Versuche zur Abscheidung von Quecksilber aus Rauchgasen von Steinkohlekraftwerken mittels Aktivkohlezugabe zur REA und der Verwendung von Kalziumbromid-Brennstoffadditiven

摘要

Die Abscheidung von Quecksilber aus kohlestammigen Rauchgasen erfolgt nach dem Stand der Technik uber auftretende Synergieeffekte in den jeweils vorhandenen Rauchgasreinigungsanlagen zur Schwefel-, Stickoxid- und Staubabscheidung. Die in diesem Vortrag vorgestellten und bei Evonik Industries bzw. Vosteen Consulting patentierte Verfahren nutzen diese Effekte und verstarken gezielt deren Wirkung unter Verwendung von zwei Additiven in der vorhandenen Rauchgasreinigung. Durch Nutzung vorhandener Anlagenteile der Rauchgasreinigung und den geringen Aufwand fur Dosiereinrichtungen in Verbindung mit geringen Betriebsmittelver-brauchen ist dieses Verfahren zur gezielten Quecksilberabscheidung mit einer eindeutigen Hg-Senke in Steinkohlekraftwerken sehr attraktiv. Im ersten Prozessschritt der Verfahrenskombination wird Kalziumbromid dem Brennstoff Steinkohle beigemischt, um die Oxidation des metallischen Quecksilbers durch diese und genuin vorhandene Halogene im Brennstoff zu ionischem Quecksilber zu verstarken. Dieser Effekt wird bei Prasenz einer High-Dust-DeNO_x kinetisch begunstigt. Das im Gegensatz zum Hg~0 wasserlosliche Hg~(2+) kann so in der Rauchgasentschwefelungsanlage (REA) nahezu vollstandig ausgewaschen werden. Dort bewirkt die Zugabe von dispergierter Aktivkohle eine noch deutlich verbesserte Abscheidung des Quecksilbers durch Adsorbtion. Auf diese Weise wird daruber hinaus die Reemission von Quecksilber bei dynamischen Betriebsfallen vermieden und die Reduzierung von Hg~(2+) zuruck zu Hg0 unterdruckt. Die dispergierte Aktivkohle, die teilweise mit Quecksilber beladen ist, wird zusammen mit der REA-Suspension kontinuierlich ausgeschleust und uber die Gips-Hydrozyklone zusammen mit Flugstaub und Schwebstoffen abgeschieden und anschliessend der REA-Abwasseraufbereitungsanlage (RAA) zugefuhrt bzw. teilweise rezirkuliert. Neben der verbesserten Hg-Abscheidung in der REA wird auf diesem Weg eine geeignete Senke des ausgewaschenen Quecksilbers geschaffen, die einen Quecksilbereintrag in den REA-Gips weitestgehend verhindert. Eine Verunreinigung des Gipses durch Minderung des Weissegrades tritt ebenfalls nicht auf, was in Vorversuchen belegt werden konnte. Beide Prozessschritte - die Kalziumbromid- sowie die Aktivkohlezugabe - konnen zur erheblichen Minderung der Quecksilberemissionen beitragen und sind in Kombination mit einer zweistufigen Fallung der RAA besonders effektiv anwendbar. Das beschriebene Verfahren der Aktivkohlezugabe wurde bereits im Jahr 2004 bei Evonik getestet, neue Versuche der gesamten Verfahrenskette wurden im Jahr 2009 gestartet und zeigen erste Ergebnisse. Die Versuchskampagne im Grossmassstab basiert auf den beiden oben beschriebenen Prozessschritten, die durch aufwandige Quecksilber-Onlinemessungen im Rein- und Rohgas mit Speziierung der Quecksilberverbindungen detailliert beschrieben, erprobt und verbessert werden. Bestandteil der Grossversuche sind zudem umfangreiche Untersuchungen der Quecksilberwege und Einflussgrossen auf die Quecksilberabscheidung. Im Rahmen der VDI-Fachtagung Emissionsminderung 2010 sollen die Versuche detailliert dargestellt und erste Ergebnisse vorgestellt werden.