VGB POWERTECH 10 (2019)

Minderung von Quecksilberemissionen durch Additivdosierung VGB PowerTech 10 l 2019
Minderung von
Quecksilberemissionen durch
Additivdosierung in die nasse
Rauchgasentschwefelungsanlage (REA)
W. Kogel, M. O. Schmid, G. Scheffknecht, J. Fahlke, A. Geier, A. Rieder, I. Wagner,
F. Steffen und F. Hoffmann
Abstract
Reduction of mercury emissions by
dosing additives into the wet flue gas
desulphurisation plant (FGD)
Since 2019, the annual average limit value for
mercury emissions (Hg) from coal-fired combustion
plants in Germany has been 10 µg/m³
i.N.. Taking into account the best available techniques
(BREF), a range of < 1-4 µg/m³ i.N. on
annual average was defined at EU level for coalfired
large combustion plants with an installed
capacity of > 300 MW th (existing plants) in
2017. Within this range, the EU countries are to
set their new Hg limit value with an implementation
period of 4 years. This represents a major
challenge for existing flue gas cleaning lines.
Provided that sufficient oxidised mercury
(Hg 2+ ) is present in the flue gas, wet flue gas
desulphurisation plants (FGD) offer a high Hg
separation potential as a co-benefit effect. Within
the scope of this work, the Hg separation of
the FGD should be further improved by the addition
of additives. The real FGD suspension of a
coal-fired power plant was used for this purpose
in a continuously operated laboratory FGD.
Various additives were dosed into the sump and
precipitated or adsorbed dissolved mercury.
With a total of 3 additives, the Hg separation
rates could be increased from 24 to 49 % (without
additive) to 70 to 79 % (with additive)
within the framework of the test series. l
Autoren
W. Kogel
M. O. Schmid
Prof. G. Scheffknecht
University Stuttgart, Deutschland
Dr. J. Fahlke
A. Geier
Grosskraftwerk Mannheim AG, Deutschland
Dr. A. Rieder
I. Wagner
EnBW Energie Baden-Württemberg AG,
Deutschland
F. Steffen
RWE Power AG, Deutschland
F. Hoffmann
RWE Technology International GmbH,
Deutschland
Der Grenzwert für Quecksilberemissionen
(Hg) aus kohlebefeuerten Feuerungsanlagen
beträgt in Deutschland seit 2019 im Jahresmittel
10 µg/m³ i.N.. Unter Berücksichtigung
der besten verfügbaren Techniken (engl.
BREF) wurde auf EU-Ebene für steinkohlebefeuerte
Großfeuerungsanlagen mit installierter
Leistung von > 300 MW th (Bestandsanlagen)
im Jahr 2017 eine Bandbreite von
< 1-4 µg/m³ i.N. im Jahresmittel festgelegt.
Innerhalb dieser Bandbreite sollen die
EU-Länder mit einer Umsetzungsfrist von
4 Jahren ihren neuen Hg-Grenzwert festlegen.
Dies stellt eine große Herausforderung
für bestehende Rauchgasreinigungstrecken
dar.
Unter der Voraussetzung, dass genügend oxidiertes
Quecksilber (Hg 2+ ) im Rauchgas vorhanden
ist, bieten nasse Rauchgasentschwefelungsanlagen
(REA) als Co-Benefit-Effekt
ein hohes Hg-Abscheidepotential. Im Rahmen
dieser Arbeit sollte die Hg-Abscheidung
der REA durch Additivzugabe weiter verbessert
werden. Die reale REA-Suspension eines
Steinkohlekraftwerkes wurde hierfür in einer
kontinuierlich betriebenen Labor-REA
eingesetzt. Verschiedene Additive wurden in
den Sumpf dosiert und fällten oder adsorbierten
gelöstes Quecksilber. Mit insgesamt 3
Additiven konnten im Rahmen der Versuchsreihen
die Hg-Abscheideraten von 24 bis
49 % (ohne Additiv) auf 70 bis 79 % (mit
Additiv) erhöht werden.
Einleitung
Die Grenzwerte für Hg-Emissionen sind
in Deutschland für steinkohlebefeuerte
Kohlekraftwerke in den letzten Jahren stetig
reduziert worden. Das Tagesmittel wurde
ab 2004 auf 30 µg/m³ i.N. in der
13. BImSchV eingeschränkt. Seit 2019 ist
zusätzlich ein Jahresmittelwert von 10 µg/
m³ i.N. einzuhalten [1]. Im 2017 veröffentlichten
Durchführungsbeschluss (EU)
2017/1442 zu den Schlussfolgerungen der
BREF-Maßnahmen für die Rauchgasreinigungstrecke
von steinkohlebefeuerten
Großfeuerungsanlagen wurde eine weitere
Reduktion für die EU-Staaten beschlossen.
Das Dokument sagt aus, dass mit den
BREF-Maßnahmen wesentlich geringere
Hg-Emissionen möglich sind. Für bestehende
steinkohlebefeuerte Großfeuerungsanlagen
mit einer installierten
Leistung von > 300 MW th ist für den Hg-
Grenzwert eine Bandbreite von < 1-4 µg/
m³ i.N. festgelegt worden, siehe Ta b e l -
l e 1 [2].
Die Länder der EU sind verpflichtet, den
neuen Hg-Grenzwert innerhalb der genannten
Bandbreite festzulegen und bis
August 2021 umzusetzen. Die Einhaltung
stellt eine große Herausforderung an die
Rauchgasreinigungsstrecke von Steinkohlekraftwerken
dar, da ein Großteil der
deutschen Steinkohlekraftwerke bislang
Tab. 1. Quecksilbergrenzwerte als Jahresmittelwert in µg/m³ i.N.tr. und bei einem
Bezugssauerstoffgehalt von 6 Vol.-% O 2 .
Feuerungswärmeleistung
in MW th
Regelung
Neuanlagen
in µg/m³ i.N.
Bestandsanlagen c
in µg/m³ i.N.
Steinkohle Braunkohle Steinkohle Braunkohle
≥ 300 13. BImSchV a < 10 < 10 < 10 < 10
≥ 300 BREF-LCP b < 1-2 < 1-4 < 1-4 < 1-7
< 300 13. BImSchV < 10 < 10 < 10 < 10
< 300 BREF-LCP < 1-3 < 1-5 < 1-9 < 1-10
a 13.BImSchV Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes, Stand 31.07.2019
b BREF – LCP Beste Verfügbare Technik (BREF) für Großfeuerungsanlagen (engl. Large Combustion Plants
oder LCP)
c Bestandsanlage Anlagen analog der Definition “Bestehende Anlagen“ in der 13. BImSchV §2
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