BioAdd

Feinstaub- und Depositionsreduktion durch Additive bei der Biomassefeuerung

Motivation:

Bei der Biomassefeuerung stellt die Freisetzung von Depositions- und Feinstaubbildnern eine große Problematik dar. Je nach Anlagengröße verursachen die Auswirkungen dieser Freisetzung unterschiedliche Schwierigkeiten beim Betrieb der Anlage. In Kleinfeuerungsanlagen gelten gesetzlich vorgeschriebene Grenzwerte zur Feinstaubemission in die Umwelt, die bei Verwendung von biogenen Feststoffen nur bedingt eingehalten werden können. Bei größeren Feuerungsanlagen bis 50 MW stellt die Depositionsbildung an Wärmetauscherflächen die größte Herausforderung dar. Diese Depositionen weisen starkes Korrosionspotential auf und führen zu Lebensdauerverkürzungen der Bauteile bis hin zum Materialversagen. Sowohl die Feinstaub- als auch die Depositionsbildung werden durch die Freisetzung von Spurenstoffen bei der Verbrennung verursacht. Durch Zugabe von Additiven in die Feuerung kann die Konzentration dieser Depositions- und Feinstaubbildner in der Gasphase reduziert werden.

Ziele:

Für die Auslegung der Abscheidung mit Additiven ist die Kenntnis der Freisetzung von Feinstaub- und Depositionsbildnern aus dem Brennstoff unabdingbar. Für die Charakterisierung des Freisetzungsverhaltens der Spurenstoffe aus dem Brennstoff steht die Optische Emissionsspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-OES) am Lehrstuhl für Energiesysteme zur Verfügung. Die Kopplung mit einer Elekrtothermischen Verdampfungseinheit (ETV) erlaubt eine temperaturabhängige Aufschlüsslung der Freisetzung.

Zusätzlich wird in einer am Lehrstuhl für Energiesysteme entwickelten zweistufigen Thermowage die Einbindung der Feinstaub- und Depositionsbildnern in die Additive untersucht. Besonders am experimentellen Teil des Forschungsvorhabens ist die Entkopplung der Freisetzungs- und Einbindungsuntersuchungen. Dadurch können die Parameter beider Vorgänge unabhängig voneinander eingestellt werden und die Betrachtungen sind auf viele verschiedene Feuerungssysteme anwendbar.

Die experimentellen Ergebnisse werden dann für die Entwicklung eines Modells zur Beschreibung der Freisetzung und Einbindung von problematischen Feinstaub- und Depositionsbildnern herangezogen. Ziel ist eine Konzepterstellung für die Additiveinbringung, unabhängig von Brennstoff, Additiv und Feuerungssystem.

Förderung:

Das Projekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) unter dem Förderkennzeichen 2219NR023 gefördert. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor.

Ansprechpartner:

Hendrik Mörtenkötter, Dr.-Ing. Sebastian Fendt