Projekttreffen STEP auf dem Firmengelände von ATS - Agro Trading & Solutions in Hardegsen (Foto: DBFZ)

Biomassefeuerung

FKZ-Nr. 03KB051

KATII - Emissionsminderung durch integrierte und kombinierte Maßnahmen in Biomasse-Kleinfeuerungen

Brennraum (Foto: OEKOTHERM)

Dauer

  • 01.01.2011 – 30.06.2014

Kontakt

DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH
Torgauer Straße 116
04347 Leipzig

Dr. Ingo Hartmann – Projektleiter
Telefon: +49(0) 341 2434-541
E-Mail: ingo.hartmann@dbfz.de

Christian Thiel – direkter Ansprechpartner
Telefon: +49(0) 341 2434-732
E-Mail: christian.thiel@dbfz.de

René Bindig
Telefon: +49(0)341 2434-746
E-Mail: rene.bindig@dbfz.de 

Mirjam Müller
Telefon: +49(0)341 2434-473
E-Mail: mirjam.mueller@dbfz.de

Partner

03KB051B - A.P. Bioenergietechnik GmbH
03KB051C - Spartherm Feuerungstechnik GmbH
03KB051D - Brandenburgische Technische Universität (BTU) Cottbus - Senftenberg
03KB051E - Hochschule Karlsruhe - Technik und Wirtschaft

Assoziierte Partner

Kooperationspartner

Unterauftragnehmer

Ergebnisse

Thema

Als integrierte und primäre Emissionsminderungsmaßnahmen an ausgewählten Biomassefeuerungen sollen verschiedene Verfahrenstechniken kombiniert und an Prototypen der Hersteller demonstriert werden. Sowohl die Erforschung und Optimierung von primären Minderungsmaßnahmen durch kontinuierliche Verbrennungsregelung als auch die Entwicklung von integrierten und kombinierten Emissionsminderungsmaßnahmen durch den gekoppelten Einsatz von Katalysatoren und die Verwendung eines elektrostatischen Abscheiders im Bereich Biomassekleinfeuerungen sind wesentliche wissenschaftliche und technische Arbeitsziele dieses Verbundvorhabens. Dabei soll ein nachgeschaltetes Emissionsminderungsmodul und eine kontinuierliche Verbrennungsregelung einerseits für einen hochwertigen Kaminofen (ERF) und andererseits ein integriertes Emissionsminderungsmodul für einen Biomassekessel modernster Bauart (MFK) bis hin zum Prototypen entwickelt werden.

Ziele

Das Ziel des Kooperationsvorhabens ist die Entwicklung von integrierten und kombinierten Maßnahmen zur Schadstoffreduzierung für die Anwendung in Biomassefeuerungen. Hierfür sollen unterschiedliche Methoden der Abgasreinigung kombiniert und eine neuartige Verbrennungsregelung implementiert werden. Durch diese Entwicklung bis hin zur Prototypebene soll die nachhaltige Wärmebereitstellung im kleinen und mittleren Leistungsbereich hinsichtlich umwelt- und klimaschonender Verbrennung von kohlendioxidneutraler naturbelassener Biomasse gewährleistet werden. Damit soll die ökologische Nutzung von regionaler fester Biomasse in Kleinanlagen hinsichtlich der Verbrennungsqualität verbessert und gesichert werden, um einerseits die Klimaschutzziele zu erreichen und anderseits das vorhandene Know-how der Projektpartner in diesem Bereich für die wissenschaftliche und wirtschaftliche Verwertung zu bündeln.

Maßnahmen

DBFZ

Neben der Projektkoordination stehen am DBFZ Prüfstandsmessungen und experimentelle Untersuchungen hinsichtlich der möglichen (sinnvollen) Kombinationen von Elektrostatik und Katalyse im Mittelpunkt. Einen Schwerpunkt stellt dabei die Auswahl und Adaption von Katalysatoren hinsichtlich verschiedener Einfluss- und Minderungsmöglichkeiten dar. Mithilfe dieser Erkenntnisse sollen in enger Absprache mit den beiden Herstellern der Feuerungen Konzepte zur Integration der Kombination in die beiden Feuerungsstätten erstellt werden. Weiterhin wird ein optimiertes Regelungskonzept mit verbesserter Luftstufung für den Multifuelkessel der Firma A.P. Bioenergietechnik zur primärseitigen Verbrennungsoptimierung am DBFZ erarbeitet. Die Auswertung der Messdaten hinsichtlich der Optimierung der Regelungsalgorithmen der Prototypen und die Erarbeitung von Optimierungskonzepten für die Regelung der selbigen unter Praxisbedingungen sind eine weitere spezielle Fragestellung, mit der sich das DBFZ beschäftigt.

Arbeitspaket 1: Theoretische und experimentelle Entwicklung

Ziel dieses Arbeitspaketes ist die Adaption entsprechender Katalysatoren und die Weiterentwicklung einer elektrostatischen Abscheidung entsprechend den Anforderungen in den beiden Kleinfeuerungsanlagen (ERF und MFK), die Bestimmung der optimalen Kombination von Elektrostatik und Katalyse (d.h. deren räumliche bzw. geometrische Anordnung) in den beiden Anlagen, sowie die Erstellung eines optimierten Regelungskonzeptes.

Arbeitspaket 2: Optimierung und Anpassung

Mithilfe von Prüfstandsuntersuchungen der umgebauten/modifizierten Feuerungen sollen die einzelnen Module (Katalysator, Elektrostatik) entsprechend den Bedingungen in der jeweiligen Feuerung optimiert werden.

Arbeitspaket 3: Demonstrationsuntersuchungen

Im Rahmen dieses Arbeitspaketes sollen erste Entwicklungsanlagen für beide Feuerungstypen zur Verfügung stehen, deren Praxistauglichkeit in Demonstrationsuntersuchungen Phase I in der Heizperiode 2011/12 bewertet bzw. nachgewiesen werden soll. Durch die daraus gewonnenen Erkenntnisse soll weiteres Optimierungspotential aufgezeigt werden, welches als Grundlage für den späteren Bau der Prototypen dient.

Arbeitspaket 4: Bau von Prototypen

Das Ziel dieses Arbeitspaketes ist der Bau von Prototypen und der Nachweis ihrer Praxistauglichkeit. In die Konzipierung (Verfahrenstechnische Auslegung und Konstruktion) dieser Prototypen sollen die aus den Feldtests gewonnenen Ergebnisse aus der Demonstrationsphase I einfließen.

Brandenburgische Technische Universität Cottbus

Integration der Elektrostatik in die Biomassefeuerungen

IAF

Das Institut für Sensorik und Informationssysteme (ISIS) entwickelt eine Feuerungsprozessregelung für die Einzelraumfeuerstätte (ERF). Die kontinuierliche Regelung der Verbrennungsluftströme in Abhängigkeit der Verbrennungstemperatur, der Restsauerstoffkonzentration (ROC) im Abgas und des Gehaltes an unverbrannten Komponenten (CO und verschiedene (polyzyklische) Kohlenwasserstoffkomponenten) im Abgas (CO/HC) ist von grundlegender Bedeutung, um den Verbrennungsprozess in allen Phasen der Verbrennung (Zünd-, Hochtemperatur- und Ausbrandphase) nahe am Optimum zu führen und auf diese Weise die gasförmigen und partikulären Emissionen zu senken. Hierzu sind geeignete Sensoren für Temperatur, ROC und CO/HC einzuführen, die als Eingangsgrößen für die zu entwickelnden Regelungsalgorithmen dienen sollen.

Schwerpunkte

DBFZ

  • Katalytische Rauchgasreinigung
  • Elektrostatische Staubabscheidung 
  • Sensorik & Verbrennungsregelung
  • Demonstrationsuntersuchungen

Brandenburgische Technische Universität Cottbus

  • Grundlagenuntersuchungen der Elektroabscheidung bei hohen Temperaturen
  • Konzeptentwicklung
  • Inbetriebnahme und Erprobung von Elektroabscheider-Prototypen

IAF

  • Auswahl und Charakterisierung geeigneter Gassensoren für den Holzverbrennungsprozess,
  • Entwicklung von Verbrennungsluft-regelungsalgorithmen für alle Phasen und Zustände des Feuerungsbetriebes der ERF
  • Entwicklung eines Feuerungsprozessmonitors für den automatisierten Betrieb einer ERF.

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