MultifuelLowEmission - Entwicklung eines neuen Multifuel Biomasse-Kessels mit niedrigsten Schadstoffemissionen

Projekt: Foschungsprojekt

Beschreibung

Um gesundheits- und klimaschädliche Luftschadstoffe wie Stickoxide (NOx), Feinstaub, unverbrannte
Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid zu senken, werden zunehmend strengere
Emissionsgrenzwerte für Verbrennungsanlagen eingeführt. Auch für Biomasse-Kessel
besteht in diesem Kontext der Bedarf nach einer Emissionsreduktion, wobei NOx und Feinstaub
hervorzuheben sind, da diese einen besonders großen Einfluss auf die Umweltbelastung
haben. Besonders wichtig im Sinne einer Erhöhung der Brennstoffflexibilität und damit
einhergehend, einer Vergrößerung des Marktpotentials von Biomasse-Feuerungen, ist dies
für Brennstoffe mit erhöhten Stickstoff- und Aschegehalten, wie landwirtschaftliche Reststoffe,
halmgutartige Brennstoffe und Kurzumtriebsholz, was potentiell zu erhöhten Staub- und
NOx-Emissionen führt.
Ziel des Projekts ist deswegen die Entwicklung einer neuen Feuerungstechnologie im Leistungsbereich
größer 400 kW, die für eine große Bandbreite von biogenen Brennstoffen geeignet
sein soll (neben Hackgut: Kurzumtriebsholz, Miscanthus und landwirtschaftliche Reststoffe),
mit deutlich reduzierten Emissionen gegenüber marktüblichen Anlagen. Die Verbrennung
unter extremer Luftstufung (mit Festbettvergaser und doppelter Luftstufung) ist in dieser Hinsicht
ein vielversprechender neuer Prozess, aber bei weitem noch nicht ausgereift. Besonders
bzgl. Brennstoffflexibilität besteht großer Forschungsbedarf bzw. ist am Markt noch keine
derartige Multi-Fuel Anlage verfügbar.
Da die Zusammenhänge der NOx- und Feinstaubbildung bei extremer Luftstufung nur unzureichend
verstanden sind, sollen im Rahmen dieses Projekts experimentelle Grundlagen-
Untersuchungen durchgeführt werden. Dafür soll ein spezieller Laborreaktor mit extremer
Luftstufung entwickelt werden, um die Einflussfaktoren auf die Schadstoffbildung wissenschaftlich
fundiert zu untersuchen. Ergänzend soll ein Einzelpartikel-Reaktor eingesetzt werden,
um das Freisetzungsverhalten der Schadstoffbildner im Detail zu untersuchen. Darauf
aufbauend sollen neue detaillierte Modelle, wie ein CFD-Modell für die Verbrennung und
NOx-Bildung bei extremer Luftstufung und ein Freisetzungsmodell für die anorganischen
Feinstaubbildner, als effiziente Prozessanalyse-Werkzeuge entwickelt werden. Danach soll
ein Basiskonzept der neuen Technologie entwickelt und als 200 kW Versuchsanlage realisiert
werden, dass dann mittels systematischer Testläufe mit der Versuchsanlage und begleitenden
Simulationen mit den neuen Modellen für die relevanten Brennstoffe und der Untersuchung
relevanter Einflussparameter wie Brennstoffbetthöhe, Last, Luftstufung, Verweilzeiten
und Rauchgas-Rezirkulation schrittweise weiterentwickelt werden soll. Die Erkenntnisse
daraus sollen an Version 2 der Versuchsanlage umgesetzt werden, um das Konzept dann
mittels Experimenten und Simulationen einer finalen Technologieoptimierung zuzuführen (mit
einem TRL 4). Schlussendlich soll mit dem Projekt Technologieführerschaft bei Multi-Fuel
Feuerungen im kleinen Leistungsbereich erreicht werden, was für Hargassner einen großen
Marktvorteil bedeuten würde.
StatusLaufend
Tatsächlicher Beginn/ -es Ende1/04/1731/03/20