Biomasseheiztechniken und Emissionen - Prüfergebnisse · 1 Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft Biomasseheiztechniken und Emissionen - Prüfergebnisse - Dipl.-Ing. Th. Hering

1

Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft

Biomasseheiztechniken und Emissionen

- Prüfergebnisse -Dipl.-Ing. Th. Hering

Wärme aus Biomasse Stand der Technik und Perspektiven

24.01.2008, Bad Sassendorf, Haus Düsse

A Inhalte der Untersuchungen

B Ergebnisse der Brennstoffuntersuchungen

C Rechtliche Rahmenbedingungen

D Ergebnisse der Emissionsuntersuchungen

E Perspektiven - Handlungsbedarf

Inhaltsverzeichnis

Einleitung

Hering, Th.; Peisker,D.; Dr. Vetter A. Stand der Halmgutverbrennung

2

Koordination

F&E

Feldtests

Koordination FNR/TLL

weitere FelduntersuchungenTLL/TLUG/ILK (5 Anlagen) FH Köln (5 Anlagen), DEULA (1), FBZ (1) Zwischenergebnisse !

FuE-Vorhabenprimäre/sekundäre EmissionsminderungenILK DresdenTLL Dornburg

FBZ e.V. Merseburg

TFZ Straubing

DEULA SH

FH Köln

FNR Gülzow

FH Bingen

ATZ Sulzbach Rosenberg

IVD Stuttgart

WKI Braunschweig

TU Hamburg-Harburg

Paul Künzel GmbH Prisdorf

FH Amberg-Weiden

Grimm GmbH Amberg







Inhaltsverzeichnis

Einleitung


3

Kontinuierliche Messung von:O2, CO, CO2, SOx, NOx, N2O, Ges-C

Diskontinuierliche Messung von:Staub, Feinstaub

PCDD/F, HCl

PAK (Benzo(a)pyren)

BTEX (Benzol) Dipl.-Ing. Th. Hering Stand der Halmgutverbrennung

Untersuchte BrennstoffePellet Ballen/Häcksel

Winterweizen (Referenz) Winterweizen (Referenz) Winterweizen (Referenz) HolzpelletsWintergerste (Referenz) Winterroggen (Referenz) Winterweizen (grau) Triticale-GP PelletsWinterweizen Triticale Triticale GrüngutpelletsWintergerste GNP PelletsWinterroggen Rapspresskuchen PelletsTriticale

StrohGetreidekörner Sonstige

Untersuchte Feuerungsanlagen (Feldtests)Getreide

[kWth] Pellet Ballen/HäckselReka HKRST 30 30 Vorschubrostfeuerung X X TLLReka HKRST 60 60 Vorschubrostfeuerung X TLLReka HKRST 100 98 Vorschubrostfeuerung X X DEULAPassat C4 40 Brennmuldenfeuerung X X FH KölnBiokompakt AWK 45 SI 45 Unterschubfeuerung X X FBZ, FH KölnHeizomat HSK-RA 60 60 Kettenumlaufrost X X FH KölnÖkotherm C1L 120 Brennmuldenfeuerung X X FH KölnAgroflamm Agro 40 40 Unterschubfeuerung X X TLL, FH Köln, IVD/TFZGuntamatic Powercorn 30 30 Rostfeuerung X TLL, FH Köln, TFZLinka Linka-H 400 400 Brennmuldenfeuerung X TLLHerlt HSV 145 145 Ganzballenvergaser X TLL

Hersteller InstitutionFeuerungsprinzipTypLeistung Brennstoffe

Stroh


4






Inhaltsverzeichnis

Einleitung


Brennstoffeigenschaften - Vergleich Stickstoff

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

4,50

Stic

ksto

ffgeh

alt

[% d

. TM

]

MAX 1,9 7 2 ,59 2 ,2 2 2 ,18 2 ,27 3 ,8 5 1,13 0 ,9 3 1,2 7 1,13 1,4 9 1,4 2 1,2 2 2 ,6 6 0 ,28

MIN 1,51 2 ,10 1,59 1,66 1,54 3 ,2 1 0 ,3 3 0 ,2 8 0 ,2 9 0 ,2 2 0 ,4 2 0 ,3 8 0,19 0 ,11 0 ,0 7

MW 1,72 2,3 6 1,9 6 1,9 1 1,8 7 3 ,51 0 ,59 0 ,58 0 ,6 3 0 ,53 0 ,76 1,0 6 0,56 0 ,4 9 0 ,14

n = 2 5 n = 2 3 n = 2 5 n = 15 n = 5 n = 14 n = 52 n = 55 n = 51 n = 4 6 n = 4 7 n = 4 2 n = 2 8 8 n = 55 n = 4 1

Wi - Ro g g en

Wi - Weizen

Wi - Gerste

Wi - Trit icale

Hafer Wi - Rap s

Wi - Ro g g en (Avanti)

Wi - Weizen (Batis)

Wi - Gers te

(Theres a)

Hafer (Flämling s-

lo rd )

Wi - Rap s (Expres s)

Trit icale -GP

Pap p el Laub ho lz Nad elho lz

Körner HolzStroh

Gan

zpfla

nze


5

Brennstoffeigenschaften - Vergleich Chlor

0,000,200,40

0,600,801,001,201,40

1,601,802,00

Chl

orge

halt

[% d

. TM

]

M AX 0 ,0 9 0,10 0,18 0 ,07 0 ,12 0 ,0 7 0 ,73 0 ,6 7 1,56 1,6 9 1,8 3 0,53 0 ,11 0 ,07 0 ,02

M IN 0 ,0 3 0 ,07 0 ,08 0 ,03 0 ,0 5 0 ,0 2 0 ,0 3 0 ,0 2 0 ,0 3 0,0 6 0,0 6 0 ,0 1 0 ,0 0 0,0 1 0 ,00

M W 0 ,0 7 0 ,08 0,13 0 ,05 0 ,10 0 ,0 4 0 ,2 4 0 ,2 3 0 ,4 3 0,6 4 0,58 0 ,16 0 ,0 2 0 ,02 0,0 1

n = 2 5 n = 2 3 n = 2 5 n = 15 n = 5 n = 14 n = 52 n = 55 n = 51 n = 46 n = 47 n = 4 2 n = 2 88 n = 4 4 n = 3 6

Wi - Ro g g en

Wi - Weizen

Wi - Gers te

Wi - Trit icale

Hafer Wi - Rap s

Wi - Ro gg en (Avanti)

Wi - Weizen (B atis)

Wi - Gerste

(Theresa)

Hafer (Flämling s-

lo rd )

Wi - Raps (Exp ress )

Trit icale -GP

Pap p el Laubho lz Nad elho lz

Körner HolzStroh

Gan

zpfla

nze







Inhaltsverzeichnis

Einleitung


6


1.BImSchV-Verbot

1.BImSchV-Verbot1.BImSchVbis 15* kW

4.BImSchV mit TA Luft


4.BImSchV mit TA Luftüber 1 MW


4.BImSchV mit TA Luft1.BImSchV100 kW bis 1 MW

nur mit Sonder-genehmigung1.BImSchV1.BImSchV15* bis 100 kW

Holz GetreideStroh und HalmgutFeuerungs-wärmeleistung

In Anlagen < 100 kWth kann Getreide nur mit Sondergenehmigung genutzt werden, da Getreide kein Regelbrennstoff laut § 3 der 1. BImSchV ist. Für Anlagen > 100 kWth FWL ist gemäß der 4. BImSchV ein aufwendiges Genehmigungsverfahren mit Einhaltung der TA-Luft erforderlich (bei Holz – ab 1 MW FWL).


(Quelle: BMU/UBA)

Hering, Th. Stand der Halmgutverbrennung

7

Brennstoffe nach Nr. 8 § 3 der 1. BImSchV

Grenzwerte (Typenprüfung) für Anlagen und Brennstoffe nach Nr. 8 § 3 der 1. BImSchV (Bezugs O2 13 %; Quelle: BMU/UBA)


Brennstoff gemäß §3 Abs. 1

Nennwärmeleistung [kW]

Staub [g/m³] CO[g/m³]

? 4 - 500 0,09 1,0 Nr. 1-3a

> 500 0,09 0,5 ? 4 – 500 0,10 1,0 Nr. 4-5 und

Nr. 8 > 500 0,10 0,5 ? 4 - 500 0,06 0,8

Nr. 5a > 500 0,06 0,5

? 50 kW – 100 0,10 0,8 > 100 – 500 0,10 0,5

Stufe 1: Anlagen, nach

Inkrafttreten der Verordnung

errichtet werden

Nr. 6-7

> 500 0,10 0,3 Nr. 1 – 5a und

Nr. 8 ?4 0,02 0,4

? 4 – 500 0,02 0,4

Stufe 2: Anlagen, die nach dem 31.12.2014 errichtet werden Nr. 6-7

> 500 0,02 0,3

Grenzwerte (Praxismessung) für Anlagen und Brennstoffe nach Nr. 8 § 3 der 1. BImSchV (Bezugs O2 13 %; Quelle: BMU/UBA)


8

Grenzwerte (Praxismessung) für Anlagen und Brennstoffe nach Nr. 8 § 3 der 1. BImSchV (Bezugs O2 13 %; Quelle: BMU/UBA)







Inhaltsverzeichnis

Einleitung


9

Referenzbrennstoff Wintergerstenkörner

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

CO [m

g/N

m³,

tr.; 1

3 %

O2]

MAX 2626 22 1 1578 73 47 54 37 900MIN 56 3 0 663 4 21 39 2 300MW 262 6 0 1185 21 34 48 6 650

TLL TLL FH Köln FH Köln FH Köln FH Köln TFZ FBZ DEULA HKRST 30 Agro 40 Agro 40 Passat C4 RHK–AK 60 Powercorn

30Powercorn

30AWK SI 45 HKRST 100

n = 52 n = 156 n = 6 n = 6 n = 57 n = 6 n = 3 n = 73 n = 6

UBA 1. Stufe

UBA 2. Stufe

1. BImSchV

Kohlenmonoxid-Emissionen - Anlagenvergleich


Referenzbrennstoff Winterweizenstroh

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

CO [m

g/N

m³,

tr.; 1

3 %

O2]

MAX 264 4602 321 951 140 706 2000MIN 49 271 21 30 9 167 400MW 98 2374 110 189 33 346 1067

TLL TLL TLL FH Köln FH Köln FH Köln DEULA HKRST 60 HKRST 30 Agro 40 Agro RHK–AK 60 C1L HKRST 100

Häcksel Strohpellets Strohpellets Strohpellets Strohpellets Strohpellets Strohpelletsn = 11 n = 18 n = 23 n = 6 n = 66 n = 6 n = 6

UBA 1. Stufe

UBA 2. Stufe

1. BImSchV

Kohlenmonoxid-Emissionen - Anlagenvergleich


10

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

CO [m

g/N

m³,

tr.; 1

3 %

O2]

MAX 22 37 54 38 106 361 321 264 140 588 344 182MIN 3 2 39 2 6 11 21 49 9 148 45 170MW 6 6 48 6 34 109 110 98 33 260 157 175

TLL FBZ TFZ TLL FBZ TFZ TLL TLL FH Köln FH Köln FH Köln TFZAgro 40 AWK SI

45Powercorn

30Agro 40 AWK SI

45Powercorn

30Agro 40 HKRST

60RHK–AK

60Agro RHK–AK

60Powercorn

30Feldtest Feldtest Prüfstand Feldtest Feldtest Prüfstand Pellet

FeldtestHäcksel Feldtest

Pellet Feldtest

Feldtest Feldtest Prüfstand

n = 156 n = 73 n = 3 n = 171 n = 69 n = 4 n = 23 n = 11 n = 66 n = 6 n = 6 n = 3

Wintergerstenkörner WinterroggenstrohpelletsWinterweizenstrohpelletsWinterweizenkörner

UBA 1. Stufe

UBA 2. Stufe

1. BImSchV

Kohlenmonoxid-Emissionen - Vergleich Referenzbrennstoffe


Gesamtstaub-Emissionen – Vergleich Referenzbrennstoffe

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

Stau

b [m

g/N

m³,

tr.; 1

3 %

O2]

MAX 65 104 70 34 132 176 44 67 28 143 232 302MIN 19 72 55 27 102 138 24 29 16 93 145 245MW 30 85 65 31 114 150 36 48 21 118 192 267

FH Köln FBZ TFZ TLL FBZ TFZ TLL TLL FH Köln FH Köln FH Köln TFZ

Agro 40 AWK SI 45

Powercorn 30

Agro 40 AWK SI 45

Powercorn 30

Agro 40 HKRST 60

RHK–AK 60

Agro 40 RHK–AK 60

Powercorn 30

Feldtest Feldtest Prüfstand Feldtest Feldtest Prüfstand Pellet Feldtest

Häcksel Feldtest

Pellet Feldtest


n = 6 n = 6 n = 3 n = 3 n = 3 n = 4 n = 3 n = 10 n = 6 n = 6 n = 6 n = 3

Wintergerstenkörner WinterroggenstrohpelletsWinterweizenstrohpelletsWinterweizenkörner

UBA 2. Stufe

UBA 1. Stufe

1. BImSchV


11

Stickoxid-Emissionen – Vergleich Referenzbrennstoff

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

NOX [

mg/

Nm

³, tr.

; 13

% O

2]

MAX 698 670 452 792 792 474 364 456 328 427 414 380MIN 600 497 440 585 211 393 226 386 210 354 300 362MW 652 598 447 706 657 442 269 423 265 387 352 358

TLL FBZ TFZ TLL FBZ TFZ TLL TLL FH Köln FH Köln FH Köln TFZAgro 40 AWK SI

45Powercorn

30Agro 40 AWK SI

45Powercorn

30Agro 40 HKRST

60RHK–AK

60Agro 40 RHK–AK

60Powercorn

30Feldtest Feldtest Prüfstand Feldtest Feldtest Prüfstand Pellet

FeldtestHäcksel Feldtest

Pellet Feldtest


n = 156 n = 73 n = 3 n = 171 n = 69 n = 4 n = 23 n = 11 n = 66 n = 6 n = 6 n = 3

Wintergerstenkörner WinterroggenstrohpelletsWinterweizenstrohpelletWinterweizenkörner

UBA 2. Stufe

UBA 1. Stufe


Getreidekörner (RB)

0,000

0,100

0,200

0,300

0,400

0,500

0,600

0,700

0,800

0,900

1,000

HKRST30

Agro 40

AWK SI 46

RHK-AK60

Reka Agroflamm Biokompakt Heizomat

TLL TLL FBZ FH Köln

PCD

D/F

[ng

I-TE/

Nm

3 , tr.;

11%

O2]

WG (RB) WW (RB)

UBA Typenprüfung

PCDD/F – Anlagen/Referenzbrennstoffvergleich (Körner)


12


Brennmuldenfeuerung Firma Lin-Ka (Dk), 400 kWth

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

CO

, NO

X, S

OX,

Ges

.-C [m

g/N

m³,

tr.; 1

1 %

O2]

MAX 925 10074 388 479 25 28 33 303MIN 258 2052 332 347 5 6 5 30MW 623 5572 356 417 13 18 15 148

CO: n = 9 CO: n = 27 NOX: n = 9 NOX: n = 27 SOX: n = 9 SOX: n = 27 Ges.-C: n = 9 Ges.-C: n = 27Weizenstroh Triticalestroh Weizenstroh Triticalestroh Weizenstroh Triticalestroh Weizenstroh Triticalestroh

Ergebnisse der kontinuierlichen Messungen


13

diskontinuierliche Stroh-Ganzballen-Vergasung (Rundballen)

Firma Herlt, Vielist (D)

Nachlege-automatik

145 kWth


Einziger deutscher Hersteller Fa. Herlt, Vielist (Wiesenburg)

Weizenstroh (Rund-Ballen)

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

CO

, NO

X, G

es.-C

, Sta

ub, H

Cl [

mg/

Nm

³, tr.

; 11

% O

2 ]

MAX 378 445 7 133 10MIN 17 190 4 34 2MW 86 286 5 67 6

CO: n = 12 NOX: n = 12 Ges.-C: n = 12 Staub: n = 10 HCl: n = 9

Quelle: Messbericht UBG, April 2005


14






Inhaltsverzeichnis

Einleitung


2. Entwicklung von neuen Feuerungssystemen (Praxis)

Fa. IHT

weitere Entwicklungen

Fa. Hargassner


15

3. Entwicklung von Abscheidetechnologien – Brennwerttechnik

Fa. Guntamatic, Fa. Schräder, TLL/TLUG

E Perspektiven - weitere Entwicklungen


4. Entwicklung von Abscheidetechnologien – elektrostatische Abscheider (Praxisreife Prototypen)

EMPA, Zürich

Bioenergie-Technik, Starnberg

ILK, Dresden; TLL Jena



16

7. Erprobung innovativer Brennstoffe, Feuerungsysteme und Abscheidetechniken TLL – TZNR Dornburg bei Jena

Misch-Wäge-Anlage wassergekühlte Vorschubrostfeuerung mit Rauchgasrezirkulation + Filter



1.BImSchV1.BImSchV1.BImSchVbis 15* kW




1.BImSchV1.BImSchV1.BImSchV100 kW bis 1 MW

1.BImSchV1.BImSchV1.BImSchV15* bis 100 kW


1. Differenzierte Grenzwerte für Anlagen für Getreide und nicht holzartigen Bioenergieträgern gegenüber holzartigen Brennstoffen.

2. Anhebung der Leistungsgrenze genehmigungspflichtiger Anlagen mitGetreide und Stroh von 100 kW auf 1 MW (gleiche Leistungsgrenzen für die Genehmigungspflicht von Anlagen mit Biobrennstoffen).

Handlungsbedarf

1.BImSchV-Verbot

1.BImSchV-Verbot1.BImSchVbis 15* kW





4.BImSchV mit TA Luft1.BImSchV100 kW bis 1 MW

nur mit Sonder-genehmigung1.BImSchV1.BImSchV15* bis 100 kW



17

1.BImSchV1.BImSchV1.BImSchVbis 15* kW




1.BImSchV1.BImSchV1.BImSchV100 kW bis 1 MW

1.BImSchV1.BImSchV1.BImSchV15* bis 100 kW


1. Differenzierte Grenzwerte für Anlagen für Getreide und nicht holzartigen Bioenergieträgern gegenüber holzartigen Brennstoffen.

2. Anhebung der Leistungsgrenze genehmigungspflichtiger Anlagen mitGetreide und Stroh von 100 kW auf 1 MW (gleiche Leistungsgrenzen für die Genehmigungspflicht von Anlagen mit Biobrennstoffen).

Handlungsbedarf


Weitere Informationen unter

www.tll.de/nawaro bzw.

[email protected]

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