Strohpellets für Kleinfeuerungsanlagen

Status

abgeschlossen

Kurzfassung

Stroh weist im Vergleich zum etablierten Biomassebrennstoff Holz stark variierende Eigenschaften auf. Vor allem hohe Aschegehalte, niedrige Ascheerweichungstemperaturen sowie problematische Inhaltsstoffe (z.B. S, Cl, K,...) führen oftmals zu hohen Emissionen oder Störungen durch Schlackebildung oder Korrosion.

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird das Verbrennungsverhalten von Strohpellets in Kleinfeuerungsanlagen untersucht. Im Hinblick auf Korrosionsreaktionen werden dabei Wechselwirkungen zwischen Brennstoff und Feuerfestmaterial untersucht, indem Pellets mit unterschiedlichen Additiven in Brennkammern aus verschiedenen Feuerfestmaterialien eingesetzt werden. Des Weiteren wird die Beschaffenheit der Materialien in Abhängigkeit von den Bedingungen im Brennraum (Gasatmosphäre, Temperatur) untersucht.

Ein weiterer Projektschwerpunkt ist die Untersuchung gas- und partikelförmiger Emissionen, und deren Einflussnahme durch Variation verbrennungsseitiger Parameter wie Luftstufung, Luftüberschuss und Rauchgasrezirkulation. Des Weiteren wird das Potential zur Reduktion dieser Emissionen durch den Einsatz eines Sekundärwärmetauschers mit integriertem Wäscher (dem Schräder Hydrocube®) getestet, wobei die Betriebsbedingungen sowohl der Feuerung, als auch des Wärmetauschersystems variiert werden.

Bei der Rohstoffbeschaffung und -aufbereitung wurde sorgfältig vorgegangen. Dennoch sind starke Schwankungen, vor allem hinsichtlich des Aschegehalts messbar, welche - trotz Additivbeimengung - starken Einfluss auf die Verbrennungseigenschaften zeigen.

Als einflussstärkste Korrosionsparameter können bei vergleichbaren Versuchsbedingungen Brennstoffzusammensetzung, Zusammensetzung des Feuerfestmaterials und die Brennraumtemperatur identifiziert werden. Der direkte Kontakt zwischen Werkstoff und Schlacke zeigt gegenüber dem Kontakt mit der Gasphase im Brennraum in der relativ kurzen Betriebsdauer keinen signifikanten Einfluss auf den Korrosionsgrad des Materials, welcher anhand der Eindringtiefe von Kaliumionen ins Material beurteilt wurde.

Mit zunehmendem Rauchgasrezirkulationsstrom wird eine deutliche Reduktion der NOx-Emissionen erreicht. Die Staubemissionen zeigen trotz niedriger CO-Emissionswerte eine Korrelation mit dem Gasphasenausbrand. Des Weiteren ist eine Staubreduktion mit zunehmendem Sekundärluftanteil sowie bei reduziertem Luftüberschuss zu beobachten.

Partikelförmige Emissionen werden durch die Anwendung des Hydrocube® um 20 - 25% reduziert, wobei die Abscheidung des Feinstaubs vor allem im Kondensationswärmetauscher stattfindet. Durch zusätzliche Implementierung einer Elektrode in das Wärmetauschersystem wird die Abscheidewirkung auf bis zu 65% erhöht. Schwefel- und chlorhältige Komponenten im Abgas werden bei Einsatz des Hydrocube® deutlich verringert.

Projektleiterin:
DI Elisabeth Wopienka

Institut/Unternehmen:
Austrian Bioenergy Centre GmbH

Projekt- und KooperationspartnerInnen:

• KWB - Kraft und Wärme aus Biomasse
• Intocast GmbH
• AWS - Air Water Systems AG
• Österreichisches Forschungsinstitut für Technik und Gesellschaft
• IVU - TU Wien
• Francisco Josephinum BLT

DI Elisabeth Wopienka
Austrian Bioenergy Centre GmbH
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