Rauchgaskondensation aus Biomassekesseln mit einer multifunktionalen Tau- und Feinstaubabscheidung

Die Energieeffizienz und die Feinstaubproblematik sind zurzeit Kernthemen in der ökonomischen wie politischen Diskussion. Ziel des Projektes ist es die Effizienz von Biomassekessel bei kleinen und mittleren dezentralen Anlagen durch die Nutzung der Niedertemperaturwärme in Form der Abgaskondensation bei gleichzeitiger Verringerung der Feinstaubemission zu steigern.

Kurzbeschreibung

Status

abgeschlossen

Kurzfassung

Durch die steigenden Energiepreise für fossile Energieträger wird der Bedarf an regenerativen Energieträgern in der nahen Zukunft weiter stark ansteigen. Die Biomasse ist eine der möglichen regenerativen Energieträger, welcher auch als CO2-neurtal betrachtet wird. Sie kann sowohl zentral als auch dezentral für die Wärme- und Energiebereitstellung genutzt werden und erfreut sich gerade im Bereich der Wärmebereitstellung in Einfamilienhäusern einer starken Beliebtheit. Bei der Verbrennung von Biomasse entsteht jedoch auch Feinstaub, welcher ein gesundheitliches Problem darstellt. Es ist daher von großer Wichtigkeit einerseits für eine sehr effiziente Nutzung der eingesetzten Biomasse bei der Wärmebereitstellung als auch andererseits für eine möglichst hohe Feinstaubabscheidung aus dem bei der Biomasseverbrennung entstehenden Abgas zu sorgen.

Zielsetzung des Projektes war die Nutzung von Niedertemperaturwärme durch die Rauchgaskondensation in der Biomasseverbrennung, die Erhöhung des Kessel- und Anlagenwirkungsgrades und die gleichzeitige Feinstaubabscheidung in einem Apparat zu bewerkstelligen. Bei der Feinstaubabscheidung sollte auf den Einbau eines separaten (Elektro)-Filters verzichtet werden können. Um die Akzeptanz und die Verbreitung biomassegefeuerter Einrichtungen weiter zu erhöhen (in Hinsicht auf eine CO2-neutrale Wärmebereitstellung), strebte das Projekt einen geringen Aufwand entsprechend der Installations- und Betriebskosten sowie des Platzbedarfs an.

Unter Zuhilfenahme von Kreativtechniken (z.B. morphologische Matrix) wurden Anregungen für Lösungen des zu realisierenden innovativen Apparats zur Rauchgaskondensation und Feinstaubabscheidung gefunden. Parallel dazu wurden stationäre Kreislaufberechnungen zur Identifizierung einer optimalen Nutzung der Niedertemperaturwärme in unterschiedlichen Schaltungsvarianten sowie Vorversuche an unterschiedlichen Versuchsständen durchgeführt.

Die an den Versuchsständen gewonnenen Ergebnisse und Erkenntnisse dienten dem besseren Verständnis der physikalischen Vorgänge sowie der Ermittlung von Wärmeübergangskoeffizienten bei der Abgaskondensation und flossen direkt in die Entwicklung des multifunktionalen Apparates ein.

Basierend auf den Ergebnissen der Kreislaufberechnungen wurde die zur Erreichung des Forschungsziels am aussichtsreichste Rauchgas- und Wasserrücklaufführung ausgewählt. Dieses Konzept der Stoffführungen wurde in einem, dem Versuchsbiomassekessel nachgeschalteten, multifunktionellen Apparat, realisiert.

Am Technikumversuchsstand wurden experimentelle Untersuchungen zur Wärmerückgewinnung durch Abgaskondensation und zur Feinstaubabscheidung durchgeführt. Es konnte anhand der dabei erzielten Daten nachgewiesen werden, dass das dem gegenständlichen Forschungsprojekt zugrundegelegte Ziel einer Erhöhung des Kessel- und Anlagewirkungsgrades und die gleichzeitige Feinstaubabscheidung in einem einer Biomassefeuerung nachgeschaltetem Apparat erreicht werden konnte.

Publikationen