Rauchgasreinigung

Das Ziel einer Rauchgasreinigung ist die Verringerung von Emissionen und die Eliminierung einer maximalen Menge an Schadstoffen aus betrieblichen Prozessen, bevor diese in die Atmosphäre gelangen. Der Aufbau einer Rauchgasreinigungsanlage hängt in erster Linie vom Reinigungsaufwand, vom Einsatzgebiet und der Umgebung ab. Die beiden hauptsächlichen Anwendungsgebiete liegen in Kohlekraftwerken und Müllverbrennungsanlagen. Im Rauchgas sind sehr unterschiedliche partikel- und gasförmige Schadstoffe enthalten. Zur größtmöglichen Entfernung dieser Stoffe muss das Rauchgas verschiedene Reinigungsstufen durchlaufen. Durch eine ständige Optimierung der RGR sind die Emissionswerte heute teilweise so niedrig, dass sie kaum noch nachweisbar sind. Die gleichbleibende Wirksamkeit der einzelnen Reinigungsstufen wird durch ständige Messungen kontrolliert. Die Hauptbestandteile einer RGR sind Filterung, Ad- und Absorption und katalytische Umsetzung. Die entstehenden Reaktionsprodukte können teilweise sogar als Endprodukte verwertet werden. Beispiele dafür sind Gips oder Flugasche als Zuschlagstoff für die Zementherstellung aus Entschwefelungsanlagen in Kohlekraftwerken. Rauchgasreinigungssysteme werden unterschieden in nasse, trockene und halbtrockene Systeme. Die nassen Systeme können abwasserfrei und abwassererzeugend betrieben werden. Folgende Technologien werden zur Rauchgasreinigung genutzt: Rauchgasentschwefelungstechnologien beinhalten die Abscheidung von Staub und Schwebstoffen sowie Entstickungstechniken. Die im Abfallverbrennungsprozess entstehenden Rauchgase werden durch Nachbrenneranlagen, Elektrofilter und Gewebefilter, Sprühnebel sowie Rauchgaswäscher geleitet. Durch die Rauchgasreinigung kann die

Abfallverbrennung auf umwelt- und klimaverträgliche Art und Weise durchgeführt werden. Dadurch steigt die Akzeptanz der Abfallverbrennung in der Bevölkerung und sie kann gleichzeitig als Option zur Energieerzeugung genutzt werden. Nachteilig ist allerdings die hohe Kostenintensität. Neben den ungefährlichen Komponenten wie Restsauerstoff, Wasserdampf und Stickstoff können Rauchgase auch Schadstoffe wie Salzsäure, Flusssäure, Kohlendioxid und Kohlenmonoxid, Schwermetalle, Dioxine und Furane, Flugasche und Ruß, Schwefeldioxid, Stickoxide und Kohlenwasserstoffe enthalten. Ein Teil dieser Stoffe entweicht als Staub mit unterschiedlicher Korngröße bzw. als Aerosol, d. h. einer Mischung fester und/oder flüssiger Teilchen. Der Aufbau einer Rauchgasreinigung unterteilt sich in mehrere unterschiedliche Stufen. Die typischen Bestandteile der meisten Rauchgasreinigungsanlagen hinter einer Müllverbrennungsanlage sind die im Folgenden beschriebenen Stufen: Entstaubung, Gaswäsche durch HCl-Absorber, Gaswäsche durch SO₂-Absorber, Entstickung und Aktivkohle-Adsorbtion.

Vorstufe der Rauchgasreinigung

Der größte Anteil des Staubs wird in der ersten Stufe der Rauchgasreinigung aus dem Rauchgas in einem Gewebefilter oder einem Elektrofilter entfernt. Durch das Prinzip der Filtration in Gewebefiltern lagern sich die Staubpartikel hauptsächlich außen am Filtermaterial an und bilden einen sogenannten Filterkuchen. Mit Hilfe eines Druckluftimpulses entgegen der Strömungsrichtung wird dieser Filterkuchen in den Sammeltrichter abgeworfen. Die Entsorgung des Staubes aus dem Trichter des Gewebefilters erfolgt mittels Staubaustragssystemen. Bei Entstaubung durch einen Elektrofilter werden die Stäube mit Hilfe elektrischer Ladung entfernt. Die elektrostatisch aufgeladenen Staubteilchen scheiden sich durch die Wirkung eines elektrischen Feldes an der Niederschlagselektrode ab. Anschließend werden sie in regelmäßigen Abständen mechanisch abgeklopft und in einem Silo gesammelt. Die zweite Stufe der Rauchgasreinigung erfolgt mittels Rauchgaswäsche in zwei Unterstufen. Ziel dieser beiden Unterstufen ist es, dem Rauchgas gasförmige Säurebildner (HCI, SO2) und restliche Feinstäube zu entziehen. Zuerst werden die Rauchgase abgekühlt (gequencht) und im Gegenstrom mit Waschwasser behandelt. Danach wird in der zweiten Stufe das Schwefeldioxid ausgewaschen, das im Kreislauf-Waschwasser zu Schwefelsäure reagiert. In einer anschließenden Abwasserbehandlungsanlage werden die Abwässer der HCI-Stufe zuerst neutralisiert und dann in der Eindampfanlage aufkonzentriert. Zur Abkühlung der heißen Schlacke werden sie danach in den Nass-Entschlacker geleitet. Im Unterschied dazu gelangen die Abwässer der SO2-Stufe direkt in den Nass-Entschlacker.

Endstufe der Rauchgasreinigung

Die abschließenden Reinigungsstufen sind die Entstickungsanlage sowie die Aktivkohlefilterung. Das aus dem Nassentschlacker austretende gereinigte Gas gelangt in die Entstickung, wo die darin noch enthaltenden Stickoxide unter Zugabe von Ammoniak wieder zu elementarem Stickstoff und Wasser umgesetzt werden. Unterstützt wird dieser Reaktionsablauf durch einen Katalysator, für dessen optimale Wirkung die Rauchgase mittels eines mit Eigendampf betriebenen Wärmetauschers auf die erforderliche Reaktionstemperatur von 230 °C aufgeheizt werden. Die abschließende Stufe der Rauchgasreinigung – ein Aktivkohlefilter – adsorbiert die noch im Rauchgas enthaltenen Restorganika, wie zum Beispiel Halogenkohlenwasserstoffe und Dioxine sowie letzte Quecksilber-Reste und andere Schwermetalle. Diese Adsorption geschieht durch die Zudosierung von staubförmiger Aktivkohle in den Rauchgasstrom, wo die Kohle zusammen mit den angelagerten Schadstoffen an den Filterschläuchen des Gewebefilters wieder abgeschieden wird. Anschließend wird die verbrauchte Kohle ausgeschleust und in Fässer verpackt. So kann sie der energetischen Verwertung zugeführt werden. Gesetzliche Grundlagen für die Mindestanforderungen an Rauchgasreinigungsanlagen sind in den Bundes-Immissionsschutz-Verordnungen (BImSchV) und in der Technischen Anleitung zur Reinhaltung der Luft (TA Luft) festgelegt.