Trockensorptionsverfahren mit Kalkhydraten in ... - Rheinkalk

Rheinkalk 

Information 

Trockensorptionsverfahren 

mit Kalkhydraten 

in Kraftwerken 

VGB-Konferenz „Chemie im Kraftwerk 2003“ 

Essen, 22./23. Oktober 2003 

Vortrag: Dr. B. Naffin, W. König, Dipl.-Ing. M. Sindram 

5/03

Dr. B. Naffin, W. König, M. Sindram Trockensorptionsverfahren mit Kalkhydraten in Kraftwerken 

Trockensorptionsverfahren mit Kalkhydraten in Kraftwerken 

Dr.-Ing. Burkhard Naffin, Dipl.-Ing. Wolfgang König, Dipl.-Ing. Martin Sindram (Vortrag), 

Rheinkalk GmbH, Wülfrath 

Kurzfassung 

Auch in Großkraftwerken finden sich zunehmend Praxisbeispiele für die Trockensorption mit 

hochreaktiven Kalkhydraten. Diese werden insbesondere für die Abscheidung von HF und SO3 

verwendet. Hierdurch wird bereits vor Eintritt in die Nasswäsche die Bildung von Aerosolen 

verhindert und Korrosionserscheinungen durch Sorption von HF oder SO3-Aerosol wesentlich 

reduziert sowie die Betriebszeit regenerativer Wärmetauscher erheblich verlängert. 

In Industriekraftwerken wird durch die Nachrüstung einer Trockensorptionstufe häufig der Einsatz 

von Sekundärbrennstoffen ermöglicht. 

Trockene Verfahren der Rauchgasreinigung haben sich auch für Holz-HKW als bewährte Technik 

etabliert. Die trockene Rauchgasreinigung mit Einsatz von herkömmlichem Kalkhydrat oder 

WÜLFRAsorp ® D SP wird erfolgreich auch dort eingesetzt, wo im Rahmen der 17. BImSchV hohe 

Abscheideleistungen gefordert sind. 

Durch einfache Anlagentechnik, intelligente Prozessführung und weiterentwickelte Additive auf 

Kalkbasis werden in der Praxis bei neuen Anlagen leistungsfähige, kostengünstige Prozesse realisiert. 

Rheinkalk bietet hier über den Anwendungstechnischen Service Know-how und die technischen 

Möglichkeiten zur gezielten Durchführung von Optimierungen, Benchmarking oder 

Nachrüstungsmaßnahmen 

1 Einleitung 

In der Energieerzeugung werden durch den Wandel der Energieträger und der gesetzlichen Vorgaben 

in vielen Fällen weitergehende Maßnahmen zur Rauchgasreinigung notwendig. Hier sind als aktuelle 

Entwicklungen der viel diskutierte Einsatz von Sekundärbrennstoffen in Kraftwerken, die Nutzung 

lokal anfallender heizwertreicher Brennstoffe in energetischen Verwertungsanlagen oder der Einsatz 

von Biomasse zu nennen. Auch die konventionellen Brennstoffe tragen durch die Vielfalt der 

weltweiten Rohstoffquellen zu einer höheren Komplexität der Abgasmatrix bei. Dies sind Aspekte, die 

im Kraftwerksbereich sowohl auf den Betrieb bestehender Anlagen als auch auf die Planung neuer 

Rauchgasreinigungsanlagen erheblichen Einfluss haben. Hierdurch werden Möglichkeiten zur 

Leistungssteigerung bestehender Anlagen verstärkt diskutiert. Häufig werden in diesen Anlagen die 

einfachen und zuverlässigen trockenen Rauchgasreinigungsverfahren angewendet, denen die 

Verwendung kalkstämmiger Betriebsmittel gemein ist. Auch an Großkraftwerken hat sich der Einsatz 

von Trockensorptionsverfahren mit Spezia lkalkhydraten in vielen Fällen z. B. zur Abscheidung von 

Schwefeltrioxid oder Fluorwasserstoff bewährt. 

In Verbrennungsprozessen an Kraftwerken werden, abhängig von den eingesetzten Rohstoffen und 

Energieträgern, unter Anderem saure Gaskomponenten wie Schwefeldioxid (SO2) und Schwefeltrioxid 

(SO3) im Prozess gebildet und auch Fluorwasserstoff (HF) freigesetzt. Je nach Brennstoff (z. B. 

Altholz) oder bei Zufeuerung mit Sekundärbrennstoffen wird auch Chlorwasserstoff (HCl) häufig 

emissionsrelevant. Diese sauren Bestandteile müssen in der Regel durch 

Rauchgasreinigungsmaßnahmen abgeschieden werden, um die vorgeschriebenen Grenzwerte einhalten 

zu können, oder Störungen im Betrieb zu vermeiden. Auch Quecksilber (Hg) und Dioxine/Furane 

(PCDD/DF) können relevant werden, wenn z.B. Klärschlamm oder Abfälle mitverbrannt werden. 

Bei Einsatz von Sekundärbrennstoffen oder kontaminierten biogenen Brennstoffen (z.B. A III/IV 

Hölzer) wird zunehmend die Einhaltung der Grenzwerte der 17. BImSchV gefordert. Zur Abscheidung 

weiterer emissionsrelevanter Schadstoffe wie Dioxine/Furane oder Schwermetalle müssen 

1


weitergehende Maßnahmen zur Rauchgasreinigung ergriffen werden. Vor dem Hintergrund der 

Novellierung der TA-Luft in 2002 und der 13. BImSchV ergeben sich weitergehende Anforderungen 

die häufig eine Ertüchtigung bestehender Anlagen notwendig machen. Die Planungen neuer 

Rauchgasreinigungen werden ebenfalls erheblich beeinflusst. 

Den gängigen Rauchgasreinigungsverfahren ist die Verwendung kalkstämmiger Betriebsmittel 

gemein. Eingesetzt werden die Kalkmaterialien sowohl in primären (direkte Einbindung der 

Schadstoffe bei der Verbrennung) als auch in sekundären Rauchgasreinigungsverfahren. Zur 

Abscheidung ökotoxischer Schadstoffe werden Aktivkohle (AK) oder Braunkohlenkoksstaub (auch 

Herdofenkoks genannt (HOK)) vorteilhaft als Mischung mit den benötigten kalkstämmigen Sorbentien 

eingesetzt. 

2 Rauchgasreinigungsverfahren 

2.1. Primärverfahren 

In einigen Prozessen oder an kleineren Kraftwerken bietet sich die Möglichkeit durch Zugabe von 

Kalkmaterialien zum Roh-/Brennstoff vor allem die Freisetzung stoffgebundener 

Schwefelverbindungen zu unterdrücken. Auch für HF kann unter bestimmten Randbedingungen 

(Temperaturen) eine Verbesserung der Einbindung erreicht werden. Die Einbindungsmöglichkeiten 

für HCl sind in der Feuerung als schlecht zu bezeichnen. 

Zum Einsatz kommt hier häufig entsprechend aufbereiteter Kalkstein (CaCO3) in Form von 

Kalksteinmehlen oder entsprechend angepassten Kalksteinkörungen. Auch die Verwendung von 

Kalkhydrat (Ca(OH)2) als Zusatz zum Brennstoff wird in der Praxis umgesetzt. Wichtig sind beim 

Einsatz von Kalksteinmehl insbesondere das Kornband und die chemische Zusammensetzung des 

Materials. 

2.2 Sekundärverfahren 

Diese Abgasreinigungsverfahren lassen sich auf einige grundsätzliche Faktoren zurückführen. 

Gaseigenschaften Verfahrenstechnik Adsorbens 

• Temperatur • Anlagentechnik • Kalkeigenschaften 

• Feuchte • Verweilzeit • Kalkmenge 

• Schadgaskonzentrationen 

• Schadgaszusammensetzung 

Abb. 1: Einflussfaktoren der Rauchgasreinigung 

• Reaktionsbedingungen 

-Durchmischung 

-Prozeßführung 

Hiervon sind im Wesentlichen die Anlagentechnik (bei Neubauten) und das verwendete Additiv zu 

beeinflussen. Weiterhin können die Abgasbedingungen hinsichtlich Temperatur und Abgasfeuchte bei 

den sekundären Verfahren bedingt z. B. durch Quenchen mit H2O verändert werden. Inwieweit das 

möglich ist, hängt vom H2O-Gehalt und der -prozessbedingten- Gastemperatur (Kesselendtemperatur) 

im Rohgas ab. 

2


Die sekundären Rauchgasreinigungsverfahren können grob in drei Kategorien eingeteilt werden: 

1. nasse Rauchgasreinigung (Naßwäscher), 

2. halbtrockene Rauchgasreinigung (Sprühsorption), 

3. trockene Rauchgasreinigung (Schüttschichtfilter, Trockensorption mit Gewebefilter). 

Nasse RGR-Verfahren werden vornehmlich in Großkraftwerken zur Rauchgasentschwefelung 

eingesetzt. Aufgrund der Verfahrenstechnik ergeben sich Abgastemperaturen von ca. 60 – 70°C in der 

Reinigungsstufe. Bei halbtrockenen Verfahren wird eine Kalkmilchsuspension in den Abgasstrom 

eingebracht, wobei durch Verdampfung des Wassers eine Rauchgaskühlung in der Regel auf 140 – 

170 °C erfolgt. Die Reaktionsprodukte werden in trockener Form mit einem Nachgeschalteten Filter 

(E-Filter oder Gewebefilter) abgeschieden. In der industriellen Praxis sind, anders als in Kraftwerken, 

bei der Umsetzung neuer Projekte und bei der Nachrüstung vorhandener Anlagen häufig trockene 

Rauchgasreinigungsverfahren anzutreffen. Trockene Verfahren haben sich in der modernen 

Rauchgasreinigung durchgesetzt, da sie dem Anwender entscheidende Vorteile bieten 1 . Neben der 

sicheren Einhaltung vorgeschriebener Grenzwerte und der hohen Flexibilität überzeugen sie durch 

geringe Investitions- und Betriebskosten, geringen Personalaufwand sowie durch eine einfache 

Konzeption und Platz sparende Bauweise. Die Reaktionsprodukte fallen trocken an. Beispiele für den 

Einsatz finden sich in nahezu allen Anwendungsgebieten wie z. B.: 

• Holz- und Biomassekraftwerke 2 , 

• Hausmüllverbrennungsanlagen 1,3 , 

• Sondermüllverbrennungsanlagen 1,3 , 

• konventionelle Kraftwerke 4 , 

• NE-Metallverarbeitung, 

• Glashütten 5 , 

• keramische Industrie 6 , 

• Prozessfeuerungen 1,3 . 

Neben der Reduzierung Säurebildender Schadstoffe ist an diesen Anlagen die Abscheidung 

ökotoxischer Stoffe wie Schwermetalle (z. B. Hg, Pb, Zn) und Dioxine/Furane (PCDD/PCDF) von 

besonderem Interesse. Diese Adsorptionsprozesse werden vorteilhaft im Niedertemperaturbereich 

durch Einsatz geeigneter Mischprodukte durchgeführt. Für diesen Einsatzfall werden speziell auf die 

Kundenanforderung angepasste Produkte auf Basis von WÜLFRAsorp ® D SP/Spongiacal ® , 

herkömmlichem Kalkhydrat und Kalksteinmehl geliefert. Verwendete Adsorptionsmaterialien sind z. 

B. Braunkohlenkoksstaub (HOK) und Aktivkohle (AK). Die für diesen Verwendungszweck von der 

Kalkindustrie angebotenen Mischprodukte bieten relativ zum reinen Kohlenstoff eine höhere inhärente 

Sicherheit. Sie lassen sich ohne zusätzlichen apparativen und personellen Aufwand bei Bedarf 

einsetzen. Hiermit wird die Forderung nach einfacher und zuverlässiger Anlagentechnik erfüllt. 

Bei trockenen Verfahren wird das Sorbens häufig pulverförmig dem Rauchgas zugeführt. Hierbei 

werden prinzipiell der Hoch- (850 – 1000 °C), Mittel- (300 – 450 °C) und Niedertemperaturbereich 

(80 – 220 °C) genutzt. Im Niedertemperaturbereich werden seit einigen Jahren hochreaktive speziell 

für die Rauchgasreinigung optimierte Kalkhydrate WÜLFRAsorp ® D SP/Spongiacal ® ) mit großem 

Erfolg eingesetzt. Der Mitteltemperaturbereich bietet sehr gute Einsatzbedingungen für die 

Verwendung derartiger Spezialhydrate insbesondere zur SO2-Abscheidung. In der Glasindustrie wird 

beispielsweise die Abgasreinigung mit WÜLFRAsorp ® bei 350 – 500 °C sehr erfolgreich 

vorgenommen 5 . Diese Möglichkeit ist in der Regel im Kraftwerksprozess nicht gegeben. Auch im 

Hochtemperaturbereich bei ca. 850 – 1000 °C werden speziell für die Abgasreinigung 

weiterentwickelte, hochoberflächige Produkte (z. B. WÜLFRAsorp ® A) insbesondere in kleineren 

Kraftwerken (ca. 100 MWth) erfolgreich verwendet. Der Temperaturbereich zwischen ca. 80 - 180 °C 

bietet hinsichtlich der Abscheidung von Schadstoffen die meisten Möglichkeiten. 

3


Injektion von Ca(OH) 2 

WÜLFRAsorp ® Zugabe von CaCO3 Kalksteinmehl oder 

A oder 

-Splitt zum Herkömmliches Kalkhydrat 

Brennstoff 

Abb. 2: Trockene Rauchgasreinigungsverfahren im Kraftwerk 

3 Additive 

Feuerung 

~ 1200 - 1000 °C 

~ 1000 - 850 °C 

SO2 Kessel 

Allen Verfahren ist gemein, dass zur Neutralisation der säurebildenden Schadstoffe (HF, SO3, SO2, 

HCl) Kalkprodukte eingesetzt werden (Kalksteinmehl – CaCO3, Weißfeinkalk - CaO, Weißkalkhydrat 

– Ca(OH)2). Kriterien für die Einsetzbarkeit dieser Produkte in der Luftreinhaltung sind neben der 

chemischen Reinheit (CaO-Gehalt und Nebenbestandteile) für 

• Kalksteinmehle Reaktivität und Korngrößenverteilung, 

• Weißfeinkalke Löschverhalten (t60-Wert, Dispersität), 

• Weißkalkhydrate Korngrößenverteilung, spezifische Oberfläche, Porenvolumen. 

Adsorptiv wirkende Sorbentien sind häufig kohlenstoffbasiert (AK, HOK), neueste Entwicklungen 

gehen in Richtung mineralischer Materialien für diesen Bereich. 

3.1 Trocken- und konditionierte Trockenverfahren 

~ 450 - 300 °C 

Nicht nutzbar 

im Kraftwerk 

Injektion von Ca(OH)2 

WÜLFRAsorp ® D SP oder 

Herkömmliches Kalkhydrat 

Kesselende 

~ 200 - 150 °C 

~ 850 - 450 °C ~ 300 - 180 °C 

RG-Reinigung 

~ 180 - 135 °C 

~ 180 - 135 °C 

SO 2 + HCl 

Max. 180°C 

PCDD/DF + Hg 

Bei Trocken- und konditionierten Trockenverfahren werden chemisch betrachtet in der Regel 

Kalkhydrate eingesetzt. Besondere Vorteile bieten sich für den Betreiber derartiger Trockenverfahren 

durch Verwendung von Produkten, die optimal an seinen Prozess angepasst sind. Ergebnis dieser 

Entwicklung war das erste hochoberflächige Kalkhydrat WÜLFRAsorp ® A. Während herkömmliches 

Weißkalkhydrat üblicherweise eine spezifische Oberfläche von ca. 18 m 2 /g (nach BET) besitzt, weist 

WÜLFRAsorp ® A ca. 38 m 2 /g auf. Hierdurch wird für die Gas-Feststoff-Reaktionen im 

Trockensorptionsprozess prinzipiell eine mehr als doppelt so große Oberfläche zur Verfügung gestellt. 

Weiterhin ist die Partikelanzahl und Dispergierbarkeit durch die Feinteiligkeit des Produktes (d50 ca. 3 

µm gegenüber 6 µm bei handelsüblichen Kalkhydraten) deutlich erhöht. Die intensive 

Weiterentwicklung zur Verbesserung des normalen Weißkalkhydrates führte zu dem Produkt 

Spongiacal ® / WÜLFRAsorp ® D SP. Hier gelang es neben der weiteren Erhöhung der spezifischen 

Oberfläche auf ca. 45 m 2 /g insbesondere das für die schwierige SO2-Abscheidung wesentliche 

Porenvolumen entscheidend zu vergrößern. Während normales Weißkalkhydrat ein Porenvolumen von 

4


ca. 0,08 cm 3 /g besitzt, weist Spongiacal ® / WÜLFRAsorp ® D SP zwischen 0,2-0,25 cm 3 /g auf (N2- 

Desorption). 

Partikeldurchmesser d 50 

[10 -6 m] 

8 

6 

4 

2 

0 

Herkömmliches Kalkhydrat WÜLFRAsorp® A WÜLFRAsorp® D SP / Spongiacal® 

Abb. 3: Vergleich verschiedener Kalkhydrate 

Hier sind die verschiedenen Entwicklungsstufen für Kalkhydrate im bildlich dargestellt. 

Herkömmliches 

Kalkhydrat 

Abb. 4: Rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen von Kalkhydraten 

4 Beispiele aus der Praxis 

Die prinzipiellen Möglichkeiten zur Nutzung der Trockenen RGR in einer vorhandenen Anlage sind 

vielzählig. In der Praxis steht eine Reihe von Alternativen zur Verfügung, um verschiedenste 

Aufgabenstellungen zu erfüllen. 

4.1 Schwefeltrioxid und Fluorwasserstoff im Kraftwerk 

spez. Oberfläche [m²/g] BET 

50 

45 

40 

35 

30 

25 

20 

15 

10 

5 

0 

In den letzten Jahren ist verstärkt die besondere Problematik der SO3-Aerosolbildung in 

Großkraftwerken diskutiert worden. Nasswäscher oder Tropfenabscheider werden von diesen 10 -3 bis 

10µm messenden Aerosolen passiert. Besondere Aufmerksamkeit ist hierbei dem – soweit vorhanden - 

Porenvolumen [cm³/g] 

0,25 

0,2 

0,15 

0,1 

0,05 

WÜLFRAsorp ® A WÜLFRAsorp ® D SP / 

0 

Spongiacal ® 

5


REGAVO zu widmen, in dem es besonders leicht zu Taupunktunterschreitungen mit gleichzeitiger 

Aerosolbildung kommt. SO3 führt zu verstärkten Korrosionserscheinungen und der Einspeicherung 

von Schwefelsäure in den Nachgeschalteten Teilen der Anlage (Wärmetauscher, Rauchgaskanäle 

Katalysatoren etc.). Dieser Effekt kann – neben den Korrosionsschäden in der Anlage selbst - 

insbesondere beim Anfahrbetrieb zum Auswurf saurer Partikel führen, die im Nahbereich des 

Kraftwerks niedergehen. 

SO3 wird direkt bei der Verbrennung ebenso wie SO2 gebildet. Im Nachgeschalteten Bereich entsteht 

SO3 durch direkte Konversion im SCR-Katalysator (SO2 + ½ O2 => SO3), oder durch direkte 

Reaktionen im Abgas (z.B. 2HCl + O2 Cl2 + H2O (Deacon Reaktion) mit Cl2 + SO2 + H2O 2 

HCl + SO3 (Griffin Reaktion)). Die Richtung dieser Reaktionen wird durch die 

Gleichgewichtsthermodynamik bestimmt. Die direkte Konversion aus SO2 im SCR-Katalysator hat 

hier auf Grund der Abgasmatrix mit geringen HCl Konzentrationen im Kraftwerk das höhere Potential 

zur SO3 Bildung. Die Bildung des Aerosols aus SO3 erfolgt durch Übersättigung mit anschließender 

Bildung der Aerosole durch Zusammenlagerung von Molekülen = homogene Keimbildung, oder durch 

Anlagerung an Fremdkeime = heterogene Keimbildung. Die Anwesenheit von HF führt zur 

Vergiftung des Katalysators, darüber hinaus bilden sich durch HF in der Anlage harte Anbackungen, 

die nur mit großem Aufwand zu entfernen sind. 

Feuerung 

Kessel 

Elektro-Filter 

Abb. 5: Beispiel einer Nachrüstung an einem Großkraftwerk zur HF-/SO3-Abscheidung 

Wesentlich für eine wirkungsvolle Einbindung von SO3 und HF ist die reaktive basische Oberfläche 

sowie für die Einbindung von SO3 –Aerosol die Benetzbarkeit (Porenvolumen) von WÜLFRAsorp D 

SP. In den letzten Jahren sind in einigen Kraftwerken durch die Zudosierung des hochreaktiven 

WÜLFRAsorp D SP erfolgreich die HF-/SO3- und Partikelemissionen wesentlich reduziert und der 

Betrieb der Anlage (SCR-Kat., Wärmetauscher) erheblich verbessert worden. Die benötigten 

Additivmengen betragen hierbei zur Zeit max. 50 mg/m³. Dies entspricht einem Bedarf von ca. 200 t/a 

für ein Kraftwerk. 

4.2 Rauchgasreinigung an einem Industriekraftwerk 

Reaktion im REA Katalysator 

Reingas 

Rauchgaskanal 

zum Kamin 

Rohgas 


WÜLFRAsorp 


- HF < 3-5 mg/m³ N.tr. (Regelgröße) 

(Kontinuierlich überwacht) 

- SO 3 < 2-3 mg/m³ N.tr. N.tr. 

Durch den zusätzlichen Einsatz von Sekundärbrennstoffen werden häufig erhöhte Chloridfrachten 

eingetragen, die durch eine Hochtemperaturabscheidung in einer Wirbelschicht nicht reduziert werden 

können. Daher sind zusätzliche Reinigungsmaßnahmen erforderlich, die vorteilhafter Weise durch die 

einfache Zugabe eines hochreaktiven Kalkhydrates in die bestehende Rauchgasreinigung dargestellt 

werden. Auch eine mit E-Filter ausgestattete Rauchgasreinigung kann bei entsprechender 

Verfahrensführung zu einer leistungsfähigen Trockensorption aufgebaut werden. 

6


Wirbelschichtfeuerung 

72 MWth. 

Kohle (BK/SK) 

Tiermehl 

Spuckstoffe 

Papierschlämme 

SBS 

Rohgas 

Abb. 6: Nachrüstung an einem Industriekraftwerk zur HCl-Abscheidung 

Die Reaktionen von Ad- und Absorption laufen dann im Flugstrom ab. Sinnvoll ist hier in jedem Falle 

die Durchführung qualifizierter Versuche im Full-Scale Maßstab. Anhand der so gewonnenen Daten 

kann die Nachrüstung der bestehenden Anlage schnell und kostengünstig erfolgen. Die Genehmigung 

des Einsatzes der jeweiligen Sekundärbrennstoffe kann durch bilanzierbare Vorversuche zielgerichtet 

erarbeitet werden. 

4.3 Trockene Rauchgasreinigung an Holz- und Biomassekraftwerken 

Die bei holzgefeuerten Kraftwerken eingesetzte trockene Rauchgasreinigung kann modular auf das 

jeweilige Anforderungsprofil angepasst werden. 

Altholz A1-A4 

oder A1-A2 

Rostfeuerung 

Wirbelschicht 

Kalkstein 

- SO 2 Einbindung in d. WS 

- HCl ca. 250-420 mg/m³ N.tr. 

(Level bei Zuführung von 

SBS, 0,5% Cl) 

Feuerung 

Kessel 

Additiv 

Feuerung 

Kessel 

Rohgas 

Abb. 7: Trockensorption an Holz-HKW 

Zyklon Quench Reaktor Rezirkulation 

Wasser 

Additiv 

Reaktionsstrecke im 

Rauchgaskanal ca. 

1,5 Sekunden 

Rauchgasrezirkulation 

Messung 

WÜLFRAsorp 

D SP 

Elektro-Filter 

4-Feldrig 

165-200°C 

Sonstige Angaben: 



/ Rezirkulation 

Gewebefilter 

140-180°C 


- HCl < 10 mg/m³ N.tr. 

(Regelgröße) 

- SO 2 10-30 mg/m³ N.tr. 

(Kontinuierlich überwacht) 

- Dosierung nach HCl Reingassignal geregelt 

- Bedarf: ca. 50-70 kg/h bei Einsatz von SBS 

mit ca. 0,5 % Cl 

- Betrieb nach 17. BImSchV 



Reaktionsprodukte 


- HCl < 10 mg/m³ N.tr. 

- SO 2 < 50 mg/m³ N.tr. 

- PCDD/DF < 0,1 ng/m³ N. tr . 

- Hg < 30 µg/m³ N. tr . 

- H 2 O ca . 15-20 Vol.% 

Basis für das Sorbens ist Calciumhydroxid (Ca(OH)2). Eine schematische Darstellung zeigt die 

möglichen Komponenten. Die Rauchgasreinigung besteht aus einem Zyklon zur Vorabscheidung von 

Flugasche und evtl. auftretenden Funken, der Additivdosierung mit Injektion in den Abgasstrom und 


Staub 

7


einem Gewebefilter, daß als Sorptionsfilter ausgelegt ist. Dieses einfache, effektive und in der Praxis 

bewährte System kann je nach spezifischer Anforderung durch weitere Komponenten erweitert 

werden (gestrichelt dargestellt). Optional sind Quench im Rauchgaskanal oder Verdampfungskühler 

zur Absenkung der Temperatur, ein Reaktor zur Verlängerung der Verweilzeit und intensiven 

Querdurchmischung von Sorbens und Abgas, sowie eine Rezirkulation des Reaktionsproduktes. Alle 

zusätzlichen Elemente dienen im wesentlichen nur der weitergehenden Ausnutzung des Sorbens. Eine 

sichere Einhaltung der 17. BImSchV ist auch mit der Grundvariante gewährleistet. Die meisten der zur 

Zeit in Betrieb gehenden Anlagen sind mit Zyklon, Quench und Sorptionsfilter ausgerüstet. 

Im Vorfeld vieler Projekte wird der stöchiometrische Faktor zur Darstellung der Abscheideleistung für 

SO2 und HCl intensiv diskutiert. Zur Abdeckung des Spitzenlastbereiches für die Abscheidung in der 

Rauchgasreinigung ist diese Art der Leistungsdefinition sinnvoll. Zur Definition des Sorbensbedarfs 

über einen längeren Zeitraum ist der stöchiometrische Faktor auf Grund meist fehlender Daten für die 

Schadstoffracht im Rohgas nur schwer zu definieren. Für den Betreiber einer Anlage von Interesse ist 

der jährliche Sorbensbedarf, über die Kosten der Ver- und Entsorgung definiert werden. An dieser 

Stelle führt eine Betrachtung der Massenströme (Sorbensbedarf im Verhältnis zur Brennstoffmenge) 

zum Ziel. Aus einer Anzahl von 22 in Betrieb befindlichen Anlagen mit einer jährlichen 

Durchsatzleistung von ca. 1,9 Mio. t Holz wurde über den Brennstoffeinsatz und den Jahresverbrauch 

an Calciumhydroxid in Form von herkömmlichem Kalkhydrat (direkt bezogen, oder aus Branntkalk in 

der Anlage erzeugt) und WÜLFRAsorp ® D SP der Bedarf in kg/tHolz ermittelt. 

Spezifischer Bedarf [kg/tHolz] 

14,0 

12,0 

10,0 

8,0 

6,0 

4,0 

2,0 

0,0 

TA-Luft, A1 - A2 Holz 17. BImSchV, 

A1 - A4 Holz 

Rostfeuerung Herk. 

Kalkhydrat 

Rostfeuerung 

WÜLFRAsorp D SP 

Rostfeuerung Herk. 

Kalkhydrat 

Min. 2,7 1,6 5,0 2,2 3,3 3,3 

Max. 5,3 2,6 13,3 6,0 6,9 3,3 

Mittelwert 3,8 2,3 9,2 3,6 5,8 3,3 

Typ (N=22) 

Rostfeuerung 


Wirbelschicht Herk. 

Kalkhydrat 

Abb. 8: Spezifischer Sorbensbedarf an Trockensorptionsanlagen für Holzkraftwerke 

17. BImSchV, 

A1 - A4 Holz 

Wirbelschicht 


Die Daten wurden nach Art des Brennstoffs und der Feuerung sowie der geltenden Grenzwerte 

klassiert. Diese Erhebung deckt nicht alle Anlagen in Deutschland ab und stellt eine stark vereinfachte 

Sicht dar – so wird z.B. nicht auf Details der einzelnen einstufigen trockenen Rauchgasreinigungen 

eingegangen. Das Ergebnis zeigt jedoch deutliche Trends auf. Bei Einsatz von A1-A2 Holz ist generell 

ein niedrigerer Verbrauch notwendig als bei Einsatz von A1-A4 Holz. Der Bedarf bei diesen Anlagen 

weist eine weitaus geringere Bandbreite auf, was den gleichmäßigeren und geringeren 

Schadstoffeintrag über das Holz widerspiegelt. Der Abstand zwischen herkömmlichem Kalkhydrat 

und dem für die Trockensorption optimiertem Sorbens ist deutlich geringer als bei den nach 17. 

BImSchV arbeitenden Anlagen. Bei diesen wird der Mittelwert von ca. 9,2 kg/tHolz (herkömmliches 

Kalkhydrat) durch eine große Streuung charakterisiert. Der Einsatz von WÜLFRAsorp ® D SP 

ermöglicht hier – wie im direkten Vergleich immer wieder festgestellt - durchgehend niedrigere 

Verbräuche, die im Mittel bei ca. 3,6 kg/t Holz liegen. Im direkten Vergleich wurde durch Einsatz von 

WÜLFRAsorp ® D SP in jedem Falle der Verbrauch erheblich reduziert. Die realisierten Einsparungen 

8


des Verbrauchs liegen zwischen 40 und 60 %. Bei den Wirbelschichtfeuerungen liegt der 

Kalkhydratverbrauch im Mittel bei ca. 5,8 kg/tHolz. Dieser niedrigere Bedarf spiegelt die niedrigeren 

Emissionsfrachten für die sekundäre Rauchgasreinigungsstufe auf Grund der Direkteinbindung von 

SO2 im Wirbelbett wieder. Auch bei Wirbelschichtfeuerungen wurde durch WÜLFRAsorp ® D SP in 

der Praxis der Additivbedarf um ca. 45 % gesenkt. 

. 

5 Zusammenfassung 






In Industriekraftwerken wird durch die Nachrüstung einer Trockensorptionsstufe der Einsatz von 

Sekundärbrennstoffen ermöglicht. Hierzu werden speziell angepasste hochreaktive Sorbentien 

eingesetzt, da diese: 

• den Betriebsmittelverbrauch minimieren, 

• eine sichere Einhaltung der vorgeschriebenen Grenzwerte mit kostengünstiger Anlagentechnik 

erlauben, 

• den Reststoffanfall reduzieren (Reststoffminimierungsgebot!). 

Der Einsatz von alternativen Brennstoffen oder veränderte Grenzwerte erfordern Anpassungen in 

bestehenden Rauchgasreinigungen, die auf Basis bestehender, umfangreicher Erfahrungen auf dem 

Gebiet der Rauchgasreinigung vorteilhaft durch Verwendung hochreaktiver Kalkhydrate 

vorgenommen werden. 

Trockene Verfahren der Rauchgasreinigung haben sich auch für Holzfeuerungen als bewährte Technik 



Abscheideleistungen gefordert sind. Durch einfache Anlagentechnik, intelligente Prozessführung und 

weiterentwickelte Additive auf Kalkbasis werden in der Praxis bei neuen Anlagen leistungsfähige, 

kostengünstige Prozesse realisiert. Neben der sicheren Einhaltung vorgeschriebener Grenzwerte und 

der hohen Flexibilität überzeugt sie durch geringe Investitions- und Betriebskosten, geringen 

Personalaufwand sowie durch eine einfache Konzeption und Platz sparende Bauweise. Sowohl die 

Grenzwerte der neuen TA-Luft als auch die Forderungen der 17. BImSchV bezüglich der 

Abscheideleistungen in der Rauchgasreinigung werden mit einstufigen Trockensorptionen realisiert. 

Auch bestehende Anlagen können in ihrer Leistungsfähigkeit durch angepasste Additive erheblich 

verbessert werden. Das im Einzelfall vorhandene Optimierungspotential muß für den individuellen 

Fall herausgearbeitet werden. Insbesondere zur Leistungssteigerung vorhandener 

Rauchgasreinigungen und zur Nachrüstung von Kraftwerken ist die Durchführung von Versuchen im 

Full-Scale Maßstab notwendig. Rheinkalk bietet hier über den Anwendungstechnischen Service 

Know-how und die technischen Möglichkeiten zur gezielten Durchführung von Optimierungen, 

Benchmarking oder Nachrüstungsmaßnahmen. 

1 

Dr. B. Naffin, M. Sindram: Einsatzbedingungen für hochreaktive Kalkhydrate bei der 

Trockensorption; Vortrag VDI Wissensforum, München 09/2001 

2 

M. Sindram, Dr. B. Naffin: Trocken-Ad-/Absorption an Biomassekraftwerken; Vortrag VDI 

Wissensforum, Salzburg 01/2002 

3 

Dr. B. Naffin, M. Sindram: Quecksilberemissionen Verhindern mit Trockensorptionsverfahren 

VDI Wissensforum; Düsseldorf, 09/2002 

4 

Dr. B. Naffin, M. Sindram: Praktische Auswirkungen des Einsatzes von Ersatzbrennstoffen auf die 

Rauchgasreinigung; Vortrag VDI Wissensforum, Göppingen 03/2002 

5 

Dr. B. Naffin: Der Einsatz von hochreaktiven Kalkhydraten im Hochtemperaturbereich zur 

Rauchgasreinigung; Vortrag GVC-Fachausschuss Hochtemperaturtechnik 19.-20. Februar 2001, 

Aachen 

6 

M. Sindram, Dr. B. Naffin: Rauchgasreinigung in der Ziegelindustrie – Additive, Verfahren, 

Anlagentechnik; Vortrag Ziegellehrgang, Würzburg 10/2002 

9


des Verbrauchs liegen zwischen 40 und 60 %. Bei den Wirbelschichtfeuerungen liegt der 

Kalkhydratverbrauch im Mittel bei ca. 5,8 kg/tHolz. Dieser niedrigere Bedarf spiegelt die niedrigeren 

Emissionsfrachten für die sekundäre Rauchgasreinigungsstufe auf Grund der Direkteinbindung von 

SO2 im Wirbelbett wieder. Auch bei Wirbelschichtfeuerungen wurde durch WÜLFRAsorp ® D SP in 

der Praxis der Additivbedarf um ca. 45 % gesenkt. 

. 

5 Zusammenfassung 






In Industriekraftwerken wird durch die Nachrüstung einer Trockensorptionsstufe der Einsatz von 

Sekundärbrennstoffen ermöglicht. Hierzu werden speziell angepasste hochreaktive Sorbentien 

eingesetzt, da diese: 

• den Betriebsmittelverbrauch minimieren, 

• eine sichere Einhaltung der vorgeschriebenen Grenzwerte mit kostengünstiger Anlagentechnik 

erlauben, 

• den Reststoffanfall reduzieren (Reststoffminimierungsgebot!). 

Der Einsatz von alternativen Brennstoffen oder veränderte Grenzwerte erfordern Anpassungen in 

bestehenden Rauchgasreinigungen, die auf Basis bestehender, umfangreicher Erfahrungen auf dem 

Gebiet der Rauchgasreinigung vorteilhaft durch Verwendung hochreaktiver Kalkhydrate 

vorgenommen werden. 

Trockene Verfahren der Rauchgasreinigung haben sich auch für Holzfeuerungen als bewährte Technik 



Abscheideleistungen gefordert sind. Durch einfache Anlagentechnik, intelligente Prozessführung und 

weiterentwickelte Additive auf Kalkbasis werden in der Praxis bei neuen Anlagen leistungsfähige, 

kostengünstige Prozesse realisiert. Neben der sicheren Einhaltung vorgeschriebener Grenzwerte und 

der hohen Flexibilität überzeugt sie durch geringe Investitions- und Betriebskosten, geringen 

Personalaufwand sowie durch eine einfache Konzeption und Platz sparende Bauweise. Sowohl die 

Grenzwerte der neuen TA-Luft als auch die Forderungen der 17. BImSchV bezüglich der 

Abscheideleistungen in der Rauchgasreinigung werden mit einstufigen Trockensorptionen realisiert. 

Auch bestehende Anlagen können in ihrer Leistungsfähigkeit durch angepasste Additive erheblich 

verbessert werden. Das im Einzelfall vorhandene Optimierungspotential muß für den individuellen 

Fall herausgearbeitet werden. Insbesondere zur Leistungssteigerung vorhandener 

Rauchgasreinigungen und zur Nachrüstung von Kraftwerken ist die Durchführung von Versuchen im 

Full-Scale Maßstab notwendig. Rheinkalk bietet hier über den Anwendungstechnischen Service 

Know-how und die technischen Möglichkeiten zur gezielten Durchführung von Optimierungen, 

Benchmarking oder Nachrüstungsmaßnahmen. 

1 

Dr. B. Naffin, M. Sindram: Einsatzbedingungen für hochreaktive Kalkhydrate bei der 

Trockensorption; Vortrag VDI Wissensforum, München 09/2001 

2 

M. Sindram, Dr. B. Naffin: Trocken-Ad-/Absorption an Biomassekraftwerken; Vortrag VDI 

Wissensforum, Salzburg 01/2002 

3 

Dr. B. Naffin, M. Sindram: Quecksilberemissionen Verhindern mit Trockensorptionsverfahren 

VDI Wissensforum; Düsseldorf, 09/2002 

4 

Dr. B. Naffin, M. Sindram: Praktische Auswirkungen des Einsatzes von Ersatzbrennstoffen auf die 

Rauchgasreinigung; Vortrag VDI Wissensforum, Göppingen 03/2002 

5 

Dr. B. Naffin: Der Einsatz von hochreaktiven Kalkhydraten im Hochtemperaturbereich zur 

Rauchgasreinigung; Vortrag GVC-Fachausschuss Hochtemperaturtechnik 19.-20. Februar 2001, 

Aachen 

6 

M. Sindram, Dr. B. Naffin: Rauchgasreinigung in der Ziegelindustrie – Additive, Verfahren, 

Anlagentechnik; Vortrag Ziegellehrgang, Würzburg 10/2002 

9

Trockensorptionsverfahren mit Kalkhydraten in ... - Rheinkalk

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