Aufrufe
vor 10 Monaten

wlb - Wasser, Luft und Boden 4/2016

wlb - Wasser, Luft und Boden 4/2016

LUFTREINHALTUNG/KLIMASCHUTZ Für die neuen Grenzwerte gerüstet Verfahrensübersicht zur Quecksilber-Abscheidung 01 Verteilung der Hg-Spezies und Optionen der Hg-Minderung im Kraftwerksprozess Die elementare Quecksilber-Spezies lässt sich durch physikalische Adsorption an Filterstaub oder Aktivkohle sowie durch Absorption im Wäscher schlechter abscheiden als das parikelgebundenen oder das oxidierte Quecksilber. Je größer der Hg part bzw. Hg ox -Speziesanteil ist, umso höher fällt demnach auch die native Hg-Abscheidung über Filter und Wäscher aus. Um zukünftige Grenzwerte einzuhalten, muss in vielen Fällen bei der Minderung der Hg 0 -Spezies angesetzt werden. Daniel Seibt Mit der Hg-Oxidation, -Adsorption, -Fällung und -Komplexierung stehen prinzipiell ausreichend Optionen zur Verfügung, um Quecksilber abzuscheiden, eine standortspezifische Bewertung ist jedoch unumgänglich. Im Folgenden wird über die unterschiedlichen Möglichkeiten der Abscheidung der verschiedenen Quecksilberspezies berichtet. Ab 2019 tritt mit Umsetzung der IED- Richtlinie der Quecksilber-(Hg)-Emissionsgrenzwert von 10 µg/Nm³tr. im Jahresmittel für bestehende Kraftwerks- und Müllverbrennungsanlagen in Kraft. Eine weitere Verschärfung der Emissionsgrenzen wird mit Überarbeitung der BVT-Merkblätter (beste verfügbare Techniken) diskutiert. Gemäß dem aktuellen BVT-Entwurf sind für Bestandsanlagen ab 2021/22 Hg- Emissionslimitierungen auf 300) wird bevorzugt eine Calciumbromid- Lösung zur Verbrennung gegeben. Generell ist eine verbesserte Hg-Oxidation bei Brennstoffen mit geringem Schwefel-Gehalt und bei möglichst langer Verweilzeit des Abgases im Temperaturfenster < 600 °C zu erwarten. Ein Entstickungskatalysator wird die Einsatzmengen an Halogeniden ebenfalls deutlich reduzieren. Als Risiken des investitionskostenarmen Verfahrens sind die mögliche Korrosion vor allem an kalten Stellen im Luftvorwärmer und die potenzielle Bildung von organischen Halogenverbindungen (AOX) im Wäscher zu nennen. Katalytische Hg-Oxidation Die aktiven Zentren von SCR-DeNO x -Katalysatoren katalysieren bei Stöchiometrien von nNH 3 :nNO < 0,3 die Oxidation des elementaren Quecksilbers. In Abhängigkeit 32 wlb 4/2016

vom Halogenid-Gehalt des Abgases sind Hg-Oxidationsraten von 20–90 % erzielbar. Weiterhin nehmen die Prozesstemperatur, die Flächen- und Raumgeschwindigkeit, die Art und Menge aktiver Komponente, die ablaufenden Konkurrenzreaktionen und die Desaktivierung durch andere Nebenbestandteile und Staub im Abgas Einfluss auf die Hg-Oxidation. Speziell entwickelte Katalysatortypen erzielen auch bei geringem Halogenidangebot hohe Hg-Oxidationsraten. Die katalytische Hg-Oxidation ist mit geringem Betriebs-, aber erheblichen Investitionskosten verbunden. Hg-Adsorption an Aktivkohle Zur chemisorptiven Abscheidung der elementaren Quecksilber Spezies werden meist Schwefel- oder Brom dotierte Aktivkohle-Qualitäten eingesetzt. Ohne Dotierung beschränkt sich die Adsorption meist auf die oxidierten Spezies. Abhängig von der Konzentration, der Verweilzeit, der Verteilung, der spezifischen Oberfläche von AK im Abgas, der Prozesstemperatur und dem Schwefelgehalt der Kohle schwankt die Abscheideleistung dieser Maßnahme zwischen 10–95 %. Gewebefilter reduzieren wegen des Filterkucheneffektes den Kohlebedarf auf 10–30 % des Elektrofilters. Zwar sind mit dem AK-Verfahren meist hohe Betriebskosten und ein Anstieg des Kohlenstoffgehalts in der Asche verbunden, dafür bleibt die Hg-Gipsbelastung gering. Hg-Stabilisierung Abhängig von der Fahrweise und von Inhaltsstoffe kann bereits abgeschiedenes, gelöstes Quecksilber aus dem nassen Wäscher erneut freigesetzt werden. Solchen Re- Emissionsmechanismen wirken chemische Stabilisationsmaßnahmen (Komplexierung, Fällung und Adsorption) entgegen. Maßnahmen wie die Halogeniddosierung zur Feuerung oder die verringerte Abwasserausschleusung führen zur Aufsalzung des Waschwassers. Physikalisch gelöstes, re-emittierbares Quecksilber wird zunehmend als Quecksilber-Ionen-Komplex stabilisiert. Hierbei ist allerdings auf die Wasserbilanz des Standortes, die Abwasserqualität, die Korrosionsresistenz der Materialien im Wäschers bzw. der Abwasseranlage und auch die Gipsqualität zu achten. Durch Zusatz von an-/organischen, sulfidischen Fällmitteln zur Waschlösung wird gelöstes Quecksilber in Form feiner Feststoffpartikel und Abscheideraten bis 90 % ausgefällt. Durch Vorversuche im Labor ist ein zum Waschwasser passendes Fällmittel auszuwählen. Organische Produkte sind im oxidativen Milieu und bei saurem pH-Werten stabiler als anorganische Vertreter. Mittels Aktivkohlezusatz (d 50 < 30 µm) zum Wäscher lässt sich mit 90 % Quecksilber-Minderung eine vergleichbare Abscheideleistungen zur Fällung erzielen. Im Gegensatz zur Komplexierung resultiert bei der Quecksilber-Fällung bzw. Adsorption eine Zusatzbelastung des Gipses, die eine Optimierung der Zyklone und des Abwassermanagements erfordert. Die Betriebsmittelkosten für die Maßnahmen im Wäscher sind im Gegensatz zu den vorher vorgestellten Verfahren gering. Die Verfahren im Wäscher sind meist preisgünstiger als andere Optionen, setzen allerdings einen hohen Anteil an oxidiertem Quecksilber im Rohgas voraus. www.vpc-group.biz Energie aus Faulgasen Faulgase aus Kläranlagen oder Abfallbehandlungsanlagen (MBA) sind alternative Energiequellen, deren Nutzung ökonomische und ökologische Vorteile erschließt. Der Gasanalysator INCA liefert dabei die Messergebnisse für eine optimale Aufbereitung der Gase. Zuverlässige Bestimmung der H2S-Konzentration über große Messbereiche. Kosteneffizient durch modulares Gerätekonzept. Applikationsspezifische Auslegung der Sensorik. 02 Prozentuale Hg-Oxidation in Abhängigkeit der Halogenid-Dosis für unterschiedliche Betriebsversuche an US-Kraftwerken (Kohlesorten: NDL-North Dakota Lignite; PRB-Powder River Basin; TxL-Texas Lignite) aus [EPRI 2006] UNION Instruments GmbH Zeppelinstraße 42, 76185 Karlsruhe Telefon: +49 (0) 721-68 03 81 0 Telefax: +49 (0) 721-68 03 81 33 E-Mail: info@union-instruments.com www.union-instruments.com wlb 4/2016 33 Union-Instrument.indd 1 17.10.2016 09:54:09