REA-Gips-Entwässerung der neuen Generation
Erneuerbaren Energien gehört die Zukunft. Dennoch sind sich Experten einig, dass bis zum Jahr 2030 nicht erneuerbare Energien 75 % des weltweiten Energiemixes tragen. Hinter Erdöl ist dabei Kohle weltweit wichtigster fossiler Energieträger. Im Jahr 2010 deckte sie 30 % des globalen Primärenergieverbrauchs1, in Deutschland knapp 40 % der inländischen Stromerzeugung. 2009 stammte jede vierte in Deutschland verbrauchte Kilowattstunde Strom aus Braunkohle2. Die heimische Steinkohleförderung ist wegen der 2018 auslaufenden Subventionen rückläufig. International wird hingegen deutlich mehr Steinkohle als Braunkohle gefördert. Das bei jeder Kohleverfeuerung entstehende Rauchgas wird umweltgerecht unter anderem in Rauchgasentschwefelungsanlagen (REA) gereinigt. Als Nebenprodukt dieses Verfahrens entsteht REA-Gips – weltweit jährlich rund 7 Millionen Tonnen3. Dieser Grundstoff wird von der Bau- und Zementindustrie in sehr hohem Umfang, beispielsweise zur Herstellung von Gipskartonplatten, benötigt. Bei der REA-Gips-Entwässerung auf Vakuumbandfilteranlagen vertrauen die größten Kohlekraftwerke der Welt auf Filterbänder vom Typ VACUBELT der GKD – Gebr. Kufferath AG. Auch nahezu alle namhaften Anlagenbauer setzen auf die Effizienz dieser neuartigen Filtertücher.
Im Jahr 2007 wurden weltweit 5,5 Gt (= 5,5 Milliarden Tonnen) Hartkohle (Hartbraunkohle, Steinkohle, Anthrazit) sowie 0,98 Gt Weichbraunkohle gefördert. Größtes Hartkohleförderland ist China (2,5 Gt), gefolgt von den USA (0,97 Gt), Indien (0,45 Gt), Australien (0,32 Gt) und Südafrika (0,24 Gt)4. Parallel zu den weiterhin steigenden Fördervolumina boomen Kraftwerksneubauten, -erweiterungen und -erneuerungen. Ziel all dieser Maßnahmen ist es, die Effizienz der Verstromung zu steigern und Emissionen durch verbesserte Techniken zur Entstaubung, Entstickung und Entschwefelung der Rauchgase weiter zu senken. Eines dieser Kraftwerke der Zukunft entsteht zurzeit in Neurath in Form von zwei neuen Braunkohlekraftwerksblöcken. Jeder dieser Kraftwerksblöcke hat eine Bruttoleistung von 1100 Megawatt und einen Wirkungsgrad von mehr als 43 %. Ihre optimierte Anlagentechnik (BoA) entspricht grundsätzlich dem Prinzip der bereits vorhandenen Blöcke, nutzt aber den eingesetzten Brennstoff erheblich besser aus. Dadurch steigern sie ihren Wirkungsgrad im Vergleich zu den bisherigen Anlagen um rund 31 %. Als Folge verringern sich auch die Gas- und Staubemissionen signifikant. So wird beispielsweise das Schwefeldioxid in der Rauchgasentschwefelungsanlage zu über 90 % abgeschieden und in Gipsschlamm verwandelt. Die anschließend eingedickte, 60-65 Grad Celsius warme Gipssuspension wird auf Vakuumbandfiltern in einem kontinuierlichen Prozess entwässert. Dieses Verfahren stellt hohe Anforderungen an die mechanische, thermische und chemische Belastbarkeit des eingesetzten Filterbandes.
Herzstück der Anlage zur REA-Gips-Entwässerung in den neuen Neurather Braunkohlenblöcken mit BoA-Anlagentechnik sind zwei 35 Meter lange und 3,50 Meter breite Vakuumbandfilteranlagen des internationalen Anlagenbauers FLSmidth. Mit einer Gesamtfilterfläche von je 93 m2 gehören sie zu den größten REA-Bandfiltern der Welt.
Schon seit vielen Jahren setzt FLSmidth bei REA-Gips-Filtertüchern auf VACUBELT-Bänder von GKD. Deshalb wurden im Jahr 2008 auch die beiden neuen Blöcke in Neurath mit dem doppellagigen VACUBELT 2025-Filterband ausgestattet. Hierbei handelt es sich um ein Köper-Doppelgewebe aus Polyester-Monofilen mit Stapelfasern, dessen Zuverlässigkeit und Effizienz Thomas Triebert, Vertriebsleiter Kraftwerkstechnik bei FLSmidth, bereits in verschiedenen anderen Kraftwerken schätzen gelernt hatte. Als jedoch eines der Bänder in Neurath noch in der Installationsphase durch eine Anlagenhavarie beschädigt wurde, wählte er als Ersatz den neuen Bandtyp VACUBELT 2015 aus reinen Polyester-Monofilen. Als GKD das VACUBELT 2015 zur ACHEMA 2009 vorstellte, setzte er als einer der ersten Anlagenbauer dessen innovative Technologie in einem Kraftwerksprojekt in Tušimice, Tschechien, ein. Die spezifische Gewebekonstruktion mit mehr Poren pro Quadratmeter bei gleichzeitig geringerer Öffnung erwies sich schon in diesem ersten Einsatz als besonders leistungsfähig. Mit höherer Luftdurchlässigkeit, schnellerer Entwässerung und der Tatsache, dass das Gewebe nicht verblockte und sich besser reinigen ließ, übertraf VACUBELT 2015 die Ergebnisse herkömmlicher Bänder deutlich. Für Thomas Triebert lag es deshalb auf der Hand, diesen Bandtyp beim Austausch auch in Neurath zu installieren. 2011 startete der Probelauf der Anlagen. Die Gipssuspension mit 15 % Feststoffanteilen wird dort in Hydrozyklonen eingedickt und anschließend mit einem Feststoffanteil von 50 bis 60 % auf die riesigen Vakuumbandfilter aufgetragen. Sie entziehen pro Stunde 81 Tonnen Gips mehr als 90 % Feuchtigkeit – und das im Rund-um-die-Uhr-Betrieb. Die erzielte Filtratreinheit liegt unter 0,5 % bei einem Trockenanteil von 8 %. Eine Effizienz, die Thomas Triebert in seiner Einschätzung bestätigt, dass das rein monofile VACUBELT 2015 wegweisende, neue Maßstäbe für Vakuumfilterbänder gesetzt hat.
Eine Bewertung, die auch Detlev Stronczek, Head of Sales Power Plant-Processing bei der ThyssenKrupp Fördertechnik (TKF), teilt. Bereits in diversen Vakuumbandfiltern zur REA-Gips-Entwässerung hat auch er deshalb diesen Bandtyp seit 2009 eingesetzt: in den Steinkohlekraftwerken Rheinhafen-Dampfkraftwerk Karlsruhe, Datteln 4, Maasvlakte (Niederlande) sowie in den Braunkohlekraftwerken Belchatov (Polen), Turcini (Rumänien) und Maritza II. (Bulgarien).
Gute Gründe für ihn, den Einsatz dieses Bandtyps beispielsweise im Kraftwerk Belchatov einzuplanen. Dieses weltgrößte Braunkohlekraftwerk liefert mit zwölf Blöcken eine Gesamtleistung von 4400 Megawatt Strom. Sechs der Blöcke hatte ThyssenKrupp Fördertechnik schon in den vergangenen Jahren ausgerüstet, davon vier mit kompletten Bandfilteranlagen und zwei mit Hydrozyklonen. Da lag es nahe, dass TKF auch mit der Ausstattung des 13. Blocks, der weitere 850 Megawatt Strom produzieren soll, beauftragt wurde. Drei Vakuumbandfilter mit je 55 m2 Filterfläche wurden hier 2011 eingebaut. Alle drei stattete TKF mit VACUBELT-Filterbändern aus. Der Bandtyp 2015 überzeugt ihn gleich aus mehreren Gründen: Neben dem hohen Luftdurchsatz und dem dadurch optimierten Entwässerungseffekt ist die thermische Resistenz des Polyester Monofils von besonderer Bedeutung. Als weitere Pluspunkte nennt Detlev Stronczek die Querstabilität und glatte Bandoberfläche, wodurch sich das Band in der integrierten Reinigungseinheit problemlos per Düsenlanzen reinigen lässt. Außerdem verringert die glatte Oberflächenstruktur die Verwechslungsgefahr, da das Tuch von beiden Seiten auflegbar ist. Dank der hohen mechanischen Robustheit kann das VACUBELT 2015 in der Laufgeschwindigkeit bedarfsgerecht angepasst werden. Ein Vorteil, der sich insbesondere bei nicht vertragsspezifischer Aufgabequalität der Gipssuspension mit hoher Flexibilität in Durchlaufzeit und Nenndicke bewährt. Sobald die kontinuierliche Dichtemessung im Rauchgaswäscher abweichende Feststoffkonzentrationen feststellt, wird die Anlage automatisch langsamer oder schneller gefahren, um unverändert gute Ergebnisse zu erzielen. Die für TKF-Anlagen typischen Verteilschaufeln in der Suspensionsaufgabe gewährleisten auch bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten eine gleichmäßige Verteilung der Gipssuspension und gleichbleibende Entwässerungseffizienz. Die mit VACUBELT 2015-Bändern ausgestatteten Bandfilter reduzieren die Restfeuchte des Gipses dauerhaft auf unter 10 % und produzieren in Belchatov je Anlage 45 Tonnen Trockenstoff pro Stunde.
Mit dieser außergewöhnlichen Effizienz des VACUBELT 2015 konnte GKD auch zahlreiche Kraftwerke in anderen führenden Kohlefördernationen überzeugen. In den USA werden jedes Jahr im Schnitt mehr als 15 Kraftwerke mit einem Leistungsvolumen zwischen 1 bis 2,7 GW mit über 35 VACUBELT-Bändern ausgestattet. Haushoher Favorit ist auch bei den amerikanischen Kohlekraftwerken das rein monofile VACUBELT 2015 in der dort gängigsten Bandgröße von 50 Metern Länge und 3 Metern Breite. Aber auch die doppellagigen Bandtypen aus der erfolgreichen Filterbandfamilie sind in den USA im Einsatz: VACUBELT 2025 mit Stapelfasern und VACUBELT 2035 mit multifilamenten Schussfäden sind in Amerika nach wie vor gefragte Lösungen. In Südafrika setzt ein weiteres Kraftwerk der Superlative auf die innovative Bandtechnologie von GKD: 2011 wurde dort das noch im Bau befindliche Steinkohlekraftwerk Kusile, 100 Kilometer östlich von Johannesburg gelegen, mit den hochleistungsfähigen VACUBELT 2015-Bändern ausgestattet. Mit 4800 Megawatt Nennleistung wird Kusile zu den größten Kohlekraftwerken der Welt gehören.
