Kalk in der RGR - UTRM - Ruhr-Universität Bochum
Kalk in der RGR - UTRM - Ruhr-Universität Bochum
Kalk in der RGR - UTRM - Ruhr-Universität Bochum
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Dr.-Ing. D. Walter<br />
E<strong>in</strong>satz kalkstämmiger Additive <strong>in</strong> <strong>der</strong><br />
Rauchgasre<strong>in</strong>igung<br />
für R<strong>in</strong>gvorlesung <strong>UTRM</strong>, <strong>Ruhr</strong>-<strong>Universität</strong> <strong>Bochum</strong>, 16.12.2009<br />
E<strong>in</strong> Un ternehmen <strong>der</strong> Lhoist-Gruppe
Übersicht:<br />
• Rauchgasre<strong>in</strong>igung:<br />
Schadstoffgruppen, Entwicklung <strong>der</strong> Grenzwerte,<br />
<strong>RGR</strong>-Verfahren<br />
• Rauchgasre<strong>in</strong>igung mit ‚<strong>Kalk</strong>‘:<br />
Neutralisationsreaktionen, Marktdaten,<br />
Optimierungsmöglichkeiten <strong>in</strong> <strong>der</strong> trockenen/quasitrockenen<br />
<strong>RGR</strong><br />
• ‚<strong>Kalk</strong>verfahren‘ zur CO 2 -Abscheidung<br />
Übersicht CCS-Konzepte (Carbon Capture and Storage)<br />
Pr<strong>in</strong>zip des LLCR-Verfahrens (Lime Loop CO 2 Reduction)<br />
CO 2 -Speicherpotentiale, rechtliche Rahmenbed<strong>in</strong>gungen<br />
16.12. 2009<br />
für <strong>Ruhr</strong>uni <strong>Bochum</strong>
z.B. E<strong>in</strong>satz als<br />
Weißkalkhydrat <strong>in</strong><br />
<strong>der</strong> Trockensorption<br />
Der ‚KALK- Kreislauf‘:<br />
16.12. 2009<br />
Recarbonisieren<br />
(+ CO 2 )<br />
Ca(OH) 2<br />
<strong>Kalk</strong>hydrat<br />
Löschen<br />
(+ H 2 O)<br />
für <strong>Ruhr</strong>uni <strong>Bochum</strong><br />
CaCO 3<br />
<strong>Kalk</strong>ste<strong>in</strong><br />
CaO<br />
Branntkalk<br />
Brennen<br />
(- CO 2 )<br />
z.B. E<strong>in</strong>satz als<br />
<strong>Kalk</strong>ste<strong>in</strong>mehl im<br />
Nasswäscher<br />
z.B. E<strong>in</strong>satz als<br />
Weißfe<strong>in</strong>kalk im<br />
Sprühabsorber<br />
(‚Quasitrocken‘)
Rauchgasre<strong>in</strong>igung:<br />
Abscheidung schädlicher Rauchgasbestandteile<br />
Hauptgruppen:<br />
• Staub (Fe<strong>in</strong>staub)<br />
Abscheidung durch Filtration<br />
• Saure Schadgasbestandteile (v.a. SO 2 /SO 3 , HCl, HF, ..)<br />
Abscheidung durch Neutralisation/Chemisorption<br />
• ‚Ökotoxische‘ Bestandteile (Diox<strong>in</strong>e/Furane, Schwermetalle)<br />
Abscheidung durch physikalische Adsorption<br />
• Klimarelevante Bestandteile (NO X , CO 2 )<br />
NO X : Abscheidung durch Reduktion (SNCR, SCR)<br />
CO 2 : ‚CCS‘(Carbon Capture and Storage)<br />
16.12. 2009<br />
für <strong>Ruhr</strong>uni <strong>Bochum</strong>
‚Geschichtliche‘ Entwicklung <strong>der</strong> Anfor<strong>der</strong>ungen an die<br />
Rauchgasre<strong>in</strong>igung für Müllverbrennungsanlagen …<br />
Entwicklung <strong>der</strong> Grenzwerte für MVAs <strong>in</strong> Deutschland sowie Betriebswerte <strong>der</strong> MVA Würzburg<br />
Grenzwert<br />
[mg/Nm³]<br />
16.12. 2009<br />
TA Luft 1974 TA Luft 1986<br />
für <strong>Ruhr</strong>uni <strong>Bochum</strong><br />
!7. BImSchV<br />
(1990 / 2003)<br />
Betriebswerte MVA<br />
Würzburg (Ø 2003)<br />
Gesamtstaub 100 30 10 0,71<br />
C Ges. - 20 10 0,09<br />
HCl 100 50 10 6,4<br />
HF 5 2 1 0,3<br />
SO 2 - 100 50 4,0<br />
NO X - 500 200 84,9<br />
CO 1.000 100 50 13,6<br />
HG<br />
Schwermetalle<br />
PCDD/PCDF<br />
[ng TE/Nm³]<br />
Hg, Cd, As, Ni,<br />
Pb, Cu, Cr, V:<br />
20<br />
Hg, Cd, Ti :<br />
0,2<br />
As, Co, Ni, Se, Te :<br />
1<br />
Sb, Pb, Cr, F,<br />
Cu, Mn, Pt, Pd,<br />
Rh, V, Sn, CN:<br />
5<br />
0,05 0,001<br />
Cd, Ti :<br />
0,05<br />
Sb, As, Pb, Cr,<br />
Co, Cu, Mn, Ni,<br />
V, Sn:<br />
0,5<br />
Cd, Ti :<br />
< 0,001<br />
Sb, As, Pb, Cr, Co,<br />
Cu, Mn, Ni, V, Sn:<br />
< 0,013<br />
0,1 0,005
.. und die Auswirkungen auf die Rauchgasre<strong>in</strong>igung:<br />
16.12. 2009<br />
für <strong>Ruhr</strong>uni <strong>Bochum</strong>
Europäische IVU-Richtl<strong>in</strong>ie 96/61/EG<br />
IVU: Integrierte Vermeidung und Verm<strong>in</strong><strong>der</strong>ung von Umweltverschmutzung<br />
• Für Neuanlagen seit 1996, für ‚Altanlagen‘ seit 30. Okt. 2007; Grundlage für die<br />
Genehmigung beson<strong>der</strong>s umweltrelevanter Industrieanlagen (zur Zeit 13 Bereiche:<br />
z.B. Abfallverbrennung, Glas-, Keramik-, <strong>Kalk</strong>-, Zement<strong>in</strong>dustrie, Eisen- und<br />
Stahlerzeugung, Großkraftwerke, Chemische Industrie, ..)<br />
• Anlagen-Betreiber sollen ‚Beste Verfügbare Techniken‘ (BVT‘s) anwenden; diese<br />
Aber:<br />
BVT‘s werden <strong>in</strong> sog. BVT-Merkblättern (englisch: BREF) im Rahmen des ‚Sevilla-<br />
Prozesses‘ erarbeitet<br />
• Die durch BVT erreichbaren Werte umweltrelevanter Emissionen stellen ke<strong>in</strong>e<br />
europaweit gültigen Grenzwerte dar son<strong>der</strong>n lediglich ‚beste erreichbare Werte‘.<br />
Es obliegt den EU-Mitgliedsstaaten bzw. <strong>der</strong>en Genehmigungsbehörden, aus<br />
diesen Werten geeignete Emissionsgrenzwerte abzuleiten …<br />
• Laut Aussagen <strong>der</strong> Europäischen Kommission s<strong>in</strong>d die BVT-Werte zur Zeit nur <strong>in</strong><br />
Schweden, Österreich und Deutschland weitgehend umgesetzt<br />
16.12. 2009<br />
für <strong>Ruhr</strong>uni <strong>Bochum</strong>
Pr<strong>in</strong>zip:<br />
Rauchgasre<strong>in</strong>igung mit kalkstämmigen Additiven<br />
= Abscheidung saurer Bestandteile<br />
Neutralisation saurer Abgasbestandteile (SO 3 , HF, HCl, SO 2 , ..) durch ‚<strong>Kalk</strong>‘ unter Bildung<br />
<strong>der</strong> entsprechenden Ca-Salze (vere<strong>in</strong>facht z.B. CaSO 4 ‚ CaCl 2 , CaF 2 , etc).<br />
Eigentlicher Reaktionspartner ist dabei stets das stark basische Ca(OH) 2 ; bei E<strong>in</strong>satz von<br />
CaCO 3 o<strong>der</strong> CaO werden diese zuerst <strong>in</strong> Ca(OH) 2 umgewandelt.<br />
(1): CaCO 3 -E<strong>in</strong>satz <strong>in</strong> <strong>der</strong> Nasswäsche:<br />
Lösen des CaCO 3 <strong>in</strong> saurem Waschwasser: CaCO 3 � CaO + CO 2<br />
Reaktion des CaO mit Wasser: CaO + H 2 O � Ca(OH) 2<br />
Dissoziation des Ca(OH) 2 : Ca(OH) 2 � Ca 2+ + 2 OH -<br />
� Neutralisation und Ca-Salzbildung (nur hier vollständige Reaktion des Additivs, S = 1,0 !)<br />
(2): CaO-E<strong>in</strong>satz <strong>in</strong> <strong>der</strong> quasitrockenen Rauchgasre<strong>in</strong>igung:<br />
Herstellen e<strong>in</strong>er <strong>Kalk</strong>milch: CaO + H 2 O � Ca(OH) 2 (+ Wasserüberschuß)<br />
Verdüsen / Trocknen <strong>der</strong> <strong>Kalk</strong>milch im Rauchgasstrom<br />
� Chemisorption an Ca(OH) 2 -Teilchen<br />
(3): Ca(OH)2-E<strong>in</strong>satz <strong>in</strong> <strong>der</strong> trockenen Rauchgasre<strong>in</strong>igung:<br />
� Chemisorption an Ca(OH) 2 -Teilchen<br />
Ke<strong>in</strong>e vollständige Umsetzung des Additives bei (2) und (3); S > 1,0 !<br />
16.12. 2009<br />
für <strong>Ruhr</strong>uni <strong>Bochum</strong>
Rauchgasre<strong>in</strong>igungsverfahren:<br />
E<strong>in</strong>teilung <strong>in</strong>:<br />
‚Nass‘: E<strong>in</strong>satz von <strong>Kalk</strong>ste<strong>in</strong>mehl (CaCO 3 ) und Branntkalk (CaO)<br />
(v.a. <strong>in</strong> Großkraftwerken und MVA‘s)<br />
‚Quasitrocken‘: E<strong>in</strong>satz von Branntkalk (CaO) und <strong>Kalk</strong>hydrat (Ca(OH) 2 )<br />
16.12. 2009<br />
(MVA‘s und kle<strong>in</strong>ere Kraftwerke)<br />
‚Trocken‘: E<strong>in</strong>satz von <strong>Kalk</strong>hydrat (Ca(OH) 2 )<br />
(Vielzahl unterschiedlichster ‚kle<strong>in</strong>erer‘ Anwendungen)<br />
Vere<strong>in</strong>fachte Darstellung <strong>der</strong> Auswahlkriterien für e<strong>in</strong>e Verfahrensart:<br />
2 Gegenpole:<br />
Hohe Abgasmenge,<br />
Hohe konstante Abscheideleistung<br />
�‚<strong>in</strong>telligente‘ Verfahrenstechnik<br />
mit ‚e<strong>in</strong>fachem‘ Additiv<br />
� Nasswäsche<br />
für <strong>Ruhr</strong>uni <strong>Bochum</strong><br />
Ger<strong>in</strong>ge Abgasmenge,<br />
Variable Abscheideleistung<br />
�‚e<strong>in</strong>fache‘ Verfahrenstechnik<br />
mit ‚hochreaktivem‘ Additiv<br />
� Trockensorption
Daten zum Rauchgasre<strong>in</strong>igungsmarkt (2008):<br />
Gesamtabsatz <strong>in</strong> Deutschland and kalkstämmigen Additiven:<br />
● ‚ungebrannte‘Produkte (CaCO 3 )<br />
16.12. 2009<br />
ca. 3,3 Mio t<br />
● ‚gebrannte‘Produkte (CaO + Ca(OH) 2 )<br />
ca. 0,9 Mio t<br />
für <strong>Ruhr</strong>uni <strong>Bochum</strong>
Rhe<strong>in</strong>kalk-Standorte:<br />
16.12. 2009<br />
∃% %<br />
Rhe<strong>in</strong>kalk Akdolit<br />
%<br />
%<br />
Brem en<br />
<strong>Kalk</strong>te rm<strong>in</strong>al Bremen<br />
ϑ<br />
Werk M iddel<br />
%<br />
Rhe<strong>in</strong>kalk Lengerich<br />
%<br />
Nordrhei n-Westfa len<br />
Rhe<strong>in</strong>kalk Hagen-Halden<br />
Rhe<strong>in</strong>kalk GmbH<br />
Werk Dornap<br />
We rk Flan<strong>der</strong>sbach<br />
Rh e<strong>in</strong>la nd-Pfalz<br />
Saar land<br />
Nie<strong>der</strong>sac hsen<br />
Rhe<strong>in</strong>kalk KDI<br />
We rk Hönnetal<br />
Schleswi g-Hol ste<strong>in</strong><br />
He ss en<br />
%<br />
Ham burg<br />
% % % Rhe<strong>in</strong>kalk Mess<strong>in</strong>ghausen<br />
Rhe<strong>in</strong>kalk Grevenbrück<br />
Baden- Württemberg<br />
Werk Salzhemm endorf<br />
Rhe<strong>in</strong>kalk HDW<br />
%<br />
für <strong>Ruhr</strong>uni <strong>Bochum</strong><br />
Sach sen-Anha lt<br />
Thüri ngen<br />
Bayern<br />
Meckle nburg -Vorp omm ern<br />
Sach sen<br />
Berli n<br />
Brandenbur g<br />
ϑ<br />
<strong>Kalk</strong>term <strong>in</strong>al Dresden
8<br />
3<br />
19<br />
16<br />
Übersicht: Umsatz / Märkte Rhe<strong>in</strong>kalk (2008)<br />
- ‚gebrannte Produkte‘ (CaO & Ca(OH) 2 )<br />
- ‚ungebrannte Produkte‘ (CaCO 3 )<br />
Gebrannte Produkte<br />
8<br />
16.12. 2009<br />
46<br />
Stahl<br />
Bau<br />
Umwelt<br />
Chemie<br />
Intercompany<br />
An<strong>der</strong>e<br />
8<br />
1 1<br />
16<br />
für <strong>Ruhr</strong>uni <strong>Bochum</strong><br />
Märkte Ungebrannte Produkte<br />
51<br />
23<br />
Stahl<br />
(Straßen-) Bau<br />
Umwelt<br />
Chemie<br />
Intercompany<br />
An<strong>der</strong>e
Marktsektor ‚Umwelt‘:<br />
Zwei Hauptbereiche:<br />
● ‚WASSER‘(Tr<strong>in</strong>kwasseraufbereitung / Abwasserbehandlung)<br />
● ‚LUFTREINHALTUNG‘<br />
Unterscheidung <strong>in</strong>:<br />
16.12. 2009<br />
- Rauchgasentschwefelung <strong>in</strong> Großkraftwerken (FGD)<br />
wenige Großabnehmer (RWE, E.ON, Vattenfall, EnBW, ..)<br />
E<strong>in</strong>satz von v.a. ‚Standardprodukten‘ (z.B. <strong>Kalk</strong>ste<strong>in</strong>mehl)<br />
- Rauchgasre<strong>in</strong>igung (FGT), i.d.R. ‚trocken‘<br />
Vielzahl von Kunden mit unterschiedlichsten Anfor<strong>der</strong>ungen<br />
häufig E<strong>in</strong>satz von Spezialprodukten (Sorbacal ® -Produktfamilie)<br />
für <strong>Ruhr</strong>uni <strong>Bochum</strong>
Beispiel: Nasswäscher<br />
im Kohlekraftwerk zur<br />
SO 2 -Abscheidung<br />
Übersicht: Nasswaschverfahren mit <strong>Kalk</strong>ste<strong>in</strong>mehl<br />
16.12. 2009<br />
(SO 2 )<br />
(CaCO 3 )<br />
für <strong>Ruhr</strong>uni <strong>Bochum</strong>
BSP: Mehrstufige Abgasre<strong>in</strong>igung <strong>der</strong> MVA Köln:<br />
16.12. 2009<br />
Sprühtrockner<br />
für <strong>Ruhr</strong>uni <strong>Bochum</strong><br />
2-Stufiger<br />
Nasswäscher<br />
(mit CaO/Ca(OH) 2 )<br />
Gewebefilter<br />
SCR-<br />
Katalysator<br />
Polizeifilter<br />
(HOK)
E<strong>in</strong>satz kalkstämmiger Additive <strong>in</strong> <strong>der</strong> trockenen &<br />
quasitrockenen Rauchgasre<strong>in</strong>igung:<br />
Sorbacal ® Sorbacal A ® Sorbacal A ® A<br />
Herkömmliches <strong>Kalk</strong>hydrat (WKH)/ <strong>Kalk</strong>ste<strong>in</strong><br />
~ 1200 - 1000 °C<br />
~ 1000 - 850 °C<br />
SO 2<br />
16.12. 2009<br />
Sorbacal ® Sorbacal A ® Sorbacal A ® A<br />
WKH<br />
~ 850 - 450 °C ~ 300 - 220 °C<br />
~ 450 - 300 °C<br />
~ ~ 180 220 –140°C - 80 °C<br />
SO 2 + HCl<br />
HF<br />
für <strong>Ruhr</strong>uni <strong>Bochum</strong><br />
Sorbacal ® Sorbacal SP<br />
WKH<br />
® Sorbacal SP<br />
WKH<br />
® SP<br />
SA: <strong>Kalk</strong>mlich (aus CaO)<br />
WKH<br />
SO 2 + HCl<br />
HF<br />
Max. 180°C:<br />
PCDD/DF + Hg
Brennstoffe:<br />
z.B. Kohle<br />
Altholz A1-A4<br />
o<strong>der</strong> A1-A2<br />
Abfälle, … .<br />
Module <strong>der</strong> trockenen RG-Re<strong>in</strong>igung<br />
Feuerung<br />
Kessel<br />
Additiv<br />
16.12. 2009<br />
‚Vorabschei<strong>der</strong>‘<br />
(z.B. Zyklon)<br />
Wasser<br />
Additiv<br />
Quench<br />
Reaktor<br />
Rezirkulation<br />
für <strong>Ruhr</strong>uni <strong>Bochum</strong><br />
Gewebefilter<br />
(140-180°C)<br />
Elektrofilter<br />
(140 –400°C)<br />
Möglichkeiten zum Aufbau e<strong>in</strong>er trockenen Rauchgasre<strong>in</strong>igung<br />
Re<strong>in</strong>gas<br />
zum Kam<strong>in</strong><br />
Reaktionsprodukte<br />
Re<strong>in</strong>gas : z.B. 17. BImSchV)<br />
- HCl < 10 mg/m³ N.tr.<br />
- SO 2 < 50 mg/m³ N.tr.<br />
- PCDD/DF < 0,1 ng/m³ N.tr.<br />
- Hg < 30 µg/m³ N.tr.<br />
- H 2 O ca. 15-20 Vol.%
Brennstoffe:<br />
z.B. Kohle<br />
Altholz A1-A4<br />
o<strong>der</strong> A1-A2<br />
Abfälle, … .<br />
Son<strong>der</strong>fall ‘Dichtstromverfahren’<br />
Feuerung<br />
Kessel<br />
16.12. 2009<br />
‚Vorabschei<strong>der</strong>‘<br />
z.B. E-Filter<br />
Additiv<br />
Reaktor<br />
Wasser<br />
Rezirkulation<br />
für <strong>Ruhr</strong>uni <strong>Bochum</strong><br />
Gewebefilter<br />
(140-180°C)<br />
Re<strong>in</strong>gas<br />
zum Kam<strong>in</strong><br />
Reaktionsprodukte<br />
Beson<strong>der</strong>heiten:<br />
- E<strong>in</strong>satz von ‚normalem‘ Weißkalkhydrat (*)<br />
- Sehr hohe Rezi-Raten (x*100 fach) .<br />
- Befeuchtung des Rezikulates / Additives .<br />
- Schadgasspitzen sollen durch hohen<br />
Materialpuffer abgefangen werden .<br />
- Vielzahl verschiedener Verfahren:<br />
z.B: CIRCOCLEAN ® (Lentjes), NID [*: CaO]<br />
(Ahlstom), TURBOSORP ® (vonRoll), …
Neutralisationsreaktionen & theoretischer Additiv-Bedarf<br />
für <strong>Kalk</strong>hydrat (Ca(OH) 2 )<br />
Wichtig: Aff<strong>in</strong>ität zu sauren Schadgasbestandteilen (‚Reaktionsreihenfolge‘):<br />
für Ca(OH) 2 : (SO 3 >) HF > HCl >> SO 2 (>>> CO 2 )<br />
� Breitbandadditiv, Aff<strong>in</strong>ität ‚harmoniert‘mit den verschiedenen<br />
Grenzwerten (für MVA‘s: HF: 1 / HCl: 10 / SO 2 : 50 [mg/Nm³] TMW)<br />
16.12. 2009<br />
für <strong>Ruhr</strong>uni <strong>Bochum</strong>
E<strong>in</strong>flußfaktoren auf Abscheideleistung / Adsorbens-Bedarf:<br />
• Ausgangskonzentration & gefor<strong>der</strong>ter Abscheidegrad<br />
(‚Trefferwahrsche<strong>in</strong>lichkeit‘)<br />
1000 → 100 mg/Nm³: 90 %, ‚e<strong>in</strong>fach‘ / 10 → 1 mg/Nm³: 90%, ‚schwierig‘<br />
• Reaktionsbed<strong>in</strong>gungen (v.a. Temperatur & Feuchte)<br />
für Ca(OH) 2 : 2 günstige Temperaturbereiche<br />
● 350 –400°C: ‚thermische Aktivierung‘ des Ca(OH) 2 (Elektrofilter-Bereich)<br />
● < 180°C (70 –140°C): Aktivierung über Rauchgas-Feuchte (Gewebefilter-Bereich)<br />
• Verfahrenstechnik (Kontakt Adsorbens / Gasbestandteile)<br />
Verweilzeit, Durchmischung, Reaktor, Filtertyp, ..<br />
• Adsorbens-Eigenschaften<br />
<strong>Kalk</strong>hydrat: Ca(OH) 2 -Gehalt, Korngrößenverteilung, Oberfläche & Porosität<br />
16.12. 2009<br />
für <strong>Ruhr</strong>uni <strong>Bochum</strong>
Produktentwicklung Hochreaktive <strong>Kalk</strong>hydrate:<br />
• Reaktion von Ca(OH) 2 und sauren Schadgaskomponenten:<br />
Säure –Base Reaktion durch Gas –Feststoff Kontakt<br />
Weißkalkhydrat:<br />
=> Feststoff-Oberfläche entscheidend<br />
15 - 18 m²/g; 0,08 cm³/g (1)<br />
d 50 : 6 - 8 µm<br />
16.12. 2009<br />
für <strong>Ruhr</strong>uni <strong>Bochum</strong><br />
Hochreaktives<br />
<strong>Kalk</strong>hydrat (1):<br />
(Sorbacal ® A)<br />
35 - 38 m²/g; 0,13 cm³/g<br />
d 50 : 2 - 3 µm<br />
Hochreaktives<br />
<strong>Kalk</strong>hydrat (2)<br />
(Sorbacal ® SP)<br />
42 - 45 m²/g; 0,25 cm³/g<br />
d 50 : 6 - 8 µm<br />
(1): spez. Oberfläche/ Porenvolumen
Schematischer Verlauf <strong>der</strong> Abscheidekurve:<br />
(Stöchiometrie: Molares Verhältnis, z.B. [Ca(OH) 2 ] / [SO 2 (Rohgas) ]<br />
16.12. 2009<br />
für <strong>Ruhr</strong>uni <strong>Bochum</strong>
Brennstoffe:<br />
~ 130.000 t/a;<br />
Altholz A1 – A4<br />
Wirbelschicht-<br />
Feuerung<br />
Rohgas<br />
n. B.<br />
Beispiel: Holzheizkraftwerk mit Altholze<strong>in</strong>satz<br />
16.12. 2009<br />
Feuerung<br />
Kessel<br />
Zyklon<br />
Wasser<br />
Sorbacal ® SP<br />
Reaktionsstrecke im<br />
Rauchgaskanal ca. 1,5 Sek.<br />
Quench<br />
Gewebefilter<br />
140-150°C<br />
HOK ®<br />
für <strong>Ruhr</strong>uni <strong>Bochum</strong><br />
Reststoff<br />
Re<strong>in</strong>gas<br />
Sonstige Angaben<br />
- Additivbedarf:<br />
550 t/a Sorbacal ® SP<br />
Re<strong>in</strong>gas (17. BImSchV.)<br />
HCl: < 10 mg/Nm³ tr<br />
SO 2 : < 50 mg/Nm³ tr<br />
PCDD/F: < 0,1 ng/Nm³ tr. TE<br />
H 2 O: ca. 13 - 15 Vol.%<br />
V Gas : Ø 80.000 Nm³/h tr<br />
(ca. 4,2 kg/t Holz)<br />
64 t/a HOK ® über BigBags
Spezifischer Bedarf [kg/t Holz]<br />
14<br />
13<br />
12<br />
11<br />
10<br />
9<br />
8<br />
7<br />
6<br />
5<br />
4<br />
3<br />
2<br />
1<br />
0<br />
Optimierungsmöglichkeiten durch Sorbacal ® SP:<br />
Beispiel: Holzheizkraftwerke / Additiv-Bedarf aus 26 Anlagen<br />
TA-Luft, A1 - A2 Holz 17. BImSchV,<br />
A1 - A4 Holz<br />
Rostfeuerung herk.<br />
<strong>Kalk</strong>hydrat<br />
Max 5,3 2,6 13,3 8,4 6,9 4,4<br />
M<strong>in</strong> 2,7 1,6 5,0 3,3 6,0 3,1<br />
O 3,8 2,3 9,2 4,8 6,5 3,8<br />
16.12. 2009<br />
Rostfeuerung<br />
Sorbacal® SP<br />
Rost feuerung herk.<br />
<strong>Kalk</strong>hydrat<br />
Rostfeuerung<br />
Sorbacal® SP<br />
Betrie bsdaten aus 26 Anlagen (Basis: 2005)<br />
für <strong>Ruhr</strong>uni <strong>Bochum</strong><br />
Wirbelschicht herk.<br />
<strong>Kalk</strong>hydrat<br />
17. BImSchV ,<br />
A1 - A4 Holz<br />
Wirbelschicht<br />
Sorbacal® SP
Abscheidung [%]<br />
100<br />
90<br />
80<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
Abscheidekurve: Pr<strong>in</strong>zipielle Verbesserungsmöglichkeiten:<br />
Gestufte Additiv-Zugabe<br />
gefor<strong>der</strong>te Abscheidung (2)<br />
gefor<strong>der</strong>te Abscheidung (1)<br />
16.12. 2009<br />
Abscheidung 2.Stufe<br />
Absc heidek urve ohne<br />
Optim ier ung<br />
Verbrauch (1)<br />
V erbrauch 2.Stufe<br />
Additiv-Verbrauch<br />
für <strong>Ruhr</strong>uni <strong>Bochum</strong><br />
E<strong>in</strong>sparung<br />
Verb rauch (2) nach Optimierung<br />
2. Stufe<br />
Ve rbrauch (2) ohne Optim ierun g
Abfall<br />
Rostfeuerung<br />
Aufbau e<strong>in</strong>er zweistufigen MKT-Rauchgasre<strong>in</strong>igung:<br />
Feuerung<br />
Kessel<br />
Sonstige Angaben<br />
Additivbedarf:<br />
- Branntkalk (CaO)<br />
- Sorbacal ® SP (Ca(OH) 2 )<br />
16.12. 2009<br />
Elektro-Filter<br />
(optional)<br />
(Ca(OH) 2 )<br />
Sorbacal ® SP<br />
Sprühabsorber<br />
<strong>Kalk</strong>milch +<br />
Zusatzwasser<br />
Reaktor<br />
für <strong>Ruhr</strong>uni <strong>Bochum</strong><br />
Gewebefilter<br />
140-160°C<br />
Rezirkulation<br />
(optional)<br />
Re<strong>in</strong>gas<br />
- 17. BImSchV .<br />
ÁK / HOK ® separat o<strong>der</strong> <strong>in</strong><br />
Mischung mit Sorbens<br />
Re<strong>in</strong>gas<br />
Reaktionsprodukte
Beispiel:<br />
Abgasre<strong>in</strong>igungsanlagen <strong>der</strong><br />
EON Energy from Waste<br />
(Quelle: Vortrag Buchner;<br />
Berl<strong>in</strong>er Abfallwirtschaftskonferenz<br />
2007)<br />
Entwicklung <strong>der</strong> Rauchgasre<strong>in</strong>igung im MVA-Bereich:<br />
nass<br />
(quasi)<br />
trocken<br />
16.12. 2009<br />
IBN: 1981<br />
IBN: 1975<br />
(Ersatz 1998)<br />
IBN: 1998<br />
IBN: 1998<br />
IBN: 2005<br />
IBN: 2002<br />
(Biomasse-KW)<br />
IBN: 2006<br />
IBN: 2005<br />
für <strong>Ruhr</strong>uni <strong>Bochum</strong><br />
2-stufiges ‘MKT’-Verfahren
CO 2 –Kohlendioxid:<br />
• Natürliches, ungiftiges, farb- und geruchsloses Gas<br />
• Lebenswichtig für die Zellatmung von Organismen<br />
• Verwendung <strong>in</strong> M<strong>in</strong>eralwasser, als Düngemittel, <strong>in</strong><br />
Feuerlöschern, Schutzgas <strong>in</strong> <strong>der</strong> Schweißtechnik,<br />
• Gefährlich bei unzureichen<strong>der</strong> Luftzufuhr –<br />
Erstickungsgefahr<br />
• Treibhausgas<br />
• Zur Zeit höchste CO 2 -Konzentration <strong>in</strong> <strong>der</strong> Atmosphäre<br />
seit 800.000 Jahren (Auswertung Eisbohrkerne, EPICA)<br />
• 07.12.2009: EPA (Environmental Protection Agency, US-<br />
Umweltbehörde) erklärt CO 2 offiziell für klimaschädlich<br />
16.12. 2009<br />
für <strong>Ruhr</strong>uni <strong>Bochum</strong>
* Quelle: Vortrag J. Ilse,<br />
Gesamtverband Ste<strong>in</strong>kohle<br />
(VDI-Sem<strong>in</strong>ar Nov. 2009,<br />
Hamburg)<br />
Energiebed<strong>in</strong>gte CO 2 -Emmissionen <strong>in</strong> <strong>der</strong> Welt *<br />
16.12. 2009<br />
D: 945 Mio t CO 2 , davon 315 Mio t aus Kohlekraftwerken<br />
für <strong>Ruhr</strong>uni <strong>Bochum</strong>
Klimaschutzziele: *<br />
16.12. 2009<br />
für <strong>Ruhr</strong>uni <strong>Bochum</strong><br />
* Quelle: Vortrag J. Ilse,<br />
Gesamtverband<br />
Ste<strong>in</strong>kohle (VDI-Sem<strong>in</strong>ar<br />
Nov. 2009, Hamburg)
Geplante EU-CO 2 -M<strong>in</strong><strong>der</strong>ung über Emmisionshandel *<br />
ab 2010: jährliche M<strong>in</strong><strong>der</strong>ung um 1,74 %<br />
16.12. 2009<br />
für <strong>Ruhr</strong>uni <strong>Bochum</strong><br />
* Quelle: Vortrag J. Ilse,<br />
Gesamtverband<br />
Ste<strong>in</strong>kohle (VDI-Sem<strong>in</strong>ar<br />
Nov. 2009, Hamburg)
CO 2 -Reduzierung durch CCS-Technologien<br />
CCS: Carbon Capture and Storage<br />
3 Prozess-Schritte:<br />
• CO 2 -Abscheidung & Verflüssigung am Entstehungsort<br />
• CO 2 -Transport<br />
• CO 2 -Speicherung<br />
16.12. 2009<br />
für <strong>Ruhr</strong>uni <strong>Bochum</strong><br />
* Quelle: Vortrag J. Ilse,<br />
Gesamtverband<br />
Ste<strong>in</strong>kohle (VDI-Sem<strong>in</strong>ar<br />
Nov. 2009, Hamburg)
CO 2 -Reduzierung durch CCS-Technologien<br />
16.12. 2009<br />
für <strong>Ruhr</strong>uni <strong>Bochum</strong><br />
* Quelle: Vortrag J. Ilse,<br />
Gesamtverband<br />
Ste<strong>in</strong>kohle (VDI-Sem<strong>in</strong>ar<br />
Nov. 2009, Hamburg)
Übersicht: mögliche CO 2 -Abtrennungsverfahren<br />
16.12. 2009<br />
für <strong>Ruhr</strong>uni <strong>Bochum</strong><br />
* Quelle: Vortrag J. Ilse,<br />
Gesamtverband<br />
Ste<strong>in</strong>kohle (VDI-Sem<strong>in</strong>ar<br />
Nov. 2009, Hamburg)
<strong>Kalk</strong>verfahren zur CO 2 -Abtrennung:<br />
Recarbonisieren<br />
(+ CO 2 )<br />
Ca(OH) 2<br />
<strong>Kalk</strong>hydrat<br />
16.12. 2009<br />
Löschen<br />
(+ H 2 O)<br />
CaCO 3<br />
<strong>Kalk</strong>ste<strong>in</strong><br />
CaO<br />
Branntkalk<br />
Brennen<br />
(- CO 2 )<br />
für <strong>Ruhr</strong>uni <strong>Bochum</strong><br />
> 600°C:<br />
CaO + CO 2 � CaCO 3<br />
Entwicklung des LLCR-Verfahrens<br />
(Lime-Loop-CO 2 -Reduction)
LLCR:<br />
Heat out<br />
Lime Loop CO2 Reduction<br />
Vorteile:<br />
F CO2<br />
Carbonator<br />
Verbrauchter <strong>Kalk</strong> kann <strong>in</strong><br />
<strong>der</strong> <strong>RGR</strong> verwendet werden<br />
Ger<strong>in</strong>ger Wirkunsgrad-<br />
Verlust (Energie nutzbar)<br />
from power Flue plant gas<br />
C02 10 –15 %<br />
LLCR-Verfahren:<br />
16.12. 2009<br />
F CO2 E car b<br />
Used<br />
lime<br />
C0 2 < 5 % C0 2 > 95 % utilization<br />
F CaO x carb<br />
CaO<br />
CaCO 3<br />
für <strong>Ruhr</strong>uni <strong>Bochum</strong><br />
CO 2<br />
Heat IN<br />
Heat out<br />
> 650°C > 900°C<br />
New lime<br />
Calc<strong>in</strong>er<br />
C + 0 2
CO 2 -Transport<br />
16.12. 2009<br />
für <strong>Ruhr</strong>uni <strong>Bochum</strong><br />
* Quelle: Vortrag J. Ilse,<br />
Gesamtverband<br />
Ste<strong>in</strong>kohle (VDI-Sem<strong>in</strong>ar<br />
Nov. 2009, Hamburg)
Anfor<strong>der</strong>ungen an mögliche CO 2 -Speicher<br />
16.12. 2009<br />
für <strong>Ruhr</strong>uni <strong>Bochum</strong><br />
* Quelle: Vortrag J. Ilse,<br />
Gesamtverband<br />
Ste<strong>in</strong>kohle (VDI-Sem<strong>in</strong>ar<br />
Nov. 2009, Hamburg)
Bisherige CO 2 -Speichererfahrungen *<br />
16.12. 2009<br />
für <strong>Ruhr</strong>uni <strong>Bochum</strong><br />
* Quelle: Vortrag J. Ilse,<br />
Gesamtverband<br />
Ste<strong>in</strong>kohle (VDI-Sem<strong>in</strong>ar<br />
Nov. 2009, Hamburg)
Bisherige CO 2 -Speichererfahrungen *<br />
16.12. 2009<br />
für <strong>Ruhr</strong>uni <strong>Bochum</strong><br />
* Quelle: Vortrag J. Ilse,<br />
Gesamtverband<br />
Ste<strong>in</strong>kohle (VDI-Sem<strong>in</strong>ar<br />
Nov. 2009, Hamburg)
CO 2 -Speicherpotentiale <strong>in</strong> Deutschland *<br />
Zahlenmaterial von <strong>der</strong> Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe<br />
16.12. 2009<br />
für <strong>Ruhr</strong>uni <strong>Bochum</strong><br />
* Quelle: Vortrag J. Ilse,<br />
Gesamtverband<br />
Ste<strong>in</strong>kohle (VDI-Sem<strong>in</strong>ar<br />
Nov. 2009, Hamburg)
CO 2 -Speicherpotentiale <strong>in</strong> Deutschland *<br />
16.12. 2009<br />
für <strong>Ruhr</strong>uni <strong>Bochum</strong><br />
* Quelle: Vortrag J. Ilse,<br />
Gesamtverband<br />
Ste<strong>in</strong>kohle (VDI-Sem<strong>in</strong>ar<br />
Nov. 2009, Hamburg)
Rechtliche Rahmenbed<strong>in</strong>gungen für CCS *<br />
16.12. 2009<br />
für <strong>Ruhr</strong>uni <strong>Bochum</strong><br />
* Quelle: Vortrag J. Ilse,<br />
Gesamtverband<br />
Ste<strong>in</strong>kohle (VDI-Sem<strong>in</strong>ar<br />
Nov. 2009, Hamburg)
Rechtliche Rahmenbed<strong>in</strong>gungen für CCS *<br />
16.12. 2009<br />
für <strong>Ruhr</strong>uni <strong>Bochum</strong><br />
* Quelle: Vortrag J. Ilse,<br />
Gesamtverband<br />
Ste<strong>in</strong>kohle (VDI-Sem<strong>in</strong>ar<br />
Nov. 2009, Hamburg)
Dr.-Ing. D. Walter<br />
Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit !<br />
E<strong>in</strong> Un ternehmen <strong>der</strong> Lhoist-Gruppe