Stand der Felduntersuchungen an Kleinfeuerungsanlagen mit ...nova-institut.de/news-images/20060609-05/Hering.pdfStand der Felduntersuchungen an Kleinfeuerungsanlagen mit Biobrennstoffen

Stand der Felduntersuchungen an Kleinfeuerungsanlagen mit Biobrennstoffen

Dipl.-Ing. Th. Hering, Dipl.-Ing. (FH) D. Peisker, Dr. A. Vetter

Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft

Seminarveranstaltung AG “Alternative Biobrenstoffe

Landesvertretung Thüringen, 11.05.2006, Berlin

A Inhalte der Untersuchungen

B Ergebnisse der Brennstoffuntersuchungen

C Ergebnisse der Emissionsuntersuchungen

D Zusammenfassung

Inhaltsverzeichnis

Einleitung

Th. Hering Stand der Felduntersuchungen bei Halmgutkleinfeuerungsanlagen 11.5.06, Berlin

Untersuchungen an verschiedenen Stroh- und Getreide-feuerungsanlagen < 1 MWth


„Voraussetzungen zur Standardisierung von biogenen Festbrennstoffen“ (1998 – 2002) Verbundprojekt mit IER, Stuttgart

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

„Untersuchungen zum Emissionsverhalten getreide- und halmguttauglicher Feuerungsanlagen (2004 – 2007) (TLL / TLUG und ILK, Dresden - 5 Anlagen + Filtertechnik)

eigene Untersuchungen im Rahmen von FNR-Projekten:

Felduntersuchungen im Rahmen der Projekte der FH Köln (5 Anlagen), DEULA (1), FBZ (1) Zwischenergebnisse !

Untersuchungen der SLUG / UBG

Europäische Anbieter von Heizanlagen für Getreide & Halmgüter


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


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 KölnLinka Linka-H 400 400 Brennmuldenfeuerung X TLLHerlt HSV 145 145 Ganzballenvergaser X TLL

Hersteller InstitutionFeuerungsprinzipTypLeistung Brennstoffe

Stroh

Kontinuierliche Messung von:

O2, CO, CO2, SOx, NOx, N2O, Ges-C

Diskontinuierliche Messung von:

Staub, Feinstaub

PCDD/F, PAK, HCl

Benzol Th. Hering Stand der Felduntersuchungen bei Halmgutkleinfeuerungsanlagen 11.5.06, Berlin




D Zusammenfassung

Inhaltsverzeichnis

Einleitung


Brennstoffeigenschaften - Vergleich Rohaschegehalte

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

14,0

16,0

Roh

asch

egeh

alt

[% d

. TM

]

MAX 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

MIN 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

MW 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 = 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 = 42 n = 2 88 n = 12 n = 51

Wi - Rog gen

Wi - Weizen

Wi - Gers te

Wi - Trit icale

Hafer Wi - Raps

Wi - Ro g gen (Avanti)

Wi - Weizen (Batis )

Wi - Gers te

(Theresa)

Hafer (Flämling s-

lord )

Wi - Rap s (Exp ress )

Trit icale -GP

Pap pel Laubho lz Nadelholz

Körner HolzStroh

Gan

zpfla

nze


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 ,93 1,2 7 1,13 1,49 1,42 1,2 2 2 ,6 6 0 ,2 8

MIN 1,51 2 ,10 1,59 1,6 6 1,54 3,2 1 0 ,3 3 0 ,28 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 1,96 1,91 1,8 7 3 ,51 0 ,59 0 ,58 0,6 3 0,53 0 ,76 1,06 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 = 46 n = 4 7 n = 4 2 n = 2 8 8 n = 55 n = 41

Wi - Rog g en

Wi - Weizen

Wi - Gers te

Wi - Trit icale

Hafer Wi - Raps

Wi - Ro g gen (Avant i)

Wi - Weizen (Batis )

Wi - Gers te

(Theresa)

Hafer (Flämling s-

lo rd )

Wi - Rap s (Exp ress )

Trit icale -GP

Pap p el Laub holz Nad elho lz

Körner HolzStroh

Gan

zpfla

nze


Brennstoffeigenschaften - Vergleich Chlor

0,000,200,400,600,801,001,201,401,601,802,00

Chl

orge

halt

[% d

. TM

]

MAX 0,0 9 0 ,10 0 ,18 0 ,07 0 ,12 0 ,0 7 0 ,73 0 ,67 1,56 1,69 1,83 0 ,53 0 ,11 0 ,07 0 ,0 2

MIN 0,0 3 0 ,0 7 0 ,0 8 0 ,03 0 ,0 5 0 ,0 2 0 ,03 0 ,02 0 ,03 0 ,06 0 ,06 0 ,0 1 0 ,00 0 ,0 1 0 ,0 0

MW 0,0 7 0 ,0 8 0 ,13 0 ,05 0 ,10 0 ,0 4 0 ,24 0 ,23 0 ,43 0 ,64 0 ,58 0 ,16 0 ,02 0 ,02 0 ,0 1

n = 25 n = 23 n = 25 n = 15 n = 5 n = 14 n = 52 n = 55 n = 51 n = 4 6 n = 4 7 n = 4 2 n = 2 88 n = 4 4 n = 3 6

Wi - Rogg en

Wi - Weizen

Wi - Gerste

Wi - Trit icale

Hafer Wi - Raps

Wi - Ro ggen (Avant i)

Wi - Weizen (Batis)

Wi - Gers te

(Theresa)

Hafer (Flämling s-

lo rd)

Wi - Rap s (Express )

Trit icale -GP

Pap pel Laubholz Nadelho lz

Körner HolzStroh

Gan

zpfla

nze





D Zusammenfassung

Inhaltsverzeichnis

Einleitung



Brennmuldenfeuerung Firma Linka (DK), Linka H-400, 400 kWth

Brennmuldenfeuerung Firma Linka (Dk), Linka H-400, 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


Grenzwerte

(gemessen durch ILK, 2005)

0

50

100

150

200

250

300

350

400

Ges

amts

taub

(Roh

- u. R

eing

as),

HC

l [m

g/N

m³,

tr.; 1

1 %

O2 ]

MAX 359 26 1158 20 1 12

MIN 296 25 1149 11 1 1

MW 328 25 1153 15 1 5

Staub Rohgas: n = 2 Staub, Reingas: n = 2 Staub Rohgas: n = 2 Staub, Reingas: n = 4 HCl: n = 9 HCl: n = 27

Weizenstroh Weizenstroh Triticalestroh Triticalestroh Weizenstroh Triticalestroh

Ergebnisse der diskontinuierlichen Messungen


Brennmuldenfeuerung Firma Linka (Dk), Linka H-400, 400 kWth

Grenzwerte


Vorschubrostfeuerung Fa. REKA (DK) - Reka-HKRST 60, 54 kWth


REKA 56 kW, Wi-Weizenstrohhäcksel (Referenz)

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

CO

, NO

X, SO

2, G

es.-C

, Sta

ub [m

g/N

m³,

tr.; 1

3 %

O2 ]

MAX 264 456 135 6 67MIN 49 386 111 2 29MW 98 423 120 3 48

CO NOX SO2 Ges.-C Staubn = 11 n = 11 n = 11 n = 10 n = 10

GW: 4 g/m³


diskontinuierliche Stroh-Ganzballen-Vergasung (Rundballen)

Firma Herlt (D)

Nachlege-automatik

HSV 145, 145 kWth


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


Stroh-Ganzballen-Vergasung Firma Herlt (D) HSV 145, 145 kWth

GW: 500 m g/m³

Getreidefeuerungsanlagen

Emissionsergebnisse


Kohlenmonoxid-Emissionen – Ferro (DK), BIOMAT FB 23L - 23 kWth


(gemessen durch IE, 2003-05)

Staub-Emissionen – Ferro (DK), BIOMAT FB 23L - 23 kWth



Stickoxid-Emissionen – Ferro (DK), BIOMAT FB 23L - 23 kWth



Vorschubrostfeuerung im Leistungsbereich 20 kWth bis 5 MWthFirma REKA (Dk)

laut Hersteller geeignet für:

Stroh, Holzhackschnitzel, Pellets, Getreide, etc.

Halmguteinsatz in Kombination mit:

Ballenauflöser und Abscheidetechnik


Kohlenmonoxid-Emissionen, Reka (DK), HKRST-FSK 20 - 25 kWth



Staub-Emissionen, Reka (DK), HKRST-FSK 20 - 25 kWth



Stickoxid-Emissionen, Reka (DK), HKRST-FSK 20 - 25 kWth



Brennmuldenfeuerung Firma Baxi (DK) Multi-Heat 2,5 – 23 kWth


Kohlenmonoxid-Emissionen – Baxi (DK), Multi-Heat 2,5 – 23 kWth


GW: 4 g/m³

(gemessen durch TLUG, 2003/04)

Staub-Emissionen – Baxi (DK), Multi-Heat 2,5 – 23 kWth



Stickoxid-Emissionen – Baxi (DK), Multi-Heat 2,5 – 23 kWth



Thüringer Lehr-, Prüf- und Versuchsgut (Buttelstedt)Wärmeversorgung der SozialgebäudeBrennstoffe:

Stroh- und GrüngutpelletsGetreideHolzpellets

Leistung: 40 kWth

Umrüstung von:

250 kWthÖlfeuerung

auf

40 kWthBiomasse


Kohlenmonoxid-Emissionen – Fa. Agroflamm (D) Agro 40, 40 kWth


GW: 4 g/m³

(gemessen durch TLUG, 2005)

Staub-Emissionen – Fa. Agroflamm (D) Agro 40, 40 kWth


GW: 150 mg/m³


Stickoxid-Emissionen– Fa Agroflamm (D) Agro 40, 40 kWth



Kohlenmonoxid-Emissionen - Vergleich Referenzbrennstoffe

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

CO

[mg/

Nm

³, tr.

; 13

% O

2 ; 15

min

MW

]

MAX 2626 1 1578 60 900MIN 56 0 663 1 300MW 262 0 1185 5 650

TLL FH Köln FH Köln FBZ DEULA

n = 52 n = 6 n = 6 n = 146 n = 6

C 4(1. BImSchV)

AWK 45 SI(TA Luft)

Wintergerste Korn (RB)

HKRST 30(TA Luft)

HKRST 100(1. BImSchV)

Agro 40(1. BImSchV)


Zwischenergebnisse der aktuellen Felduntersuchungen (Stand Mai 2006, Deula, FH Köln, FBZ, TLL)

Kohlenmonoxid-Emissionen - Vergleich Referenzbrennstoffe

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

CO

[mg/

Nm

³, tr.

; 13

% O

2 ; 15

min

MW

]

MAX 962 4 1227 141 200MIN 42 1 223 5 100MW 215 2 510 35 133


n = 46 n = 6 n = 5 n = 137 n = 6

C 4(1. BImSchV)

AWK 45 SI(TA Luft)

Winterweizen Korn (RB)

HKRST 30(TA Luft)


Agro 40(1. BImSchV)


Staub-Emissionen - Vergleich Referenzbrennstoffe

0

50

100

150

200

250

300

350

400

Stau

b [m

g/N

m³,

tr.; 1

3 %

O2 ;

15 m

in M

W]

MAX 225 65 161 105 330

MIN 180 19 104 72 50

MW 206 30 134 85 240


n = 3 n = 6 n = 6 n = 6 n = 6

C 4(1. BImSchV)

AWK 45 SI(TA Luft)


HKRST 30(TA Luft)


Agro 40(1. BImSchV)


Staub-Emissionen - Vergleich Referenzbrennstoffe

0

50

100

150

200

250

300

350

400

Stau

b [m

g/N

m³,

tr.; 1

3 %

O2 ;

15 m

in M

W]

MAX 232 94 171 132 240

MIN 175 5 73 102 120

MW 199 29 120 115 198


n = 4 n = 6 n = 5 n = 3 n = 6

C 4(1. BImSchV)

AWK 45 SI(TA Luft)


HKRST 30(TA Luft)


Agro 40(1. BImSchV)


Stickoxid-Emissionen - Vergleich Referenzbrennstoffe

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

NO

X al

s N

O2 [

mg/

Nm

³, tr.

; 11

% O

2 ; 30

min

MW

]

MAX 446 997 660 838

MIN 261 977 573 621

MW 327 990 624 748

TLL FH Köln FH Köln FBZ

n = 26 n = 3 n = 3 n = 73

C 4(Woehler A 97)

AWK 45 SI(TA Luft)


HKRST 30(TA Luft)

Agro 40(Woehler A 97)


Stickoxid-Emissionen - Vergleich Referenzbrennstoffe

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

NO

X al

s N

O2 [

mg/

Nm

³, tr.

; 11

% O

2 ; 30

min

MW

]

MAX 369 1352 1025 990

MIN 252 1349 589 264

MW 319 1351 807 821

TLL FH Köln FH Köln FBZ

n = 20 n = 3 n = 2 n = 69

C 4(Woehler A 97)

AWK 45 SI(TA Luft)


HKRST 30(TA Luft)

Agro 40(Woehler A97)


D. Zusammenfassung1. Technik für die Ernte, Aufbereitung, Transport und Lagerung von

Getreide, Stroh und Ganzpflanzen ist etabliert und optimiert. Strohpelletierung bedarf hinsichtlich der energetischen Verwertung weiterer Entwicklung.

2. Stand konventioneller Verbrennungstechnik für Getreide und Halmgüter: – Verbrennung technisch möglich (ca. 40 Hersteller europaweit) – einige Anlagen erfüllen Anforderungen der 1. BImSchV

weitere Forschungsansätze: Optimierung vorhandener Verbrennungstechniken (Steuerung) Entwicklung von Sekundärmaßnahmen (Abscheidetechniken)

3. Neuartige Anlagen für die Verbrennung von Getreide und Halmgut-pellets werden entwickelt bzw. sind in der Markteinführungsphaseund zeigen deutliche Emissionminderungspotentiale – CO-, Staub- und z.T. NOx-Emissionen – Dauerbetrieb muss nachgewiesen werden

D. Zusammenfassung4. Getreide als Brennstoff bedarf der Einordnung als

Regelbrennstoff der 1. BImSchV um Anlagenherstellern Investitionssichereit zu geben – Markt schafft Entwicklung –

5. Förderung der Markteinführung durch Aufnahme von Getreide undHalmgütern in die Förderprogramme des Bundes (z.B. MAP)

Genehmigungsverfahren und Überwachung für kleine (100 bis 1.000 kWth) genehmigungsbedürftige Anlagen nach 4. BImSchV, erfordern deutlich höhere Invest-, Verwaltungs- und Betriebskosten, welche bisher eine Markteinführung und Anlagenentwicklung derartig erschwerten, dass ausschließlich Pilotanlagen umgesetzt wurden !


Weitere Informationen unter

www.tll.de/nawaro bzw.

[email protected]


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