Trockene Rauchgasreinigung in der Thermischen Verwertung und Sekundärrohstoffrückgewinnung

Transkript

1 Trockene Rauchgasreinigung in der Thermischen Verwertung und Sekundärrohstoffrückgewinnung Waste to Energy, Bremen Martin Sindram, Dr. Diethelm Walter Ein Unternehmen der Lhoist-Gruppe

2 Übersicht Verfahrenstechnik Sorbentien Beispiele aus der Praxis

3 Schadgaskomponenten Abscheidung durch Sorbentien Abscheidung durch SCR/SNCR Abscheidung durch Filter HCl HF S0 x Hg Cd + Tl Schwermetalle PCDD/F C ges N0 x Staub

4 Module der Trockenen Rauchgasreinigung SBS / EBS, Feuerung RDF, Kessel Gewerbeabfälle, oder Altholz A1-A4 Zyklon Wasser Quench Reaktor Rezirkulation Gewebefilter C Reingas zum Kamin Rostfeuerung Wirbelschicht Additiv Reaktionsprodukte Additiv Reingas - HCl < 10 mg/m³ N.tr. - SO 2 < 50 mg/m³ N.tr. - PCDD/DF < 0,1 ng/m³ N.tr. - Hg < 30 µg/m³ N.tr. - H 2 O ca Vol.% Möglichkeiten zum Aufbau der Rauchgasreinigung

5 Flugstrom bzw. Flugstaubwolkeverfahren Staubfilter als Sorptionsfilter Filterstufe Rohgas Reingas Sorbens 1. Reaktion bei Injektion des Sorbens 2. Sorption im Flugstrom 3. Sorption im Filter - In der Filterschicht - Als Flugstaubwolke Quelle: VDI Seminar München Sept. 2001, Rheinbraun

6 Injektion und Verteilung des Sorbens Simulation der Verteilung im Abgaskanal (1200mm, Rund) v duct 18m/s, v inj. 15 m/s. Lanze 0 mm tief v duct 18m/s, v inj. 15 m/s. Lanze 250 mm tief

7 Irgendwie Injektion und Verteilung des Sorbens

8 Übersicht Verfahrenstechnik Sorbentien Beispiele aus der Praxis

9 Der KALK- Kreislauf : Recarbonisieren (+ CO 2 ) z.b. Einsatz als Kalksteinmehl im Nasswäscher z.b. Einsatz als Weißkalkhydrat in der Trockensorption Ca(OH) 2 Kalkhydrat Löschen (+ H 2 O) CaCO 3 Kalkstein Brennen (- CO 2 ) z.b. Einsatz als Kalkmilch aus Weißfeinkalk im Sprühabsorber CaO Branntkalk

10 Sorptionsmechanismen 1. Ab - sorption (Chemisorption) Alkalische Additive neutralisieren gasförmige Säurebildner (HCl, HF, S0 x ) zu pulverförmigen Reaktionsprodukten

11 Kalkhydrate Reaktion von Ca(OH) 2 und sauren Schadgaskomponenten: Säure Base Reaktion durch Gas Feststoff Kontakt => Feststoff-Oberfläche entscheidend Kalkhydrat A: m²/g; 0,13 cm³/g d 50 : 2-3 µm Kalkhydrat CL 90: m²/g; 0,08 cm³/g (1) d 50 : 6-8 µm Kalkhydrat B: m²/g; 0,25 cm³/g d 50 : 6-8 µm (1): spez. Oberfläche/ Porenvolumen

12 Sorptionsmechanismen 2. Ad - sorption (Physisorption) Gasförmige Komponenten (z.b. Dioxine, Hg) lagern sich ohne stoffliche Veränderung an der Oberfläche des Adsorbens (Koks/Kohle/Mineralische ) an

13 Adsorbentien - Spezifische Oberflächen 800 Kohlenstoff basierte Oberfläche 700 spez. Oberfläche [m²/g] BET Herkömmliches Kalkhydrat Sorbacal SP Kalkhydrat mit 3% BKKS Sorbacal SP mit 3% BKKS Minsorb HOK Aktivkohle AK: Aktivkohle BKKS: Braunkohlenkoksstaub

14 Übersicht Verfahrenstechnik Sorbentien Beispiele aus der Praxis

15 EBS Heizwerk im industriellen Verbund Rauchrohrkessel Economizer Kalk/Kohlenstoff Gemisch Dosierung Gewebefilter ca.150 C Reingas zum Kamin Rauchgasrezirkulation 4 t/h EBS Modifizierte Rostfeuerung 15 MWth. Rohgas - Gasvolumen: ca m³ Ntr. - SO 2 ca. 150 mg/m³ N.tr. - HCl ca. 800 mg/m³ N.tr. Prozeßdampfgewinnung aus Ersatzbrennstoffen (EBS) Reaktionsprodukt Sonstige Angaben - Additiv: Sorbacal L SP 4 (Sorbacal SP + 4% Braunkohlenkoksstaub) - Abscheidung SO2: > 85 % -Abscheidung HCl: > 99 % - Hier: t/a (ca. 18,3 kg/tmüll) --Generell: kg/t Müll Reingas - O 2 ca. 8 Vol.% - H 2 O ca. 15 Vol.% - HF < 1 mg/m³ N.tr. - HCl < 6 mg/m³ N.tr. - SO 2 < 20 mg/m³ N.tr. - Hg < 30 µg/m³ N.tr. - PCDD/DF < 0,1ngTE/m³ N.tr.

16 EBS Heizwerk Sorbacal SP + 4% HOK Viel hilft nicht immer viel Überdosierung nach Verstopfer Energos Minden : Measurements 05./ Controller adjusted Handeingriff Übersteuert Gas concentration [mg/m³] Injection [%] : : :00 15: : : :00 19: : : :00 23: : :00 Date / Time :00 03: : : :00 07:00 HCl roh [mg/nm³] SO2 roh [mg/nm³] SO2 rein [mg/nm³] HCl rein [mg/nm³] DSP BK4 [%] : : :00 11: :00 00

17 Aufbau einer zweistufigen MKT-Rauchgasreinigung: Feuerung Kessel Elektro-Filter (optional) Sprühabsorber Kalkmilch + Zusatzwasser Reaktor Gewebefilter C Reingas Abfall Rostfeuerung Sonstige Angaben Additivbedarf: - Branntkalk (CaO) - Sorbacal SP (Ca(OH) 2 ) (Ca(OH) 2 ) Sorbacal SP Rezirkulation (optional) Reingas BImSchV. Reaktionsprodukte ÁK / HOK separat oder in Mischung mit Sorbens

18 100 Optimierungsmöglichkeiten durch gestufte Additiv-Zugabe: Prinzip des MKT-Verfahrens geforderte Abscheidung Abscheidung 2. Stufe 2. Stufe (trocken) Abscheidung [%] Verbrauch 2. Stufe Einsparung (20-40 %) Stufe (Sprühsorption) 10 0 Verbrauch 2-stufig Verbrauch 1-stufig Additiv-Verbrauch MKT = Modifizierte Konditionierte Trockensorption

19 Optimierung durch Verfahrenskombination MVA und EBS-Kraftwerke mit MKT-Verfahren:

20 Weiterentwicklung: Minsorb DM zur Verbesserung der Hg- Abscheideleistung MVA in Frankreich

21 Weiterentwicklung: Minsorb ME für die hochgradige Abscheidung leichtflüchtiger Schwermetalle Zink-Recycling in Frankreich Gewebefilter (130 C, Nm³/h) Minsorb ME (27,5 kg/h bzw. 250 mg/nm³) Ergebnisse aus Betriebsmessungen 20% O 2 ): - Dioxine/Furane: Rohgas: > 0,05 ng/nm³ TEQ Reingas: 0,003 ng/nm³ TEQ - Quecksilber: Rohgas: µg/nm³; max. bis > 100 µg/nm³ Reingas: dauerhaft < 10 µg/nm³

22 Anwendungsbeispiel Sekundär-Aluminiumindustrie: Drehtrommelöfen (Kühler) Gewebefilter C Reingas ~ 200 C Einschmelzen von Al-Schrott 2 Drehtrommelöfen (je t/a) gasbeheizt ~ 200 C Reingas PCDD/DF: < 0,10 ng/nm³ tr. V Gas : Ø Nm³/h tr Reststoff Sorbacal 3K Min SP 30/70 Umschaltklappe (alle 10 min.) Dosierraten: 8,0 kg/h HOK, 30 kg/h Min SP 30/70 (~ 55 mg/nm³ HOK & ~ 63 mg/nm³ Minsorb DX) HOK-Dosierung Messergebnisse Reingas (2007): PCDD/DF: 0,034 ng/nm³ TEQ HCl: 3,3 mg/nm³ HF: 0,2 mg/nm³

23 Zusammenfassung Trockene Rauchgasreinigung ist etabliert Leistungsfähig Wirtschaftlich Einfach Kalkprodukte bieten bewährte kostengünstige Lösungen zur HCl und SOx-Abscheidung Aktivkohle, HOK und Mineralische Sorbentien scheiden organische Schadstoffe wie Dioxine ober Schwermetalle wie Quecksilber ab.

24 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Ein Unternehmen der Lhoist-Gruppe Dipl.-Ing. Martin Sindram, Dr. Ing. Diethelm Walter Tel.: / 17-0; Fax: ;