Laboreinrichtungen

Laborfeuerungsanlage (LFA) mit nachgeschalteter Rauchgasreinigung

Anlage für Untersuchungen zur Rauchgasreinigung, insbesondere der Entstickung und Abscheidung von Flugasche, Halogeniden, Schwefeldioxid und Quecksilber aus Verbrennungsprozessen

Für Untersuchungen zur Rauchgasreinigung, insbesondere der Entstickung und Abscheidung von Flugasche, Halogeniden, Schwefeldioxid und Quecksilber aus Verbrennungs­prozessen thermischer Kraftwerke steht am IFK eine Feuerungsanlage im Labormaßstab mit einer Feuerungsleistung von 2 kW zur Verfügung. Diese besteht aus Brennkammer, Abkühlstrecke, SCR-DeNOx-Reaktor, Elektrofilter und einer Ein- oder Zweikreis-Rauchgasentschwefelungsanlage nach dem Verfahren der nassen Kalksteinwäsche.

Laborfeuerungsanlage (LFA) mit nachgeschalteter Rauchgasreinigung (c)
Laborfeuerungsanlage (LFA) mit nachgeschalteter Rauchgasreinigung

Verfahrensfließbild der Laborfeuerungsanlage (LFA) (c)
Verfahrensfließbild der Laborfeuerungsanlage (LFA)

Schema des Drallbrenners (c)
Schema des Drallbrenners

Laborfeuerung

  • Vertikale, deckenbefeuerte Brennkammer aus Quarzglas mit einer thermischen Leistung von 2 kW
  • Brennkammerdurchmesser: 150 mm
  • Brennkammerlänge: 1500 mm
  • Brennkammertemperatur: bis 1200 °C
  • Variabler Drallbrenner für staubförmige Brennstoffe (D50 <100 µm)
  • Brennstoffdosierung mit volumetrischem Dosierer
  • Brennstoffmassenstrom: 0,1- 0,3 kg/h (abhängig vom Brennstoff)
  • Brennstoffe: Steinkohle, Biomasse-Mischungen (0-100%), Brennstoffmischungen mit Additiven, staubförmige Ersatzbrennstoffe
  • Rauchgasvolumenstrom: bis 2,5 m³/h i.N tr.

SCR-DeNOx-Reaktor

Der Einsatz von SCR-DeNOx-Katalysatoren stellt heute den Stand der Technik zur sicheren Einhaltung der Stickoxidgrenzwerte in Kohlekraftwerken dar. Verschiedene Untersuchungen haben gezeigt, dass am Katalysator auch eine Oxidation des aus dem Brennstoff freigesetzten elementaren Quecksilbers stattfindet. Das oxidierte Quecksilber kann, im Gegensatz zu elementarem Quecksilber, sehr gut in der nachgeschalteten nassen Rauchgasentschwefelung abgeschieden werden. Durch den vermehrten Einsatz von Ersatzbrennstoffen und Biomasse in Kohlekraftwerken sind die Katalysatoren einer veränderten Abgasmatrix ausgesetzt.

  • Aufbau in Glas
  • Temperaturbereich: 280°C bis 420°C
  • Durchmesser: 35 mm, Länge: 1000 mm
  • Platten- oder Wabenkatalysator mit typisch 3x3 Kanälen (bei 7 mm Pitch)
  • Ammoniakzugabe
  • Bestimmung der DeNOx-Aktivität, Hg-Oxidation und SO2/SO3-Konversion
  • Auswirkungen des Einsatzes von Additiven auf den Katalysator

Schema des Elektrofilters (c)
Schema des Elektrofilters

Elektrofilter

Zur Abscheidung von Flugstaub steht ein temperierter Elektrofilter zur Verfügung. Es können variable Abscheidegrade von Flugasche erzielt werden. Gezielte Untersuchungen in Hinblick auf Adsorption bestimmter Schadstoffe an Flugasche sowie eine Probenahme verschiedener Staubfraktionen werden ermöglicht.

  • Temperierbar bis 200°C
  • Spannung: 24 kV
  • Sprühstrom: 0,5 mA
  • Abscheidegrad von > 99 % (Teilchengrößenspektrum von 0,1 bis 10 µm)
  • Abscheidung von Feinstpartikeln optional mit Glaswolle

Zweikreis-/Einkreis-Rauchgasentschwefelungsanlage

Zur Einhaltung der Schwefeldioxidgrenzwerte stellt die Rauchgas­entschwefelung (REA) den heutigen Stand der Technik fossil befeuerter Kraftwerke dar. Das in Deutschland am häufigsten eingesetzte Verfahren ist die nasse Kalksteinwäsche, bei der das Rauchgas in einem Gaswäscher mit Kalkstein-Gips-Suspension besprüht wird. Das im eingesetzten Kalkstein überwiegend vorhandene Kalziumcarbonat (CaCO3) reagiert dabei in Zwischenschritten zum Endprodukt Kalziumsulfat (CaSO4), welches in Nach­behandlungsschritten entwässert und kommerziell weiterverwendet werden kann (REA-Gips). Neben Schwefeldioxid kann in einer REA oxidiertes Quecksilber abgeschieden werden, wobei die Betriebsbedingungen der Anlage eine große Rolle spielen. So kann es bei ungünstigen Betriebssituationen auch zu einer Emission von bereits abgeschiedenem Quecksilber kommen, einer sogenannten Quecksilber-Reemission. Im Zweikreiswäscher durchströmt das Rauchgas zwei Waschstufen mit unterschiedlichen Suspensionszusammensetzungen und -zuständen, wodurch das Verhalten von Quecksilber in den Waschstufen beeinflusst wird. Es kann auch als Einkreis-REA betrieben werden. 

  • Rauchgasvolumenstrom: bis 2,5 m³/h i.N. tr.
  • Verweilzeit: Quencher 4 s / Absorber 6 s (variabel)
  • L/G-Verhältnis beliebig einstellbar in Absorber und Quencher
  • Automatische pH-Wert Regelung im Absorber
  • Externer Sumpf zur Belüftung
  • Variable Belüftung mit Luft oder reinem Sauerstoff
  • Verwendete Medien: Kalziumkarbonat, Kalkstein, Branntkalk, Additive

Zweikreis-Rauchgasentschwefelungsanlage (c)
Zweikreis-Rauchgasentschwefelungsanlage