Trockenverfahren

Trockensorptionsverfahren (DSI)

Das Trockensorptionsverfahren (engl.: Dry Sorbent Injection, DSI) ist ein einfaches und vielseitiges Rauchgasreinigungsverfahren. Es basiert auf der trockenen Injektion eines oder mehrerer Sorptionsmittel in das Abgas vor eine Filtereinheit, in der Regel ein Gewebe- oder Elektrofilter. Das Sorptionsmittel reagiert in nur einem Durchgang mit den Schadstoffen. Trockensorptionsverfahren ermöglichen das gleichzeitige Abscheiden von sauren Abgasbestandteilen (z.B. mit Calciumhydroxid Ca(OH)₂) und von ökotoxischen Verbindungen.
Die Reaktion zwischen den Schadstoffen in der Gasphase und dem Sorptionsmittel erfolgt im Reaktor oder im Rauchgaskanal und wird im Filter fortgesetzt, insbesondere in einem Gewebefilter. Reaktionsprodukte und Flugasche aus dem Prozess werden in der Filteranlage abgeschieden.

Zirkulierende trockensorption (CDS)

Die konditionierte Trockensorption (engl.: Circulating Dry Scrubber, CDS) wurde ursprünglich für das Abscheiden von SO₂ in Kohlekraftwerken entwickelt. Heute wird das Verfahren auch in der Rauchgasreinigung  von Verbrennungsanlagen verwendet, in denen Biomasse, industrielle, oder kommunale Abfälle als Brennstoffe eingesetzt werden. Im CDS-Verfahren können sowohl saure als auch ökotoxische Abgasbestandteile abgeschieden werden. Das CDS-Verfahren basiert auf der Rückführung der Filterrückstände, die aus den Reaktionsprodukten des Sorptionsmittels und aus der Flugasche vom Filter bestehen. Die Rezirkulationsraten ausgeführter Anlagen liegen dabei im Bereich von 50 bis über 100. CDS-Anlagen arbeiten nahezu ausschließlich mit Calcium-basierten Sorptionsmitteln.

Der CDS-Prozess umfasst einen Reaktor, dem ein Partikelfilter folgt. Ein Großteil der Feststoffe vom Filter wird in den Reaktor zurückgeführt; hier erfolgt auch die Zugabe des frischen Sorptionsmittels. Die Rezirkulationsraten ausgeführter Anlagen (Verhältnis rückgeführter Filterstaub / zugegebenes Frischadditiv) liegen typischerweise im Bereich von 50 bis über 100. In den meisten Fällen wird Wasser oder Dampf in den Reaktor bzw. auf die Feststoffe gedüst; dies dient der Temperatureinstellung und hat einen erheblichen Einfluß auf die Abscheideleistung. Einige Anlagen verwenden Branntkalk (CaO), das vor dem Eintritt in das CDS-Verfahren hydratisiert wird.

Festbettabsorber (PBA)

Die Festbettabsorber-Technologie (auch: Schüttschichtfilter; engl.: Packed Bed Absorber, PBA) wird hauptsächlich in der Ziegelindustrie für die Rauchgasreinigung nach Tunnelofen eingesetzt. Dabei werden im Wesentlichen HF, SO₃ und HCl aus dem Rauchgas abgeschieden. Diese Technologie wird zunehmend auch in der Schiffsdieselentschwefelung zur SO₂-Abscheidung eingesetzt (englisch: dry Exhaust Gas Cleaning System EGCS).
Im PBA-Verfahren strömen die Abgase im Kreuz- oder Gegenstrom durch eine mit körnigem Sorptionsmittel gefüllte Reaktionskammer. Das Reagens strömt von oben nach unten durch die Reaktionskammer und wird an der Unterseite des PBA abgezogen. Die Abscheidungsleistung eines konventionellen Schüttschichtfilters mit natürlichen Kalkstein ist für SO₃ und HF recht hoch (>95 bis 98 %), aber für HCl (20 bis 30 %) und SO₂ (10 bis 20 %) relativ begrenzt.

Trockenadditivverfahren – TAV (FSI)

Bei diesem Verfahren wird trockenes Calciumhydroxid
(Ca(OH)₂) direkt in den Brennraum bei Temperaturen von 850 bis 1.050 °C eingedüst.
Das Sorptionsmittel zerfällt sofort in eine poröse und extrem reaktive Form von Calciumoxid CaO, die spontan mit  SO₂ reagiert. Unter diesen Bedingungen ist die Abscheidung besonders effizient, weil die Konkurrenzreaktion mit CO₂ in diesem Temperaturbereich nicht auftreten kann. Eine Reaktion mit anderen sauren Schadgasen, z.B. HCl, findet in diesem Temperaturbereich nicht statt. Der in der TAV  eingedüste und noch nicht reagierte Anteil des Sorptionsmittels kann jedoch im nachgeschalteten RGR-Prozess mit den anderen sauren Gasbestandteilen reagieren, und so auch diese Schadstoffe abscheiden.

(Zirkulierender) Wirbelschichtkessel (CFB/FBB)

In einer zirkulierenden Wirbelschichtfeuerung (engl.: Circulating Fluidized Bed, CFB) oder einem Wirbelschichtkessel (engl.: Fluidized Bed Boiler, FBB) werden die Brennstoffpartikel in einer 800 bis 900 °C heißen Schicht aus fluidisierten Feststoffen (Brennstoff, Sand, Asche, etc.)  suspendiert. Zusätzlich wird Luft durch diese Schicht geblasen, um sie in einem fluidisierten Zustand zu halten und den notwendigen Sauerstoff für die Verbrennung zu liefern. Wenn Kalkstein (CaCO₃) zu dieser Schicht hinzugefügt wird, bildet sich reaktives Calciumoxid CaO und es findet eine Reaktion statt, die ähnlich wie beim TAV-Verfahren zu einer selektiven SO₂-Abscheidung führt.