Reduzierung des FGD-Abwasservolumens
Die nasse Rauchgasentschwefelung (FGD, Wet Flue Gas Desulfurization) ist ein weit verbreitetes Verfahren zur Entfernung von Schwefeloxiden (SOx), insbesondere Schwefeldioxid (SO₂), aus Rauchgasen von Kohlekraftwerken, Müllverbrennungsanlagen und anderen industriellen Verbrennungsprozessen. In diesen Anlagen absorbiert eine Kalkstein- oder Kalksuspension die Schwefeloxide im Absorber. Dabei entstehen Gips und weitere Nebenprodukte. Um einen stabilen Betrieb des Absorbers sicherzustellen, muss ein Teil der zirkulierenden Waschflüssigkeit kontinuierlich ausgeschleust werden. Dieser Abwasserstrom enthält hohe Konzentrationen gelöster Salze, suspendierter Feststoffe, Gips, Silikate, Chloride, Schwermetalle und weiterer Verunreinigungen. Da Umweltauflagen weltweit zunehmend strenger werden, setzen viele Betreiber auf Konzepte wie Minimum Liquid Discharge (MLD) oder Zero Liquid Discharge (ZLD), um Abwassermengen zu reduzieren und Wasser möglichst weitgehend wiederzuverwenden. In vielen Behandlungssystemen für Abwasser aus nasser Rauchgasentschwefelung werden Sprühtrockner eingesetzt, um das Abwasser zu verdampfen und einen trockenen Feststoffrückstand zur Entsorgung zu erzeugen. Die Sprühtrocknung ist jedoch sehr energieintensiv. Eine Vorkonzentration des FGD-Abwassers vor dem Eintritt in den Sprühtrockner kann den Energiebedarf deutlich senken, Betriebskosten reduzieren und die thermische Gesamteffizienz der Anlage verbessern.
Fouling und Scaling
Herausforderung
Abwasser aus nasser Rauchgasentschwefelung ist ein besonders anspruchsvoller Stoffstrom für Verdampfungsprozesse. Die ausgeschleuste Waschflüssigkeit ist typischerweise gipsgesättigt und enthält hohe Konzentrationen scalingrelevanter Bestandteile wie Calcium, Sulfat, Magnesium, Silikate und suspendierte Feststoffe. Wenn Wasser entzogen wird, steigen die Konzentrationen dieser Inhaltsstoffe weiter an. Dadurch können sich Ablagerungen auf den Wärmeübertragungsflächen bilden, die die Wärmeübertragung beeinträchtigen und den zuverlässigen Betrieb konventioneller Verdampfer erheblich erschweren. Viele Anlagen setzen deshalb weiterhin auf die Sprühtrocknung als robuste, aber energieintensive Lösung. Dabei geht jedoch potenziell rückgewinnbares Wasser verloren. Die zentrale Aufgabe besteht daher darin, FGD-Abwasser trotz seiner starken Fouling- und Scaling-Neigung zuverlässig vorzukonzentrieren. So kann das Abwasservolumen vor der Sprühtrocknung deutlich reduziert und der Energiebedarf der nachgeschalteten Trocknung gesenkt werden.
Die Lösung: Klaren-MVR
Unser Klaren-MVR ist speziell für anspruchsvolle Abwasserströme mit hoher Fouling- und Scaling-Neigung ausgelegt, wie sie bei der Ausschleusung aus nassen FGD-Systemen auftreten. Für diese Anwendungen ist das System mit selbstreinigender Technologie ausgestattet. Dadurch ist eine zuverlässige Verdampfung auch unter stark gipsbildenden Betriebsbedingungen möglich.
Klaren-MVR:
Schematische Darstellung
In den Wärmeübertragern der Verdampfer strömt das Abwasser gemeinsam mit speziellen Reinigungspartikeln von unten nach oben durch die Rohre. Die Reinigungspartikel bilden dort eine Wirbelschicht. Sie werden durch die Strömung kontrolliert in Bewegung gehalten und erzeugen entlang der Rohrinnenwände eine kontinuierliche, schonende Reinigungswirkung. Dadurch wird die Bildung von Fouling- und Scaling-Schichten verhindert. Ein speziell ausgelegtes Einlauf- und Verteilungssystem sorgt für eine gleichmäßige Strömung sowie eine homogene Verteilung der Reinigungspartikel über alle Rohre. So wird die Reinigungswirkung über die gesamte Wärmeübertragungsfläche zuverlässig aufrechterhalten. Das Ergebnis ist eine stabile und energieeffiziente Verdampfung selbst bei anspruchsvollem FGD-Abwasser. Die selbstreinigende Konfiguration hält die Wärmeübertragungsflächen sauber, ermöglicht einen zuverlässigen Langzeitbetrieb und unterstützt eine maximale Reduzierung des Abwasservolumens.
Wird Klaren-MVR vor einem Sprühtrockner installiert, reduziert diese Anlage das Volumen des Abwassers, das in der nachgeschalteten Endtrocknung behandelt werden muss. Dadurch sinken sowohl der Kapital- und Energiebedarf der Sprühtrocknung: die thermische Effizienz der Gesamtanlage verbessert sich und die Wasserrückgewinnung steigt.
Zuverlässiger Betrieb für MLD-Systeme
Für Betreiber von Anlagen zur Behandlung von Abwasser aus nasser Rauchgasentschwefelung ermöglicht Klaren-MVR mit selbstreinigender Konfiguration einen zuverlässigen MLD-Betrieb – auch bei Strömen mit hoher Scaling-Neigung.
Vorteile
- Zuverlässige Verdampfung von stark Scaling-belastetem FGD-Abwasser
- Maximale Reduzierung des Abwasservolumens vor der Sprühtrocknung
- Geringere Investitionskosten für nachgelagerte Sprühtrocknung
- Stabiler Langzeitbetrieb durch kontinuierliche mechanische In-situ-Reinigung der Wärmeübertragungsflächen
- Deutlich verbesserte Anlagenverfügbarkeit im Vergleich zu nicht selbstreinigenden Systemen
- Reduzierte Wartungs- und Betriebskosten
- Geringerer Energiebedarf durch stabile Wärmeübertragungsleistung
- Verbesserte thermische Gesamteffizienz der Anlage
- Erhöhte Wasserrückgewinnung und Wiederverwendung
- Möglichkeit, Dampf für die Stromerzeugung oder andere Prozessaufgaben einzusetzen
- Wirtschaftlicher Weg zur Umsetzung von MLD- oder ZLD-Anforderungen
Erprobt für FGD-Abwasser
Die selbstreinigende Konfiguration hat ihre Wirksamkeit bereits in industriellen Anwendungen mit stark gipsbedingter Fouling-Neigung gezeigt. Erfahrungen aus anderen Industrien mit gipshaltigen Prozessströmen belegen, dass eine stabile Wärmeübertragungsleistung auch unter anspruchsvollen Scaling-Bedingungen aufrechterhalten werden kann. Darüber hinaus wurde das Betriebsprinzip der Klaren-MVR-Anlage für die Behandlung von Abwasser aus nasser Rauchgasentschwefelung im Rahmen eines Pilotversuchs in einem Kohlekraftwerk in China unter realitätsnahen Prozessbedingungen erfolgreich validiert.
MLD und ZLD wirtschaftlich umsetzen
Durch die zuverlässige Vorkonzentration von FGD-Abwasser entlastet die Klaren-MVR-Anlage die nachgelagerte Sprühtrocknung deutlich. So lassen sich Investitions- und Energiebedarf reduzieren, die Anlageneffizienz verbessern und MLD- oder ZLD-Anforderungen wirtschaftlich umsetzen.
