Rauchgasreinigung - Axpo-Holz

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Trockensorptionsverfahren unterschritten wird und eine Kondensation des Wasserdampfs stattfinden kann. Eine Reagenzeindüsung in diesem Bereich bewirkt dann, dass die eingedüsten Kalkhydratpartikeln als Kondensationskeime wirken können und dadurch schnell Hydrathüllen ausgebildet werden. Die relative Rauchgasfeuchte kann des Weiteren durch Eindüsung von Wasser oder von Sattdampf angehoben werden. Während Wasser direkt in den Rauchgasstrom eingedüst wird, erfolgt die Dampfeindüsung direkt in den relativ kühlen Förderluftstrom synchron mit der Sorbenseindüsung. Werden derartige Massnahmen zur Verbesserung der Reaktionsbedingungen umgesetzt, spricht man von einer konditionierten Trockensorption. Auch die chemischen Eigenschaften der Reaktionsprodukte beeinflussen die Ausbildung einer Hydrathülle. Beispielsweise hat das Calciumchlorid, das aus der Reaktion zwischen HCl und Ca(OH)2 entsteht, stark hygroskopische Eigenschaften. In dem für die konditionierte Trockensorption üblichen Temperaturbereich von 130 bis 150°C liegt es als Dihydrat vor. Insofern kann die Anwesenheit von Chlorwasserstoff im Rauchgas die Abscheidung von anderen Schadgasen wegen der Bildung von CaCl2 sogar verbessern. Dieser Effekt konnte insbesondere bei der Abscheidung von Schwefeldioxid beobachtet werden. Für den Betreiber eines Holzkraftwerks ist der jährliche Bedarf an Sorptionsmittel von grossem Interesse, da sich sowohl die Beschaffung aber auch die Entsorgung des Sorptionsmittels in den Betriebskosten niederschlägt. Der stöchiometrische Faktor, der den erforderlichen Überschuss an Sorptionsmittel bezogen auf die Schadgaskonzentration im Rohgas angibt, ist meist wegen fehlender Rohgasdaten nur wenig hilfreich. Zielführender für den Betreiber einer Anlage ist eine Information zum Sorbensbedarf im Verhältnis zur Brennstoffmenge. Aus den Betriebsdaten von 26 Holzkraftwerken mit einem jährlichen Brennstoffbedarf von insgesamt ca. 2 Mio. Tonnen Holz wurde der Bedarf an Sorptionsmittel in Kilogramm pro Tonne Holz ermittelt 10 . Es wurden sowohl Holzkraftwerke mit Rost- als auch mit Wirbelschichtfeuerung ausgewertet, deren Trockensorptionsanlagen mit herkömmlichem aber auch mit reaktivem Kalkhydrat betrieben wurden. Das Ergebnis dieser Erhebung ist in Abbildung 17 veranschaulicht. Es stellte sich heraus, dass bei Einsatz von Altholz der Qualität AI/AII generell ein niedrigerer Sorbensbedarf notwendig ist als bei Einsatz von AI–AIV-Holz. Auch die Streuung der Werte war bei den mit AI/AII-Holz gefeuerten Anlagen weitaus geringer, was auf den gleichmässigeren und geringeren Schadstoffeintrag zurückgeführt wurde. Bei Rostfeuerungen, die mit Altholz der Qualität AI – AIV gefeuert werden, lag der Kalkhydratverbrauch im Mittel bei 9.2 kg pro Tonne Holz. Die Verbrauchsdaten der einzelnen Anlagen streuten jedoch sehr stark. Durch den Einsatz von reaktivem Kalkhydrat konnte im Mittel der untersuchten Anlagen der Verbrauch bis auf 4.8 kg/t Holz beträchtlich reduziert werden. 10 D. Walter, M. Sindram: Rauchgasreinigung an Biomassekraftwerken – ein trockenes Thema. Rheinkalk GmbH, Wülfrath Dr.-Ing. Markus Franz | Rauchgasreinigung 30
Trockensorptionsverfahren Spezifischer Sorbensbedarf [kg/t Holz] Bei den Wirbelschichtffeuerungen lag der Kalkhydratverbrauch im Mittel bei 6.5 kg/t wenn herkömmliches und bei 3.8 kg/t wenn reaktives Kalkhydrat verwendet wurde. Bedingt durch die Direkteinbindung von SO2 im Wirbelbett sind die Emissionen einer Wirbelschichtfeuerung tiefer und somit auch der Kalkhydratverbrauch im Vergleich zur Rostfeuerung geringer. 14 12 10 8 6 4 2 0 herk. Kalkhydrat Rostfeuerung AI - AII Holz reaktives Kalkhydrat herk. Kalkhydrat Abbildung 17 Spezifischer Sorbensbedarf des Trockensorptionsverfahrens mit herkömmlichem und reaktivem Kalkhydrat mit grösserer spezifischer Oberfläche In vielen Anlagen werden Kalk-Kohle-Mischungen zur Einhaltung aller Grenzwerte eingesetzt. Dem Kalkprodukt werden dazu zwischen 2 bis 5% HOK oder Aktivkohle beigemischt. Der Kohlebedarf liegt in diesen Fällen üblicherweise im Bereich von ca. 10-30 mg/Nm 3 . Hieraus ergeben sich sehr geringe Zugabemengen von 0.07 bis 0.11 kg/t Holz (entsprechend ca. 10 bis 17 t/a bei 150'000 t/a Holzdurchsatz). Mit einstufigen konditionierten Trockensorptionsverfahren kann bei Verwendung von Normalkalkhydrat selbst bei hohen HCl-Rohgaskonzentrationen von 1500 mg/m 3 und 600 mg/m 3 SO2, wie sie beispielsweise bei Müllverbrennungsanlagen vorkommen können, der HCl-Emissionsgrenzwert der 17. BImSchV (10 mg/Nm 3 ) eingehalten werden. Mit einer Überdosierung bis zur doppelten stöchiometrisch erforderlichen Kalkmenge kann die HCl- Reingaskonzentration sogar bis unter 5 mg/Nm 3 reduziert werden. Die einstufigen Trockensorptionsverfahren stossen erst an ihre Leistungsgrenze, und zwar sowohl in technischer als auch in wirtschaftlicher Hinsicht, sollten HCl-Rohgaskonzentrationen von mehr als 2'500 mg/Nm 3 als Dauerlast auftreten. Bei derart hohen HCl-Konzentrationen ist die Kombination von einem trockenen und nassen Verfahren oder ein rein nasses Verfahren günstiger. Ebenso würde die Halbierung des HCl-Grenzwertes auf < 5 mg/m 3 in jedem Fall ein mehrstufiges Verfahren erforderlich machen. Rostfeuerung AI - AIV Holz reaktives Kalkhydrat herk. Kalkhydrat Wirbelschicht AI - AIV Holz reaktives Kalkhydrat Dr.-Ing. Markus Franz | Rauchgasreinigung 31
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