Gasreinigungstechnik
Um Erosionen, Korrosionen oder Ablagerungen in nachschalteten Anlagenteilen und emissionsseitige Umweltbelastungen durch die im Produktgas enthaltenen Partikel, Alkalien, Teer-, Stickstoff-, Schwefel — und Halogen-Verbindungen zu minimieren, muss vor der Gasnutzung — z. B. in Gasmotoren oder Gasturbinen, vor allem aber in Brennstoffzellen oder in chemischen Synthesen — ein teilweise erheb — licher technischer Aufwand zur Produktgasreinigung betrieben werden. AuBerdem enthalten einige Biomassefraktionen so viel Stickstoff, dass die Menge der daraus bei der Vergasung und anschlieBenden Produktgasnutzung gebildeten Stickstoff — Verbindungen (z. B. NOx) ein unerwunscht hohes bzw. gesetzlich nicht zulassiges AusmaB annimmt; deren Verringerung ist deshalb auch aus Umweltschutzgrunden zwingend notwendig. Das gilt sinngemaB auch fur im Gas moglicherweise — in Abhangigkeit der eingesetzten Biomasse — enthaltene Schwefel — und Halogen — Verbindungen sowie andere Spurenstoffe (z. B. Cadmium, Blei).
Die einzelnen Gasnutzungstechnologien und/oder die gesetzlichen Vorgaben zur Luftreinhaltung machen damit — entsprechend ihren jeweiligen technischen Anforderungen der eingesetzten Konversionsanlagentechnologie — damit eine Ab — scheidung der potenziell im Produktgas enthaltenen Schadkomponenten erforder — lich. Die dazu einsetzbaren Abscheidetechniken bestehen als Gesamtsystem zu — meist aus mehreren Schritten; d. h. aus einer Hintereinanderschaltung von Gasrei- nigungskomponenten wie beispielsweise Zyklone, Filter, Wascher oder Adsorber.
Derartige Gasreinigungssysteme lassen sich auch in die nasse Gasreinigung bei niedrigen Temperaturen (auch als Kaltgasreinigung bezeichnet) und die trockene
Gasreinigung (auch als HeiBgasreinigung bezeichnet) einteilen. Die Auswahl des Temperaturbereiches der Abscheidung wird dabei aber letztlich von der Gasnut — zung vorgegeben. So sind beispielsweise fur Gasmotoren niedrige Eintrittstempe — raturen des Produktgases notwendig; damit kommt hier im Regelfall eine Kaltgas — reinigung zum Einsatz. Die HeiBgaseinigung ist hingegen dann vorteilhaft, wenn das Produktgas bei hohen Temperaturen weiter verwendet werden kann (z. B. Einsatz in Gasturbinen) und eine Abkuhlung thermodynamisch ungunstig ware.
Nachfolgend werden die einzelnen Techniken zur Abscheidung der wichtigsten Schadkomponenten erlautert. Dabei werden allerdings nur die jeweiligen Beson — derheiten in Bezug auf die Reinigung von Produktgas zum Unterschied zu der Abgasreinigung (Kapitel 10.4) dargestellt und diskutiert. Dabei wird deutlich, dass zur Abscheidung von unerwunschten Schadkomponenten aus dem Produktgas einer Biomassevergasung eine Vielzahl an Verfahrensoptionen mit jeweils unter — schiedlichen Vor — und Nachteilen zur Verfugung stehen. Ein Uberblick dieser Vor — und Nachteile zeigt Tabelle 11.8. Zuvor werden aber die Anforderungen unter — schiedlicher Gasnutzungsoptionen an die Produktgasreinheit diskutiert.
Tabelle 11.8 Eigenschaften verschiedener Abscheidetechniken zur Rohgasreinigung /11-42/, /11-69/, /11-97/, /11-111/, /11-121/
Abscheidetyp |
Schadkomponente |
Vorteile |
Nachteile |
Zyklon |
Staub, (Teer): dp > 5 pm |
niedriger Druckver — geringe Abscheideleistung lust, hohe Temperatur, bei dp < 5 pm geringe Kosten |
|
Gewebefilter |
Staub, Teer, Alkalien: dp < 0,5 pm |
hohe Abscheide — leistung |
hoher Druckverlust, Abkuhlung auf < 250 °C erforderlich |
Wascher, Nassabscheider |
Teer, Staub, Alkalien, Stickstoff-, Schwefel — Verbindungen |
kommerziell erprobt, universell einsetzbar |
Abwasseranfall bei Was — sereinsatz, Abkuhlung erforderlich, hoher Druck — verlust |
Elektro- abscheider |
Teer, Staub, Alkalien |
hohe Abscheide- leistung, geringer Druckverlust |
Abscheideminimum bei dp = 5 pm, teuer in An — schaffung, Abwasseranfall (bei Nasselektroabschei — der) |
HeiBgasfilter |
Staub, (Teer), Alkalien: dp < 0,5 pm |
Temperatur < 900 °C, hoher Abscheidegrad |
hoher Druckverlust, teuer, Problem mit Teer (Verkle — ben), Alkalien (Korrosion) |
Katalysator |
Teer, Stickstoff — verbindungen |
kein Abwasser, keine Kuhlung |
Deaktivierung durch Kata — lysatorgifte, noch im F&E — Stadium, hohe Kosten |
Thermische Teerreduktion |
Teer |
kein Abwasser |
Wirkungsgradmindernd (Teilverbrennung), unvoll — standige Teerzerstorung |
dp Partikeldurchmesser |