Aluminium behindert Kalkstein bei der Arbeit

Aluminimum?

Stellen Sie sich vor: Bei der Entschwefelung von Rauchgasen tritt plötzlich ein Stoff auf, der die Arbeit Ihres Kalksteins behindert. Was ist zu tun? Nun, gründlich nachdenken und der Ursache auf den Grund gehen. In dem hier dargestellten Fall entschieden die Betreiber richtig! Die Ursache war dann auch schnell gefunden: Aluminiumfluoride aus dem Rauchgasstaub, die sich als Mineralien ablagern und die Kalkprodukte bei ihrer Reaktionsarbeit behindern. Wie man dieses Problem unter anderem auch mit Kalkhydrat wieder in den Griff bekommen hat, stellen wir hier vor.

Was war geschehen?

Mechanismus der AIF<sub>X</sub>-Inhibierung</p>

Aluminiumfluorid-Inhibierung - so der Fachterminus - war für das zeitweilig angefallene Problem bei drei Anlagen verantwortlich. Gewisse mineralische Apatitgruppen unter dem Kürzel AlFx, deren Quelle freie Aluminium- und Fluoridionen sind, tragen dazu bei, dass Kalkstein als Rauchgasabsorptionsmittel nicht wie gewohnt seine volle Wirkung entfalten kann. Als Quelle für die freien Ionen wurde der Staub im Rauchgas vermutet. Gut löslich sind diese Verbindungen aber nur bei pH-Werten unter 4; ab pH=5,7 kommen sie nur noch in teilchengebundener Form vor und sind dann wirkungslos. Die Probleme tauchen also dann auf, wenn im Anfahrbetrieb, bei Reinigungsarbeiten oder anderen Betriebsumstellungen der pH-Wert zu niedrig und/oder die Konzentration der Aluminiumionen in der Absorbersuspension zu hoch ist (8 bis 15 ppm).

»Fly Ash Impact on Limestone Reactivity«

— so lautet der englische Name des Forschungs- und Untersuchungsprojekts, das gleich nach dem ersten Auftreten dieses Phänomens ins Leben gerufen wurde. Das Ziel des Vorhabens bestand darin, zu ermitteln, wie sich unterschiedliche Typen Flugasche auf die Reaktivität des Kalksteins auswirken. Dazu wurden in einer künstlichen Absorptionssuspension bei unterschiedlichen pH-Werten und Kontaktzeiten AlFx-Konzentrationen analysiert und mit den Werten der betroffenen Anlagen verglichen.

Drei Anlagen, drei Problemursachen ...

GAVO-Anordnung

Bei Anlage 1 wurde in einem Testprogramm SAV-Produkt (Sprühabsorptionsprodukt) parallel zum Kalkstein zugegeben. Dieses Produkt enthielt einen hohen Anteil an freiem Aluminium.

Bei der 2. Anlage war ein ungünstig angelegter GAVO (Rauchgasvorwärmer) die Ursache für eine vermehrte Flugascheablagerung und damit Auslaugung und Rücklauf des Aluminiumanteils in den Absorber.

... und eine dreistufige Strategie

Nach Analyse der unterschiedlichen Ursachen wurden folgende Strategien herausgearbeitet:

  • Eine Änderung der Betriebsbedingungen, um zu einer schnelleren Entfernung des freien Aluminiums zu kommen. Dies kann vor allem durch eine Erhöhung des Abwasserdurchlaufs erreicht werden.
  • Zugabe von Kalkhydrat als reaktiveres Absorptionsmittel
  • Konstruktive Änderungen

Ergebnisse und Erkenntnisse des Projekts »Alu-Minimum«

Wichtigstes positives Ergebnis der Aktivitäten war die Stabilisierung des störungsfreien Betriebs der Entschwefelungsanlagen. Im Zuge der Forschungsarbeit haben sich folgende Erkenntnisse für die Praxis herauskristallisiert:

  • Der Verlust an Kalksteinreaktivität ist an die Freisetzung von Aluminium gebunden.
  • Ein geringer pH-Wert und eine verlängerte Kontaktzeit verstärken die aluminiuminduzierte Inhibierung.
  • Kohle und Feuerung beeinflussen die Fähigkeit der Flugasche, Aluminium freizusetzen.

Fazit: Die Stabilität des pH-Wertes ist entscheidend

AlFX-Inhibierungen in Rauchgasreinigungsanlagen zeichnen sich durch einen Abfall beim Betriebs-pH-Wert aus. Erst bei stabil hohem pH-Wert werden die freien AlFx-Komplexe an Partikel gebunden und inaktiv. Mäßige Inhibierungen kann man durch eine Reihe von Maßnahmen in den Griff bekommen:

  • Verminderung der Schwefelbelastung
  • Einsatz von Kalkhydrat
  • Einsatz von Puffersubstanzen wie z.B. Adipinsäure

Ist die Ursache erstmal erkannt, dann gibt es eine Menge Möglichkeiten, dem Kalkstein wieder seine alte Kraft zurückzugeben: »Maxreinigung« durch »Minaluminium«!

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