Diesmal befassen wir uns in unserem Tutorial zur Kraftwerkstechnik mit der Behandlung von Abgasen und wie die darin enthalten Schadstoffe reduziert werden.

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5. Abgasnachbehandlung

Damit die gesetzlichen Vorgaben für den Ausstoß von Schadstoffen in Großkraftwerken eingehalten werden, wird das Abgas behandelt, bevor es in die Umwelt emittiert wird. Ziel ist die Begrenzung von Schwefel- und Stickoxiden sowie Staub durch geeignete Sekundärmaßnahmen:

  • Staubabscheidung
    Absetzkammern, Zyklon-, Elektroabscheider
  • Entschwefelung
    REA (Rauchgasentschwefelungsanlage)
  • Entstickung
    DeNOx (Entstickungsanlagen)

Staubabscheidung

Der Staub ist fester, nicht brennbarer Bestandteil des Brennstoffes. Dieser wird vom Abgas mitgerissen. In Staubabscheider werden die unterschiedlichen Aggregatzustände und damit Dichten von Abgas und Staub genutzt, um den Staub zu entfernen.

In einer Absetzkammer werden die Abgase durch mehrere Kammern geführt, so dass der Rauch mehrfach die Richtung ändern muss. Der Staub, der vom Abgas nur mitgerissen wird, kann sich so auf den Boden der Kammern absetzen und muss von dort mechanisch entfernt werden.

Wenn ein Gas in Rotation versetzt wird, werden die schweren Bestandteile nach außen gedrängt. Diesen Umstand nutzt der Zyklonabscheider. Der Staub rotiert außen an der Wand und fällt langsam herab, die Gase können oben in der Mitte entstaubt den Abscheider verlassen.

In einem Elektroabscheider wird das staubbehaftete Gas durch ein elektrisches Feld geführt, welches auf Grund einer anliegenden Hochspannung zwischen zwei Elektroden entsteht. Im elektrischen Feld bewegen sich in eine Richtung Elektronen, die sich an den Staubteilchen anlagern. Der Staub ist somit elektrisch geladen und wird durch das elektrische Feld abgelenkt. An einer Abscheideelektrode sammeln sich die Staubteilchen und müssen von dort mechanisch entfernt werden.

Entschwefelung

Zur Entschwefelung hat sich das Nasswaschverfahren mit Calciumcarbonat (Kalkstein) durchgesetzt. Der Kalkstein wird mit Wasser gemischt. Diese Suspension wird in einem Waschturm auf das Abgas gesprüht und damit das gasförmige Schwefeldioxid gelöst.

Unter Freisetzung von Kohlendioxid reagieren Schwefeldioxid und Kalkstein. Durch Einblasen von Sauerstoff im unteren Teil des Turmes entsteht Gips.

Entstickung

Primärmaßnahmen reichen bei Steinkohlekraftwerken nicht aus, um die Grenzwerte für Stickoxide einzuhalten. Das SCR-Verfahren (Selektive katalytische Reaktion) wird bei Großfeuerungen am häufigsten eingesetzt. Die Reaktion der Stickoxide mit Ammoniak bei 300 bis 400 °C mit Hilfe eines Katalysators (vor allem Titandioxid) führt zu deren Abbau. Die Reaktionsprodukte sind Wasser und Stickstoff.

Der eingesetzte Ammoniak wird dabei im besten Fall vollständig verbraucht.