Abb. 1: Verbrennungsanlage einschl. Rauchgasreinigungsanlagen und Steuerungseinrichtungen

Messung und Minderung von Quecksilber

Emission | SM-4

Neue Regulierungen für die abfallverbrennung

Im Dezember 2019 wurde das neue BVT-Merkblatt für die Abfallverbrennung in der EU veröffentlicht. Ein wichtiges Thema in den Schlussfolgerungen ist die Forderung nach einer kontinuierlichen Überwachung der Quecksilber (Hg)-Emissionen.
Die EU-Mitgliedstaaten sind jetzt verpflichtet, die BVT Schlussfolgerungen bis Dezember 2023 in ihre nationalen Gesetzgebungen aufzunehmen.

Aufgrund der genannten Emissionswerte in den BVT-Schlussfolgerungen ist davon auszugehen, dass die nationalen Emissionsgrenzwerte für Hg gesenkt werden. Dies führt mit großer Wahrscheinlichkeit zu nötigen Optimierungen der Hg-Minderung und auch der eingesetzten Hg-Emissionsmessgeräte bei Abfallverbrennungsanlagen und sogenannten Mitverbrennern, wie z. B. Zementwerke.

Da Abfall eine unbekannte Mischung aus inhomogenem Material ist, ist es schwieriger, im Vergleich zur Verbrennung von Kohle, jede Hg-Emissionsspitze zu verhindern. Insbesondere, wenn wie heute meist üblich, nur am Kamin eine kontinuierliche Hg-Messung installiert ist. Hg-Emissionsspitzen, die hier erfasst werden, haben dann schon die gesamte Rauchgasreinigung verunreinigt, und es kann lange dauern, bis die Hg-Konzentration im Kamin wieder ein normales Niveau erreicht.

Die ENVEA-KomplettLösung

Um die Sicherstellung niedriger Hg-Emissionen durch Verbrennung und Mitverbrennung von Abfällen zu verbessern, bietet ENVEA eine Komplettlösung durch den Einsatz verschiedener Technologien seiner Produktpalette an. Grundlage ist hierbei, dass die Quecksilbermessung zunächst auf der Rohgasseite im Prozess stattfindet, um so eine ausreichende Reaktionszeit für die erforderliche Adsorbens-Dosierung zu generieren. Die erforderliche QAL1-zertifizierte, behördliche Hg-Messung findet im Kamin statt.

Wie in Abbildung 1 dargestellt, sind bei dieser Komplettlösung vier Geräte erforderlich:

Eine kontinuierliche Hg-Messung auf der Rohgasseite durch einen speziellen Hg-Prozessanalysator (SM-4R), der an die Prozessbedingungen angepasst ist und eine sehr schnelle Reaktion über einen breiten Konzentrationsbereich von Hg ermöglicht.
Eine kontinuierliche Überwachung der Adsorbens-Dosierung mit unserem SolidFlow 2.0, einem Feststoff-Durchflussmessgerät, zur Überwachung in Echtzeit.
Eine kontinuierliche, QAL1-zertifizierte Hg-Messung (SM-4) auf der Reingasseite im Kamin.
Die Verwendung unserer WEX™-Software zur Verarbeitung der gemessenen Werte und vorausschauender Berechnung von Durchschnittswerten zur Optimierung der Adsorbens-Dosierung.

Diese vier Komponenten ermöglichen eine Optimierung des Rauchgasreinigungsprozesses und damit eine hohe Sicherheit bei der Kontrolle der Hg-Emissionen. Darüber hinaus führen unsere Systeme zu einer Optimierung sowohl der Adsorbens-Rezirkulationsrate als auch dessen Neudosierung. Die Folge: Kostenersparnis in nicht unerheblichem Maße.
SM-4Sollte zudem, abhängig von der verwendeten Technologie zur Hg-Minderung, auch eine Speziierungsmessung von Hg0 und Hg2+ sowie Hggesamt erforderlich sein, so können wir diese durch eine modifizierte Version unseres Hg-Analysators ebenfalls ermöglichen.

Zur kontinuierlichen Messung auf der Rohgasseite setzen wir unseren ENVEA SM-4R Hg ein. Dieser basiert auf Atomabsorption. Er verfügt über eine Verdünnungssonde, die einen weiten Messbereich und die Eliminierung von Interferenzen durch Matrixgase ermöglicht. Das Probenahmesystem ist beheizt, um die Ansammlung von Hg in der Sonde zu vermeiden. Im thermo-katalytischen Reaktor wird das ionische Hg in elementares Hg umgewandelt. Daher ist eine beheizte Probenahmeleitung zwischen der Probenahmesonde und dem Analysator nicht erforderlich.

Der Hg-Prozessanalysator SM-4R hat eine kurze Reaktionszeit, die für eine echte Optimierung des Gesamtprozesses erforderlich ist.
Zur kontinuierlichen Messung auf der Reingasseite setzen wir unseren QAL1-zertifizierten ENVEA SM-4 Hg-Analysator ein. Dieser Analysator enthält zusätzlich eine Goldfalle und ermöglicht so eine präzise Hg-Messung im Bereich von wenigen µg/Nm³. Er kann daher zur gesetzlichen Emissionsüberwachung am Kamin eingesetzt werden.

Durch die Kombination der beschriebenen Mess- und Auswertekomponenten kann beim Erfassen einer Hg-Spitze im Rohgas die Adsorbermenge mit einer kurzen Reaktionszeit so optimiert werden, dass eine Grenzwertüberschreitung im Reingas effizient und kostenoptimiert vermieden wird.

Um auch zukünftige niedrigere Grenzwerte zuverlässig zu erfassen, wurde zwischenzeitlich der neue Hg-Analysator SM-5 entwickelt. Dieser Analysator befindet sich zurzeit
in der Eignungsprüfung mit einem angestrebten kleinsten Zertifizierungsbereich von 0-5 µg/Nm³.