Emissionen bei der Verbrennung von Halmgut ... · 1 Emissionen bei der Verbrennung von Halmgut (Grünlandaufwüchse und Stroh) Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft Dipl.-Ing

1

Emissionen bei der Verbrennung von Halmgut(Grünlandaufwüchse und Stroh)

Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft

Dipl.-Ing. Th. Hering

01.03.2011, Berlin

A bisherige Untersuchungen

B Ergebnisse der Brennstoffuntersuchungen

C Rechtliche Rahmenbedingungen

D Ergebnisse der Emissionsuntersuchungen

E Perspektiven

Inhaltsverzeichnis

Einleitung

Dipl.-Ing. Th. Hering Stand der Heuverbrennung

2

DM-Projekte der TLL / TZNR im Bereich biogene Festbrennstoffe

2. „Prüfung d. Gebrauchstauglichkeit von Non-Food Getreide und dessen Eignung für die thermische Verwertung (2001) (ILK)

1. „Voraussetzungen zur Standardisierung von biogenenFestbrennstoffen“ (1998 – 2002) (TLL/TLU - 3 Anlagen)

3. „Energetische Verwertung von Getreide und Halmgutpellets“(2002 – 2005) (TLL / TLUG / IE - 5 Anlagen)

4. „Untersuchungen zum Emissionsverhalten getreide- und halmguttauglicher Feuerungsanlagen (2004 – 2009) (TLL / TLUG / ILK - 5 Anlagen + Filtertechnik)

abgeschlossene Vorhaben (gefördert durch FNR/BMELV)

5. „Bereitstellung und Analytik von Referenzbrennstoffen“ für das Projekt „Feinstaubemissionen aus Kleinfeuerungsanlagen für Getreide- und Strohbrennstoffe (2008) (TLL / TFZ / DBFZ)






E Perspektiven

Inhaltsverzeichnis

Einleitung


3

Koordination

F&E

Feldtests

Koordination FNR/TLL

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

FuE-Vorhabenprimäre/sekundäre Emissionsminderungen

ILK 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


Untersuchte Brennstoffe

Pellet 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/Häcksel

Reka 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

Vorschubrostfeuerung Fa. REKA - Reka-HKRST 60, 54 kWth

Dipl.-Ing. Th. Hering Stand der Strohverbrennung

Kontinuierliche Messung von:

CO, CO2, SO2, NOx, N2O, NH3,

HCl

Diskontinuierliche Messung von:

Staub (Roh / Reingas)

PCDD/FDipl.-Ing. Th. Hering Stand der Heuverbrennung

5





E Perspektiven

Inhaltsverzeichnis

Einleitung


Brennstoffeigenschaften - Vergleich Rohaschegehalte(Vorgebirgslage: Glatthafer)

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

14,0

16,0

Ro

hasch

eg

eh

alt

[%

d. T

M]

M AX 2,0 1,9 3,0 2,1 4,9 4,8 8,4 12,8 9,3 10,9 12,0 7,6 4,5 1,2 2,2

M IN 1,5 1,3 1,9 1,6 3,0 4,1 2,6 3,2 3,0 4,8 4,0 3,4 0,6 0,3 0,2

M W 1,7 1,6 2,5 2,1 3,5 4,4 5,5 6,3 6,5 8,0 8,0 5,0 2,0 0,6 0,8

n = 25 n = 23 n = 25 n = 15 n = 5 n = 14 n = 52 n = 55 n = 51 n = 46 n = 47 n = 42 n = 288 n = 12 n = 51

Wi - Roggen

Wi - Weizen

Wi - Gerste

Wi - Trit icale

Hafer Wi - Raps

Wi - Roggen (Avanti)

Wi - Weizen (Batis)

Wi - Gerste

(Theresa)

Hafer (Flämlings-

lord)

Wi - Raps (Express)

Trit icale - GP

Pappel Laubholz Nadelholz

Körner HolzStroh

Gan

zp

fla

nze


6


Vergleich der Anteile der aerosolbildenden ElementeWW WG WWSP GTP DIN-HP MP WWSP/ HP MP GTP/ HP RKP

n = 3 n = 3 n = 8 n = 1 n = 1 n = 2 n = 1 n = 1S mg/kg TM 1700 1300 800 700 0 500 500 6800Cl mg/kg TM 800 900 400 600 100 400 300 200K mg/kg TM 3200 4600 5500 5100 300 2800 3200 10500Na mg/kg TM 58 54 156 60 52 95 56 <0,01Zn mg/kg TM 26 31 9 22 18 12 18 56Pb mg/kg TM 0,021 0,025 0,393 0,38 1,37 0,71 0,6 0,18Summe mg/kg TM 5784 6885 6865 6482 471 3808 4075 17556

Element Einheit

18103Summe

1Pb

24Zn

113Na

15888K

1045Cl

1033S

n = 8mg/kg TM

Heu

28918.10.

23315.10.

27414.10.Staub

mg/Nm³; 13 % O2

DatumNennlast MW:

260 mg/Nm³

entspricht bei Faktor 2,6 etwa

100 mg/Nm³

bei Stroh

Ergebnisse der Messungen am Reka-HKRST 60, WWSH, 54 kWth

REKA 56 kW, Wi-Weizenstrohhäcksel (Referenz)

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

CO

, N

OX, S

O2, G

es.-

C, S

tau

b [m

g/N

m³,

tr.;

13

% O

2]

MAX 264 456 135 6 67

MIN 49 386 111 2 29

MW 98 423 120 3 48

CO NOX SO2 Ges.-C Staub

n = 11 n = 11 n = 11 n = 10 n = 10

Messung durch ILK


7

Brennstoffeigenschaften - Vergleich Stickstoff(Vorgebirgslage: Glatthafer)

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

4,50

Sti

cksto

ffg

eh

alt

[%

d.

TM

]

M AX 1,97 2,59 2,22 2,18 2,27 3,85 1,13 0,93 1,27 1,13 1,49 1,42 1,22 2,66 0,28

M IN 1,51 2,10 1,59 1,66 1,54 3,21 0,33 0,28 0,29 0,22 0,42 0,38 0,19 0,11 0,07

M W 1,72 2,36 1,96 1,91 1,87 3,51 0,59 0,58 0,63 0,53 0,76 1,06 0,56 0,49 0,14


Wi - Roggen

Wi - Weizen

Wi - Gerste

Wi - Trit icale

Hafer Wi - Raps

Wi - Roggen (Avant i)

Wi - Weizen (Batis)

Wi - Gerste

(Theresa)

Hafer (Flämlings-

lord)

Wi - Raps (Express)

Trit icale - GP


Körner HolzStroh

Gan

zp

fla

nze


Brennstoffeigenschaften - Vergleich Chlor(Vorgebirgslage: Glatthafer)

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

1,80

2,00

Ch

lorg

eh

alt

[%

d. T

M]

M AX 0,09 0,10 0,18 0,07 0,12 0,07 0,73 0,67 1,56 1,69 1,83 0,53 0,11 0,07 0,02

M IN 0,03 0,07 0,08 0,03 0,05 0,02 0,03 0,02 0,03 0,06 0,06 0,01 0,00 0,01 0,00

M W 0,07 0,08 0,13 0,05 0,10 0,04 0,24 0,23 0,43 0,64 0,58 0,16 0,02 0,02 0,01


Wi - Roggen

Wi - Weizen

Wi - Gerste

Wi - Trit icale

Hafer Wi - Raps

Wi - Roggen (Avant i)

Wi - Weizen (Bat is)

Wi - Gerste

(Theresa)

Hafer (Flämlings-

lord)

Wi - Raps (Express)

Trit icale - GP


Körner HolzStroh

Gan

zp

fla

nze


8


y = 215,03x + 13,734

R2 = 0,656

0

30

60

90

120

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40ChlorgehaltBrennstoff [% d. TM]

HC

l [m

g/N

m3, tr

.; 1

3%

O2]

WWSP

GTP

MP WWSP/HP

MP GTP/HP

HP

HCl-Emissionen in Abhängigkeit von Chlor im Brennstoff


y = 2590,9x1,3555

R2 = 0,9399

0

50

100

150

200

250

300

0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0,18SchwefelgehaltBrennstoff [% d. TM]

SO

2 [

mg

/Nm

3, tr

.; 1

3%

O2]

WWSP

GTP

MP WWSP/HP

MP GTP/HP

HP

SO2-Emissionen in Abhängigkeit von Schwefel im Brennstoff

9


y = 600,09x0,4605

R2 = 0,9669

0

300

600

900

1200

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00StickstoffgehaltBrennstoff [% d.TM]

NO

x [

mg

/Nm

3, tr

.;13%

O2]

WWSP

GTP

MP WWSP/HP

MP GTP/HP

HP

NOx-Emissionen in Abhängigkeit von Stickstoff im Brennstoff





E Perspektiven

Inhaltsverzeichnis

Einleitung


10

Brennstoffe nach Nr. 8 § 3 der 1. BImSchV (NEU)

Grenzwerte (Typenprüfung) für Anlagen und Brennstoffe nach Nr. 8 § 3 der 1. BImSchV (Bezugs O2 13 %)

Dipl.-Ing. Th. Hering Alternative Brennstoffe in Anlagen < 1 MW

C Neue rechtliche Rahmenbedingungen

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

Dipl.-Ing. Th. Hering Alternative Brennstoffe in Anlagen < 1 MW

11





E Perspektiven

Inhaltsverzeichnis

Einleitung



Reka 54 kW, Heuverbrennung 14.10.2010

0

200

400

600

800

1000

1200

[mg

/Nm

³; 1

3 %

Be

zug

O2]

MAX 271 662 176 32

MIN 61 519 131 9

MW 171 569 152 24

CO NOX SO2 HCl

12


Reka 54 kW, Heuverbrennung 15.10.2010

0

200

400

600

800

1000

1200

[mg/

Nm

³; 1

3 %

Bez

ug O

2]

MAX 303 672 147 28,2

MIN 79,3 523 116 13,2

MW 175 593 132 20,5

CO NOX SO2 HCl





E Perspektiven

Inhaltsverzeichnis

Einleitung


13

Erprobung innovativer Brennstoffe, Brennstoffmischungen

Feuerungssysteme und Abscheidetechniken

Erprobung als Heuhäcksel bzw. ~pellets

Perspektiven – gemischte Brennstoffe – Mischbrennstoffe

Mischanlage wassergekühlte Vorschubrostfeuerung

Metallvliesfilter


Weitere Informationen unter

www.tll.de/ainfo bzw.

[email protected]

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