Projekt 09342/01

Erprobungs- sowie Forschungs- und Entwicklungsprogramm zur Inbetriebnahme der Pilotanlage zur Aufarbeitung zum komplexen Recycling von Verbrennungsrückständen der Rohbraunkohle des sächsisch-anhaltinischen Fördergebietes nach dem Dispersoptverfahren (AZ

Projektdurchführung

IVU Ingenieurgesellschaft Verfahrens- undUmwelttechnik für komplexe Recyclinglösungen mbH
Zeitzer Str. 12
99091 Erfurt

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Die ursprünglich ins Auge gefassten Ziele, die sich im Projekttitel widerspiegeln, wurden aufgrund bestimmter Notwendigkeiten in zwei andere Forschungsfelder umgewidmet. Zum einen wurde die Herstel-lung von Entschwefelungsadditiven für die trockene Rauchgasreinigung von kohlegefeuerten Kraftwerken mit dem Ziel des Ersatzes von feinstgemahlenen und aufbereiteten Kalken sowie der Erreichung von Entschwefelungsgraden von 80 - 85 % ohne Änderung der kraftwerksspezifischen Entschwefelungstechnologie untersucht.
Zum anderen ging es um die Entwicklung eines Pelletierverfahrens für Stahlwerksfilterstäube mit vorgeschaltetem gesteuerten Reaktionsablauf zur Herstellung dauerstabiler und standsfester Kompaktate, die notwendigen-falls auch unter additivem Einsatz von Feinsteinkohle (zur Erzeugung einer reduzierenden Atmosphäre beim Ausschmelzprozeß) hergestellt werden können.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenZur Herstellung von Entschwefelungssorbenten wurden die Untersuchungen eingangs auf der Basis eines kleintechnischen Versuchsprogramms im quasikonstanten IVU-Wirksystem durchgeführt. Die komplexen Behandlungsabläufe zur Aktivierung der Sorbenten wurden im Regelfall mit fünf verschiedenen Wassergehalten durchgeführt. Der Versuchsumfang war zur Erzielung unterschiedlicher Restfeuchten nach Behandlungsende erforderlich. Die technische Transport- und Lagerfähigkeit musste unter fi-xierten Restfeuchtebedingungen gewährleistet sein.
Die zwischenzeitlichen Versuchserkenntnisse führten zu einem Forschungsprogramm zur Prüfung der Sorbententauglichkeit der Produkte unter additiver Verwendung von Kalken. Zur Überprüfung der expe-rimen-tell erreichten Ergebnisse wurde ein Großversuch zur technischen Herstellung von etwa 100 t Sorbent auf Basis der Elektrofilterasche Turow in der Pilotanlage der IVU in Beuna/ Merseburg durchgeführt. Mit diesem Großversuch konnten die kleintechnisch-experimentellen Ergebnisse tendenziell bestä-tigt werden. Auf der Grundlage dieser Untersuchungen wurde ein vereinfachtes Fließschema für die Herstellung modifizierter Sor-benten entwickelt und die IVU ist somit in der Lage, kurzfristig eine auf den aktuellen Kraftwerksbedarf zugeschnittene Lösung zu projektieren und bautechnisch zu realisieren.
Bei der Entwicklung eines Pelletierverfahrens besteht das Problem darin, zunächst exotherme chemische Reaktionen der Materialien zwangsmisch technisch zu induzieren und im weiteren Verlauf so zu steuern, dass nach Abklingen der Treibprozesse über eine Konsistenzveränderung des Schlammes von plastisch nach halbfest eine Kompaktierung des Materials erfolgt. Es sind folgende Verfahrensschritte abzuarbei-ten:
- Zwangsmischtechnische Herstellung und Homogenisierung von Schlämmen als Ein- oder Zweistoffsystem unter definierter Dosierung von Brauchwasser, wobei eine Vorkühlung der bis 170 °C heißen Stäube zu berücksichtigen ist.
- Festlegung und zeitliche Steuerung des Intensivzwangsmischprozesses bis zur Anregung der exothermen Reaktionen.
- Ausreaktion der Schlämme unter Steuerung des Brüdenabzuges.
- Niederschlagung der staubbefrachteten Brüden und Rückführung des Niederschlagwassers in den Prozess
- Anschlussgranulierung, die direkt aus dem Materialstrom heraus erfolgt, wobei die Größe der Kompaktate ( d ~ 10 - 40 mm ) verfahrenstechnisch beeinflusst werden kann.


Ergebnisse und Diskussion

Das Verfahren zur Herstellung von Entschwefelungssorbenten geht davon aus, teure und aufwendig vorzubereitende Kalke, die der Entschwefelung des Rauchgases dienen, zu substituieren. Diese Möglichkeit ist durch Aktivierung der in der Flugasche enthaltenen Kalke gegeben. Auf Grund eines eintretenden stö-chiometrischen Gleichgewichtes steht der in der Asche verbliebene Kalk nicht mehr für die Entschwefelung zur Verfügung. Durch Aktivierung dieser Kalke, die zu einer exponentiellen Vergrößerung der zur Verfügung stehenden spezifischen Oberfläche führt, kann dieser Effekt überwunden werden, so dass diese aktiven Anteile des Kalkes erneut in den Entschwefelungsprozess einbezogen werden. Vorteile des Verfahrens sind:
- Kalkeinsparung, damit Kosteneinsparung und Einsparung natürlicher Ressourcen;
- Wegfall umweltbelastender Kalkaufbereitungstechniken;
- Trockene Rauchgasreinigung als echte Alternative zu Nassentschwefelungsverfahren durch annähernd vergleichbare Wirkungsgrade;
- Investitionsseitig erhebliche Kosteneinsparungen bei Einsatz trockener Rauchgasreinigungen.
Zur stabilen Pelletierung von Stahlwerksfilterstäuben konnte die IVU GmbH ein großtechnisch einsetzbares Verfahren entwickeln. Stahlwerksfilterstäube entzogen sich bisher einer direkten Verwertung, da die Rohdichten der Körnungen zum Ausschmelzen von Eisen nicht ausreichen. Die daraus folgende Ver-weilzeit im Feuerungsraum führt dazu, dass diese Stäube erneut als Filtergut anfallen. Die Stäube müssen demzufolge zu Kompaktaten (vergleichbar Kohlepreßlingen) aufgebaut werden. Auf Grund eines Anteils von hartgebrannten reaktionsverzögernden Kalken in den Stäuben erfolgte jedoch bisher das katastrophale Zerreißen der Preß-linge nach der Herstellung, da zeitverzögert treibende Reaktionen (Frei-kalklöschungen) eintreten. Dieses Problem wurde gelöst, indem die etwa 170 °C heißen Stäube zunächst gekühlt und dann reaktiv angeregt werden. Nach abgeklungenen Reaktionen erfolgt bei gesteu-erter Dampfabsaugung im Behandlungselement eine beeinflussbare drucklose Pelletierung, so dass auf die Größe der Pellets Einfluss genommen werden kann.
Das Verfahren ist abwasser- und abproduktfrei. Der Dampfniederschlag erfolgt im Brüdenwäscher und ist an eine direkte Wasserrückführung gekoppelt. Durch eine Produktherstellung aus Abfällen wird der Abfall einer sonst unausweichlichen Deponierung direkt entzogen.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Kontaktadresse:
IVU Ingenieurgesellschaft Verfahrens- und Umwelttechnik für komplexe Re-cyclinglösungen mbH, Zeitzer Strasse 12, 99091 Erfurt, Ansprechpartner: Herr K.-W. Schorch, Tel. + Fax 0361 / 745 04 66.
Die Projektergebnisse wurden in einschlägigen Fachzeitschriften sowie im Rahmen von Fachtagungen (zahlreiche Präsentationsveranstaltungen, Kraftwerkstechnisches Kolloquium der TU Dresden u.a.; Veranstaltung im Global House der EXPO) veröffentlicht. Hierzu wurde auch der Aspekt, dass das DISPER-SOPT-Verfahren als ‚Weltweites Projekt der EXPO 2000 anerkannt ist, genutzt.
Die IVU GmbH setzt die Entwicklungen international mit weiteren sehr un-terschiedlichen, problemati-schen Aschen und Schlämmen aus den Niederlanden, Südafrika und Indien fort.


Fazit

Die beiden durch die IVU GmbH bearbeiteten Forschungsprojekte haben hervorragende Ergebnisse gebracht. Während für das Projekt der Pelletierung von Stahlwerksfilterstäuben bereits eine großtechnische Erstanlage in Eisenhüttenstadt realisiert und diese in der Zwischenzeit bereits sehr erfolgreich angefahren wurde, sind die Untersuchungen zur Herstellung von Entschwefelungssorbenten ebenfalls so-weit abge-schlossen, dass damit die Grundlagen für die Errichtung von zugeschnittenen Produktionsanlagen für verschiedene Kraftwerke geschaffen sind. Die Planungen für die Kraftwerke Tarnowskie Gory und Turow in Polen sind bereits sehr weit fortgeschritten.