Fallstudie · Industrielle Emissionskontrolle
Wie ein führender Lithiumcarbonat-Produzent die gleichzeitige Einhaltung der extrem niedrigen Emissionsgrenzwerte für SO₂, NOx, PM, Tellur, Fluorid und Säurenebel aus 100.000 Nm³/h Tunnelofenabgas erreichte – durch den Einsatz eines wegweisenden fünfstufigen integrierten Behandlungssystems, das die Abgasreinigung im Füllturm, die oxidative Denitrifikation von COA, die Rauchgasentschwefelung mit Kalkstein-Gips, die nasse elektrostatische Abscheidung und die magnetische Rauchfahnenabscheidung kombiniert.
COA Oxidative Denitrifikation
Nass-Elektrofilter
Tellur- und Fluoridrückgewinnung
Bekämpfung von weißen Rauchfahnen
01 — Branchenhintergrund
Lithiumcarbonat als kritischer Batteriestoff und die verschärften Emissionsvorschriften
Lithiumcarbonat ist ein essenzieller Rohstoff für die Herstellung von Kathodenmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien, Glaskeramik und Spezialchemikalien. Das explosionsartige weltweite Wachstum von Elektrofahrzeugen und netzgebundenen Energiespeichersystemen hat zu einem rasanten Ausbau der Lithiumcarbonat-Produktionskapazitäten geführt. Die Produktion stieg von 4,1 t/a im Jahr 2014 auf 39,5 Millionen Tonnen im Jahr 2022 – eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate von 281 t/30 Tonnen – und soll laut Prognosen 110 Millionen Tonnen pro Jahr erreichen, mit einem weiteren Anstieg auf 51,79 Millionen Tonnen bei einer jährlichen Wachstumsrate von 31,11 t/30 Tonnen. Die Lithiumcarbonat-Produktion ist zentraler Bestandteil der Lieferkette für Elektrofahrzeuge. In zahlreichen Ländern und Regionen wurden neue Energien, neue Materialien und Elektrofahrzeuge als strategische Entwicklungsprioritäten in Fünfjahresplänen definiert.
Der in dieser Fallstudie untersuchte Hersteller ist auf Forschung und Entwicklung, Produktion und Vertrieb von Lithiummaterialien für neue Energien sowie Rubidium-Cäsium-Technologie spezialisiert. Als bedeutendes, integriertes Unternehmen, das auf reichhaltigen lokalen Lithium- und Rubidium-Glimmervorkommen basiert, hat es eine fortschrittliche Technologie zur Lithiumgewinnung aus Glimmer entwickelt, die die traditionellen Herausforderungen der Gewinnungsindustrie – hohen Energieverbrauch und geringe Ausbeute – adressiert. Das Unternehmen wird von einer Muttergesellschaft mit fortschrittlichen Technologieressourcen unterstützt und agiert als vertikal integrierter Zulieferer entlang der Wertschöpfungskette für Lithiummaterialien und Batteriesysteme.
Das Herstellungsverfahren für Lithiumcarbonat in Batteriequalität nutzt Tunnelöfen zum Hochtemperatursintern von Carbonatvorprodukten. Diese mit Erdgas befeuerten Tunnelöfen erzeugen 100.000 Nm³/h Rauchgas bei 220 °C, das ein komplexes Gemisch aus SO₂, NOx, Feinstaub, Tellurverbindungen, Fluorverbindungen und Stickoxiden enthält. Diese entstehen sowohl durch die Hochtemperaturverbrennung als auch durch die Verdampfung von Spurenverunreinigungen aus den Carbonatrohstoffen. Da die Umweltauflagen – insbesondere nach der Festlegung der EU-Richtlinie 2024 – verschärft wurden, … Vorschriften zur Verwaltung von Genehmigungen für Schadstoffeinleitungen und die EU-konforme Emissionskontrollpolitik – die Anforderung, dass die Abgase von Lithiumcarbonat-Tunnelöfen die strengen Emissionsgrenzwerte einhalten müssen, ist unumgänglich geworden.
„Die Abgase von Carbonat-Tunnelöfen für Lithiumbatterien stellen eine besondere Herausforderung für die Schadstoffkontrolle dar: Das gleichzeitige Vorhandensein von SO₂, NOx, Tellurverbindungen, Fluorid und Feinstaub, kombiniert mit einer weißen Rauchfahne aus dem nachgeschalteten, feuchten Abgas der Wäscher, erfordert fünf verschiedene Behandlungstechnologien, die in koordinierter Reihenfolge arbeiten. Keine einzelne Technologie kann alle diese Schadstoffkategorien abdecken.“
— Technische Zusammenfassung, Projekt zur Rauchgasreinigung in der Lithiumbatterieindustrie (Neue Energien)
02 — Verschmutzungsprofil
Abgase aus Tunnelöfen: Sieben gleichzeitig auftretende Schadstoffkategorien, einschließlich Tellur- und Fluoridrückgewinnung
Der Tunnelofen für Lithiumbatteriekarbonat wird mit Erdgas mit einem Verbrauch von ca. 1.000 m³/h befeuert. Der Ofen erzeugt 100.000 Nm³/h (180.000 Nm³/h unter Prozessbedingungen) Abgas mit einer Temperatur von 220 °C. Das Abgas enthält gleichzeitig die folgenden Schadstoffklassen:
- SO₂ bei einer Anfangskonzentration von 100–500 mg/Nm³ (Die Spanne berücksichtigt die Chargenvariabilität des Carbonat-Rohmaterials). Zielwert am Auslauf: ≤ 80 mg/Nm³ mittels Kalkstein-Gips-Rauchgasentschwefelung (REA) mit einer Abscheideleistung von 84%. Aufgrund des großen Eingangsbereichs muss die REA für einen maximalen Wert von 500 mg/Nm³ ausgelegt sein.
- NOx bei 30–50 mg/Nm³Im Gegensatz zu Industriekesseln oder Schmelzöfen, deren NOx-Konzentrationen deutlich höher sind, liegen die NOx-Werte im Tunnelofen auf einem relativ moderaten Niveau, müssen aber dennoch den Grenzwert von ≤ 80 mg/Nm³ einhalten. Die COA-Denitrifikation (Chlordioxid-Oxidation oder katalytische Oxidationsabsorption) erreicht in diesem Konzentrationsbereich eine Entfernungseffizienz von 601 TP3T.
- Feinstaub (PM) in einer Konzentration von 30–50 mg/Nm³Zielwert am Auslass: ≤20 mg/Nm³. Feine Carbonat- und Oxidpartikel aus dem Sinterprozess. Der Nasselektrofilter erzielt eine Staubabscheidung von 601 TP3T, zusätzlich zu den anderen Feinstaubreinigungseffekten der Waschstufen. Tatsächliche Staubabscheidungseffizienz des Gesamtsystems: ca. 691 TP3T.
- Tellur (Te)-Verbindungen in Konzentrationen von 0,5–10 mg/Nm³Zielwert für den Auslass: ≤0,05 mg/Nm³. Tellur ist ein strategisch wichtiges, seltenes Element, das in einigen Lithiumcarbonat-Rohstoffen als Spurenverunreinigung vorkommt. Es verdampft beim Hochtemperatursintern und muss sowohl zur Wertstoffrückgewinnung aufgefangen als auch auf einen extrem niedrigen Emissionsgrenzwert kontrolliert werden. Die Wäscherstufe des Füllturms (Packungsturm) erreicht eine Tellurabscheideeffizienz von 99,51 % (TP3T) und gewinnt das Tellur zur Wiederverwendung zurück.
- Fluorid (HF) in einer Konzentration von 0,16–20 mg/Nm³Zielwert am Auslass: ≤ 6 mg/Nm³. Der breite Eingangsbereich spiegelt die Schwankungen des Fluoridgehalts im Rohmaterial wider. Bei der Kalksteinwäsche entsteht während der Rauchgasentschwefelung unlösliches Calciumfluorid, das neben den Stufen der Sauergaswäsche zur Fluoridentfernung beiträgt.
- Säurenebel (Nebel) bei 23–30 mg/Nm³Zielwert für den Auslass: ≤15 mg/Nm³. Feine Säureaerosoltröpfchen aus den Waschstufen müssen vor der endgültigen Ableitung aufgefangen werden. Der Nass-Elektrofilter entfernt Säurenebel und poliert gleichzeitig Feinpartikel. Säurenebel-Abscheidegrad: 70%.
- Weiße, sichtbare RauchfahneDas Abgas nach dem Wäscher ist mit Wasserdampf und Restaerosol bei etwa 40 °C gesättigt. Eine Kombination aus Magnetabscheidung und Nass-Elektrofilter sorgt für die abschließende Reinigung und gewährleistet so eine unter allen Umgebungsbedingungen unsichtbare Abgase.
| Parameter | Anfangskonzentration | Outlet (Design) | EU IED / NER Limit |
|---|---|---|---|
| NOx | 30–50 mg/Nm³ | ≤80 mg/Nm³ | IED 2010/75/EU: 100 mg/Nm³ (Verbrennung) |
| SO₂ | 100–500 mg/Nm³ | ≤80 mg/Nm³ | Niederländisches Aktivitätendekret NER |
| Feinstaub (PM) | 30–50 mg/Nm³ | ≤20 mg/Nm³ | Niederländische Verordnung über Aktivitäten NER ≤5 mg/Nm³ |
| Tellur (Te) | 0,5–10 mg/Nm³ | ≤0,05 mg/Nm³ | IED-BAT Schwermetalle |
| Fluorid (HF) | 0,16–20 mg/Nm³ | ≤6 mg/Nm³ | IED 2010/75/EU HF BAT |
| Säurenebel | 23–30 mg/Nm³ | ≤15 mg/Nm³ | IED-BAT |
| Sichtbare weiße Rauchfahne | Gegenwärtig | Keine (unsichtbar) | Keine sichtbare weiße Rauchfahne |
| Nenn- (Standard-)Abgasvolumen | 100.000 Nm³/h | — | — |
| Prozessabgasvolumen | 180.000 Nm³/h (unter den gegebenen Bedingungen) | — | — |
| Abgastemperatur (Ofenausgang) | 220 °C | — | — |
03 — Behandlungslösung
Fünfstufiges integriertes Reinigungssystem mit Tellurrückgewinnung und Beseitigung der weißen Rauchfahne
Das integrierte Behandlungssystem wurde entwickelt, um alle sieben Schadstoffkategorien in einer koordinierten fünfstufigen Sequenz zu behandeln. Anstatt jeden Schadstoff einzeln zu behandeln, nutzt das System die Vorteile der gegenseitigen Schadstofferfassung in jeder Stufe und koordiniert die Reagenzienchemie so, dass die Reaktionsnebenprodukte einer Stufe die Effizienz der nächsten Stufe unterstützen.
Stufe 1: Vorkühlung am Lufteinlass des Saugzugventilators
Am Einlass des Saugzugventilators wird ein Kühlwasserzusatz verwendet, um die Rauchgastemperatur von 220 °C auf etwa 120 °C zu senken. Dadurch wird verhindert, dass die Korrosionsschutzmittel in den nachgeschalteten Aufbereitungsanlagen ihre Nenntemperatur überschreiten, und die Innenteile des Nasswäschers werden vor thermischen Schäden geschützt.
Stufe 2: Erste Stufe des Füllturms (Packturm – Tellur- und Fluoridentfernung)
Gas mit einer Temperatur von ca. 120 °C tritt in den ersten Füllturm ein, wo es mit rezirkulierender Waschflüssigkeit in Kontakt kommt. In diesem Turm reagieren Tellurverbindungen und Fluorid im Gas mit Wasser zu löslichen Verbindungen, die von der Waschflüssigkeit absorbiert werden. Mit steigendem Flüssigkeitsstand im Füllturm wird ein Teil des tellur- und fluoridhaltigen Abwassers mittels Transferpumpen in den Eindick-/Entsalzungsbehälter geleitet. Dieses primäre tellurhaltige Abwasser reagiert mit zugesetztem Calciumfluorid: Durch die Zugabe von Calciumfluorid fällt dieses aus, und die Flüssigkeit wird anschließend durch Druckfiltration weiterverarbeitet, um eine Fest-Flüssig-Trennung zu erreichen, wasserlösliches Fluorid zu entfernen und Wasser zu recyceln. Entscheidend für diese Stufe ist die pH-Wert-Regelung in der rezirkulierenden Flüssigkeit des Füllturms (Tellurentfernungsturms), die gleichzeitige Anpassung des Pumpenbetriebs an die Rauchgastemperatur und den Tellurgehalt sowie die Regulierung der Zugabemengen von Tellur und Promotor. Der Füllturm erreicht eine Tellur-Entfernungseffizienz von 99,51 TP3T und eine Fluorid-Entfernungseffizienz von 701 TP3T.
Stufe 3: COA-Denitrifikationssystem
Das Abgas nach der Wäscherreinigung gelangt zurück in die COA-Denitrifikationsanlage (Chlordioxid-Oxidation/katalytische oxidative Absorption). Zu diesem Zeitpunkt enthält das Rauchgas noch oxidierbare NOx. Der COA-Denitrifikationsmechanismus oxidiert NO (schlecht wasserlöslich) mithilfe von Chlordioxid zu NO₂ (gut wasserlöslich). Dadurch wird eine nachfolgende Nasswäsche ermöglicht, die eine signifikante NOx-Reduzierung erzielt, die mit herkömmlicher Wasser- oder Alkaliwäsche allein nicht möglich ist. Die COA-Anlage erreicht einen Denitrifikationswirkungsgrad von 60% und reduziert den NOx-Gehalt von 30–50 mg/Nm³ am Einlass auf ≤ 80 mg/Nm³ am Auslass. Nach der COA-Denitrifikation wird das Gas zur Schwefeldioxid-Entfernung der Rauchgasentschwefelungsanlage (REA) zugeführt.
Stufe 4: Rauchgasentschwefelungsturm aus Kalkstein und Gips (φ4,6 m, 202.000 Nm³/h)
Das nach der COA-Behandlung abgeführte Gas gelangt zur SO₂-Entfernung in den Kalkstein-Gips-Rauchgasentschwefelungsturm. Der Turm erreicht eine Entschwefelungseffizienz von 841 TP3T und reduziert den SO₂-Gehalt von 100–500 mg/Nm³ auf ≤ 80 mg/Nm³. Wichtige Parameter: Turminnendurchmesser φ 4,6 m; Flüssigkeits-Gas-Verhältnis 15,5; Sprühschichten 3; Einzelpumpenfördermenge 600 m³/h; Schlammabsetzzeit 5 h; Kalksteinverbrauch 65 kg/h (maximaler Verbrauch); Gipsproduktion 131 kg/h (maximale Produktion); Gipsfeuchtegehalt ≤ 151 TP3T; Tropfenabscheider der ersten Stufe: 2-lagiges Siebsystem; Tropfenabscheider der zweiten Stufe: 1-lagiger Siebabscheider + 1 Rohrbündel-Tropfenabscheider. Zwischenspeicherkapazität für Kalkstein: 10 m³, Autonomie für 7 Tage. Das bei der Rauchgasentschwefelung anfallende Gips-Nebenprodukt wird entwässert und kann als Baustoff wiederverwendet werden.
Stufe 5: Nasselektrofilter (WESP) + Magnetische Rauchgasreinigung
Das nach der Rauchgasentschwefelung (REA) verbleibende Feinstaubpartikel, Säurenebeltröpfchen und gesättigten Wasserdampf wird in den Nass-Elektrofilter (Modell BLSD360-64, Turm-Außenkonfiguration, Bodeneintritt/Oberaustritt) geleitet. Der Nass-Elektrofilter ionisiert mithilfe eines Hochspannungsfeldes (Generator BLEMG-2K, 80 kW mittlere Leistung, Abscheidegrad ≥ 951 TP3T) die verbleibenden Feinstaubpartikel und den Säurenebel und transportiert sie zur Abscheideelektrode. Schadstoffkonzentration am Einlass: 100 mg/m³; am Auslass: 5 mg/m³. Abmessungen der Anlage: Grundfläche 6.200 × 7.200 mm; Höhe 17.900 mm; Systemwiderstand 350 Pa; Auslegungsdruck ± 5.000 Pa; Betriebstemperatur < 40 °C. Die Funktion zur magnetischen Rauchfahnenunterdrückung des BLEMG-2K-Generators sorgt für die endgültige Beseitigung der weißen Rauchfahne, nachdem der WESP den Gasstrom tiefengereinigt hat, und gewährleistet so einen unsichtbaren Abgasaustritt.
Ofen
220 °C
→120°C
IDF-Fan
Te + F⁻ Entfernung
99.5% / 70%
Denitrifikation
60% NOx
Kalkstein
84% SO₂
PM/Nebel/Plume
≥95%
Stapel
⭐ Neue oder modernisierte Ausrüstung in diesem Projekt
04 — Kernvorteile
Warum diese fünfstufige Architektur die richtige Lösung für das Abgas von Tunnelöfen aus Karbonat ist
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Tellurgewinnung mit einer Effizienz von 99,51 TP3T – ein Ertragsfaktor, nicht nur eine Compliance-Verpflichtung: Tellur ist ein strategisch wichtiges und wirtschaftlich wertvolles Spurenelement. Bei einer Abscheideeffizienz von 99,51 % (TP3T) aus einer Eingangskonzentration von 0,5–10 mg/Nm³ gewinnt die Füllturmstufe tellurreiche Waschflüssigkeit zurück, die nach Calciumfluoridfällung und Druckfiltration zur Tellurgewinnung für die Wiederverwendung in der Batteriematerialherstellung aufbereitet werden kann. Die Einhaltung der Vorschriften zur Tellurabscheidung auf ≤ 0,05 mg/Nm³ schafft gleichzeitig die Möglichkeit der Rohstoffrückgewinnung, wodurch die Betriebskosten des Aufbereitungssystems teilweise kompensiert werden. - ✓
Die COA-Denitrifikation erzielt eine NOx-Entfernung, die mit herkömmlichen Nassreinigungsverfahren nicht erreicht werden kann: Die herkömmliche alkalische Nasswäsche absorbiert NO₂, jedoch nicht NO, welches 90–951 TP³T des NOx-Ausstoßes in Tunnelöfen ausmacht. Das COA-System oxidiert NO vor der Nassabsorptionsstufe mit Chlordioxid zu NO₂ und ermöglicht so eine NOx-Abscheideleistung von 601 TP³T, die mit herkömmlicher Nasswäsche allein nicht erreichbar ist. Dieser Ansatz macht ein separates SCR-Katalysatorbett überflüssig, welches eine Hochtemperatur-Gaskonditionierung erfordern und bei den relativ moderaten NOx-Konzentrationen dieser Anwendung erhebliche Investitionskosten und einen Druckverlust verursachen würde. - ✓
Integriertes Reaktions-Koagulations-Sedimentationsverfahren für Tellurabwasser – Abwasserfreie Entsorgung gefährlicher Verbindungen: Die tellur- und fluoridhaltige Waschflüssigkeit aus dem Füllturm durchläuft eine umfassende kombinierte Reaktions-, Koagulations- und Sedimentationskette: Zugabe von Calciumfluorid zur Fluoridfällung, Koagulation, Druckfiltration zur Fest-Flüssig-Trennung und Rückführung des Filtrats in das System. Dadurch wird die kontinuierliche Einleitung tellurhaltiger Abwässer vermieden, ein Wasserkreislauf ermöglicht und sichergestellt, dass Tellur als Feststoff gewonnen und nicht in die Abwasseranlage eingeleitet wird. - ✓
Vorteile der Rauchgasentschwefelung von Kalkstein und Gips für Lithiumcarbonat-Anwendungen: Das Kalkstein-Gips-Verfahren wurde aufgrund seiner sieben spezifischen Vorteile ausgewählt: (1) geringer Energieverbrauch; (2) Gips als Nebenprodukt kann ohne Sekundärverschmutzung entsorgt werden; (3) geringer Platzbedarf und optimiertes Strömungsdesign; (4) computergestützte Optimierung für geringen Widerstand und hohe Energieeffizienz; (5) niedrige Gasgeschwindigkeit für gleichmäßige Absorption; (6) Kalkstein ist reichlich vorhanden, weit verbreitet und kostengünstig; (7) die Turminnenausstattung nutzt Gegenstrom-Sprühsystem und Tropfenabscheider, um Ablagerungen an den Turmwänden zu reduzieren. Die Kalkstein-Gips-Chemie ist zudem mit dem Fluoridgehalt der Carbonat-Rohstoffe kompatibel, da Fluorid als unlösliches Calciumfluorid im Rauchgasentschwefelungs-Schlammkreislauf gebunden und nicht in das Gipsabwasser abgegeben wird. - ✓
Nasselektrofilter erzielt gleichzeitig Tiefenreinigung von Feinstaub und Entfernung von Säurenebel: Der BLSD360-64 WESP (Modell BLEMG-2K) vereint elektrostatische Partikelabscheidung und magnetische Rauchfahnenabscheidung in einem Gerät. Das Hochspannungsfeld ionisiert verbleibende Feinstaubpartikel (einschließlich der feinen Calciumsulfatkristallite aus der Rauchgasentschwefelungsstufe, die den Nebelabscheider passieren) und fängt sie an der Kollektorelektrode ab. Gleichzeitig werden die restlichen Säurenebeltröpfchen und das Wasseraerosol, die die sichtbare weiße Rauchfahne erzeugen, erfasst. Die kombinierte Reinigungsleistung von ≥ 951 TP3T sorgt für eine Schadstoffkonzentration von 5 mg/m³ am Auslass und beseitigt die sichtbare weiße Rauchfahne in einem einzigen Schritt. - ✓
Automatischer Neustart per Knopfdruck und Echtzeit-Rückkopplungssteuerung reduzieren die Arbeitsbelastung des Bedieners und das Risiko von Reaktionsfehlern: Jeder Turm und jedes Becken des Systems ist mit Füllstandsmessern ausgestattet, die dem Steuerungssystem Echtzeitdaten liefern und so die Wassereinlassventile und Pumpen automatisch verriegeln. Die Rückmeldung der Harnstofflösungsvorbereitung und der thermischen Harnstoffzersetzung an das Steuerungssystem ermöglicht die automatische Neustartfunktion per Knopfdruck. Dadurch wird das Risiko von Bedienungsfehlern beim Systemneustart reduziert, der in Systemen mit stark schwankender Last die kritischsten Phasen für Grenzwertüberschreitungen darstellt.
05 — Betriebsergebnisse
Geprüfte Konformitätsdaten: Alle sieben Parameter liegen unterhalb der EU-IED-/niederländischen NER-Grenzwerte
Die maximale installierte Anlagenleistung des Gesamtsystems beträgt 1.186,67 kW; die tatsächliche Betriebsleistung liegt bei 1.047,52 kW. Bei 24-Stunden-Dauerbetrieb und einem Strompreis von 0,36 RMB/kWh belaufen sich die täglichen Stromkosten auf 9.050,57 RMB; bei 8.000 Betriebsstunden pro Jahr betragen die jährlichen Stromkosten umgerechnet ca. 301.683,76 RMB. Die jährlichen Wasserkosten betragen ca. 8.000 RMB (4,66 t/h zu 2 RMB/t). Die jährlichen Kalksteinkosten betragen ca. 15.360 RMB (64 kg/h zu 300 RMB/t).
06 — Hinweise zur Umsetzung
Wichtige technische und betriebliche Erkenntnisse zur Abgasbehandlung von Lithiumcarbonat-Öfen
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Die Schwankungen der Rauchgastemperatur und des SO₂-Gehalts sind die Hauptursache für Instabilitäten im Abgassystem – daher ist eine enge operative Kommunikation zwischen dem Ofenteam und der Aufbereitungsleitstelle sicherzustellen: Das dokumentierte primäre Betriebsrisiko sind Schwankungen der Rauchgastemperatur und der SO₂-Konzentration. Die SO₂-Eingangskonzentration kann je nach Charge des Carbonat-Rohmaterials zwischen 100 und 500 mg/Nm³ liegen. Ein formelles Voranmeldeverfahren für geplante Produktionsänderungen, die die Gaszusammensetzung oder das Gasvolumen beeinflussen, muss festgelegt und durchgesetzt werden. Eine Vorwarnung von mindestens 15 Minuten vor jeder Änderung der Ofenbetriebsparameter ermöglicht es dem Rauchgasentschwefelungssystem, die Reagenzdosierung vor dem Eintritt der Konzentrationsänderung in den Absorber vorzubereiten. - ⚠️
Die pH-Wert-Regelung im Füllturm (Tellur-Entfernungsturm) ist der betrieblich empfindlichste Parameter: Der Schlüssel zu einer effizienten Tellurabscheidung liegt in der pH-Wert-Kontrolle der Umwälzflüssigkeit im Füllturm, parallel zur Anpassung des Pumpenbetriebs an die Rauchgastemperatur und den Tellurgehalt. Weicht der pH-Wert vom optimalen Absorptionsbereich ab, sinkt die Tellurabscheidungseffizienz rapide, was zu einer Überschreitung der Grenzwerte und einem Verlust an Rückgewinnungsleistung führt. Daher ist eine kontinuierliche pH-Wert-Überwachung mit Alarmschwellenwerten an der unteren und oberen Grenze des Zielbereichs erforderlich. Steigt der pH-Wert über den Zielwert, wird automatisch Frischwasser zugeführt. - ⚠️
Die Überwachung der Einlasstemperaturen des Füllturms (Primärwäscher) und des Rauchgasentschwefelungsturms muss dem Steuerungssystem Rückmeldung geben, um nachgeschaltete Anlagen zu schützen: Die Temperaturüberwachung an den Einlässen der ersten und zweiten Turmstufe muss mit dem Steuerungssystem mit automatischer Rückkopplungsfunktion verbunden sein. Die gemessene Gastemperatur passt die Betriebsparameter der Anlage und die Prozesssollwerte in Echtzeit an, schützt die Korrosionsschutzmaterialien vor Überschreitung ihrer Nenntemperatur und gewährleistet, dass die Rauchgasentschwefelungschemie im optimalen Temperaturbereich für die Kalksteinauflösung und die Calciumsulfitoxidation abläuft. - ⚠️
Leckagen in Rohrleitungen während des Produktionsprozesses stellen das sekundäre Betriebsrisiko dar – die korrosive Gasumgebung beschleunigt den Verschleiß von Verbindungen und Dichtungen: Die Kombination aus saurem Gas und Tellurverbindungen führt zu starker Korrosion an allen medienberührten Rohrleitungen. Führen Sie wöchentliche Sichtprüfungen aller Rohr- und Ventilverbindungen durch, insbesondere der Flanschflächen, Kompensatoren und Pumpendichtungen. Halten Sie ein Ersatzteillager für alle kritischen Rohrleitungsabschnitte bereit. Der Austausch von Rohrleitungsabschnitten im Notfall muss innerhalb von 4 Stunden möglich sein, um Produktionsausfälle über das geplante Wartungsfenster hinaus zu vermeiden. - ⚠️
Tellurhaltiges Abwasser aus dem Abfüllturm muss als gefährlicher Abfallstrom behandelt werden, bis die Tellurkonzentration im Abwasser nachweislich unterhalb des Schwellenwerts liegt: Tellur ist gemäß der EU-REACH-Verordnung bei Konzentrationen oberhalb der Umweltgrenzwerte als gefährlicher Stoff eingestuft. Das Abwasser aus der Abfüllturmreaktion enthält gelöste Tellurverbindungen und Calciumfluorid-Feststoffe, die vor der Genehmigung einer Einleitung oder Wiederverwendung laboranalytisch charakterisiert werden müssen. Das feste Produkt der Druckfiltration (Calciumtellurid-/Calciumfluorid-Filterkuchen) muss ebenfalls vor der Entsorgung oder Wiederverwendung klassifiziert werden. - ⚠️
Das WESP-Hochspannungssystem (80 kV) erfordert strenge elektrische Sicherheitsprotokolle und Personenzugangskontrollen: Der Nass-Elektrofilter arbeitet mit einer Hochspannung von ca. 80 kV. Der Zutritt zum WESP-Bereich muss durch ein formelles Lockout/Tagout-Verfahren (LOTO) mit physischer Schlüsselverriegelung zur Trennung der Hochspannungsversorgung vor jedem Betreten geregelt werden. Gemäß den niederländischen Elektroinstallationsvorschriften (NEN 3140) ist eine jährliche elektrische Sicherheitsprüfung durch eine zertifizierte Prüfstelle erforderlich. Das SCADA-System des Generators BLEMG-2K muss eine geprüfte Personensicherheitsverriegelung umfassen, die die Hochspannungsaktivierung bei geöffneter Zugangstür verhindert.
07 — Wichtigste Erkenntnisse aus dem Ingenieurwesen
Vier Lehren aus diesem Projekt zur Reinigung von Lithiumbatterie-Carbonat-Abgasen
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Die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften und die Möglichkeiten zur Rohstoffrückgewinnung sind keine Alternativen – sie können so gestaltet werden, dass sie sich gegenseitig verstärken. Die Tellur-Abscheidungsvorgabe (Ausgang ≤ 0,05 mg/Nm³) ermöglicht gleichzeitig die Rückgewinnung von 99,51 % Tellur aus dem Abgasstrom. Das gewonnene Tellur kann direkt in der Batteriematerialherstellung wiederverwendet werden. Projekte, die die Einhaltung der Vorschriften ausschließlich als Kostenfaktor betrachten, verpassen die wirtschaftliche Chance, wertvolle Verbindungen zurückzugewinnen, deren Abscheidung ohnehin gesetzlich vorgeschrieben ist. Tellur, Fluorid, Gips und Wärmerückgewinnung sind Beispiele aus diesem Projekt, bei denen die Einhaltung der Vorschriften und die Möglichkeit der Ressourcenrückgewinnung Hand in Hand gehen. - 2
Die oxidative Denitrifikation mittels COA ist die geeignete Technologie für moderate NOx-Konzentrationen (30–50 mg/Nm³) in Nasswäscheanwendungen, bei denen SCR überdimensioniert wäre. Bei einer NOx-Eingangskonzentration unter 100 mg/Nm³ und bereits vorhandenen Nasswäschestufen ist die COA-Denitrifikation (Entfernung von 60%, kein Katalysatorbett erforderlich, Betrieb bei den Betriebstemperaturen des Wäschers möglich) wirtschaftlicher und betrieblich sinnvoller als die SCR-Reaktion (die ein Temperaturmanagement von 350–400 °C, die Beschaffung und den Austausch des Katalysators sowie ein Ammoniak- oder Harnstoff-Einspritzsystem erfordert). Die Technologieauswahl sollte sich nach der spezifischen NOx-Konzentration und dem Kontext der Aufbereitungsanlage richten und nicht nach der Vertrautheit des Spezifikationsverfassers mit einer bestimmten Technologie. - 3
Große Schwankungsbreiten der Schadstoffkonzentrationen am Einlass erfordern eine Systemauslegung für den schlimmsten Fall, nicht für den Durchschnittsfall. Der SO₂-Eingangsbereich von 100–500 mg/Nm³ entspricht einer fünffachen Schwankung zwischen Minimum und Maximum. Ein für den Durchschnittswert (z. B. 300 mg/Nm³) ausgelegtes System mit einer Abscheideleistung von 84% erreicht unter durchschnittlichen Bedingungen einen Ausgangswert von 48 mg/Nm³, jedoch bei Spitzenwerten von 500 mg/Nm³ einen Ausgangswert von 80 mg/Nm³ – genau an der Grenze. Jede Betriebsungenauigkeit führt dabei zu einer Überschreitung der Grenzwerte. Die korrekte Auslegungsgrundlage ist stets die maximale Eingangskonzentration; die Toleranz bei durchschnittlichen Konzentrationen dient als eingebauter Puffer gegen Betriebsschwankungen. - 4
Durch die Nutzung bestehender Prozessinfrastruktur anstatt der Entwicklung einer komplett neuen Aufbereitungsanlage werden die Investitionskosten und der Installationsaufwand reduziert. Dieses Projekt baute auf der bestehenden Technologie- und Prozessinfrastruktur der Anlage auf und optimierte die Schnittstellen zwischen neuen Aufbereitungsstufen und vorhandenen Anlagen, anstatt die bestehende Infrastruktur zu ersetzen. Die zentrale Ingenieurdisziplin bestand darin, die Möglichkeiten der vorhandenen Infrastruktur (Durchflussraten, Temperaturen, Drücke, chemische Zusammensetzung) präzise zu charakterisieren und lediglich die zusätzliche Aufbereitungskapazität zu planen, die das bestehende System nicht bereitstellen kann. Dieser Ansatz reduziert die Projektkosten typischerweise um 20–351 TP3T im Vergleich zur Planung eines komplett neuen Aufbereitungssystems.
08 — Häufig gestellte Fragen
Abgasbehandlung von Carbonat-Tunnelöfen für Lithiumbatterien: Zehn Fragen beantwortet
Fragen von Managern für Umweltgenehmigungen, Ingenieuren für die Batteriematerialproduktion und Nachhaltigkeitsteams in Produktionsstätten für Lithiumcarbonat und Kathodenaktivmaterialien, die Modernisierungen der Rauchgasreinigung gemäß den Anforderungen der EU-Verordnung über die Bekämpfung von Umweltverschmutzung durch Umweltverschmutzung (IED) / der niederländischen Verordnung über Aktivitäten (Niederlande Activities Decree) planen.
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