Rechtstracker.atÄnderungen zwischen den Fassungen
Anl. 4neu
Anlage IV
Technologien zur Bekämpfung der Schwefelemissionen aus ortsfesten Quellen
i) öffentliche Kraftwerke, Anlagen für Kraftwärmekopplung und Fernwärme:
a) Kessel;
b) ortsfeste Verbrennungsturbinen und Verbrennungsmotoren;
ii) Feuerungsanlagen für Gewerbe, Institutionen und Wohngebäude:
a) gewerbliche Kessel;
b) Hausfeuerungen;
iii) industrielle Feuerungsanlagen und Verbrennungsprozesse:
a) Kessel und Industrieheizungsanlagen;
b) Prozesse, zB metallurgische Verfahren wie etwa Glühen und Sintern, Kokereianlagen, Bearbeitung von Titandioxid (TiO2) usw.;
c) Zellstoffherstellung;
iv) Nichtverbrennungsprozesse, zB Herstellung von Schwefelsäure, bestimmte organische Syntheseverfahren, Behandlung metallischer Oberflächen;
v) Gewinnung, Verarbeitung und Verteilung fossiler Brennstoffe;
vi) Abfallbehandlung und -entsorgung, zB thermische Behandlung kommunaler und industrieller Abfälle.
i) Maßnahmen der Energiewirtschaft: 1)
a) Energieeinsparung
Ein rationaler Energieverbrauch (Verbesserung der Energieeffizienz und der Verfahrensdurchführung, Kraftwärmekopplung und/oder Nachfrageregelung) führt gewöhnlich zu einer Verringerung der Schwefelemissionen.
b) Energiemix
Im allgemeinen können Schwefelemissionen dadurch verringert werden, daß der Anteil der Energiequellen, bei denen keine Verbrennung stattfindet (dh. Hydro-, Kern-, Windenergie usw.), im Energiemix erhöht wird. Jedoch sind weitere Umweltauswirkungen zu prüfen.
ii) Technische Möglichkeiten:
a) Brennstoffumstellung
Die bei der Verbrennung erzeugten Schwefelemissionen sind unmittelbar auf den Schwefelgehalt des verwendeten Brennstoffs zurückzuführen.
Eine Brennstoffumstellung (zB von schwefelreicher auf schwefelarme Kohle und/oder flüssige Brennstoffe oder von Kohle auf Gas) führt zu geringeren Schwefelemissionen, doch kann es gewisse Einschränkungen geben, wie etwa durch die Verfügbarkeit schwefelarmer Brennstoffe und die Anpassungsfähigkeit vorhandener Verbrennungssysteme an unterschiedliche Brennstoffe. In vielen ECE-Ländern werden derzeit einige Kohle- oder Ölverbrennungsanlagen durch gasbefeuerte Verbrennungsanlagen ersetzt. Mit zwei unterschiedlichen Brennstoffen zu betreibende Anlagen können die Brennstoffumstellung erleichtern.
b) Brennstoffreinigung
Die Reinigung von Erdgas entspricht dem Stand der Technik und wird weitgehend aus betrieblichen Gründen angewandt. Die Reinigung von Prozeßgasen (saures Raffineriegas, Kokereigas, Biogas usw.) ist ebenfalls Stand der Technik. Die Entschwefelung flüssiger Brennstoffe (leichte und mittlere Fraktion) ist ebenfalls Stand der Technik.
Die Entschwefelung schwerer Fraktionen ist technisch möglich, doch sollten die Rohöleigenschaften nicht außer Betracht gelassen werden. Die Entschwefelung der Rückstände aus der atmosphärischen Destillation (Rückstände aus atmosphärischen Rohöldestillationsanlagen) zur Herstellung von schwefelarmem Brennstofföl wird jedoch nicht gemeinhin angewandt; die Verarbeitung schwefelarmer Rohöle ist deshalb für gewöhnlich vorzuziehen. Hydrokracken und Technologien zur Brennstoffumwandlung sind ausgereift und verbinden einen hohen Entschwefelungsgrad mit einer erhöhten Ausbeute an Leichtprodukten. Die Anzahl der Raffinerien mit fortschrittlichen Konversionsanlagen ist noch gering. Diese Raffinerien gewinnen charakteristischerweise 80 bis 90 vH des eingesetzten Schwefels zurück und wandeln sämtliche Reststoffe in Leichtprodukte oder andere vermarktbare Produkte um. Für diesen Raffinerietyp sind der Energieverbrauch und die Investitionskosten höher. Der übliche Schwefelgehalt für die Raffinerieprodukte wird in Tabelle 1 dargestellt.
Tabelle 1
Schwefelgehalt bei Raffinerieprodukten
S-Gehalt (Prozent)
Heute übliche Werte | Voraussichtliche künftige Werte | ||
Ottokraftstoff | 0,1 | 0,05 | |
Kerosin | 0,1 | 0,01 | |
Diesel | 0,05-0,3 | < 0,05 | |
Heizöl, leicht, extraleicht | 0,1-0,2 | < 0,1 | |
Heizöl, mittel und schwer | 0,2-3,5 | < 1 | |
Schiffsdieselöl | 0,5-1,0 | < 0,5 | |
Bunkeröl | 3,0-5,0 | < 1 (Küstenbereiche) | |
< 2 (Hohe See) | |||
Durch Reinigung von Steinkohle mit den derzeit verfügbaren Technologien können zirka 50 vH des anorganischen Schwefels (je nach den Eigenschaften der Kohle), jedoch kein organischer Schwefel zurückgewonnen werden. Zur Zeit werden wirksamere Technologien entwickelt, die jedoch höhere Investitionen und Kosten erfordern. Demzufolge ist die Wirksamkeit der Entschwefelung durch Kohlereinigung im Vergleich zur Rauchgasentschwefelung begrenzt. Es kann länderspezifische Optimierungspotentiale für die beste Kombination aus Brennstoffreinigung und Rauchgasreinigung geben.
c) Moderne Verbrennungstechnologien
Zu den Verbrennungstechnologien mit verbessertem thermischen Wirkungsgrad und verringerten Schwefelemissionen gehören folgende: Wirbelschichtfeuerung, stationäre Wirbelschichtfeuerung, zirkulierende Wirbelschichtfeuerung und Druckwirbelschichtfeuerung; Gas- und Dampfturbinenprozeß mit integrierter Brennstoffvergasung und kombiniertem Gas- und Dampfturbinenprozeß.
Stationäre Verbrennungsturbinen können in die Feuerungssysteme bei konventionellen Kraftwerken integriert werden, wodurch der Gesamtwirkungsgrad um 5 bis 7 vH erhöht werden kann, was zB zu einer beträchtlichen Verringerung der SO2-Emissionen führt. Allerdings werden grundlegende Veränderungen an der bestehenden Feuerungsanlage erforderlich.
Die Wirbelschichtfeuerung ist eine Verbrennungstechnologie für Steinkohle und Braunkohle, die aber auch andere feste Brennstoffe wie etwa Petrolkoks und minderwertige Brennstoffe wie etwa Abfall, Torf und Holz verbrennen kann. Die Emissionen können zusätzlich durch eine in das System integrierte Verbrennungsregelung verringert werden, indem dem Schichtmaterial Kalk/Kalkstein beigegeben wird. Die gesamte installierte Leistung der Wirbelschichtfeuerung beträgt etwa 30 000 MWth (250 bis 350 Anlagen), einschließlich 8 000 Mwth in einem Leistungsbereich mit mehr als 50 Mwth. Abfallprodukte aus diesem Verfahren können hinsichtlich der Verwendbarkeit und/oder Entsorgung Schwierigkeiten verursachen; eine Weiterentwicklung ist deshalb erforderlich. Zum Verfahren des Gas- und Dampfturbinenprozesses mit integrierter Brennstoffvergasung gehört eine Kohlevergasung und ein Kombiprozeß mit einer Gas- und Dampfturbine. Die vergaste Kohle wird in der Verbrennungskammer der Gasturbine verbrannt. Die Begrenzung der Schwefelemissionen wird durch eine dem Stand der Technik entsprechende Rohgasreinigungsanlage für den Gasturbineneintrittsstrom erreicht. Diese Technologie gibt es auch für Schwerölrückstände und Bitumenemulsionen. Die installierte Leistung beträgt derzeit zirka 1 000 MWel (5 Anlagen). Kraftwerke mit kombinierter Gas- und Dampfturbinentechnik, die Erdgas als Brennstoff mit einer Energieeffizienz von zirka 48 bis 52 vH verwenden, befinden sich derzeit in der Planung.
d) Änderungen der Verfahren und der Art der Verbrennung Änderungen der Verbrennung, die mit den zur Bekämpfung von NOx-Emissionen eingesetzten Maßnahmen vergleichbar sind, gibt es nicht, da der organisch und/oder anorganisch gebundene Schwefel bei der Verbrennung fast vollständig oxidiert (je nach den Eigenschaften des Brennstoffs und der Feuerungstechnologie bleibt ein bestimmter Anteil in der Asche zurück).
In dieser Anlage werden Trockenadditivprozesse für herkömmliche Kessel als Verfahrensänderungen betrachtet, da ein Zusatzstoff in die Verbrennungskammer eingespritzt wird. Die Erfahrung hat jedoch gezeigt, daß bei Anwendung dieser Verfahren die thermische Leistung gesenkt wird, das Verhältnis Ca/S hoch und die Schwefelrückhaltung gering ist. Schwierigkeiten bei der Weiterverwendung der Abfallprodukte müssen ebenfalls berücksichtigt werden, so daß diese Lösung gewöhnlich nur als Zwischenmaßnahme und für kleinere Anlagen genutzt werden soll (Tabelle 2).
Tabelle 2
e) Rauchgasentschwefelungsverfahren
Diese Verfahren zielen auf die Abscheidung der bereits gebildeten Schwefeloxide ab und werden auch als Sekundärmaßnahmen bezeichnet. Abgasreinigungstechnologien nach dem Stand der Technik basieren alle auf der Entfernung des Schwefels durch nasse, trockene, halbtrockene und katalytische chemische Prozesse.
Um ein möglichst wirksames Programm zur Verringerung von Schwefelemissionen zu erreichen, das über die unter Ziffer i genannten Maßnahmen hinausgeht, soll eine Kombination der unter Ziffer ii aufgeführten technologischen Möglichkeiten ins Auge gefaßt werden.
In einigen Fällen können die Optionen zur Verringerung von Schwefelemissionen auch zu einer Verringerung der Emissionen von CO2, NOx und anderen verunreinigenden Stoffen führen. Bei öffentlichen Kraftwerken, Anlagen mit Kraftwärmekopplung und Fernwärmeanlagen werden ua. folgende Rauchgasentschwefelungsverfahren angewendet:
Kalk/Kalkstein-Verfahren (naß); Sprühabsorption (trocken); Wellman-Lord-Verfahren; Ammoniakwaschverfahren und kombinierte NOx-SOx-Abgasreinigung (Aktivkohleverfahren und kombinierte katalytische NOx/SOx-Abgasreinigung). Im Sektor Stromerzeugung umfassen die Kalk/Kalkstein-Verfahren und die Sprühabsorption 85 vH beziehungsweise 10 vH der installierten Anlagenkapazität. Einige neue Rauchgasentschwefelungsverfahren, wie zB die Elektronenstrahlverfahren und das Verfahren Mark 13A, befinden sich noch in der Erprobungsphase.
Tabelle 2 zeigt die Wirksamkeit der oben genannten Sekundärmaßnahmen; die Zahlen beruhen auf praktischen Erfahrungen, die in zahlreichen in Betrieb befindlichen Anlagen gewonnen wurden. Die installierte Leistung und die mögliche Leistungsspanne sind ebenfalls angegeben. Trotz vergleichbarer Eigenschaften einiger Technologien zur Bekämpfung von Schwefelemissionen können orts- oder anlagenspezifische Bedingungen zum Ausschluß einer bestimmten Technik führen.
Tabelle 2 enthält auch die Preisspannen für die üblichen Investitionskosten bei Anwendung der Minderungsmaßnahmen, die unter Ziffer ii lit. c, d und e aufgeführt sind. Für die Anwendung im Einzelfall ist zu bedenken, daß die Investitionskosten für Maßnahmen zur Verringerung der Emissionen ua. von der eingesetzten Technik, den erforderlichen Minderungssystemen, der Größe der Anlage, der erforderlichen Abscheideleistung und dem Zeitplan der vorgesehenen Wartungszyklen abhängig sind. Die Tabelle enthält somit lediglich einen allgemeinen Überblick über die Investitionskosten. Die Investitionskosten für die Nachrüstung übersteigen im allgemeinen die für neue Anlagen.
Tabelle 3 | |
Quelle | Verringerungsmaßnahmen |
Rösten nicht -eisenhaltiger Sulfide Viskoseherstellung Schwefelsäureherstellung Sulfat-Zellstoffherstellung | Katalytisches Schwefelsäurenaßverfahren Doppelkontaktverfahren Doppelkontaktverfahren, verbesserte Ausbeute Verschiedene prozeßintegrierte Maßnahmen |
a) In neuen Sulfatzellstoffwerken können Emissionen von weniger als 1 kg Schwefel pro Tonne Zellstoff (luftgetrocknet) erreicht werden; 2)
b) in Sulfitzellstoffwerken können 1 bis 1,5 kg Schwefel pro Tonne luftgetrockneter Zellstoff erreicht werden;
c) beim Rösten von Sulfiden sind (abhängig vom Verfahren) Abscheidegrade von 80 bis 99 vH für Anlagengrößen von 10 000 bis 200 000 m3/h bekannt;
d) bei einer Eisenerzsinteranlage erreicht eine Rauchgasentschwefelungsanlage mit einer Kapazität von 320 000 m3/h einen Reingaswert von weniger als 100 mg SOx pro Nm3 bei 6% O2;
e) Koksöfen erreichen weniger als 400 mg SOx/Nm3 bei 6% O2;
f) Schwefelsäureanlagen erreichen eine Umwandlungsgrad von über 99 vH;
g) eine fortschrittliche Claus-Anlage erreicht eine Schwefelrückgewinnung von über 99 vH.
a) Energiebedarf der Gasreinigungsverfahren;
b) Korrosion auf Grund der Bildung von Schwefelsäure durch die Reaktion von Schwefeloxiden mit Wasserdampf;
c) verstärkter Einsatz von Wasser und Abwasserbehandlung;
d) Reagenzbedarf;
e) Entsorgung fester Abfälle.
a) Festlegen der Emissionswerte, die in ppmv, mg/Nm3, g/GJ, kg/h oder kg/t des Produkts ausgedrückt werden. Die meisten dieser Einheiten müssen berechnet und auf Gastemperatur, Feuchtigkeit, Druck, Sauerstoffgehalt oder Wärmegehalt bezogen/umgerechnet werden;
b) Festlegung der Mittelungszeit für die Emissionswerte als Stunden-, Monats- oder Jahresmittel;
c) Festlegung von Ausfallzeiten und entsprechenden Notfallregelungen für den Bypassbetrieb des Überwachungssystems oder beim Abschalten der Anlage;
d) Festlegung von Methoden zur nachträglichen Ergänzung von Daten, die fehlen oder infolge eines Gerätefehlers verlorengegangen sind;
e) Festlegen des Parametersatzes, der zu messen ist. Je nach Art des Industrieprozesses können die erforderlichen Informationen unterschiedlich sein. Das betrifft auch den Ort der Messung innerhalb des Systems.
Schlagworte