Optimierung der Quecksilberoxi­dation

Titel:
Brennstoffvariable Optimierung der Quecksilberoxidation im Kontext des Brom-Additiv-Verfahrens

Bearbeiterin:
Dipl.-Ing. Anne-Christin Schwieger

Laufzeit:
04/2017 – 07/2020

Förderinstitution:
Sächsische Aufbaubank

Hintergrund und Motivation:

Quecksilber (Hg), welches in Deutschland hauptsächlich durch Wärmekraftanlagen und sonstige Verbrennungsanlagen emittiert wird (2013: 72%), weist ein hohes toxisches Potenzial auf. Vor allem durch in Meereslebewesen angereicherte Quecksilber-Methyl-Verbindungen geht eine Gefahr von schwerwiegenden Folgen für das zentrale Nervensystem (Minamataerkrankung) aus.

Ein Verfahren zur Reduzierung von Quecksilberemissionen aus Kohlekraftwerken ist das sogenannte Brom-Additiv-Verfahren mit der Zugabe von CaBr₂ als Oxidationsmittel. Dieses Verfahren ist seit etwas mehr als 10 Jahren, insbesondere in den USA, Bestandteil von Untersuchungen in der Industrie und Forschung, wobei dort gute Ergebnisse erzielt werden konnten. Aufgrund erheblicher Unterschiede in der Brennstoffzusammensetzung und des Anlagenaufbaus ist eine direkte Übertragung dieser Technik und der Ergebnisse auf deutsche Kohlekraftwerke nicht möglich. Zur Erlangung eines tiefergehenden Prozessverständnisses ist hier eine systematische Untersuchung der Einflussparameter der Quecksilberoxidation vonnöten, durch welche eine optimale Quecksilberabscheidung erreicht werden kann.

Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll das Prozessverständnis erarbeitet und das sich daraus ergebende Optimierungspotenzial aufgezeigt werden. Durch diese Untersuchung wird eine Definition der notwendigen Prozessparameter für die Oxidation von Quecksilber durch geeignete Additive in Abhängigkeit der sich aus dem jeweiligen Brennstoff und der jeweiligen Anlagenkonfiguration ergebenden Randbedingungen erarbeitet.

• AP 1 – Erstellung der Versuchsmatrix
• AP 2 – Anpassung der vorhandenen Versuchsanlage an die aktuelle Messaufgabe
• AP 3 – Messreihen zur systematischen Untersuchung der Haupteinflussparameter auf die Quecksilberoxidation
  • AP 3.1 Versuche mit der reinen Gasphase
  • AP 3.2 Versuche unter Zugabe von Asche
• AP 4 – Messungen mit Katalysatoren
• AP 5 – orientierende Messungen mit Trockenbraunkohle
• AP 6 – Brennstoffunabhängige Optimierungsstrategie
• AP 7 – Ergebnisbewertung und Bericht

Abb. 1: Haupteinflussparameter der Hg-Oxidation

Veröffentlichungen und Vorträge:

• Herrmann, D.; Köhler, M.; Ohle, A.; Beckmann, M.: Einflussparameter auf die Oxidation von Quecksilber bei der Verbrennung in Kohlekraftwerken. In: Beckmann, M. (Hrsg.): Emissionsminderung in Kraftwerken 2017 - Grenzwerte, Messtechnik, Praxiserfahrungen. Freiberg: SAXONIA Standortentwicklungs- und -verwaltungsgesellschaft mbH, 2017, S. 43-53. ISBN 978-3-934409-77-4
• Herrmann, D.; Ohle, A.; Köhler, M.; Beckmann, M.: Einflussparameter auf die Quecksilberoxidation in der Rauchgasreinigung von Kraftwerken. Poster bei der Jahresversammlung der Fachgruppe Gasreinigung der ProcessNet, 19./20.02.2018

• Bittig, M.; Klöfer I.; Herrmann, D.; Ohle A.: Quecksilberabscheidung in REA-Wäschern. Ein Abgleich zwischen dem Stand der Forschung und den Erfahrungen aus der Praxis.  In: Beckmann, M. (Hrsg.): Emissionsminderung in Kraftwerken 2018 - Emission Reduction In Power Plants. Freiberg: SAXONIA Standortentwicklungs- und -verwaltungsgesellschaft mbH, 2018, S. 141-151. ISBN 978-3-934409-82-8