Technologien zur Entfernung von Schwefel aus Kohle

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Diesen Beitrag hat liaifeng zuletzt am 03.09.2018 um 11:18 bearbeitet. Technologien zur Entschwefelung von Kohle Die Kohle ist die reichhaltigste fossile Energiequelle der Welt; sie macht mehr als 70 % der weltweiten Vorräte an fossilen Brennstoffen aus. Derzeit macht Kohle etwa 30 Prozent des weltweiten Verbrauchs an Primärenergie aus. Laut Prognosen der Weltenergiekonferenz wird sich die Bedeutung von Kohle als wichtiger Bestandteil der Primärenergie über einen längeren Zeitraum hinweg nicht ändern. Es wird erwartet, dass Kohle im Jahr 2020 33,7 Prozent des weltweiten Verbrauchs an Primärenergie ausmachen wird. China ist ein großer Produzent und Verbraucher von Kohle. Derzeit liefert Kohle 75 Prozent der Primärenergie in unserem Land. In den kommenden Jahrzehnten wird Kohle weiterhin die wichtigste Primärenergiequelle für unser Land bleiben. Kohle hat als Energiequelle einen großen Beitrag zur Entwicklung der Menschheit geleistet. Doch bei der Gewinnung und Nutzung von Kohle entstehen auch eine Reihe von Umweltproblemen – insbesondere die sichtbaren sowie potenziellen Schäden, die durch die beim Verbrennen entstehenden Abgase verursacht werden. Diese schaden dem ökologischen Gleichgewicht und der Existenz der Menschen. 　　Die vier weltweiten Umweltprobleme: Luftverschmutzung, saurer Regen, Treibhauseffekt und Zerstörung der Ozonschicht haben durch das schnelle wirtschaftliche Wachstum die Lebensbedingungen der Menschen erheblich beeinträchtigt. Die Luftverschmutzung steht in direktem Zusammenhang mit der Energieerzeugung und -nutzung. Insbesondere die Gewinnung und Nutzung von Kohle ist die Hauptursache für Rauch, Säureregen sowie den Treibhauseffekt. Auch die Zerstörung der Ozonschicht hängt stark mit den Methan-(CH4)-Emissionen im Zuge des Kohleabbaus zusammen. 　　Tatsächlich sind Kohle sowie Erdgas und Öl an sich keine Quellen der Verschmutzung. Erst aufgrund unzureichender Technologien zur sauberen Nutzung und Umwandlung führt die Verwendung von Kohle als Hauptenergiequelle zu erheblicher Umweltverschmutzung. Für die durch die direkte Verbrennung von Kohle entstehenden Umweltprobleme gibt es bis heute keine wirksamen Lösungen. Daher ist der grundlegende Weg, um die niedrige Nutzungseffizienz von Kohle sowie die erhebliche Umweltbelastung zu bekämpfen, eine vernünftige, saubere und effiziente Nutzung der Kohlevorkommen sowie die intensive Entwicklung und Anwendung von Technologien für saubere Kohle. Das ist falsch! Keine Quelle für die Verweisung gefunden. Es ist sehr wichtig und notwendig, die Technologien zur Reinigung von Rauchgasen zu diskutieren und zu analysieren. 　　1.1 Auswirkungen der Kohlenutzung auf die Umwelt 　Die Nutzung von Kohle hat zum schnellen Wachstum der chinesischen Wirtschaft beigetragen. Allerdings ist die Effizienz der Kohlenutzung eher gering, was wiederum negative Auswirkungen auf die Umwelt hat. Qu Xiao’e bewertete die Umweltverschmutzung in China in den Jahren 1990–2009. Dabei wurden Umweltindikatoren wie die Emissionen von SO2 aus der Industrie, die Emissionen von industriellen Stäuben usw. herangezogen. Es zeigte sich, dass die energiepolitische Struktur, bei der Kohle eine zentrale Rolle spielt, zwar zur wirtschaftlichen Entwicklung beitrug, aber gleichzeitig zu erheblicher Umweltverschmutzung führte. 　　Die meisten Wissenschaftler untersuchen die Auswirkungen der Kohleverwendung auf die Atmosphäre. Einige Wissenschaftler führen ihre Forschung aus qualitativer Sicht durch. Dong Xueling und Liu Daman sind der Ansicht, dass der Rauch, der bei der Verbrennung von Kohle entsteht, viele potenziell schädliche Stoffe enthält. Insbesondere die einatembaren Partikel mit einer Größe von weniger als 10 µm verringern die Sichtbarkeit in der Atmosphäre und verschmutzen somit die Luftqualität. Lu Zhongxian und Tang Yongshun sind der Ansicht, dass bei der Kohleförderung große Mengen an Kohlenstaub und Feinstaub entstehen und dass die bei der Verbrennung freigesetzten Schadstoffe die Atmosphäre verschmutzen. Xu Ruilin und Wang Tijian sind der Ansicht, dass die Luftverschmutzung in der Provinz Jiangsu auf Kohleverbrennung zurückzuführen ist. Sie haben die Luftqualität in den Städten Jiangsus untersucht und festgestellt, dass die Schadstoffe in Abhängigkeit von ihrem Ausmaß in folgender Reihenfolge angeordnet werden können: Staubmenge, gesamte suspendierten Partikel, SO2 und NOX. Sun Nan ist der Ansicht, dass die Nutzung von Kohle zu einem Anstieg der Kohlendioxidkonzentration führt, was wiederum Veränderungen im globalen Klima zur Folge hat. Liu Haibin und Guo Zhengquan sind der Ansicht, dass der Anstieg der Kohlendioxidemissionen es in unserem Land erforderlich macht, die Nutzung von Kohleressourcen zu verstärken. 　　1.2 Überblick über Technologien zur Schwefelentfernung aus Kohle　　1.2.1 Notwendigkeit　　Abgesehen von etwa der Hälfte, die zur Stromerzeugung verwendet wird, kommen fast 30 % der chinesischen Kohle in Industriekesseln und 6 % für den privaten Brennbedarf zum Einsatz. Luo Jiao wies darauf hin, dass in unserem Land der Kohleverbrauch hauptsächlich durch direktes Verbrennen erfolgt. Dadurch entstehen große Mengen an schädlichen Schadstoffen wie Ruß, SO2, CO2 und NOX, die die Atmosphäre erheblich verschmutzen. 　　Laut dem „Bericht über den Umweltzustand in China 2013“ gab es im Jahr 2013 in den 473 Städten, in denen der Niederschlag überwacht wurde, in 44,4 % der Fälle sauren Regen. In 27,5 % der Städte trat saurer Regen häufiger als 25 % der Zeit auf. Dabei lag der jährliche Durchschnittswert des Niederschlags-pH in 29,6 % der Städte unter 5,6 (Säureregen), in 15,4 % unter 5,0 (stärkerer Säureregen) und in 2,5 % unter 4,5 (sehr starker Säureregen). Die Gebiete mit saurem Regen im ganzen Land konzentrieren sich entlang des Jangtse-Flusses sowie südlich dessen Mittel- und Unterlauf. Dazu gehören hauptsächlich große Teile der Provinzen Jiangxi, Fujian und Hunan sowie Chongqing. Ebenfalls betroffen sind die Regionen des Yangtze-Deltas, des Perlfluss-Deltas sowie der Südostregion von Sichuan. Die Fläche der Gebiete mit saurem Regen macht etwa 10,6 Prozent der Gesamtfläche des Landes aus. Der Säureregen in China ist von der Schwefelsäureart. SO2, das von Kraftwerken und anderen Quellen in die Atmosphäre freigesetzt wird, kann sich in der Luft ausbreiten und bis in entfernte Gebiete gelangen, wo er Säureregen verursacht. Der Verbrennung großer Mengen an schwefelreichem Kohle ist die Hauptursache für die starke saure Regenverschmutzung in den südwestlichen und zentral-südlichen Regionen. Die Schäden von saurem Regen an der Umwelt umfassen die Degradation von Wäldern, die Versauerung von Seen, das Absterben von Fischen, den Rückgang von aquatischen Arten, die Versauerung und Verarmung von Ackerböden, eine zunehmende Kontamination mit giftigen Schwermetallen, erhebliche Ertragsverluste bei Getreide, Gemüse und Früchten sowie die Beschädigung von Gebäuden, Brücken und Kulturgütern. 　　1.2.2 Ausreichendkeit Die Technologien zur Kontrolle der SO2-Emissionen lassen sich hauptsächlich in die Entschwefelung vor der Verbrennung (Kohlenreinigungstechnologien), die Entschwefelung während der Verbrennung (Fixierung von Schwefel im Ofen) sowie die Entschwefelung nach der Verbrennung (Entschwefelung von Rauchgasen, Flue Gas Desulfurization, FGD) einteilen. Die Entschwefelung vor der Verbrennung kann den größten Teil des anorganischen Schwefels im Kohle entfernen, doch gegen organischen Schwefel ist sie wirkungslos. Erst in Kombination mit anderen Entschwefelungstechniken lassen sich die SO2-Emissionen auf ein umweltfreundliches Niveau senken ； Die Entschwefelung während des Verbrennungsprozesses kann die Reinigungsverfahren vereinfachen und die Effizienz der Wärmeausnutzung erhöhen. Allerdings ist die Effektivität der Entschwefelung gering, es kommt zu einer Erhöhung der Staubemissionen. Zudem zerfallen die durch die Schwefelentfernung entstehenden Sulfate bei den hohen Temperaturen in Kohlefeuerungen ； Die Entschwefelung von Rauchgasen nach der Verbrennung ist eine relativ ausgereifte, stabile und effiziente Technologie. Sie gilt derzeit als die wirksamste und am weitesten verbreitete Entschwefelungsmethode zur Kontrolle der SO2-Emissionen in der Atmosphäre. 　　2. Technologien zur Entfernung von Schwefel aus Kohle vor der Verbrennung: Durch bestimmte Verfahren wird der Schwefelgehalt in der Kohle bereits vor deren Verbrennung oder Umwandlung entfernt. Dadurch kann der Schwefelgehalt während des Verbrennungsprozesses verringert werden, wodurch die durch die Kohleverbrennung entstehende Schwefeldioxidbelastung gesenkt wird. Die angewandten Methoden sind physikalische Methoden, chemische Methoden und mikrobielle Methoden. 　　2.1 Physikalische Entschwefelungstechnologien Bis heute ist die physikalische Entschwefelungstechnologie die einzige industriell angewandte Methode zur Reinigung von Kohle. Die in unserem Land weit verbreiteten Methoden wie das Trommelsieben, die Schwermediumselektion sowie die Flotationsmethode gehören alle zu den physikalischen Reinigungsverfahren. Der Sortierprozess, bei dem das Produkt von den Abfällen getrennt wird, ist der zentrale Schritt bei der physikalischen Reinigung von Kohle. Mit physikalischen Methoden kann Ton, Schiefer sowie Schwefel aus dem Rohkohle entfernet werden. Durch das Zerkleinern des Kohlestoffs werden die unreinen Stoffe, die durch nicht-chemische Bindungen mit dem Kohlestoff verbunden sind, von diesem getrennt. Anschließend kann man aufgrund des Unterschieds im Gewicht zwischen den organischen Bestandteilen, aus denen Kohle besteht (die grundlegende mikroskopische Struktur der Kohle), und den mineralischen Verunreinigungen mit höherer Dichte unterscheiden. Man kann die beiden auch anhand ihrer unterschiedlichen Oberflächenbeschaffenheit, ihres Magnetismus sowie ihrer Leitfähigkeit voneinander trennen. Die wichtigsten Verfahren sind: moderne Flotationsverfahren, Anreicherung mit Schwerflüssigkeiten, magnetische Trennung, elektrostatische Trennung, Kondensationsverfahren sowie die Trennung von Feinkohle mit Schwermedium-Schornsteinfängern. 　　Abbildung: Physikalische Reinigungssysteme für Kohle
2.2 Chemische Desulfurisierungstechniken
Bei den chemischen Desulfurisierungstechniken werden starke Basen, starke Säuren sowie starke Oxidationsmittel eingesetzt, um durch Prozesse wie chemische Reduktion, Stickstoffextraktion oder Pyrolyse den Schwefel aus der Kohle zu entfernen. Zu den gängigen Methoden gehören die Meyers-Methode, die CaCl2-Oxidationsmethode, die NaOH-Schmelzmethode, die (NH4)2O-Hydroxidmethode sowie die H2O2-Oxidationsmethode. Obwohl diese chemischen Methoden es ermöglichen, fast allen anorganischen Schwefel sowie einen großen Teil des organischen Schwefels aus der Kohle zu entfernen, weisen sie den Nachteil komplexer Prozessbedingungen und hoher Kosten auf. Manchmal müssen die Prozesse unter bestimmten Säure- oder Basenbedingungen durchgeführt werden – manchmal sogar bei hohen Temperaturen. Bei Kokereikohle hat es einen erheblichen Einfluss auf die Eigenschaften der Kohle – beispielsweise führt es zu einer Verschlechterung der Bindungseigenschaften sowie zu einem Rückgang der Heizwert. Derzeit ist es nur auf Laborforschungen beschränkt. 　　2.3 Biologische Entschwefelungstechnologie
Das Prinzip der mikrobiellen Entschwefelung besteht darin, dass bestimmte säure- und hitzetolerante Mikroorganismen im Verlauf ihres Wachstums Fe3+ sowie Schwefel aufnehmen und verarbeiten. Dadurch wird die Oxidation und Zersetzung von Pyrit gefördert. Die Entschwefelungsrate liegt bei über 90 %. Zu den wichtigsten Verfahren der mikrobiellen Entschwefelung zählen das Heap-Leaching-Verfahren, das Oberflächenoxidationsverfahren sowie das Auslaugungsverfahren. Doch die Desulfurisierungsreaktion ist zeitaufwendig und eignet sich nicht für die Anforderungen der industriellen Desulfurisierung. Im Vergleich zu physikalischen und chemischen Methoden erfordern mikrobielle Methoden geringere Investitionskosten und niedrigere Betriebskosten. Zudem können sie gezielt die in Kohle sehr fein verteilt vorhandenen Sulfide entfernen. 　　2.4 Zusammenfassung: Von den drei Methoden zur Schwefelentfernung – physikalische Methoden, physikochemische Methoden und mikrobielle Methoden – wird in der Industrie am häufigsten die physikalische Methode eingesetzt. Ihr Vorteil ist die geringe Kostenstruktur ； Die mikrobiologische Methode hat in- und ausländisch große Aufmerksamkeit erregt; für die industrielle Anwendung sind jedoch noch erhebliche technische Forschungs- und Entwicklungsarbeiten erforderlich ； Chemische Gesetze werden im Labor häufiger verwendet. In der zukünftigen Entwicklung wird meiner Ansicht nach eine effektive Kombination der drei Verfahren je nach Kohlequalität ein guter Entwicklungsweg sein. 　　3. Desulfurisierungstechnik im Ofen
Der Funktionsmechanismus dieser Technologie besteht darin, dass Kraftstoff sowie Kalziumkarbidpulver als Absorptionsmittel gleichzeitig in die Brennkammer eingeführt werden. Durch den Luftstrom werden die Kraftstoffpartikel, das Kalziumkarbidpulver sowie der Asche gemeinsam stark bewegt und so die Brennkammer gefüllt. Im Inneren der Brennkammer zerfällt das Kalziumkarbidpulver in Calciumoxid. Calciumoxid reagiert anschließend mit Schwefeldioxid zu Calciumsulfat. Die Temperatur in der Brennkammer sollte bei etwa 850–900 °C liegen, damit die Reaktion optimal ablaufen kann. 　　In der Regel wird ein zyklisches Fluidisierbett (CFB) verwendet. Dabei werden das Brennmaterial sowie das Desulfurierungsmittel von unten in die Verbrennungskammern an den Seitenwänden des Ofens eingebracht. Die Primärluft wird durch die Luftverteilungsvorrichtungen am Boden des Ofens zugeführt, während die Sekundärluft in der Mitte der Verbrennungskammern an den Seitenwänden eingeführt wird. Dadurch wird eine starke Mischung aus Kohlenstoffpartikeln und Luft erzielt, was zu einer „fluidisierten“ Verbrennung führt. Am Ausgang des Ofens befinden sich ein Tornado-Getreider und eine Rückführvorrichtung, die das abgetrennte Material wieder in den Ofen zur weiteren Verbrennung zurückführen. Dadurch wird ein Kreislauf des Materials erreicht, wodurch die Verbrennungs- und Desulfurierungszeit verlängert wird. So wird eine vollständige Verbrennung sowie eine effektive Desulfurierung erreicht. Die Abgase werden wie bei einem Pulverkohleofen in die Heizflächen am Ende des Ofens geleitet. 　　Die wichtigsten Reaktionen im Prozess der Schwefelentfernung bei der Verbrennung von Kohle in Brennöfen mit zyklischer Fluidisierbett-Technologie sind die Zersetzung von CaCO3 sowie die Sulfidierung von CaO mit SO2. Die Zersetzung von CaCO3 beeinflusst direkt die Aktivität des Desulfurisierungsmittels und somit letztendlich die Wirksamkeit der Desulfurisierung. Derzeit gibt es in der Forschung zur thermischen Zersetzung von Kalkstein noch keine eindeutigen Ergebnisse darüber, welcher chemische Reaktionsmechanismus den Zersetzungsprozess steuert und wie dies geschieht. 4 Prinzipe und Techniken der Entschwefelung von Rauchgas nach der Verbrennung　　4.1 Überblick　　Die Verfahren zur Entschwefelung von Rauchgas lassen sich in drei Arten einteilen: nasse, trockene und halbtrockene Verfahren. Die feuchte Schwefelentfernung erfolgt durch das Waschen der Rauchgase mit einem flüssigen Absorptionsmittel, wodurch das SO2 aus den Rauchgasen aufgenommen wird ； Die trockene Schwefelentfernung erfolgt mithilfe von festen, pulverförmigen oder körnigen Adsorbenten, Sorbenten oder Katalysatoren, um den SO2-Gehalt in den Abgasen zu verringern ； Die Halbtrockenmethode ist eine Schwefelentfernungsmethode, die sich zwischen der Feuchtmethode und der Trockenmethode befindet. Im Folgenden werden hauptsächlich einige der am häufigsten in der Industrie eingesetzten sowie in den letzten Jahren erforschten neuen Verfahren zur Entschwefelung von Rauchgasen vorgestellt. 　　4.2 Mehrere Verfahren zur Entschwefelung von Rauchgasen  4.2.1 Kalkstein/Kalk-Gips-Verfahren im Feuchtbetrieb  Das Kalkstein/Kalk-Gips-Verfahren ist das repräsentative Verfahren der Technologie zur Entschwefelung von Rauchgasen im Feuchtbetrieb und wird am häufigsten in der Industrie eingesetzt. Bei diesem Verfahren wird Kalkstein oder Kalkbrei verwendet, um das in den Abgasen enthaltene SO2 in einem Nasswäscher zu absorbieren. Die Hauptreaktionen sind folgende:
Kalkverfahren: SO2 + CaO + H2O → CaSO3·H2O
Kalksteinverfahren: SO2 + CaCO3 + H2O → CaSO3·2O + CO2
Nach der Reaktion wird Luft in die entstandene Flüssigkeit eingeleitet, wodurch CaSO3 zu CaSO4 oxidiert wird. Als Nebenprodukt entsteht Gips. 　　Dieses Verfahren weist Vorteile wie eine reiche Verfügbarkeit der Rohstoffe, niedrige Kosten, zuverlässige Funktionsweise, einfache Bedienung, eine hohe Calcium-Nutzungsrate (>90 %) sowie eine hohe Entschwefelungseffizienz (>90 %) auf. In den aktuellen industriellen Entschwefelungsanlagen macht dieses Verfahren 85 % aus. Der als Nebenprodukt dieser Technologie entstehende Gips kann effektiv genutzt werden, um eine sekundäre Verschmutzung zu vermeiden. Um die Aufnahme von SO2 sowie die Auflösung des Kalksteins zu fördern, können Zusatzstoffe eingesetzt werden, um die Desulfurisierungsrate zu erhöhen, den Bedarf an Kalkstein zu verringern und das Kalzium-Schwefel-Verhältnis zu senken. Versuche zur Schwefelentfernung mit preisgünstigen und leicht verfügbaren Organatsäuresalzen als Zusatzstoffe zeigten, dass Organatsäuren bzw. die entsprechenden Natriumsalze das Kalk/Kalk-Gips-Verfahren verbessern: Die Entschwefelungsrate wird deutlich erhöht, die Zeit für einen stabilen Betrieb verlängert sich erheblich, und die Absorptionskapazität der Schlämme nimmt zu. Das Verhältnis von Flüssigkeit zu Gas ist ein wichtiger Parameter, der die Leistung des Entschwefelungssystems beeinflusst. Es kann den Entschwefelungsgrad im Prozess der feuchten Entschwefelung mit Kalkstein und Gips sowie den Anteil und die Konzentration des Kalksteins in der Suspension beeinflussen. Du Qian und seine Kollegen nutzten einen Parallelfluss-Verfahren zur Untersuchung des Einflusses des Flüssigkeit-Gas-Verhältnisses auf den Entschwefelungsgrad. Sie stellten fest, dass bei demselben Flüssigkeit-Gas-Verhältnis der Entschwefelungsgrad mit zunehmender Höhe ansteigt – wobei die Steigerungsrate des Entschwefelungsgrades mit zunehmender Höhe abnimmt ； Bei verschiedenen Flüssigkeits-zu-Gas-Verhältnissen nimmt die Entschwefelungsrate mit zunehmendem Flüssigkeits-zu-Gas-Verhältnis zu. 　　4.2.2 Prozess zur Entfernung von Schwefeldioxid aus Meerwasser
Der Prozess zur Entfernung von Schwefeldioxid aus Meerwasser ist eine feuchte Methode zur Entschwefelung von Rauchgasen. Dabei wird das natürliche Meerwasser verwendet, um das Schwefeldioxid aus den Rauchgasen zu entfernen. Der Mechanismus besteht darin, dass das Schwefeldioxid vom Meerwasser aufgenommen wird und anschließend im Waschlösung hydrolysiert sowie oxidiert wird. Danach wird die Waschlösung in einen Belüftungstank geleitet, wodurch der pH-Wert erhöht wird – dadurch wird das Ausströmen von Schwefeldioxidgasen verhindert. In dem Belüftungstank wird Luft zugeführt, wodurch das SO3²⁻-Ion in SO4²⁻-Ionen umgewandelt wird. Der Prozess der Schwefelentfernung aus Meerwasser ermöglicht es, das Ziel der Schwefelentfernung zu erreichen, während gleichzeitig die Emissionsstandards eingehalten werden. Zudem hat dieser Prozess nur einen geringen Einfluss auf die Meeresumwelt. Dadurch wird es für Unternehmen an der Küste erleichtert, Schwefel aus dem Meerwasser zu entfernen. 　　Hauptverfahren zur Entschwefelung von Meerwasser: Wang Qingzhang und seine Kollegen von der China Ocean University haben ein Verfahren entwickelt, bei dem Abfälle aus Alkalibetrieben – insbesondere Weißlehm mit den Hauptbestandteilen CaCO3 und Mg(OH)2 – sowie Asche aus Kraftwerken, die bei der halbtrockenen Entschwefelung von Rauchgasen entsteht und aus denen hauptsächlich Ca(OH)2 und CaSO3 enthalten sind, als Mittel zur Erhöhung der Alkalität verwendet werden. Dadurch kann das SO2 aus dem Rauchgas entfernt werden. Das nach der Entschwefelung verbleibende Meerwasser wird anschließend durch natürliche Belüftung oder durch spezielle Reinigungsanlagen aufbereitet, sodass es den geltenden Emissionsstandards entspricht. Dieses Verfahren weist eine schnelle SO2-Absorptionsgeschwindigkeit auf, benötigt wenig Meerwasser und verursacht keine sekundären Umweltbelastungen. Es eignet sich für Kohle mit unterschiedlichem Schwefelgehalt. Durch die Nutzung von Abfällen als Rohstoffe ist dieses Verfahren deutlich überlegen gegenüber anderen Verfahren zur Entschwefelung von Meerwasser. 　　Huang Zonghan nutzte auch die praktischen Erfahrungen bezüglich des Verfahrens zur Entschwefelung der Abgase im 4. Kraftwerk der Westlichen Shenzhen-Kraftwerksanlage (300 Mw), um auf der Grundlage ausländischer Entwürfe sowie inländischer und ausländischer Betriebserfahrungen die Anlage weiter zu verbessern und zu optimieren. Dadurch konnte er einen größeren Beitrag zum Umweltschutz in den Kraftwerken leisten. Dabei werden weitere Verbesserungsmöglichkeiten für den Prozess der Schwefelentfernung aus Meerwasser vorgeschlagen: Eine weitere Reduzierung der Fläche der Belüftungstanks um etwa 20 % ； Die Absorptionsanlage wird immer kleiner ； Die Umleitungsklappen sollten deaktiviert werden – oder es sollte überhaupt kein Umleitungsrohr vorhanden sein –, damit das Entschwefelungssystem während des Betriebs der Anlage unbedingt in Betrieb ist. Alternativ kann man die Umleitungsklappen regelmäßig umschalten, um ihre Flexibilität und Zuverlässigkeit zu gewährleisten. 　　Der Prozess zur Entschwefelung von Rauchgasen mit Meerwasser eignet sich besonders für Küstenkraftwerke, die Kohle mit niedrigem bis mittlerem Schwefelgehalt verbrennen. Der Prozess ist einfach, die Investitionskosten sowie Betriebskosten sind gering, und die Effizienz bei der Entschwefelung ist hoch. Ob die in großen Mengen bei der Desulfurisierung von Meerwasser abgeleitete Abwasser das marine Ökosystem potenziell negativ beeinflusst, lässt sich derzeit noch nicht feststellen. Es gibt kontinuierliche Debatten darüber, ob Kraftwerke in Küstengebieten die Meerwasserschwefelentfernungstechnologie in großem Maßstab einsetzen können. 　　4.2.3 Entschwefelungsverfahren mittels rotierender Sprühtrocknung
Das Verfahren der rotierenden Sprühtrocknung ist ein typisches Verfahren der halbtrockenen Rauchgasentschwefelung; es handelt sich dabei um ein Entschwefelungsverfahren, das zwischen den feuchten und trockenen Verfahren angesiedelt ist. Im Vergleich zu Nass-Desulfurisierungssystemen entfällt beim halbtrockenen Desulfurisierungssystem das Pulverherstellungssystem. Anstelle der Einbringung einer Ca(OH)2-Wasserlösung im Nass-Desulfurisierungssystem werden nun CaO- oder Ca(OH)2-Pulver sowie Wasserdampf eingebracht ； Im Vergleich zu Systemen zur Trockenentschwefelung werden die Nachteile der Methode des Kalziumeinbringens in den Ofen überwunden – nämlich die geringe Reaktionseffizienz bei der Reaktion von SO2 und CaO sowie die lange Reaktionszeit. Dadurch wird die Effizienz des Entschwefelungsmittels verbessert. Die durch dieses Verfahren entstehenden trockenen festen Abfälle sind volumenarm und leicht zu behandeln; sie haben gute Entwicklungsperspektiven. 　　4.2.4 Biologischer Entschwefelungsprozess
Die Forschung zur Anwendung der mikrobiellen Entschwefelung begann parallel zu den Untersuchungen zur Nutzung von Mikroorganismen in der Erzaufbereitung. Im Jahr 1947 entdeckten und bestätigten Colmer und Hinkle, dass chemolithotrophe Bakterien die Oxidation und Auflösung des im Kohle enthaltenen Pyrits fördern können. Dies gilt als Beginn der Forschung im Bereich der biologischen Hydrometallurgie. 　　Die biologische Methode ist eine neu entwickelte Technologie zur Entschwefelung von Rauchgasen, die Vorteile aufweist, die mit anderen Methoden nicht vergleichbar sind. Sie kann bei normaler Temperatur und Normaldruck eingesetzt werden, erfordert geringe Investitionen, verbraucht wenig Energie und verursacht keine sekundären Umweltbelastungen. Das Prinzip der mikrobiellen Entschwefelung von Rauchgasen besteht darin, dass das SO2 im Rauchgas durch Wasserschichtfilter oder Absorptionsbehälter in Wasser gelöst wird und dabei in Sulfite bzw. Sulfate umgewandelt wird. Unter anaeroben Bedingungen sowie in Gegenwart einer zusätzlichen Kohlenstoffquelle reduzieren Sulfatreduktionsbakterien die Sulfite und Sulfate auf Sulfide. Anschließend werden die Sulfide unter aeroben Bedingungen durch aerobe Mikroorganismen in reines Schwefel umgewandelt, wodurch das Schwefel aus dem System entfernt wird. 　　Die mikrobielle Schwefelentfernung kann in direkte Methoden, indirekte Methoden sowie zweistufige Verfahren unterteilt werden. Dabei eignet sich die direkte mikrobielle Schwefelentfernung nur zur Entfernung von Schwefel in geringen Konzentrationen ； Der indirekte Mikroorganismen-basierte Schwefelentfernungsprozess weist Vorteile wie relative Wirtschaftlichkeit und geringe Betriebskosten auf und eignet sich daher gut für die Bedingungen in China. Der zweistufige Schwefelentfernungsprozess, den Cork und seine Kollegen untersucht haben, besteht darin, Sulfate/Sulfide mithilfe von anaerober Atmung sowie schwefelproduzierender Bakterien, die Photosynthese betreiben, in reinen Schwefel umzuwandeln. Im ersten Schritt wird unter streng anaeroben Bedingungen das Sulfat durch den Einsatz von Desulfobacter postgateii in H2S umgewandelt ； Im zweiten Schritt wird H2S durch das streng anaerobe, phototrophe autotrophe Mikroorganismus Cblorbium limicola in elementaren Schwefel umgewandelt. Die H2S-Entfernungsrate mittels des Denitrifikationsbakteriums (T. denitrificans) in einem anaeroben Rührreaktor kann bis zu 97 % betragen. Die schrittweisen Forschungen von Dasu und Lens sowie anderen zu Verfahren zur Desulfurisierung von Mikroorganismen tragen weiterhin zum Fortschritt in diesem Bereich bei. 　　Die mikrobielle Methode zur Schwefelentfernung aus Rauchgasen weist folgende Vorteile auf: Es sind weder hohe Temperaturen noch hohes Druck nötig, außerdem werden keine Katalysatoren benötigt. Die Prozesse können bei normaler Temperatur und Normaldruck ablaufen. Die Betriebskosten sind gering, die Anforderungen an die Ausrüstung sind einfach. Durch den Einsatz von autotrophen Mikroorganismen werden nur geringe Nährstoffanforderungen gestellt, und es kommt zu keiner sekundären Verschmutzung. Daher ist die mikrobielle Schwefelentfernung aus Rauchgase eine praktikable und technologisch innovative Biotechnologie mit vielversprechenden Perspektiven und Potenzialen, die Aufmerksamkeit verdient und deren Entwicklung beschleunigt werden sollte. 　　Die Entwicklung von Mikrobiotechnologien zur Entschwefelung von Rauchgasen hat großes Potenzial. Wang Yanjin und andere sind der Ansicht, dass in zukünftigen Forschungen die Auswahl von Mikroorganismen mit hoher Wachstumsgeschwindigkeit und guter Entschwefelungsleistung eine notwendige Grundlagenforschung darstellt. Sie sind außerdem der Ansicht, dass es möglich ist, bestimmte Desulfurisierungsbakterien mithilfe moderner Gentechnik zu verändern, um ihre Umwandlungsfähigkeit zu steigern. Dadurch könnten Bakterien mit hoher Wachstumsrate, großer Aktivität sowie einer breiten Toleranz gegenüber Temperatur- und pH-Werten erzeugt werden. Zudem sollte man Bakterien auswählen und züchten, die eine höhere Anpassungsfähigkeit und Stabilität aufweisen. Dies ist ein wichtiger Aspekt für zukünftige Forschungen. 　　Mit der ständigen Weiterentwicklung der Biotechnologie wird die Technologie zur Entschwefelung von Rauchgasen durch Mikroorganismen sicherlich weitere Fortschritte machen. 　　4.3 Zukünftige Entwicklungsrichtungen Die von Zhang Jungang und seinen Kollegen verbesserten Venturi-Reinigungsanlagen können gleichzeitig effektiv den Staub sowie Schwefeldioxid aus den Rauchgasen aus Kohleverbrennung entfernen. Dadurch wird eine integrierte Reinigung von Staub und Schwefeldioxid erreicht – was mit den aktuellen Entwicklungsrichtungen bei der Behandlung von Rauchgasen aus Kohleverbrennung in unserem Land übereinstimmt. Dabei beträgt die Effizienz bei der Entfernung von Staub aus dem Rauch von Kohlekraftwerken (90–95) %. Bei Rauch mit einem SO2-Gehalt von weniger als 1200 ppm liegt die Desulfurisierungsrate bei etwa 90 %. Der Gesamtwiderstand des Waschers beträgt lediglich 1078 Pa bzw. 10 mmH2O – somit weist das System hervorragende technische Eigenschaften auf. Es wurde eine integrierte Technologie zur Entfernung von Staub und Schwefel entwickelt, die die Forschung und Entwicklung von Schwefelentfernungstechnologien mit den bereits vorhandenen integrierten Technologien zur Entfernung von Schwefel und Stickoxiden gegenseitig fördert. 　　5 Der Stand und die Perspektiven der Kohle-Desulfurisierungstechnologie Im Vergleich zu den ausländischen FGD-Technologien sowie anderen Desulfurisierungsmethoden beschränken sich die in China vorhandenen eigenen Desulfurisierungstechnologien auf die Entschwefelung des Abgases in Industriekesseln und -öfen. Zudem ist die Effizienz dieser Technologien gering, und das Niveau der automatischen Steuerung ist niedrig. Was die Schwefelrückgewinnung angeht, so herrscht völliges Unwissen. Noch gravierender ist, dass unser Land noch keine ausgereifte, wirtschaftliche und in großem Maßstab einsetzbare inländische Desulfurisierungstechnologie für Kessel in großen Kohlekraftwerken besitzt. 　　Wir dürfen unsere Anforderungen an uns selbst nicht senken, aber wir dürfen auch nicht pessimistisch sein. Was die Forschung und Entwicklung von Desulfurisierungstechnologien angeht, so sind die Richtlinien klar: 1. Es wird die Forschung und Entwicklung von Technologien gefördert, die den örtlichen Ressourcenbedingungen entsprechen und es ermöglichen, Schwefelressourcen wiederzuverwenden ； 2. Förderung der Forschung und Entwicklung von Technologien zur gleichzeitigen Entschwefelung und Entstickung von Rauchgasen ； 3. Es wird die Forschung und Entwicklung von Technologien und Ausrüstungen zur Behandlung, Entsorgung sowie Wiederverwertung von Nebenprodukten der Schwefelentfernung gefördert. 　　Daher müssen wir derzeit darauf hinarbeiten, die eingeführten fortschrittlichen Technologien aufzunehmen und zu verarbeiten, sowie unter Berücksichtigung der tatsächlichen Bedingungen unserer Industrie eigene, mit eigenen Urheberrechten geschützte fortschrittliche Entschwefelungstechnologien zu entwickeln