AES-Gläser). Die Zusammensetzung der AES-Gläser ist vom Verfahren und dem Produkt der Herstellung abhängig. Zur Flachglasherstellung befinden sich vier Verfahren im Einsatz (Float-, Fourcault-, Libbey-Owens- und Pittsburgh-Verfahren). Als leistungsfähiges Verfahren zur Herstellung hochwertiger Gläser hat sich das Float-Verfahren durchgesetzt. Die Herstellung des Flachglases nach dem Float-Verfahren läßt sich grundsätzlich in drei Verfahrensabschnitte unterteilen: die Gemengeherstellung, die Glasschmelze und die Formgebung. Bei der Gemengeherstellung werden die Rohstoffe dosiert, getrocknet und gemischt. Die Rohstoffzusammensetzung beim Flachglas muß sehr genau und konstant sein, da das Verfahren gegen Abweichungen sehr empfindlich ist. Dadurch kann auch kein Recycling-Glas eingesetzt werden. Lediglich ein geringer Anteil des im Werk anfallenden Glasbruches und der Reststoffe kann wieder in den Prozeß eingebracht werden. Der anschließende Glasschmelzprozeß kann in die Abschnitte der Silikatbildung, der Glasbildung, der Läuterung und der Konditionierung unterteilt werden. Die Schmelztemperaturen der Glasherstellung liegen bei ca. 1450-1550°C. Aufgrund der hohen Anforderungen an Flachgläser wird bei Temperaturen um 1600°C geschmolzen. Der Schmelzprozeß wird in kontinuierlich betriebenen Wannenöfen durchgeführt. Bei den Glasschmelzwannen der Floatanlagen handelt es sich in der Regel um Querflammöfen mit regenerativer Wärmerückgewinnung und Verbrennungsluftvorwärmung. Die Schmelzaggregate werden mit fossilen Brennstoffen (vorwiegend Erdgas) und häufig mit elektrischer Zusatzheizung betrieben. Der Einsatz elektrischer Zusatzheizungen in großen Schmelzwannen kann zur Steigerung der Durchsatzmengen und zur Verbesserung der Glasqualität eingesetzt werden (Hantsche 1992). Vom Wannenofen fließt das Glas in ein nachgeschaltetes Zinnbad (Floatbad). Die Glasmasse breitet sich auf dem im Floatbad unter Schutzatmosphäre stehenden flüssigen Zinn aus. Als endloses Band wird das Glas durch Spezialwalzen geführt und in einem nachgeschalteten Kühlkanal auf 200°C abgekühlt (#3). Nach dem Abkühlen wird das Glas mechanisch und chemisch weiterverarbeitet und veredelt. Diese Prozesse können in dieser Bilanzierung nicht berücksichtigt werden. Für die vorliegende Bilanzierung wurden die Quellen #1 sowie (ETH 1995) und (UBA 1996) untersucht. Der daraus resultierende Datensatz ist hinsichtlich der Massenbilanzierung als vollständig und zufriedenstellend anzusehen. Ein besserer Datensatz ist derzeit nicht verfügbar. Der zusammengestellte Datensatz repräsentiert auf einem hohen Aggregationsniveau die Glasproduktion in Deutschland Ende der 80er, Anfang der 90er Jahre. Es ist wünschenswert, die Datenlage bezüglich der prozeßbedingten Luftemissionen und der Wasserinanspruchnahme zu verbessern. Genese der Kennziffern Massenbilanz: Zur Herstellung einer Tonne Flachglas (Floatglas) müssen insgesamt 1210 kg Roh- und Hilfsstoffe eingesetzt werden. Im Einzelnen sind dies: Tab. Roh- und Hilfsstoffbedarf zur Herstellung einer Tonne Flachglas (nach #1) Roh- und Hilfsstoffe Masse in kg/t Flachglas Quarzsand 600 Soda 190 Kalk 187 Glasbruch 90 Feldspat 77 Dolomit 56 Natriumsulfat 10 Summe 1210 Zusätzlich ist nach #1 ein Schutzgasbedarf von 15 m³ pro Tonne Flachglas zu bilanzieren. Weiterhin gibt #1 an, daß für die Erneuerung der Ausmauerungen durchschnittlich 13 kg Feuerfestmaterial pro Tonne Flachglas eingesetzt werden muß. Der Glasbruch taucht in der Bilanz nicht auf, da er innerhalb der Systemgrenzen recycliert wird. Natriumsulfat wird in GEMIS aufgrund der als gering eingschätzten Relevanz und der fehlenden Vorkette nicht mitgeführt. Energiebedarf: Das Schmelzen von Glas ist ein ausgesprochen energieaufwendiger Prozeß. Dabei geht der wesentlichste Teil der zugeführten Energie in Form von heißen Abgasen verloren. Die Nutzung der Abwärme ist nur unter bestimmten Voraussetzungen und nur bedingt möglich. Eine Aufteilung des Energiebedarfs nach Prozessen ist in der folgenden Tabelle vorgenommen worden. Tab.: Energieaufwand zur Herstellung einer Tonne Flachglas (nach #1) Prozeßstufe Energieaufwand in GJ/t Flachglas Schmelze (thermisch)Formgebung (elektr.)Kühlung (elektr.)) 6,750,040,04 Antrieb Glaswanne und Kühlofen (elektr.) 0,11 Gemengeherstellung und Transport (elektr., geschätzt) 0,04 Summe 6,98 Es wird ein Energiebedarf von 6,98 GJ/t Flachglas bilanziert. ETH nimmt einen um 20 % höher liegenden Energiebedarf für Flachglas an, wobei er davon ausgeht, daß kein Glasbruch verwendet wird (ETH 1995) . Diese Annahme wird in dieser Studie nicht übernommen. Nach Herstellerangaben (#2) wird der thermische Energiebedarf zu 90 % von Erdgas und zu 10 % von Heizöl S gedeckt. ETH nimmt in seiner Bilanzierung an, daß der gesamte thermische Energiebedarf über Erdgas gedeckt wird (ETH 1995). Hantsche gibt ein gängiges Verhältnis von zwei Dritteln Erdgas und einem Drittel Heizöl S an (#1). Nach Auskunft deutscher Hersteller wird zur Herstellung von Flachglas nach dem Float-Verfahren nur noch Gas als Brennstoff eingesetzt. Diese Annahme wird in GEMIS übernommen. Eine elektrische Zusatzheizung wird in dieser Bilanz nicht berücksichtigt. Hantsche gibt an, daß der Energiebedarf dadurch von 6,98 auf 5,23 GJ/t Flachglas gesenkt werden könnte. Prozeßbedingte Luftemissionen: Die prozeßbedingten Luftemissionen lassen sich nicht über eine Verbrennungsrechnung zur Bereitstellung von Prozeßwärme berechnen, da der Brennstoff direkt im Prozeß eingesetzt wird bzw. spezifische Verbrennungsbedingungen vorherrschen. Diese sind bei der Berchnung der Emissionen zu berücksichtigen. Dabei können formal die Emissionen, die durch die Rohmaterialien verursacht werden und die aus dem Brennstoff resultieren, getrennt werden. Das Umweltbundesamt (UBA) gibt für die Emissionen aus dem Rohmaterial Kennziffern für Schwefeldioxid, Stickoxide, Staub und Kohlendioxid an. Diese sind in der folgenden Tabelle dargestellt (UBA 1996). Tab.: Materialbedingte Luftemissionsfaktoren bei der Glasherstellung (UBA 1996). Schadstoff Masse in kg/t Flachglas CO2 200 NOx 0,8 SO2 2 Staub 0,4 Nicht berücksichtigt sind dabei die Chlorid- und Fluorid-Emissionen. Diese werden von ETH und Hantsche übernommen. Hantsche nimmt Chlorid-Emissionen in Höhe von 0,02 kg/t an (Hantsche 1993). Da für die Fluorid-Emissionen keine weiteren Informationen vorliegen werden in dieser Studie wie bei ETH 50 % des Grenzwertes angesetzt. Damit ergibt sich ein Emissionsfaktor in Höhe von 0,025 kg/t Produkt (ETH 1995). Zusätzlich zu den materialbedingten Emissionen, sind die Emissionen zu berücksichtigen, die durch die Verbrennung des Brennstoffs unter den prozeßspezifischen Bedingungen zustande kommen. Auch hierfür hat das UBA Kennziffern generiert. Die Emissionsfaktoren unterscheiden sich natürlich für verschiedene Brennstoffe. Für das Floatglasverfahren wird, wie oben erwähnt, angenommen, daß die gesamte Energie über Erdgas bereitgestellt wird. Somit ergeben sich folgende Emissionsfaktoren: Tab.: Brennstoffbedingte Luftemissionsfaktoren bei der Gasherstellung (UBA 1996). Schadstoff Erdgas in kg/TJ Emissionen in kg/tfür 6,75 GJ/t CO2 56000 378 CO 10 0,068 CH4 2,5 0,017 NMVOC 2,5 0,017 SO2 0,5 0,003 NOx 410 2,768 N2O 1,5 0,010 Staub 0 0 Die gesamten Luftemissionen ergeben sich durch Addition der materialbedingten und brennstoffbedingten Emissionsfaktoren. Wasserinanspruchnahme Wasser wird bei der Flachglas-Herstellung zu Kühlzwecken eingesetzt. ETH bilanziert für unbeschichtetes Flachglas 0,7 m³/t Flachglas (ETH 1995). Die Angabe von Hantzsche mit 7,5 m³/t ist nicht eindeutig identifizierbar und wird in der vorliegenden Untersuchung nicht berücksichtigt (Hantsche 1992). Abwasserinhaltsstoffe Von einer Belastung des Kühlwassers mit den in GEMIS berücksichtigten Abwasserinhaltsstoffen ist nicht auszugehen. Reststoffe In dem betrachteten System fallen keine festen Reststoffe an, die nicht wieder in den Prozeß eingebracht werden könnten. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Baustoffe gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2050 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 167% Produkt: Baustoffe
Herstellung von Flachglas; Flachglas gehört neben Behälterglas zu den Massengläsern. Alle in großen Mengen hergestellten Gläser gehören zur Gruppe der Alkali-Erdalkali-Silikatgläser (AES-Gläser). Die Zusammensetzung der AES-Gläser ist vom Verfahren und dem Produkt der Herstellung abhängig. Zur Flachglasherstellung befinden sich vier Verfahren im Einsatz (Float-, Fourcault-, Libbey-Owens- und Pittsburgh-Verfahren). Als leistungsfähiges Verfahren zur Herstellung hochwertiger Gläser hat sich das Float-Verfahren durchgesetzt. Die Herstellung des Flachglases nach dem Float-Verfahren läßt sich grundsätzlich in drei Verfahrensabschnitte unterteilen: die Gemengeherstellung, die Glasschmelze und die Formgebung. Bei der Gemengeherstellung werden die Rohstoffe dosiert, getrocknet und gemischt. Die Rohstoffzusammensetzung beim Flachglas muß sehr genau und konstant sein, da das Verfahren gegen Abweichungen sehr empfindlich ist. Dadurch kann auch kein Recycling-Glas eingesetzt werden. Lediglich ein geringer Anteil des im Werk anfallenden Glasbruches und der Reststoffe kann wieder in den Prozeß eingebracht werden. Der anschließende Glasschmelzprozeß kann in die Abschnitte der Silikatbildung, der Glasbildung, der Läuterung und der Konditionierung unterteilt werden. Die Schmelztemperaturen der Glasherstellung liegen bei ca. 1450-1550°C. Aufgrund der hohen Anforderungen an Flachgläser wird bei Temperaturen um 1600°C geschmolzen. Der Schmelzprozeß wird in kontinuierlich betriebenen Wannenöfen durchgeführt. Bei den Glasschmelzwannen der Floatanlagen handelt es sich in der Regel um Querflammöfen mit regenerativer Wärmerückgewinnung und Verbrennungsluftvorwärmung. Die Schmelzaggregate werden mit fossilen Brennstoffen (vorwiegend Erdgas) und häufig mit elektrischer Zusatzheizung betrieben. Der Einsatz elektrischer Zusatzheizungen in großen Schmelzwannen kann zur Steigerung der Durchsatzmengen und zur Verbesserung der Glasqualität eingesetzt werden (Hantsche 1992). Vom Wannenofen fließt das Glas in ein nachgeschaltetes Zinnbad (Floatbad). Die Glasmasse breitet sich auf dem im Floatbad unter Schutzatmosphäre stehenden flüssigen Zinn aus. Als endloses Band wird das Glas durch Spezialwalzen geführt und in einem nachgeschalteten Kühlkanal auf 200°C abgekühlt (#3). Nach dem Abkühlen wird das Glas mechanisch und chemisch weiterverarbeitet und veredelt. Diese Prozesse können in dieser Bilanzierung nicht berücksichtigt werden. Für die vorliegende Bilanzierung wurden die Quellen #1 sowie (ETH 1995) und (UBA 1996) untersucht. Der daraus resultierende Datensatz ist hinsichtlich der Massenbilanzierung als vollständig und zufriedenstellend anzusehen. Ein besserer Datensatz ist derzeit nicht verfügbar. Der zusammengestellte Datensatz repräsentiert auf einem hohen Aggregationsniveau die Glasproduktion in Deutschland Ende der 80er, Anfang der 90er Jahre. Es ist wünschenswert, die Datenlage bezüglich der prozeßbedingten Luftemissionen und der Wasserinanspruchnahme zu verbessern. Genese der Kennziffern Massenbilanz: Zur Herstellung einer Tonne Flachglas (Floatglas) müssen insgesamt 1210 kg Roh- und Hilfsstoffe eingesetzt werden. Im Einzelnen sind dies: Tab. Roh- und Hilfsstoffbedarf zur Herstellung einer Tonne Flachglas (nach #1) Roh- und Hilfsstoffe Masse in kg/t Flachglas Quarzsand 600 Soda 190 Kalk 187 Glasbruch 90 Feldspat 77 Dolomit 56 Natriumsulfat 10 Summe 1210 Zusätzlich ist nach #1 ein Schutzgasbedarf von 15 m³ pro Tonne Flachglas zu bilanzieren. Weiterhin gibt #1 an, daß für die Erneuerung der Ausmauerungen durchschnittlich 13 kg Feuerfestmaterial pro Tonne Flachglas eingesetzt werden muß. Der Glasbruch taucht in der Bilanz nicht auf, da er innerhalb der Systemgrenzen recycliert wird. Natriumsulfat wird in GEMIS aufgrund der als gering eingschätzten Relevanz und der fehlenden Vorkette nicht mitgeführt. Energiebedarf: Das Schmelzen von Glas ist ein ausgesprochen energieaufwendiger Prozeß. Dabei geht der wesentlichste Teil der zugeführten Energie in Form von heißen Abgasen verloren. Die Nutzung der Abwärme ist nur unter bestimmten Voraussetzungen und nur bedingt möglich. Eine Aufteilung des Energiebedarfs nach Prozessen ist in der folgenden Tabelle vorgenommen worden. Tab.: Energieaufwand zur Herstellung einer Tonne Flachglas (nach #1) Prozeßstufe Energieaufwand in GJ/t Flachglas Schmelze (thermisch)Formgebung (elektr.)Kühlung (elektr.)) 6,750,040,04 Antrieb Glaswanne und Kühlofen (elektr.) 0,11 Gemengeherstellung und Transport (elektr., geschätzt) 0,04 Summe 6,98 Es wird ein Energiebedarf von 6,98 GJ/t Flachglas bilanziert. ETH nimmt einen um 20 % höher liegenden Energiebedarf für Flachglas an, wobei er davon ausgeht, daß kein Glasbruch verwendet wird (ETH 1995) . Diese Annahme wird in dieser Studie nicht übernommen. Nach Herstellerangaben (#2) wird der thermische Energiebedarf zu 90 % von Erdgas und zu 10 % von Heizöl S gedeckt. ETH nimmt in seiner Bilanzierung an, daß der gesamte thermische Energiebedarf über Erdgas gedeckt wird (ETH 1995). Hantsche gibt ein gängiges Verhältnis von zwei Dritteln Erdgas und einem Drittel Heizöl S an (#1). Nach Auskunft deutscher Hersteller wird zur Herstellung von Flachglas nach dem Float-Verfahren nur noch Gas als Brennstoff eingesetzt. Diese Annahme wird in GEMIS übernommen. Eine elektrische Zusatzheizung wird in dieser Bilanz nicht berücksichtigt. Hantsche gibt an, daß der Energiebedarf dadurch von 6,98 auf 5,23 GJ/t Flachglas gesenkt werden könnte. Prozeßbedingte Luftemissionen: Die prozeßbedingten Luftemissionen lassen sich nicht über eine Verbrennungsrechnung zur Bereitstellung von Prozeßwärme berechnen, da der Brennstoff direkt im Prozeß eingesetzt wird bzw. spezifische Verbrennungsbedingungen vorherrschen. Diese sind bei der Berchnung der Emissionen zu berücksichtigen. Dabei können formal die Emissionen, die durch die Rohmaterialien verursacht werden und die aus dem Brennstoff resultieren, getrennt werden. Das Umweltbundesamt (UBA) gibt für die Emissionen aus dem Rohmaterial Kennziffern für Schwefeldioxid, Stickoxide, Staub und Kohlendioxid an. Diese sind in der folgenden Tabelle dargestellt (UBA 1996). Tab.: Materialbedingte Luftemissionsfaktoren bei der Glasherstellung (UBA 1996). Schadstoff Masse in kg/t Flachglas CO2 200 NOx 0,8 SO2 2 Staub 0,4 Nicht berücksichtigt sind dabei die Chlorid- und Fluorid-Emissionen. Diese werden von ETH und Hantsche übernommen. Hantsche nimmt Chlorid-Emissionen in Höhe von 0,02 kg/t an (Hantsche 1993). Da für die Fluorid-Emissionen keine weiteren Informationen vorliegen werden in dieser Studie wie bei ETH 50 % des Grenzwertes angesetzt. Damit ergibt sich ein Emissionsfaktor in Höhe von 0,025 kg/t Produkt (ETH 1995). Zusätzlich zu den materialbedingten Emissionen, sind die Emissionen zu berücksichtigen, die durch die Verbrennung des Brennstoffs unter den prozeßspezifischen Bedingungen zustande kommen. Auch hierfür hat das UBA Kennziffern generiert. Die Emissionsfaktoren unterscheiden sich natürlich für verschiedene Brennstoffe. Für das Floatglasverfahren wird, wie oben erwähnt, angenommen, daß die gesamte Energie über Erdgas bereitgestellt wird. Somit ergeben sich folgende Emissionsfaktoren: Tab.: Brennstoffbedingte Luftemissionsfaktoren bei der Gasherstellung (UBA 1996). Schadstoff Erdgas in kg/TJ Emissionen in kg/tfür 6,75 GJ/t CO2 56000 378 CO 10 0,068 CH4 2,5 0,017 NMVOC 2,5 0,017 SO2 0,5 0,003 NOx 410 2,768 N2O 1,5 0,010 Staub 0 0 Die gesamten Luftemissionen ergeben sich durch Addition der materialbedingten und brennstoffbedingten Emissionsfaktoren. Wasserinanspruchnahme Wasser wird bei der Flachglas-Herstellung zu Kühlzwecken eingesetzt. ETH bilanziert für unbeschichtetes Flachglas 0,7 m³/t Flachglas (ETH 1995). Die Angabe von Hantzsche mit 7,5 m³/t ist nicht eindeutig identifizierbar und wird in der vorliegenden Untersuchung nicht berücksichtigt (Hantsche 1992). Abwasserinhaltsstoffe Von einer Belastung des Kühlwassers mit den in GEMIS berücksichtigten Abwasserinhaltsstoffen ist nicht auszugehen. Reststoffe In dem betrachteten System fallen keine festen Reststoffe an, die nicht wieder in den Prozeß eingebracht werden könnten. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Baustoffe gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2014 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 167% Produkt: Baustoffe