Untersuchung der Staubemissionen einer Prototyp Strohpelletsfeuerung, sowie Ermittlung des Potentials einer Emissionsreduktion durch einen Brennwertwärmetauscher mit Wäscher

Abstract

Angesichts eines stetig steigenden Primärenergieverbrauchs weltweit ist es notwendig, erneuerbare Rohstoffe für die Energieproduktion zu erschließen. Alternativ zu Holz wird auch der Einsatz landwirtschaftlicher Roh- und Reststoffe angestrebt - auch im Bereich der Kleinfeuerungen. Diese Brennstoffe stellen vor allem bezüglich der freigesetzten Emissionen eine große Herausforderung dar. In dieser Arbeit wurde der Einsatz von Strohpellets in Kleinfeuerungen hinsichtlich gas- und partikelförmiger Emissionen, sowie das Potential zur Reduktion dieser Emissionen durch den Einsatz eines Sekundärwärmetauschers mit Wäscher untersucht. Im Vergleich zu holzartigen Brennstoffen konnte eine starke Verschlackung des Brennraums festgestellt werden. Gasförmige Emissionen wie NOx, SO2 und HCl, sowie die Emission von Partikeln waren deutlich höher als bei Holzfeuerungen. Die gasförmigen Emissionen befanden sich unter dem angedachten Grenzwert für sonstige biogene Brennstoffe nach Art. 15 a B-VG 2007 [1]. Der Gasphasenausbrand war stets gut und vergleichbar mit der gängiger Holzfeuerungen. Durch den Einsatz eines Sekundärwärmetauschers mit Wäscher (Hydrocube der Firma Schräder) konnten die partikulären Emissionen um 20% reduziert werden. Elementanalysen der partikulären Emissionen und Messungen der Partikelgrößenverteilung zeigten, dass vornehmlich große Partikel abgeschieden werden. Eine Nachrüstung des Hydrocube mit einer Elektroabscheidevorrichtung erhöhte den Abscheidegrad auf 60%. Neben der Abscheidung von Partikeln zeigte sich durch den Einsatz des Hydrocube eine Reduktion der Emissionen von SO2 und HCl. Die Absorption dieser Komponenten im Kondensat bewirkt eine Absenkung des pH-Wertes. Niedrige pH-Werte bewirken eine fortschreitende Korrosion des Hydrocube , welche im Kondensat durch steigende Konzentrationen an Fe, Ni und Cr nachgewiesen werden konnte.<br />

The primary energy consumption world-wide is rising constantly.<br />Therefore it is necessary to open up renewable resources for energy production. Besides wood, the application of agricultural resources and residuals for energy production is possible, also within the range of small scale combustion units. These fuels still pose a challenge, concerning gaseous and particulate emissions. This work examines the application of straw pellets in a small scale combustion unit. Gaseous and particulate emissions, as well as the separation efficiency of a secondary heat exchanger with scrubber were investigated. Compared with wood-like fuels a strong slagging of the combustion chamber could be determined. Gaseous emissions as NOx, SO2 and HCl, as well as the emission of particles were clearly higher than with combustions of wood.<br />The gaseous emissions were below the considered limit value for other biogenous fuels after Art. 15 a B-VG 2007 [1]. The burnout of the gaseous phase was always good and comparable with the combustion of wood.<br />Using a secondary heat exchanger with scrubber (Hydrocube of the company Schräder ) particulate emissions could be reduced by 20%. Element analysis of the particulate emissions as well as particle size measurements showed that primarily large particles were separated. A retrofit of the Hydrocube by an ionizing electrode increased the degree of separation on 60%. Besides the separation of particles, the Hydrocube also reduced gaseous emissions like SO2 and HCl. The absorption of these components in the condensate phase caused a decrease of the pH value.<br />