Die Nutzung der Kondensationswärme zur Steigerung des Anlagenwirkungsgrads gehört in vielen Verbrennungsanlagen mit Gas oder Öl bereits zum Standard. Hierbei erfreuen sich gerade solche Module, die einem herkömmlichen Kessel nachgeschaltet werden können und so den Anlagenwirkungsgrad, auch von Bestandsanlagen, deutlich erhöht, einer sehr großen Beliebtheit.
Bei der Nutzung dieses Potentials auch für Biogene Rest- und Abfallstoffe, wie z.B. Holzrückstände aus der Holzverarbeitenden Industrie, sieht man sich allerdings mit deutlich mehr Herausforderungen konfrontiert, hinsichtlich der vorhandenen Temperaturniveaus, der Effizienz der Anlage, der Kondensatabscheidung, der Entstehung unterschiedlicher chemischer Verbindungen (z.B. Schwefelsäure) und natürlich auch dem Asche- bzw. Feinstaubgehalt des Abgases.
Genau diese Herausforderungen sollen in einem kooperativen Forschungsprojekt zwischen der Firma Schräder Abgastechnologie GmbH, der Firma Endress Holzfeuerungsanlagen GmbH und dem Centrum für Strömungssimulation an der Hochschule Düsseldorf, gelöst werden und ein entsprechendes Brennwertmodul für die optimierte energetische Nutzung biogener Rest- und Abfallstoffe entwickelt werden.

Ziele

Das Ziel ist die Entwicklung, der Bau und die Erprobung eines hocheffizienten und möglichst wartungsarmen externen Brennwertmoduls für Biomasseverbrennungsanlagen.
Dieses geht einher mit der Untersuchung der Leistungsparameter und auch der Abgasbeeinflussung durch das neue Brennwertmodul. Entscheidender Kern der Entwicklung ist eine Integration und Anpassung einer dem Kondensationswärmeübertrager nachgeschalteten Wärmetauschereinheit, dem Enthalpierad bzw. Rotationswärmeübertrager.
Hierbei ist besonders auf die technische Herausforderung einzugehen, dass bei herkömmlichen Rotationswärmeübertragern, wie sie für Gas- und Ölfeuerungen eingesetzt werden, ein kleiner Lamellenabstand vorliegt, was bei Biomassefeuerungen wegen der hohen Aschebeladung im Abgas nicht möglich ist. Diese Problematik wird im geplanten Projekt über diverse Anpassungen in der Geometrie und Betriebsweise des Rotationswärmeübertragers angegangen.

Maßnahmen

Hochschule Düsseldorf, Fachbereich Maschinenbau und Verfahrenstechnik, Centrum für Strömungssimulation

Phase: Vorarbeiten:       

• AP 01: Fundierte Voruntersuchungen
• AP 02: Entwicklung erster gemeinsamer Konzepte und Vergleich

Phase: Planung:

• AP 05: Numerische Simulation ausgewählter Konstellationen

Phase: Konstruktion und Bau:

• AP 08: Optimierung der Strömungsführung

Phase: Wirtschaftlichkeitsuntersuchungen:

• AP 13: Wirtschaftlichkeitsbetrachtung
   

Schräder Abgastechnologie:

Phase: Planung     

• AP 04: Auslegung unterschiedlicher Konstellationen

Phase: Konstruktion und Bau

• AP 07: Integration der Komponenten
• AP 09: Finalisierung der Komponente und Anpassung des Biomassekessels

Endress Holzfeuerungsanlagen GmbH:

Phase: Vorarbeiten

• AP 03: Voruntersuchung Messung: IST-Temperaturen, Massenströme und Abgaszusammensetzungen

Phase: Konstruktion und Bau

• AP 06: Auswahl, Dimensionierung und Detailplanung der optimalen Konstellation
• AP 10: Schaltplan und Integration in die Regelung

Phase: Experimentelle Untersuchung

• AP 11: Messkonzept zur Beurteilung des Gesamtkonzepts
• AP 12: Vermessung

Schwerpunkte

Hochschule Düsseldorf, Fachbereich Maschinenbau und Verfahrenstechnik, Centrum für Strömungssimulation

• Entwicklung, Modellierung und Optimierung des Brennwertmoduls für den Biomassekessel

Schräder Abgastechnologie:

• Entwicklung, Bau und Optimierung des Brennwertmoduls für den Biomassekessel

Endress Holzfeuerungsanlagen GmbH:

• Entwicklung, Anbindung und experimentelle Untersuchung des Brennwertmoduls an dem Biomassekessel