Untersuchung von Abscheidern zur Emissionsminderung für Kleinfeuerungsanlagen

Abstract

Im Jahre 2015 wurden die Grenzwerte für Emissionen von Kleinfeuerungsanlagen in Österreich gesenkt. In Zukunft werden diese Grenzwerte vermutlich immer weiter verschärft werden. Generell haben Emissionen von Partikeln einen großen Einfluss auf Mensch und Umwelt, da sie einerseits zu Eutrophierung und Acidificierung von Gewässern und Böden führen, und andererseits die Auswirkungen auf die Gesundheit des Menschen nicht zu leugnen sind. Die Feinstaubbelastung kann zu schwerwiegenden Atemwegserkrankungen und Lungenschäden führen. Um den Schadstoffausstoß von Kleinfeuerungsanlagen zu reduzieren, sind geeignete Maßnahmen erforderlich. Eine dieser Maßnahmen ist die Installation von nachgeschalteten Entstaubungsanlagen um die partikuläre Fracht zu reduzieren. In den letzten Jahren wurden speziell für Kleinfeuerungsanlagen filternde Abscheider und elektrische Abscheider entwickelt und eingesetzt. Eine Vergleichbarkeit verschiedener Abscheider hinsichtlich Druckverlust, Abscheidegrad und Standzeit soll durch eine entsprechende Prüfung unter einheitlichen Bedingungen ermöglicht werden. Ein entsprechender Normentwurf (DIN SPEC 33999) diente für diese Arbeit als Vorlage um verschiedene Abscheider zu untersuchen. Einerseits wurden filternde Abscheider und andrerseits elektrische Abscheider getestet. Als Filtermaterial diente Dämmwolle und ein Glasfaservlies. Bei den elektrischen Abscheidern wurde eine Sägezahnelektrode und eine Wolframdrahtelektrode verwendet. Ein Filtermittelprüfstand (VDI 3926 TYP 2) wurde modifiziert um die verschiedenen Abscheider unter definierten Bedingungen testen zu können. Dabei wurden verschiedene Filtermittelkenngrößen wie Fraktionsabscheidegrad, Druckverlust und Quality Faktor bestimmt. Als Testaerosole dienten ein künstlich erzeugter Ruß sowie ein Gemisch aus Ruß und Holzasche, jeweils in Luft dispergiert. Die durchgeführten Untersuchungen zeigten, dass elektrische Abscheider einen geringeren Abscheidegrad als filternde Abscheider haben, jedoch einen sehr geringen Druckverlust aufweisen. Für eine Nachrüstung von bestehenden Kleinfeuerungsanlagen sind daher Elektroabscheider eher geeignet, da hier unter anderem kein zusätzliches Gebläse im Kamin notwendig ist.

In the year 2015 the standards of emissions for small-scale furnaces in Austria were mitigated and in future the limit values will probably be further tightened. Generally, the emissions of particles have a strong impact on human beings and environment, because they further the eutrophication and acidification of soil and water and on the other hand they have effects on the health of humans and animals. The fine particulate air pollution stimulates the rise of respiratory diseases and pulmonary damages. The small-scale furnaces also further the emission of hazardous substances. To reduce the exhaust emissions different measures are needed. One of them is the installation of downstream dedusting plants. Especially in the last years, different filtersystems for small scale furnaces were developed. To compare the pressure loss, deposition rate and service life in different systems, a testing device was rebuilt to test the several ways of exhaust control under uniform conditions. A standard draft DIN SPEC 33999 was the template for this work. It was modified to test different filter systems. On the one hand filtering separators were used, on the other hand also two different electric separators, one a sawtooth electrode, one a wolfram electrode. For filtering we used either insulating material or glass fibre matting. An existing test machine (VDI 3926 TYP 2) was modified to test different separators under defined conditions. The parameters for deposition rates, pressure loss and the quality factor were measured and calculated. As testing aerosol artificially generated soot was used, as well as a mix of soot and wood ashes. The researches executed showed that electric separators have a slightly smaller deposition rate than filtering separators, but the pressure loss in electric systems is far smaller than in any other system. So, for the upgrade of existing small scale furnaces electric separators are much more convenient, especially as there is no need for additional bellows in the chimney.