Kohle /förderung,verwendung,rauchgasreinigung

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Ø Verwendung
Ø Rauchgasreinigung

Förderung:
Die steigende Kohleförderung wurde durch den technischen Fortschritt möglich. Ungefähr bis zum Jahre 1900 arbeitete man noch mit Pferden, Keilhammer und Schippe für den Kohletransport. Die Kohle wurde mit Schießpulver aus dem Berg gesprengt. Danach begann Schritt für Schritt der Einsatz von Drucklufthämmern und Schrämmaschinen. Auch Förderbänder und Schüttelrutschen wurden erst nach 1900 eingeführt.
Früher förderten die Arbeiter die Kohle mit Hanfseilen und Haspeln, die mit Pferdekraft betrieben wurden. Nach der Erfindung der Dampfmaschine konnte man diese nach 1810 auch zur Kohleförderung einsetzen. Außerdem konnte mit Hilfe der Dampfmaschine auch das Wasser aus den Schächten gepumpt werden. Dadurch wurde der Schachtbau ermöglicht. Nach 1850 wurde auch die Seilfahrt für Personen eingeführt.

Verwendung:

Definition: Kohle ist die zusammenfassende Bezeichnung für alle kohlenstoffreichen festen Brennstoffe, die durch Zersetzung von organischen Stoffe entstanden sind (z.B. Holzkohle). Eigentlich bezeichnet man als Kohle die brennbaren Überreste von Pflanzen und anderen organischen Substanzen, die über Millionen von Jahren durch den Vorgang der Inkohlung1 in braune bis schwarze Sedimentgesteine verwandelt wurden. Von Kohle spricht man, wenn die brennbare Substanz mehr als 50% des Gewichtes und mehr als 70 Prozent des Volumens aus Kohlenstoff besteht.









-Allgemein: Kohle wird überwiegend als fester Brennstoff benutzt, um Hitze durch Verbrennung zu erzeugen. Kohlekraftwerke decken weltweit etwa 40% des Strombedarfs. Auch ca. 40% des heutigen Strombedarfes wird in Deutschland durch Kohle gewonnen, die derzeit bekannten Lagerstätten, wie das Ruhrgebiet, können mit der heutigen Technolgie eine fast genaue Einschätzung geben, wie lange der Vorrat an Kohle für die Nutzung der Energiegewinnung vorhanden sein wird.



Moderne Kohlekraftwerke setzen eine Vielzahl von Techniken ein, um die Schädlichkeit der Abfallprodukte, wie oben schon genannt, Schwefeldioxid und Kohlendioxid, zu beschränken und gleichzeitig den Verbrennungsprozesses zu steigern. In einigen Ländern sind diese Techniken nicht weit verbreitet, zumal sie die Kosten der Kraftwerke erhöhen und nicht wie in Deutschland strenge Umweltschutzvorschriften ( Bundes - Immissionsschutzgesetz mit Großfeuerungsanlagen- Verordnung und Technische Anleitung - TA-Luft) herrschen1.


Wasser wird erhitzt, welches konventionelle Kohlekraftwerke antreiben und somit Strom erzeugen. Dabei muss man die verschiedenen Brenntechniken unterscheiden, die stark von der Qualität und Art der Kohle abhängt:
Man unterscheidet die Rostfeuerung und die Staubfeuerung, die sich in noch zwei Brenntechniken wie Trockenfeuerung und Schmelzfeuerung aufteilen.
Bei der Staubfeuerung wird der Kohlestaub mit einer Verbrennungsluft von 1100 bis 1500°C in den Brennraum geblasen.
Bei der Trockenfeuerung fällt die Asche staubförmig an und wird durch Elektrofilter aus dem Rauch entfernt.
Jedoch bei der Schmelzfeuerung wird die Asche durch höhere Temperaturen zu Schlacke, die man auffängt und ihr die thermische Energie entzieht, die dann dem Wasser-Dampf-Kreislauf zugeführt wird.
Zunehmendes Interesse hat die Wirbelschichtfeuerung gefunden, , bei der fein gemahlene Kohle in einem Wirbelbett schwebend verbrannt wird. Der Vorteil dieser Technik ist, dass die Verbrennung schon ab etwa 850°C erfolgt, was zusätzlich die Stickstoffoxidemissionen 2 senkt. Eine Weiterentwicklung ist die zirkulierende Wirbelschicht - Feuerung, bei der noch brennbare Teile im Rauchgas durch Zyklone3 ausgetragen und wieder der Verbrennung zugeführt werden.


Kohlekraftwerke erreichen einen Nettowirkungsgrad von 40%, eine Steigerung erhofft man sich durch sogenannte Gas-und-Dampf-Kraftwerke4, die zusätzlich zur Verbrennung noch mit von Kohlegas betriebenen Turbinen arbeiten.






Rauchgasreinigung:
Dieser Begriff wird insbesondere für die Reinigung der Abgase eines Kohlekraftwerks verwendet.


Die Rauchgasreinigung soll

Schwefeldioxid (SO2), welches bei der Verbrennung von schwefelhaltiger Kohle entsteht,
Stickoxide (NOx), die bei hohen Temperaturen aus der Reaktion zwischen in der Luft enthaltenem Sauerstoff (20%) und Stickstoff (80%) entstehen und

Partikel, also Rußteilchen
aus den Abgasen entfernen.

Die Notwendigkeit einer solchen Abgasbehandlung wurde Ende der 70er Jahre erkannt und führte in Deutschland zu einer Nachrüstung der Kohlekraftwerke mit diesen Einrichtungen.

Die einzelnen Prozesse zur Rauchgasreinigung sind die

Rauchgasentschwefelung:
Dazu wird das in den Verbrennungsabgasen enthaltene Schwefeldioxid (SO2) mit Kalziumkarbonat (CaCO3) zu Kalziumsulfat (CaSO4) umgesetzt. Das Endprodukt Kalziumsulfat ist nichts anderes als Gips, der dann zu einem Teil in der Baustoffindustrie eingesetzt werden kann.
Denox-Verfahren:
Die Stickoxide werden mit Ammoniakwasser zu Ammoniumnitrat umgesetzt und damit dem Rauchgas entzogen.
Entfernung der Rauchpartikel:
Hierzu werden elektrostatische Filter eingesetzt, die die Staubteilchen mit einem elektrischen Feld aus den Abgasen ,,herausziehen``.
Die bei der Rauchgasreinigung anfallenden Abfälle können teilweise verwertet werden, überschüssiger Gips und die ausgefilterten Rauchpartikel müssen deponiert werden.

Die Rauchgasreinigung ist ein typisches Beispiel für eine ,,end-of-pipe``-Technologie: Erst werden in einem Prozeß die Schadstoffe erzeugt oder freigesetzt, dann mit hohem technischem Aufwand am ,,Ende des (Ofen-)Rohres`` wieder in eine ökologisch besser verträgliche Form gebracht.

Ein mit Erdgas betriebenes [GUD-Kraftwerk 0.68] kann bei guter Qualität des Brennstoffes auf eine solche Nachbehandlung der Abgase weitgehend verzichten - anzumerken ist allerdings, dass die derzeit bekannten Erdgasvorräte um ein vielfaches weniger Energie enthalten als die derzeit bekannte Kohlevorräte, weshalb der Ersatz aller Kohlekraftwerke mit solchen erdgasbefeuerten GUD-Kraftwerken keine Möglichkeit für eine langfristige Energieversorgung darstellt. Dagegen spricht zusätzlich das auch bei der Erdgasverbrennung freigesetzte Kohlendioxid, welches zum anthropogenen Treibhauseffekt beiträgt.