[php_abgasemission01.htm , Rev. 4, 2007-02-03]

Abgasemissionen

Abgase / Abgasemissionen

Gutachten , Ausbreitungsrechnung , Schornsteinhöhe, TA Luft

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Unter http://www.physik.uni-augsburg.de/%7Eferdi/umweltpraktikum/abgas/4Reduzierung_der_Abgasemissionen.html findet sich folgender Text:

 

Reduzierung der Abgasemissionen

Generell besteht bei allen Kraftfahrzeugen das Problem, dass bei unvollständigen Verbrennungen im Motor hochgiftige Stoffe frei werden. Hierzu gehören vor allem Kohlenmonoxid, Stickoxide und unverbrannte Kohlenwasserstoffe. Um diese Emissionen auf ein Minimum zu reduzieren, wurden in den letzten Jahren eine Reihe von Neuentwicklungen im Bereich der Motoren vorgestellt. Neben der Verfeinerung der Kraftstoffe (Senkung von Blei-, Schwefel- und Benzolkonzentration) wurden die Kraftstoffeinspritzsysteme verbessert, eine Sauerstoffsonde eingebaut, variable Ventilsteuerzeiten und die Mehrventiltechnologie eingeführt sowie Änderungen am Motoraufbau (Brennraumgeometrie, Saugrohrveränderung, variable Turbinengeometrie) vorgenommen. Relativ neu ist die Entwicklung OBD, der On-Board Diagnose: Tritt im Fahrzeug ein Fehler auf, z.B. durch Funktionsstörung in der Elektrik oder durch ein defektes Bauteil, wird dieser im Steuergerät gespeichert und kann mit einem geeignetem Diagnosegerät ausgelesen werden. Dies ist unter anderem ein Teil des von der EU beschlossenen Maßnahmenpakets zur Verbesserung der Luftqualität in Europa.

Seit 1996 wurde der Diagnoseumfang für Fahrzeuge für den US-Markt erweitert, da dies die Vorschriften erforderten. Nicht nur elektrische, auch alle abgasbeeinflussende Bauteile müssen an das Steuergerät angeschlossen werden. Somit ist eine kontinuierliche Überwachung der Schadstoffemissionen eines PKW möglich. In Kalifornien, wo ja Los Angeles und San Francisco mit regelmäßigen Smogwarnungen aufwarten, wurde die Entwicklung hin zu der OBD vorangetrieben. In Deutschland wird dagegen mit der nach einheitlicher Vorschrift arbeitenden AU eine Art "Off-Board Diagnose" betrieben. Diese soll jedoch um eine OBD ergänzt werden.

Die EU-Rechtsvorschrift fordert die OBD jedoch zuerst nur für Fahrzeuge mit Otto-Motor. Wie diese bei der AU allerdings zu handhaben ist, war noch nicht zu erfahren.

Mit diesen Punkten, kann man zwar die Abgasemissionen stark reduzieren und kontrollieren, eine Abnahme des PKW-Verkehrs und damit eine Abnahme der Emissionen ist aber dadurch nicht zu erwarten. Die hohen Zulassungszahlen und die Fahrleistungen der einzelnen Pkws kompensieren die dadurch erreichte Reduzierung wieder sehr schnell.

Problematisch wirkt sich die Abgasreduzierung bei Dieselfahrzeugen aus. Allgemein setzen Dieselfahrzeuge zwar weniger gasförmige Schadstoffe frei als Fahrzeuge mit Otto-Motor. Die Partikelemission ist hier jedoch um einiges höher. Somit geht die Entwicklung in diesen Fahrzeugen hin zu Partikelfiltern. Denn auch bei einer Senkung der NOx-Emissionen steigt die Rußbildung an. So dass man von einem gelösten Problem, den NOx-Emissionen, zu einem neuen Problem, der Rußbildung, kommt. Allerdings ist hierbei noch nicht geklärt, ob ein Partikelfilter nicht auch eine Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs nach sich zieht.
 


Unter http://www.bmv.gv.at/vk/4strasse/technik/abgase.htm findet sich folgender Text:

 

Grenzwerte für Abgasemissionen von Kraftfahrzeugen

Neufassung entsprechend der 46. Novelle zum KDV 1967 vom 8.9.1999
(damit wurden Abgaswerte für selbstfahrende Arbeitsmaschinen auf Basis
der Richtlinie 97/68/EG betreffend Mobile Maschinen und Geräte fest-
gelegt und die Grenzwerte für 2/3-rädrige Kraftfahrzeuge an die der 
Richtlinie 97/24/EG angepasst.

 

Dort: Tabelle mit Grenzwerten für Österreich


Unter http://www.schornsteinfegermeister.de/scho/Biomasse%20fuer%20Kleinfeuerung.html findet sich folgender Text:

Erforderliche Brennstoffeigenschaften holzartiger Biomasse für den Einsatz in Kleinfeuerungsanlagen

Die Güte der Verbrennung und die Abgasemissionen werden bei Feuerungsanlagen durch die in Abbildung 1 dargestellten drei Haupteinflußgrößen, die Feuerung, die Brennstoffeigenschaften und die Betriebsparameter beeinflußt. Bei Kleinfeuerungen gibt es ein weites Spektrum von Verbrennungsprinzipien und Feuerungskonstruktionen. Allein im Hausheizbereich ist z.B. zu unterscheiden zwischen Kachelgrund-, Warmluftkachelöfen, offenen und geschlossenen Kaminen, Kaminöfen und anderen Einzelöfen, Herden, sowie Zentralheizkesseln verschiedener Verbrennungsprinzipien. Im gewerblichen und industriellen Bereich besteht der Hauptunterschied in der Beschickungsweise: hand oder automatisch beschickt. Auch hier sind jeweils die verschiedensten Konstruktionen im Einsatz. Je nach Feuerungsart und Auslegung der Feuerung werden unterschiedliche Anforderungen an den Betrieb der Anlage gestellt. Da im Betrieb oftmals ein breiter, individuell gestaltbarer Spielraum besteht, können die Verbrennungsverhältnisse in entsprechend weiten Bereichen schwanken. Eine wesentliche Einflußgröße im Netz der gegenseitigen Abhängigkeiten stellen die Brennstoffeigenschaften dar, an die ebenfalls je nach Feuerungsart unterschiedliche Anforderungen gestellt werden müssen. Das Hauptproblem bei den Kleinfeuerungsanlagen besteht in der Vollständigkeit bzw. Unvollständigkeit der Verbrennung, die während des Verbrennungsablaufs durch die Verbrennungstemperatur, die Verweilzeit, den Luftüberschuß und die Mischungsgüte von Brennstoff und Luft beeinflußt wird, siehe Abbildung 1. Bei unvollständiger Verbrennung werden Kohlenmonoxid, Ruß und unverbrannte, pyrolysierte oder oxidierte Kohlenwasserstoffe, mitunter als starke Geruchsstoffe oder z. B. als Aerosole kondensierter Teere emittiert. Die Emissionen dieser Stoffe sind der Grund, dass oftmals ganze Ortschaften, in denen viel mit Holz geheizt wird, bei ungünstigen Ausbreitungsbedingungen (z.B. bei winterlichen Inversionen) unter Rauch stehen. Eine andere Gruppe von Emissionen rührt von Brennstoffverunreinigungen her. Derartige Brennstoffbestandteile sind daher bei den Anforderungen an die Brennstoffeigenschaften besonders zu berücksichtigen.

Eigenschaften von Brennholz

Bei den Brennstoffeigenschaften ist zu unterscheiden in: Art des Holzes, chemische Zusammensetzung, Feuchte, Dichte, Heizwert, Form und Stückigkeit bzw. Stückgröße. In Kleinfeuerungen kommen in den verschiedenen Bereichen im wesentlichen folgende Holzarten zum Einsatz:

Da die letzten beiden Holzarten emissionsträchtige Verunreinigungen enthalten können, ist ihre Verfeuerung in Kleinanlagen eingeschränkt. Die Hauptbestandteile von naturbelassenem Holz sind Cellulose und Lignin, als Nebenbestandteile sind Harze und Fette sowie aschebildende Mineralien zu nennen. Tabelle 1 zeigt die mittleren Anteile dieser Stoffe in Nadel und Laubhölzern zum Vergleich. Ergänzend ist in Tabelle 1 die elementare Zusammensetzung von Nadel und Laubholz sowie dem häufigsten Restholz in Schreinereien, den Spanplatten, angegeben. Resthölzer können über die in Tabelle 1 genannten Elementgehalte, z.B. durch Beschichtungen, andere Werte aufweisen oder noch weitere Stoffe enthalten. Der Wassergehalt hat praktisch keinen Einfluß auf das Volumen von Holz, die Masse und damit die Dichte von Holz werden jedoch stark beeinflußt. Beim Verkauf von naturbelassenen Hölzern wird deshalb üblicherweise nach Volumen und nicht nach Masse abgerechnet. Bei konstanter Holzfeuchte ist die Dichte des Holzes abhängig von der Holzart. Da sich mit unterschiedlicher Dichte das Verhältnis von Holzoberfläche zur Masse ändert, verändern sich damit auch die Verbrennungseigenschaften. Die Dichten des Holzes variieren zwischen 0,41 0,43 g/cm für Tanne und Fichte bis 0,65 0,69 g/cm für Buche und Eiche; am leichtesten ist Balsaholz (0,07 g/cm), am schwersten Ebenholz (bis 1,30 g/cm).

Der Heizwert des trockenen Holzes, der auf die Masse bezogen wird, variiert wenig, er liegt für absolut trockenes Holz bei 5,15 kWh/kg. Zur Charakterisierung des Energieinhaltes von Holz ist die Angabe der Energiedichte besser geeignet. Sie gibt den Heizwert pro Holzvolumen, bei Schnitzeln und Spänen bezogen auf den Schüttkubikmeter (Sm) an. Die Energiedichte variiert von über 7000 kWh/Sm für Holzbriketts bis herunter auf 600 800 kWh/Sm für lose geschüttetes Sägemehl.

Vorgeschriebene Anforderungen an Brennholz

In Deutschland sind Feuerungsanlagen für feste Brennstoffe bis 1 MW thermische Leistung immissionsschutzrechtlich nicht genehmigungsbedürftig. Die Anforderungen für den Betrieb dieser Anlagen sind in der 1. Verordnung zum Bundesimmissionsschutzgesetz (1. BlmSchV 1996) festgelegt. Die Holzbrennstoffarten, die verbrannt werden dürfen, richten sich nach der Anlagenart:

Feuerungsanlagen bis 15 kW Nennwärmeleistung

Neben Kohlen und Torf:

 

Anlagen über 15 kW Nennwärmeleistung

über die unter 1. genannten Brennstoffe hinaus naturbelassenes nicht stückiges Holz, beispielsweise in Form von

 

Anlagen über 50 kW in Betrieben der Holzbearbeitung und Holzverarbeitung

über die unter 1. und 2. genannten Brennstoffe hinaus:

In handbeschickten Feuerungsanlagen müssen die Brennstoffe in lufttrockenem Zustand eingesetzt werden. Durch diese rechtlichen Vorgaben ist der Rahmen abgesteckt, in dem sich die Brennstoffeigenschaften bewegen können. Wenn ausschließlich die erlaubten Brennstoffe verheizt werden, ist aber trotzdem noch nicht gewährleistet, dass die Feuerung emissionsarm brennt.

Einfluß der Brennstoffeigenschaften auf die Verbrennung

Zahlreiche Untersuchungen haben ergeben, dass bei Kleinanlagen im Praxisbetrieb die Unvollständigkeit der Verbrennung oftmals ein großes Problem darstellt und erhöhte Emissionen von Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffen und Partikeln auftreten. Dabei sind einerseits die Konstruktion und die Betriebsweise der Anlage von großer Bedeutung, andererseits beeinflussen die Brennstoffeigenschaften die Verbrennung. Im folgenden soll bei der Beschreibung einiger Einflüsse durch die Brennstoffeigenschaften zwischen handbeschickten Hausheizfeuerstätten einerseits und gewerblichen und industriellen Feuerstätten, hand und automatisch beschickt, unterschieden werden.

Handbeschickte Hausheizfeuerstätten

Als handbeschickte Hausheizfeuerstätten können einerseits Einzelöfen der verschiedensten Art, wie Durch- oder Wechselbrandöfen, offene Kamine, Kaminöfen, Warmluftkachelöfen, Kachelgrundöfen oder Herde zum Einsatz kommen. Andererseits dienen Warmwasserzentralheizkessel zur Wärmeerzeugung in Häusern. Allen diesen handbeschickten Feuerungen ist gemeinsam, dass keine gleichmäßige Verbrennung, sondern immer ein Auf und Ab der Verbrennungsintensität mit schwankenden Temperaturen und Brennstoff/Luftverhältnissen auftritt. Den Haupteinfluß hat hierbei der Befüllungsgrad des Ofens oder Kessels. Neuere Entwicklungen gehen dahin, unabhängig vom Befüllungsgrad einen gleichmäßigen Abbrand zu erzielen und den Luftüberschuß zu regeln. Bei diesem Bestreben spielen auch die Brennstoffeigenschaften eine gewichtige Rolle. Wenn sich z.B. die Art des Holzes und damit die Dichte, der Heizwert, Art und Gehalt der flüchtigen Bestandteile sowie die Stückgrößen und Holzfeuchten ändern, dann sind die Abbrandbedingungen in den Einzelfeuerstätten überhaupt nicht mehr reproduzierbar und damit meistens schlechter, als sie unter Idealbedingungen sein könnten.

Abbildung 1

Einflußgrößen auf die Abgasemission bei der Holzverbrennung

Feuerung

Brennstoffeigenschaften

Betriebstemperatur

  • Verbrennungsprinzip,
  • Leistung,
  • Feuerraum (Konstruktion, Volumen),
  • Luftzufuhr,
  • Vermischung
  • Chemische Zusammensetzung,
  • Feuchte,
  • Form,
  • Stückgröße,
  • Dichte,
  • Heizwert
  • Betriebsweise,
  • Brennstoffzufuhr (Teillast, Vollast, kontinuierlich, diskontinuierlich)

Brennstoff + Verbrennungsluft

- Verbrennungsablauf -

Verbrennungsparameter

Temperatur, Verweilzeit, Luftüberschuß, Mischungsgüte

Produkte vollständiger Verbrennung Produkte unvollständiger Verbrennung Nebenprodukte bei vollständiger Verbrennung Produkte aus Brennstoffverunreinigungen
Kohlendioxid (CO2),

Wasser (H20)

Kohlenmonoxid (CO),

Kohlenwasserstoffe (CnHm),

Ruß,

Teere

Stickstoffoxide (NoX) Aschepartikel,

Schwefeloxide,

Stickstoffoxide,

bes. Stoffe (z.B. HCL, PCDD/F)

Eine geringe Holzdichte wirkt sich bei handbeschickten Feuerungen meistens ungünstig aus, weil hierbei die Holzstücke ein großes Oberflächen/Volumenverhältnis aufweisen. Letzteres bietet eine große Wärmeangriffsfläche und führt somit zu einer schnellen Erhitzung des ganzen Holzstücks mit kurzem, aber heftigem Abbrand. Meistens reicht in dieser Verbrennungsphase die angesaugte Luftmenge für eine vollständige Verbrennung nicht aus, es kommt zu Emissionen von Kohlenmonoxid und unverbrannten Stoffen. Von MODERA und PETERSON (1988) wurde z.B. für eine gegebene Feuerstätte und eine konstante Holzaufgabemenge der Einfluß der Holzdichte auf die Ausbrandqualität untersucht. Das Ergebnis zeigt Abbildung 2.

Abbildung 2

CO-Konzentration im Abgas eines Zentralheizkessels als Funktion der Dichte von Holz-Einzelstücken bei konstanter Gesamtluftmenge und konstanter Holzaufgabemenge

CO-Konzentration im Abgas eines Zentralheizkessels als Funktion der Dichte von Holz-Einzelstücken bei konstanter Gesamtluftmenge und konstanter Holzaufgabemenge

Mit zunehmender Holzdichte, also abnehmender spezifischer Oberfläche verlangsamt sich der Brennstoffumsatz, Luftmangelsituationen und damit erhöhte CO-Emissionen werden verhindert. Die dargestellte Abhängigkeit wird allerdings von der Feuerungsart, der Verbrennungsluftführung, der Temperaturverteilung in der Brennkammer bzw. im Holzvorratsraum und der Feuerraumbelastung beeinflußt. Durch eine Regelung der Feuerung läßt sich der Abbrand in gewissen Grenzen kontrollieren.

Eine Vereinheitlichung und Reproduzierbarkeit der Brennstoffeigenschaften könnte z.B. durch Holzbriketts oder Holzpellets erreicht werden. Eine DIN Norm, in der die Anforderung an Holzbriketts festgelegt sind, existiert inzwischen (DIN 51731, 1993). Die Aufnahme der Briketts in die 1. BlmSchV als zugelassener Brennstoff ist bereits erfolgt. Vergleichende Verbrennungsversuche in einem Kachelgrundofen mit Holzbriketts einerseits und Buchenholzscheiten andererseits ergaben, dass bei bestimmter Gestaltung der Briketts ein verzögerter Abbrand mit geringeren Kohlenwasserstoff (CnHm) – und NOX-Konzentrationen erfolgen kann. Abbildung 3 zeigt das Abbrandverhalten von Holzbriketts im Vergleich zu Buchenholzscheiten in einer Grundofenfeuerung.

Tabelle 1: Zusammensetzung von naturbelassenem Holz (in Massen %, wasserfrei)
  Hauptbestandteile Nebenbestandteile

Cellulose

Ligin

 

Harze, Fette

Aschebildende Mineralien

Nadelhölzer

70

30

 

2 – 4

0,3 – 0,4

Laubhölzer

78

22

 

1 – 2

0,5 – 0,7

Darüber hinaus gebundenes und freies Wasser
 

Elementare Zusammensetzung

 

C

H

O

N

S

CL

Mineralstoffe

Nadelhölzer

49,5 – 50,7

6,2

43,1 – 43,9

0,09 – 0,16

< 0,05

< 0,01

0,5

Laubhölzer

48,6 – 49

6,0

44,7

0,2

< 0,05

< 0,01

0,5

Spanplatten mit UF-Harz 1)gebunden und NH4 CI gehärtet

48

6

42

1,5 – 3,5

0,1

0,3

0,6

Spanplatten mit UF-Harz gebunden und (NH4) 2 SO4

48

6

42

1,5 – 3,5

0,3

0,1

0,6

Spanplatten, PMDI-Harz gebunden 2)

49

6,5

43

0,6

0,1

0,05

0,8

1) Harnstoff-Formaldehyd-Leimharze
2) Polymere Methandiphenylldiisocyanatharze, fromaldehydfrei, feuchtbeständig

Tabelle 2 zeigt einen aus mehreren Versuchen gewonnenen Vergleich der über die Gesamtabbrände verschiedener Brennstoffsorten integrierten Abgasemissionswerte. Diese Verbrennungsversuche ergaben, dass die Feuerung auf die Brennstoffeigenschaften abgestimmt sein muss, sonst fällt die Verbrennung wiederum ungünstig aus. Die neueste Entwicklung eines Einzelofens weist eine kontinuierliche Beschickung mit Holzpellets auf (WODTKE 1996). Damit der Vorteil des gleichmäßigen Abbrandes richtig zum Tragen kommt, sind einheitliche Eigenschaften der Holzpellets, insbesondere bezüglich Dichte, Heizwert und Feuchte, Voraussetzung.

Abbildung 3

Vergleich der Abbrände von 10 kg Holzbriketts mit Hohlkern (HBmH) und 10 kg Buchenholzscheiten in einer Grundofenfeuerung anhand der Verläufe der CO2-, CO-, CnHm- und NOX-Konzentrationen (nach Struschka et al. 1992)

Vergleich der Abbrände von 10 kg Holzbriketts mit Hohlkern (HBmH) und 10 kg Buchenholzscheiten in einer Grundofenfeuerung anhand der Verläufe der CO2-, CO-Konzentrationen (nach Struschka et al. 1992)

Vergleich der Abbrände von 10 kg Holzbriketts mit Hohlkern (HBmH) und 10 kg Buchenholzscheiten in einer Grundofenfeuerung anhand der Verläufe der CnHm- und NOX-Konzentrationen (nach Struschka et al. 1992)

Gewerbliche und industrielle Kleinfeuerungsanlagen

Im gewerblichen und industriellen Bereich, insbesondere der Holzbe- und verarbeitung, sind die verschiedensten Feuerungsanlagen im Einsatz, und zwar sowohl hand als auch automatisch beschickte. Ergebnisse von Feldmessungen an derartigen Anlagen zeigten, dass in automatisch beschickten Feuerungen grundsätzlich eine bessere Verbrennung zu erzielen ist als in handbeschickten. Dies wird an den Ergebnissen der Kohlenmonoxid (CO), der Kohlenwasserstoff (CnHm) und Stickstoffoxid (NOX)-Meßergebnisse dieses Feldversuchs deutlich. Das grundsätzlich bessere Abschneiden der automatisch beschickten Feuerungsanlagen rührt daher, dass solche Anlagen durch die Anforderungen der Beschickungseinrichtungen, z.B. Förderschnecken, gleichmäßige und definierte Brennstoffeigenschaften bezüglich Form und Feuchte voraussetzen. Die handbeschickten Anlagen, meistens sogenannte Schachtfeuerungen, weisen einerseits wegen der diskontinuierlichen Beschickung mit dem ungleichmäßigen Abbrand – ähnlich den Hausheizfeuerstätten – und der Leistungsregelung durch Drosselung der Luftzufuhr (bei den meisten Anlagen ist noch kein Pufferspeicher vorhanden) ungünstige Verbrennungsbedingungen auf. Andererseits schwanken die Brennstoffeigenschaften oft gewaltig. Da die Anlagen auch als "Allesfresser" gelten, werden von den größten, gerade noch einfüllbaren Holzstücken bis zu Sägespänen und Schleifstaub alle Holzfraktionen verfeuert. Da die Feuerräume nur für bestimmte Stückgrößen und Holzeigenschaften optimiert sind, muss es bei dem breiten Holzrestespektrum oftmals unweigerlich zu Verbrennungsproblemen mit hohen Emissionswerten kommen. Die Ergebnisse zeigen aber auch, dass die automatische Beschickung nicht das einzige Kriterium für eine vollständige Verbrennung darstellt. Einige Anlagen weisen auch hier hohe Emissionen unverbrannter Stoffe auf. Die Konstruktion und Ausstattung der Anlage z.B. mit Regeleinrichtungen, der Wartungszustand, z.B. der Verschmutzungsgrad und die Betriebsweise, sind die Haupteinflußgrößen auf die Verbrennungsgüte. Viele Anlagen sind z.B. stark überdimensioniert und werden deshalb meistens im Teillast oder gar Gluthaltebetrieb gefahren, für den sie aber nicht optimiert sind. Von den Brennstoffeigenschaften stellt die Stückgröße das Hauptmerkmal dar. Die verbreitetste Art von automatischen Anlagen im gewerblichen Bereich sind Unterschubfeuerungen mit Schneckenfördereinrichtungen. Der Betrieb solcher Anlagen erfordert eine Aufbereitung des Holzes mit einem Hacker. Die Hack oder Schredderschnitzel dürfen z.B. eine Länge von 5 cm nicht überschreiten. Zu feine Korngröße des Brennstoffes, z.B. wie bei Schleifstaub, wirkt sich in Unterschubfeuerungen wiederum auch ungünstig aus, weil er das Feuer ersticken kann. Für derart feines Material und für Sägespäne stellen Einblasfeuerungen das geeignetere Prinzip dar. Bezüglich der Brennstoffeuchte sind automatisch beschickte Anlagen wie Unterschubfeuerungen wenig anspruchsvoll. Bei feuchtem Holz wird die Ausbrandzeit verlängert, weshalb der Feuerraum bzw. der Rost länger ausgebildet sein muss als bei Anlagen, die auf trockenes Holz ausgelegt sind. Der verlängerte Feuerraum schadet bei der Verbrennung von trockenem Holz nicht. Während sich also sowohl trockene als auch feuchte Hackschnitzel einzeln gut verbrennen lassen, würde allerdings eine Schwankung der Holzfeuchte, also die Verfeuerung von abwechslungsweise trockenem und feuchtem Holz, die Ausbrandbedingungen negativ beeinflussen. So müßten z.B. die Sollwerte der l -Regelungen, die in neuen Anlagen vielfach angewendet werden, ständig an die wechselhaften Zustände angepaßt werden, was aber nicht vorgesehen ist. Automatisch beschickte Anlagen erfordern also für eine gute Verbrennung möglichst einheitliche, nicht schwankende Brennstoffeigenschaften.

Tabelle 2

Abgasemissionen

Vergleich des Abbrandes von Holzbriketts und Buchenholzscheiten in einer Grundofenfeuerung (Beispielhaft)

Brennstoff

Versuch Nr.

Holzbriketts 9 x 29 cm mit Hohlkern

Buchenholzscheite 50 x 12 cm

1

2

3

Mittel

1

2

3

Mittel

Menge in kg

10

10

10

10

10

10

10

10

Feuchte in %

8,5

8,5

8,5

8,5

16,6

16,6

16,6

16,6

Zeit in Minuten

95

105

104

101

91

89

103

94

Abbrandgeschwindigkeit in g/min

105

95

96

99

110

112

97

106

CO2 in Vol. %

9,5

9,0

8,0

8,8

8,7

8,2

7,2

8,0

CO in mg/m

3130

2280

2460

2620

2790

2370

2920

2690

CnHm in mg/C/m³

30

35

70

45

120

70

35

75

Partikel in mg/m³

99

74

76

83

46

34

38

39

NOX in mg/m³

81

104

112

99

96

122

113

110

Zug in Pa

10

9,5

9,2

9,6

7,5

8,3

8,4

8,1

Rauchgastemperatur in C.°

443

431

431

435

438

440

358

412

Zusammenfassung und Schlußfolgerungen

Die Brennstoffarten, die in Kleinanlagen unter 1 MW verfeuert werden dürfen, sind in der 1. BlmSchV festgeschrieben. Trotzdem können die Brenneigenschaften bezüglich Zusammensetzung, Feuchte, Form, Stückgröße, Dichte und Heizwert noch erheblich schwanken, was zu Problemen bei der Verbrennung mit erhöhten Abgasemissionen führen kann. Bei handbeschickten Hausheizfeuerstätten besteht das Problem in der Erzielung eines gleichmäßigen Abbrandes ohne zu große Verbrennungsintensitätsspitzen, die meistens mit Luftmangelzuständen verbunden sind, und ohne Schwelbrandphasen. Die Hauptanforderungen richten sich hierbei an die Feuerungskonstruktion und an die Bedienung der Anlagen. Bezüglich des Brennstoffes sind einheitliche Eigenschaften anzustreben. Dies kann einerseits durch gleichartiges Stückholz erreicht werden, andererseits können mit Holzbriketts und Pellets einheitliche Eigenschaften erzielt werden. Auf jeden Fall müssen die Feuerung und der Brennstoff gut aufeinander abgestimmt sein. Bei gewerblichen und industriellen Kleinfeuerungsanlagen besteht der Hauptunterschied in der Art der Beschickung: hand oder automatisch beschickt. Im Praxisbetrieb weisen automatisch beschickte Anlagen grundsätzlich geringere Emissionswerte auf, da bei solchen Anlagen einheitlichere Brennstoffeigenschaften gegeben sind als bei handbeschickten. Handbeschickte Feuerungen stellen höhere Anforderungen an Konstruktion, Bedienung und Brennstoffeigenschaften. Automatisch beschickte Anlagen gewährleisten nicht von vornherein optimale Verbrennungsbedingungen. Konstruktion, Dimensionierung – viele Anlagen sind zu groß ausgelegt und brennen meistens im Teillast oder gar Gluthaltebetrieb – und Regelungseinrichtungen und nicht zuletzt die Brennstoffeigenschaften sind Voraussetzung für eine optimale Verbrennung mit geringen Abgasemissionen.

Feste Bioenergieträger zeichnen sich durch sehr unterschiedliche Brennstoffeigenschaften aus. Deshalb muss die Feuerungsanlage optimal auf die Eigenschaften biogener Festbrennstoffe abgestimmt werden, damit eine umweltfreundliche Verbrennung gewährleistet ist.

Dies ist zwar aus Sicht der Anlagentechnik meist möglich, aufgrund wirtschaftlicher Erwägungen im Regelfall jedoch nicht realisiert. Durch eine Biobrennstoffnormung könnte hier ein gewisser Abgleich erreicht werden, weil durch eine klar definierte Schnittstelle zwischen der land- und forstwirtschaftlichen Pflanzenproduktion einerseits und der Feuerungsanlage andererseits die auf beiden Seiten noch gegebenen Optimierungspotentiale nutzbar gemacht werden könnten; ggf. kann es beispielsweise sinnvoll sein, bestimmte Brennstoffeigenschaften durch Maßnahmen bei der Pflanzenproduktion oder der Bereitstellung sicherzustellen und dadurch erhebliche Kosten bei der Feuerungsanlage einzusparen.

 

Literatur:

  • Europäische Kommission: Statistik über erneuerbare Energien; Amt für amtliche Veröffentlichungen der Europäischen Gemeinschaften, Luxemburg
  • BMWi: Energiedaten ’95, Bundesministerium für Wirtschaft, Bonn
  • Schriftenreihe Nachwachsende Rohstoffe: Biomasse als Festbrennstoff -Anforderungen, Einflußmöglichkeiten, Normung,
  • BAUMBACH, G. 1993: Luftreinhaltung, 3. Auflage. Springer Verlag, Berlin, Heidelberg
  • 1.BlmSchV, 1988: Erste Verordnung zur Durchführung des Bundeslmmissionsschutzgesetzes (Verordnung über Kleinfeuerungsanlagen).
  • DIN 51731, 1993: Prüfung fester Brennstoffe Holzbriketts. Anforderungen und Prüfung. Hrsg. vom Normenausschuß Materialprüfung sowie Holzwirtschaft und Möbel. Beuth Verlag, Berlin
  • STRUSCHKA, M., STRAUB, D. und BAUMBACH, G., 1992: Schadstoffemissionen von Holzbriketts und Scheitholz Brennstoffvergleich an einem Grundofenfeuerraum. Universität Stuttgart, Inst. für Verfahrenstechnik und Dampfkesselwesen, Abt. Reinhaltung der Luft, Bericht Nr. 27
  • STRUSCHKA, M., 1993: Holzverbrennung in Feuerungsanlagen, Grundlagen Emissionen Entwicklung schadstoffarmer Kachelöfen. Fortschr.Ber. VDI Reihe, 15, Nr. 108, VDI Verlag, Düsseldorf
  • NUSSBAUMER, T. und GOOD, J., 1995: Projektieren automatischer Holzfeuerungen. Impulsprogramm Pacer, Bundesamt für Konjunkturfragen, Bern

 



 

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