Chinesische Entschwefelungstechnologien: Produkte und Anwendungen? 

Wenn man über chinesische Entschwefelungstechnologien spricht, denken viele sofort an riesige Absorber in Wärmekraftwerken. Aber in Wirklichkeit ist das Spektrum der Lösungen und die Nuancen ihrer Anwendung viel breiter und interessanter, wenn man genauer hinschaut. Ein häufiger Fehler besteht darin, anzunehmen, dass alles nur vom Kauf von Reagenzien wie Kalkstein abhängt und der Rest eine Frage der Technologie ist. In Wirklichkeit gibt es viele Details, die darüber entscheiden, ob die Installation wie ein Zauber funktioniert oder jahrelang zu Kopfschmerzen führt, von der Wahl eines bestimmten Stromkreises bis hin zu den Feinheiten des Vor-Ort-Betriebs. Ich werde einige Beobachtungen aus der Praxis mitteilen.

Von der Theorie zum „Dreck“: die Entwicklung der Ansätze

In der Vergangenheit hat China großen Wert auf die nasse Kalkstein-Gips-Methode gelegt, die so etwas wie ein Goldstandard für große Kraftwerke darstellt. Es scheint, dass die Technologie weltweit getestet wurde. Aber örtliche Besonderheiten des Brennstoffs, Anforderungen an das Nebenprodukt Gips und vor allem Probleme mit dem Wasserverbrauch und dem Abwasser zwangen die Ingenieure dazu, die Pläne ständig zu verfeinern. Sie können nicht einfach ein deutsches oder japanisches Projekt übernehmen und kopieren. Wenn Kohle beispielsweise einen hohen Aschegehalt oder eine bestimmte Aschezusammensetzung aufweist, könnte ein Standard-Hydrozyklonsystem häufiger als erwartet verstopfen. Es war notwendig, mit einer Vorspülung der Rauchgase oder einer Modifikation der Sprühdüsen zu experimentieren.

Ein anderer Ansatz, Halbtrocken- und Trockenverfahren, gewann nach und nach an Bedeutung, insbesondere bei kleineren Industriekesseln oder bei Nachrüstungen, bei denen kein Platz für sperrige Abwasseraufbereitungssysteme war. Hier begannen chinesische Hersteller, gestützt auf ihre Erfahrung, recht elegante Lösungen mit einer zirkulierenden Wirbelschicht (CFB) und der Injektion von gelöschtem Kalk anzubieten. Der Wirkungsgrad ist etwas geringer, aber die Bedienung ist einfacher und es gibt keine Probleme mit flüssigen Abfällen. Dies hat aber auch seinen eigenen „Rechen“: Die Feinheit des Sorptionsmittels, die Gleichmäßigkeit der Gasverteilung im Reaktor, die Bekämpfung von Verklebungen in der Apparatur – all dies erforderte eine Feinabstimmung vor Ort.

Ein interessanter Fall fällt mir ein: Sie haben versucht, an einem der Zementöfen ein Standard-Trockenschema anzupassen. Die berechneten Indikatoren waren gut, aber in der Praxis stieg die Effizienz der Entschwefelung sprunghaft an. Es stellte sich heraus, dass die Ursache erhebliche Schwankungen in der Temperatur und im Volumen der den Ofen verlassenden Gase waren, die in der ursprünglichen Konstruktion nicht ausreichend berücksichtigt wurden. Wir mussten das Dosiersystem im laufenden Betrieb umbauen und einen zusätzlichen Temperierkreislauf vor dem Reaktor einführen. Dies ist ein typisches Beispiel, wenn die Theorie auf nichtideale Bedingungen der realen Produktion trifft.

Schlüsselprodukte und „Hardware“: Was sich hinter den Abkürzungen verbirgt

Wenn wir über Produkte sprechen, können wir uns nicht nur auf chemische Reagenzien beschränken. Das ist immer komplex: eine technologische Lizenz, ein grundlegendes Design, die Schlüsselausrüstung und natürlich die Sorbentien selbst. Unter den Reagenzien werden neben dem klassischen Calciumcarbonat zunehmend auch Calciumhydroxid für Trockenverfahren und in besonderen Fällen Natriumbicarbonat eingesetzt. Letzteres bietet eine sehr hohe Effizienz, der Preis ist jedoch unterschiedlich. Die Lösung ist immer ein Kompromiss.

Was die Ausrüstung betrifft, haben chinesische Maschinenbauunternehmen hier große Fortschritte gemacht. Dabei geht es nicht nur um die Absorber bzw. CFB-Reaktoren selbst, sondern auch um Hilfssysteme. Zum Beispiel Anlagen zur Aufbereitung und Injektion von Kalksteinsuspensionen. Die Qualität und Zuverlässigkeit hydraulischer Mischpumpen, die Verschleißfestigkeit von Sprühdüsen – von diesen scheinbaren Kleinigkeiten hängt die Stabilität der gesamten Anlage ab. Ich habe Situationen gesehen, in denen man bei den Einspritzdüsen Geld gespart hat und nach sechs Monaten Betrieb der Wirkungsgrad aufgrund von ungleichmäßigem Sprühen und Erosion um 15 % gesunken ist.

Unabhängig davon sind die Überwachungs- und Kontrollsysteme hervorzuheben. Moderne chinesische Projekte umfassen fast immer recht fortschrittliche automatisierte Prozesskontrollsysteme, die nicht nur Daten lesen, sondern auch die Optimierung des Reagenzienverbrauchs in Abhängigkeit von den aktuellen Gasparametern (SO2, O2, Temperatur) ermöglichen. Doch die Implementierung eines solchen Systems ist nur die halbe Miete. Es ist wichtig, dass das Personal vor Ort die Logik seiner Funktionsweise versteht und nicht einfach nur den Anweisungen folgt. Es kam vor, dass Bediener die automatische Durchflusskorrektur abschalteten und den manuellen Modus „nach Gefühl“ bevorzugten, was alle potenziellen Einsparungen zunichte machte.

Anwendungsbereich: Außenenergie

Obwohl der Energiesektor der Hauptverbraucher ist, dringen Entschwefelungstechnologien aktiv in andere Branchen vor. Die Metallurgie, insbesondere Sinteranlagen und Hochöfen, stellt eine größere Herausforderung dar. Die Zusammensetzung von Gasen ist komplexer, die Temperatur höher und die Staubbelastung höher. Hier kommen häufig Hybridlösungen zum Einsatz. Zum Beispiel zunächst eine trockene oder halbtrockene Methode zur Primärreinigung und Kühlung und dann eine zusätzliche Reinigung mit einer subtileren Methode. Chinesische Auftragnehmer verfügen über beträchtliche Erfahrungen mit solchen Kombinationsplänen.

Die Zementindustrie ist eine besondere Geschichte. Dabei steht häufig nicht nur SO2 im Fokus, sondern auch Mercaptane und andere saure Gase. Eine interessante Anwendung der Technologie sind Öfen, in denen alkalische Bestandteile der Rohstoffe selbst (z. B. bestimmte Tone) zur Bindung von Schwefel genutzt werden können. Dies erfordert ein tiefes Verständnis der zugrunde liegenden Fertigungstechnologie selbst. Erfolgreiche Projekte werden stets in enger Zusammenarbeit mit Anlagentechnologen durchgeführt.

Ein weniger offensichtlicher, aber wachsender Bereich sind Verbrennungsanlagen und Biomassekessel. Die Volumina von Gasen sind kleiner, die Zusammensetzung kann jedoch sehr unterschiedlich sein. Für solche Anlagen werden häufig kompakte modulare Lösungen auf Basis von Trockensorbentien mit Beutelfiltern gewählt. Der entscheidende Punkt hierbei ist die richtige Auswahl des Filtergewebes, das den Bedingungen standhält, und ein genaues Sorptionsmittel-Dosiersystem, das schnell auf Anstiege der SO2-Konzentration reagieren kann.

Praktische Herausforderungen und Lektionen

Ohne Overlays ist kein Projekt vollständig. Eines der häufigsten Probleme, über das in Broschüren selten geschrieben wird, ist die Qualität des Wassers zur Herstellung der Suspension. Hohe Härte oder Chloridgehalt können zu Ablagerungen in Leitungen und verstopften Injektoren führen. In einer der Anlagen in Zentralasien musste dringend eine zusätzliche Wasserenthärtungsanlage installiert werden, was im ursprünglichen Vertrag nicht vorgesehen war.

Ein weiterer schmerzhafter Punkt ist die Entsorgung der Entschwefelungsprodukte. Gips aus Nasssystemen muss den Standards entsprechen, um verkauft zu werden. Wenn im Prozess etwas schiefging (zum Beispiel war die Sulfitoxidation aufgrund schlechter Leistung des Belüftungssystems unvollständig), war das resultierende Material von schlechter Qualität, was kein Verarbeiter akzeptieren würde. Es musste verschrottet werden, was die gesamte Wirtschaftlichkeit des Projekts zunichte machte. Daher wird mittlerweile nicht nur der Hauptanlage, sondern auch den Verarbeitungs- und Reinigungseinheiten des Nebenprodukts immer mehr Aufmerksamkeit geschenkt.

Die Betriebskultur ist vielleicht der nicht-technische, aber entscheidende Faktor. Die fortschrittlichste Anlage kann innerhalb von sechs Monaten ruiniert sein, wenn keine regelmäßige Überwachung durchgeführt, Pumpen nicht blockiert und Sensoren nicht kalibriert werden. Ich habe gesehen, wie in einer Anlage aufgrund des vorzeitigen Austauschs der Dichtungen einer Suspensionspumpe ein Leck auftrat, das die Fundamentplatte korrodierte. Die Reparatur der Ausrüstung kostet im Vergleich zur Wiederherstellung des Fundaments und Ausfallzeiten ein paar Cent.

Ein Blick von innen: ein Beispiel für ein Fachinstitut

Um genauer zu sein, können wir ein Beispiel nehmenChengdu Yizhi Technology Co.(Ihre Website isthttps://www.yzkjhx.ru). Dabei handelt es sich nicht nur um einen Geräteverkäufer, sondern um ein auf dieser Grundlage gegründetes DesigninstitutChengdu Huaxi Chemical Technology Co.Mit einem eingetragenen Kapital von 120 Millionen Yuan widmen sie sich seit 2013 der Bereitstellung umfassender Lösungen. Ihre Arbeit zeigt deutlich die Entwicklung des Ansatzes: von der Lieferung einzelner Komponenten bis zum gesamten Zyklus – von der Laborforschung und Pilottests bis hin zu Design, Lieferung, Installation und Inbetriebnahme.

Aus ihrer Praxis sind Projekte für Stahlwerke interessant, bei denen kombinierte Methoden zum Einsatz kamen. Ihre Entwicklung wurde beispielsweise in der Sinteranlage eingesetzt – ein System zur Injektion von trockenem Sorptionsmittel in den Gaskanal mit anschließender Filterung, jedoch mit Vorkühlung und Befeuchtung des Gases in einer speziellen Kammer. Dadurch war es möglich, auch bei instabiler Ladungszusammensetzung eine stabile Leistung über den Basiswirkungsgrad von 90 % hinaus zu erreichen. Es ist wichtig, dass sie nicht nur die Anlage installierten, sondern Vorversuche an einer Pilotanlage durchführten und dabei speziell für diesen Rohstoff den optimalen Typ und die optimale Korngröße des Sorptionsmittels auswählten.

Ein weiterer wichtiger Punkt dieser Unternehmen ist die Arbeit mit Nebenprodukten. In einigen seiner Projekte für NasssystemeChengdu Yizhi-Technologiekonzentriert sich nicht nur auf die Produktion von kommerziellem Gips, sondern erwägt auch Möglichkeiten zur Herstellung von Schwefelsäure oder elementarem Schwefel aus konzentrierten SO2-Strömen. Dies ist die nächste Ebene, die die Entwicklungstiefe der Technologiekette angibt. Natürlich sind solche Entscheidungen nicht immer wirtschaftlich gerechtfertigt und erfordern eine gründliche Machbarkeitsstudie, aber die Tatsache einer solchen Fachkenntnis ist wichtig.

Aus welcher Richtung weht der Wind? Ein paar abschließende Gedanken

Mit Blick auf die Zukunft geht der Trend zu Flexibilität und Integration. Einfach verpackt? Entscheidungen gehören der Vergangenheit an. Es gibt immer mehr Anfragen nach Systemen, die in einem breiten Lastbereich betrieben werden können (was für erneuerbare Energiequellen wichtig ist), fernüberwacht und diagnostiziert werden können und, was noch wichtiger ist, auf strengere Standards nicht nur für SO2, sondern auch für damit verbundene Emissionen wie Schwermetalle oder NOx vorbereitet sind.

Die Arbeit an Sorptionsmitteln geht weiter. Dazu gehört die Erhöhung der Reaktivität von Kalkmaterialien durch spezielle Verarbeitung und die Entwicklung multifunktionaler Sorbentien, die mehrere Schadstoffe gleichzeitig einfangen können. Aber jede Innovation muss ihre Wirtschaftlichkeit nicht im Labor beweisen, sondern unter den Bedingungen eines realen, oft alles andere als idealen industriellen Ablaufs.

Um auf den Anfang zurückzukommen: Chinesische Entschwefelungstechnologien sind nicht mehr eine Frage des „Kaufens und Lieferns“. Dabei geht es um umfassendes Engineering, tiefe Anpassung an die Kundenbedingungen und letztlich um die Fähigkeit, praktische Probleme zu lösen, die immer an der Schnittstelle zwischen schöner Theorie und harter Produktionsrealität entstehen. Und die im Laufe der Jahre bei der Umsetzung von Projekten sowohl innerhalb als auch außerhalb Chinas gesammelten Erfahrungen, auch negative, sind hier vielleicht das wertvollste Kapital.