Untersuchungen zur Technik der Rauchgasentschwefelung mit Meerwasser als Betriebsmedium und dem Schwerpunkt der gekoppelten Gewinnung von Strom und Trinkwasser

Projektnummer 353

Die Innovation des F&E-Projektes liegt in der Nutzung der Sole aus der Trinkwassererzeugung zur Entschwefelung des Abgases aus fossilbefeuerten Kraftwerken. Durch die Kopplung der Anlagen auf stofflicher und energetischer Ebene kann (neben dem bereits bekannten Einsparpotential durch die Nutzung der Abwärme des Kraftwerkes) die benötigte Wassermenge deutlich reduziert werden, wodurch vorhandene Ressourcen geschont und die Möglichkeit einer effektiven Nachbehandlung sowie der katalytische Effekt der Spurenstoffe (Eisen, Mangan, etc. ) auf die Oxidation deutlich verbessert werden. Durch die Rückvermischung der Sole vor der Einleitung wird der Salzgehalt herabgesetzt, wodurch negative Auswirkungen auf Flora und Fauna minimiert werden.

Das Forschungsprojekt wird von drei Forschungseinrichtungen bearbeitet. Forschungsstelle 3 (Universität Duisburg-Essen, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Lehrstuhl für thermische Verfahrenstechnik) liefert die thermodynamischen Grundlagendaten für die zu untersuchenden Meerwässer. Diese werden in Form von Aktivitätskoeffizienten als Funktion der Elektrolyt-Konzentrationsbereiche aufgestellt, um eine echtzeitfähige Einbindung in CFD-Programme zu ermöglichen. Forschungsstelle 2 (Institut für Energie- und Umwelttechnik e.V.) errichtet und betreibt eine Pilotanlage bestehend aus einer Meerwasserentsalzungsanlage, einem Wäscher und einem Oxidationsbecken, in der verschiedene, synthetisch hergestellte Solen untersucht werden. Zu deren Herstellung stehen eine Vakuumdestillation, eine Mehrfacheffektverdampfung (MED) und mehrere Umkehrosmoseanlagen zur Verfügung. Durch die unterschiedlichen Betriebsbedingungen der Entsalzungstechnologien können Solen mit verschiedenen Qualitäten erzeugt werden. Anhand der aufgenommenen Messdaten werden die reaktionskinetischen Parameter in ein auf die Pilotanlage abgestimmtes CFD-Modell (Forschungsstelle 1, TU Dortmund, Fakultät Bio und Chemieingenieurwesen, AG Strömungsmechanik) iterativ eingebunden. Das Resultat der CFD-Simulation ist somit ein Zwischenergebnis, das die Pilotanlagenversuche mit verschieden zusammengesetzten Elektrolytlösungen abbildet. Auf Basis dieses Zwischenergebnisses lassen sich strömungsmechanisch beeinflusste Begasungen für das Oxidationsbecken mit realistischen Größen- und Betriebsmengen-Ansätzen berechnen. Mit dem angestrebten Forschungsvorhaben werden die technischen Grundlagen erarbeitet, um die Sauerstoffaufnahme und die Reaktionskinetik während und nach der Absorption realitätsnah zu beschreiben.

Der Arbeitskreis Abgasreinigungstechnik begleitet die Untersuchungen. Das IGF-Vorhaben (17118 N) der Forschungsvereinigung VGB-FORSCHUNGSSTIFTUNG wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.