Rauchgasentschwefelung

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Die Rauchgasentschwefelung (auch DeSOx) ist ein Verfahren zur Entfernung von Schwefelverbindungen (SO2 und SO3) aus den Abgasen (z.B. von Kraftwerken, Müllverbrennungsanlagen oder Großmotoren). Die Schwefelverbindungen entstehen durch das Verbrennen schwefelhaltiger fossiler Brennstoffe. Anlagen zur Rauchgasentschwefelung werden mit REA (Rauchgasentschwefelungsanlage) abgekürzt.

Das Verfahren wurde 1879 von dem Sodafabrikanten Robert Hasenclever erfunden. Es wird heute besonders für Kraftwerke auf der Basis von Kohle und schwerem Heizöl eingesetzt, bei denen der Schwefelgehalt größer als ein Prozent ist. Bei der Verbrennung von Gas und leichtem Heizöl ist im Allgemeinen eine Entschwefelung nicht erforderlich.

Seit 1974 ist in Deutschland für neue Steinkohlekraftwerke die Rauchgasentschwefelung vorgeschrieben und die Großfeuerungsanlagenverordnung von Juni 1983 verlangte auch die Nachrüstung oder Stilllegung alter Anlagen. Bei Braunkohlekraftwerken war früher Anfang der 1980er Jahre zunächst eine Verminderung der Schwefeldioxid-Emissionen durch Kalkzugabe zur Rohbraunkohle vorgesehen, auch Trocken-Additivverfahren genannt, was wesentlich kostengünstiger gewesen wäre als die konventionellen Abgasentschwefelungsanlagen. Ab Juni 1983 mussten auch Braunkohlekraftwerke in Deutschland unter Berücksichtigung von Übergangsfristen die Rauchgasentschwefelung durchführen.

Verfahrensarten

In Kraftwerken besteht prinzipiell die Möglichkeit, durch technische Maßnahmen Schwefeldioxid bis über 95 Prozent aus dem Rauchgas zu entfernen. Es gibt mehr als hundert verschiedene Verfahren, vor allem in Japan und in den USA, aber auch in Deutschland wurden Varianten entwickelt, die als Endprodukt Gips oder Ammoniumsulfat liefern.

Schematischer Aufbau des Absorbers einer Rauchgasentschwefelungsanlage mit Kalkwäsche

Man unterscheidet zwischen regenerativen und nichtregenerativen Verfahren zur Entschwefelung.

  • Bei den nichtregenerativen Verfahren gibt es die Kalkwäsche, die sich weltweit am meisten durchgesetzt hat. Hierbei wird unter Zugabe von Kalk (sowohl Kalkstein als auch als Branntkalk) Gips produziert. Dies geschieht meist in einem Gegenstromwäscher, dem Absorber. Während das Rauchgas den Behälter von unten nach oben durchströmt, reagieren die Schwefelverbindungen mit der Waschsuspension. Diese wird durch Sprühebenen, die im oberen Bereich des Absorbers angebracht sind, fein verteilt und rieselt nach unten in eine Auffangwanne, den Sumpf. Im Behältersumpf wird das Umsetzungsprodukt des Schwefeldioxides (Calciumsulfit) durch Zugabe von Sauerstoff (Luft) zu Calciumsulfat (vulgo Gips) aufoxidiert (2 CaSO3 + O2 → 2 CaSO4). Nachdem frischer Kalk beigemengt und ein Teil des entstandenen Gips ausgeschieden wurde, wird die Suspension über Umwälzpumpen wieder in die Sprühebenen gepumpt. Ist das Rauchgas im oberen Bereich des Wäschers angelangt, werden die letzten Suspensionstropfen im Tropfenabscheider entfernt und das Gas kann gereinigt die Anlage verlassen. Weitere Verfahren sind die Sprühabsorption, Trockensorption und die Ammoniak-REA (Walther-Verfahren).

Bei den Nassverfahren zur Rauchgasentschwefelung (hierzu zählen alle Verfahren mit Ausnahme der Sprühabsorption und der Trockensorption) fällt Abwasser an, das vor allem die löslichen Bestandteile - allem voran die Halogenverbindungen (Chloride usw.), aber auch Schwermetallverbindungen aus dem Brennstoff und aus dem Absorptionsmittel enthält. Dieses Abwasser muss vor der Einleitung in Gewässer gereinigt werden.

Literatur

  • Wolfgang Fritz, Heinz Kern: Reinigung von Abgasen. Gesetzgebung zum Emissionsschutz, Massnahmen zur Verhütung von Emissionen. Mechanische, thermische, chemische und biologische Verfahren der Abgasreinigung. Entschwefelung und Entstickung von Feuerungsabgasen. Physikalische Grundlagen, technische Realisierung. 3. Auflage. Vogel, Würzburg 1992, ISBN 3-8023-1454-9.
  • Hans-Günter Heitmann: Praxis der Kraftwerk-Chemie. 2. Auflage. Vulkan-Verlag, Essen 1997, ISBN 3-8027-2179-9.
  • Walter Kaminsky: Verfahren zur Entschwefelung von Rauchgas. In: Chemie Ingenieur Technik. 55, 9, 1983, ISSN 0009-286X, S. 667–683.
  • Michael Modigell: Grundlagen der Luftreinhaltung. 3. Auflage. Aachen, Institut für Verfahrenstechnik RWTH Aachen 2006, S. 232–249.
  • N. Williams, G. Srinivasan, P. Wechselblatt: Beseitigung und Wiedergewinnung von SO2 aus den Rauchgasen von Kraftwerken. In: Chemie Ingenieur Technik. 45, 7, 1973, ISSN 0009-286X, S. 437–441.

Siehe auch

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