Quecksilber und seine Verbindungen sind giftige Schadstoffe, deren Emission aufgrund ihrer Verbreitung und folgender Bioakkumulation ein globales Problem darstellen. Zweikreis-Rauchgasentschwefelungsanlagen (REA) können wasserlösliche Schadstoffe aus Rauchgasen entfernen und somit wesentlich zur Minderung von Quecksilberemissionen thermischer Kraftwerke beitragen. Obwohl die Technologie bekannt ist und den Stand der Technik im Großmaßstab darstellt, ist das Verhalten von Quecksilber in Zweikreis-Rauchgasentschwefelungsanlagen bisher nur unzureichend in der Literatur beschrieben. Um die Abscheidung und Rückhaltung von Quecksilberverbindungen im Rauchgas zu verbessern, wurden Untersuchungen an einer Zweikreis-REA im Labor- und im technischen Maßstab durchgeführt.
Der Quencher- und Absorberkreis der Zweikreis-REA werden mit Einkreis-Systemen verglichen. Beide Kreise zeigen vergleichbare Abscheidegrade oxidierter Quecksilberverbindungen und sind deshalb wichtig für die Quecksilberabscheidung im System. Sulfite und Halogenide sind Schlüsselparameter, da sie die Bildung von Quecksilberkomplexen und Redoxreaktionen beeinflussen, die zu Reemissionen führen können. Da der Quencher von Rohgas gespeist wird, findet der größte Teil der Abscheidung der Rauchgasfracht an Quecksilberverbindungen hier statt. Weiterhin stellt der Quencher einen im Vergleich zum Absorber zu bevorzugenden Waschkreis dar, da dort die Bildung von Quecksilberkomplexen mit Chlorid begünstigt ist. Bei hohen pH-Werten fördern höhere Anteile von Sulfit an vierwertigem Schwefel S(IV) die Bildung von [Hg(SO3)2]2- im Absorber und beschleunigen daher den Stofftransport von der gasförmigen zur flüssigen Phase. Der Reemissionsgrad im Absorber ist höher, da die gebildeten Komplexe mit Sulfit unter den vorherrschenden Bedingungen weniger stabil sind. Die Oxidationsluft ist ein Schlüsselparameter, da sie die Oxidations-Reduktions-Bedingungen beeinflusst und die Oxidation von Sulfit zu Sulfat fördert. Im Hinblick auf die Gipsbildung im Zweikreis-Prozess ist die Adsorption von Quecksilber an Partikeln bei niedrigeren Betriebs-pH-Werten, welche mit entsprechend hohen Redoxpotentialen einhergehen, reduziert. Der Zweikreis-Prozess stellt ein System dar, in welchem Interaktionen zu Quecksilberremissionen führen können. Weiterhin beeinflussen die Schwefel- und Halogenwasserstofffrachten des Rauchgases den Prozess.
Verbesserungen der Gesamtquecksilberabscheidung fokussieren auf die Abscheidung und Rückhaltung in beiden Kreisen und die Anpassung des Betriebs an die Rauchgaszusammensetzung im Hinblick auf die Schwefeldioxidfracht sowie auf die Zunahme der Halogenidkonzentration im Absorber. Der Einsatz von kleinen Anteilen an Branntkalk im dosierten Kalkstein zeigt vielversprechende Ergebnisse im Hinblick auf vorteilhafte Betriebsbedingungen für die Quecksilberabscheidung und -rückhaltung.
In dieser Arbeit wird das Verständnis vom Quecksilberverhalten in der Zweikreis-REA erweitert. Es lässt sich die Schlussfolgerung ziehen, dass die einfache Übertragung von Einkreis-Quecksilberstudien auf den Zweikreis-Prozess nicht möglich ist, da das Zweikreis-System von Interaktionen der beiden Kreise und dem Rauchgas beeinflusst wird. Die Kenntnis der Vorgänge in der Zweikreis-Rauchgasentschwefelung ermöglicht eine gezielte Prozessführung, um die Umweltverträglichkeit zu verbessern.