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Für neu errichtete Kohlekraftwerke stehen mehrere Verfahren zur Rauchgasentschwefelung (FGD) und denitrifikation (DeNOx) stehen zur Verfügung. Jede Option unterscheidet sich hinsichtlich Reaktionsprinzipien, Effizienz, Investitionsumfang, Betriebssicherheit und Nutzung der Nebenprodukte. Die Wahl der richtigen Kombination ist entscheidend, um extrem niedrige Emissionen zu erreichen und gleichzeitig vertretbare Betriebskosten beizubehalten.
Nachfolgend finden Sie einen Überblick über die am weitesten verbreiteten Technologien zusammen mit praktischen Anwendungen in der Industrie.
Entschwefelungstechnologien
1. Nasse Kalkstein-Gips-Entschwefelung (WFGD)
Das Kalkstein-Gips-Verfahren ist derzeit die weltweit am häufigsten eingesetzte nasse FGD-Technologie. Fein gemahlener Kalkstein wird mit Wasser zu einem Schlamm gemischt, der in einen Absorber-Turm eingesprüht wird. Das im Rauchgas enthaltene SO₂ reagiert mit dem Schlamm zu Calciumsulfit, das anschließend zu Gipskristallen oxidiert wird.
Hauptmerkmale:
Entschwefelungswirkungsgrad über 95%
Ausgereift, zuverlässig und geeignet für große Kraftwerksblöcke
Das Nebenprodukt Gips kann in Baustoffen wiederverwendet werden
Hohe Systemkomplexität mit höheren Investitions- (CAPEX) und Betriebskosten (OPEX) im Vergleich zu trockenen Alternativen
Ein repräsentativer Fall ist das Entschwefelungs- und Entstickungsprojekt, das von Schnee Umwelt für das Kohlekraftwerk Chang’an–Yiyang der Shaanxi Coal Group durchgeführt wurde. Mit einer Gesamtleistung von 3,86 GW handelt es sich um das größte Kohlekraftwerk in der Provinz Hunan.
2. Ammoniakbasierte Entschwefelung
Das Ammoniakverfahren verwendet wässrigen Ammoniak als Absorptionsmittel. SO₂ reagiert mit Ammoniak zu Ammoniumsulfit und Ammoniumhydrogensulfit, die anschließend oxidiert und weiterverarbeitet werden, um ammoniumsulfat-Dünger .
Vorteile:
Verbrennung von Schwefel effizienz erreicht 95–99%
Schnelle Reaktionskinetik
Das Nebenprodukt Ammoniumsulfat hat einen hohen ökonomischen Wert
Kein sekundärer Abwasser- und Feststoffabfall
Herausforderungen:
Höhere Empfindlichkeit gegenüber Korrosion der Ausrüstung
Höhere Betriebskosten
Erfordert eine stabile Ammoniakversorgung und Absatzkanäle für Düngemittel in der Nachgeschalteten Kette
MirShine Environmental hat ein fortschrittliches stufenweise getrenntes ammoniakbasiertes Naßwäsche-Entschwefelungsverfahren entwickelt , löst langjährige Branchenprobleme wie die Aerosolbildung und Ammoniak-Abgas. Diese Technologie integriert Entschwefelung und Staubabscheidung und reduziert gleichzeitig den Energieverbrauch erheblich. Sie wurde bereits in mehreren Branchen eingesetzt und erzielte beachtliche ökologische und wirtschaftliche Vorteile.
Entstickungstechnologien
1. Selektive katalytische Reduktion (SCR)
SCR ist die ausgereifteste und effektivste DeNOx-Technologie für Heizkraftwerkskessel. Ammoniak wird bei Vorhandensein eines Katalysators in das Abgas bei 280–420 °C eingeleitet und wandelt NOₓ in Stickstoff und Wasser um.
Höhepunkte:
NOₓ-Reduktionsgrad von 80–90%
Nachgewiesene Leistung in Großkraftwerken
Stabile Langzeitfunktion
Erwägungen:
Die Kosten für den Katalysator sind hoch
Katalysatorvergiftung und -deaktivierung müssen berücksichtigt werden
Höhere Wartungsanforderungen
SCR ist in der Regel die Standardwahl für Anlagen, die auf extrem niedrige NOₓ-Emissionen abzielen.
2. Selektive nichtkatalytische Reduktion (SNCR)
SNCR injiziert Ammoniak oder Harnstoff direkt in die 850–1100 °C heiße Zone des Kessels. Das Reagenz zerfällt dabei zu NH₃, das mit NOₓ reagiert.
Vorteile:
Einfache Konfiguration und geringe Investitionskosten
Kein Katalysator erforderlich
Einschränkungen:
Geringere Entfernungseffizienz ( 30–60%)
Enges Temperaturfenster
Höherer Ammoniakaustritt
Besonders geeignet für kleinere Anlagen oder Regionen mit moderaten Emissionsanforderungen
3. Kombiniertes SNCR + SCR-Verfahren
Bei diesem kombinierten Ansatz wird ein Teil des NOₓ im Ofen durch SNCR entfernt. Das verbleibende NOₓ wird anschließend in einem stromabwärts angeordneten SCR-Reaktor behandelt. Der aus dem SNCR-Prozess resultierende Ammoniak-Rückstand kann ebenfalls von der SCR-Einheit genutzt werden.
Vorteile:
Hohe gesamte DeNOx-Wirkungsgrad
Reduziertes Katalysatorvolumen und geringere SCR-Investitionskosten
Besonders geeignet für Anlagen, die die Einhaltung der NOₓ-Grenzwerte bei optimierten Kosten anstreben
Industrieinnovation: Umweltfreundliche fortschrittliche ammoniakbasierte FGD von MirShine
MirShine Environmental hat seine ammoniakbasierte Entschwefelungstechnologie über sieben Generationen hinweg kontinuierlich weiterentwickelt. Zu den wichtigsten Errungenschaften gehören:
Nahezu kein Ammoniak-Austritt
Vollständige Unterdrückung der Aerosolbildung
Integrierte ammoniakbasierte Entschwefelung und Staubabscheidung
Ko-Produktion von ammoniumsulfat-Organischen Düngemitteln
Die Lösung ermöglicht nicht nur ultraniedrige Emissionen, sondern bietet auch zusätzliche Einnahmequellen für Anlagenbetreiber. Viele Unternehmen, die diese Technologie übernommen haben, erzielten sowohl die Einhaltung umweltrechtlicher Vorschriften als auch unerwartete wirtschaftliche Gewinne.
Fazit
Kraftwerke verfügen heute über eine breite Palette an FGD- und DeNOx-Technologien zur Auswahl, von denen jede je nach Anlagengröße, Kohlequalität, Emissionsanforderungen und Kosteneinschränkungen unterschiedliche Stärken bietet. Die nasse Kalkstein-Gips-FGD bleibt die dominierende Entschwefelungsmethode, während ammoniakbasierte Technologien aufgrund ihrer hohen Effizienz und wertvollen Nebenprodukte zunehmend an Bedeutung gewinnen. Auf der Denitrifikationsseite bleibt SCR der Standard für Hochleistungsanwendungen.
Durch kontinuierliche Innovationen – wie beispielsweise die bahnbrechende, ammoniakbasierte FGD-Technologie von Shandong Mingsheng Environmental – können Kraftwerke ultraniedrige Emissionen erreichen und gleichzeitig die langfristige Wirtschaftlichkeit verbessern.