I Danmark skal alle kulkraftværker udfases inden 2030. Kul er dog stadig brugt mange steder i verden, til at producere energi og varme.

Når kul brænder, dannes der ved forbrændingsprocessen kvælstofoxider, flyve-aske og svovldioxid. Disse komponenter skal renses ud af røgen, inden den kan udledes til atmosfæren.

Kvælstofoxider

Når kullet er brændt i kraftværkets kedel, og røgen derefter under afkøling har afgivet det meste af sin energi til kedlen, begynder røgrensningsprocesserne. De første forureningskomponenter, der renses ud af røgen, er kvælstofoxiderne. Kemisk set består de hovedsageligt af NO og en mindre del NO₂.

Røgen tilsættes ammoniak svarende til den mængde kvælstofoxider, der skal fjernes. Når ammoniakken er blandet godt ind i røgen, passerer røg og ammoniak en katalysator, hvor ammoniak og kvælstofoxider reagerer med hinanden og danner vand og frit kvælstof, som er naturlige bestanddele af atmosfæren.

De kemiske reaktioner er:
4NO + 4NH₃ + O₂     →     4N₂ + 6H₂O
6NO₂ + 8NH₃             →     7N₂ +12H₂O

Flyveaske

Derefter afkøles røgen yderligere og renses derefter for flyveaske i et el- eller posefilter. I filteret fjernes mere end 99,9 % af flyveasken fra røgen. Teknikken er forskellig afhængig af, hvilken type filter der anvendes.

I et el-filter oplades flyveaske-partiklerne elektrisk og udfældes derefter på en række tætsiddende metalplader. Pladerne rystes mekanisk, og asken falder derefter ned i bunden af filtret og transporteres med trykluft til en silo.

I et posefilter filtreres røgen igennem hundredvis af stofposer, der hænger som tykke slanger ned fra toppen af filtret. Flyveasken sætter sig på ydersiden af poserne, og røgen passerer ind i poserne og ud af toppen, som er åben. Med faste intervaller rystes poserne, så flyveasken falder ned i bunden af filtret og derfra transporteres med trykluft til en silo.

Fra flyveaskesiloen kan asken overføres til en lastvogn eller skib og transporteres hen, hvor den skal genbruges. Næsten al flyveasken genbruges til fremstilling af cement og beton.

Efter at flyveasken er fjernet, ledes røgen til afsvovlingsanlægget.

Afsvovlingsanlæg

I afsvovlingsanlægget fjernes den svovldioxid fra røgen, som blev dannet under forbrændingen af kullene i kedlen. Røgrensningen foregår ved, at røgen ledes igennem et såkaldt vasketårn, hvor den overbruses med en vandig opslemning/opløsning af kalk. Store pumper sørger for, at der konstant pumpes en meget stor mængde vaskevand udover røgen.

I vasketårnet absorberes svovldioxiden i vaskevandet og reagerer derefter sammen med den opløste kalk og ilt og danner gips, som udskilles som et fast stof. Efter at røgen har passeret vasketårnet, kan den ledes ud gennem skorstenen til atmosfæren.

Den dannede gips pumpes sammen med en del af vaskevandet ud fra bunden af vasketårnet og opkoncentreres i såkaldte hydro-cykloner. Den filtreres og afvandes derefter på et båndfilter, der suger vaskevandet ud af gipsen. Det meste af vaskevandet returneres til vasketårnet, og en mindre del ledes til spildevandsrensning.

Gipsen anvendes til produktion af gipsplader og cement.

De kemiske reaktioner, der foregår i vasketårnet, er:
SO₂ + CaCO₃ + ½O₂ + 2H₂O   →   CaSO₄ × 2H₂O + CO₂

Vaskevæskens pH-værdi holdes konstant på ca. 5,5 ved at tilsætte frisk kalk til vasketårnet, efterhånden som kalken reagerer med den absorberede svovldioxid. Hvis pH-værdien er lavere, bliver svovldioxiden absorberet mindre effektivt i vaskevæsken.

Ved højere pH-værdi dannes der ikke gips, men derimod calciumsulfit CaSO3*½H₂O, som ikke umiddelbart kan genanvendes.

Spildevandsrensning fra afsvovlingsanlæg

Grunden til at der er behov for at rense og eventuelt udlede spildevand er, at kul indeholder chlorid, der ved forbrænding bliver til saltsyre. Saltsyren opløses i vaskevæskevandet og akkumuleres i anlægget, hvis der ikke udledes spildevand.

Derudover tilføres afsvovlingsanlægget lidt flyveaske og urenheder fra kalken.

Bliver koncentrationen af saltsyre, askepartikler og urenheder fra kalken for høj, kan det påvirke kvaliteten af gips i negativ retning. Det er derfor nødvendigt kontinuert at rense og udlede spildevand fra anlægget.

Formålet med spildevandsrensningsanlægget er derfor:

• Sedimentation og fjernelse af flyveaske og urenheder fra kalk
• Opløselige salte skal fjernes ved udledning til kloak
• Fældning af opløste metaller for at overholde myndighedskrav til udledning

Rensningen foregår ved, at vandets pH-værdi hæves fra ca. 5,5 til lidt under 9 og derefter tilsættes forskellige kemikalier for at udfælde opløste metaller. Når de udfældede metaller er faldet til bunds sammen med flyveasken og urenhederne fra kalken som slam, pumpes det rensede spildevand til det kommunale rensningsanlæg.

Slammet ledes tilbage og brændes sammen med kul og bliver herved omdannet til flyveaske, der genanvendes.

Læs mere om energiproduktion og fossile brændsler

Energiproduktion
– Fossile brændsler
— Kul
— Naturgas
— Skifergas
— Olie
— Gaslagre
— Røggasrensning (denne side)
— Caseopgaver til røggasrensning

Kilde

Vattenfall

Denne artikel stammer oprindeligt fra Climate Minds, som er udviklet af Experimentarium i samarbejde med Dansk Energi og Energyminds.