Wirksamkeit neuer Abscheidetechniken in Holzfeuerung bezüglich Feinpartikel

• Forschungsstelle: BFE
• Projektnummer: 44068

Schlüsselwörter (Deutsch)

TP0070;F-Holz

Kurzbeschreibung (Deutsch)

zusammen mit BUWAL Fr. 30'000.-

Schlussbericht (Deutsch)

Bei der Verbrennung von Holz entstehen Partikel, die mit den Abgasen in die Umwelt gelangen. Europäische Studien zeigen, dass Staubpartikel in der Atmosphäre unerwünscht sind (Air pollution and Health, EC-APHEA I and II). Vor allem Feinpartikel unter 10 _m Durchmesser (Particulate Matter, PM10) können die Atemwege belasten. In Regionen mit hoher Schadstoffbelastung (Massnahmengebiete) müssen von den Behörden spezielle Vorkehrungen zur Eindämmung der Schadstoffe angeordnet werden. Um solche Massnahmen wirksam treffen zu können, ist es für die Behörde wichtig, die Emissionen der verschiedenen Schadstoffquellen zu kennen. Die Bundesämter für Umwelt, Wald und Landschaft (BUWAL) und Energie (BFE) beauftragten das Ökozentrum Langenbruck mit der Ermittlung der Staubemissionsfaktoren von Holzfeuerungen im Praxisbetrieb, die mit Filtersystemen ausgerüstet sind. In Ergänzung zu den Messung des Gesamtstaubes (total Particle Emissions, TPE) mit den gängigen gravimetrischen Filtermethoden in Roh- und Reingas wurde parallel der Ausstoss von Feinpartikeln untersucht. Mit dem verwendeten SMPS-Feinpartikelanalysegerät konnten die Anzahl und die Grössenverteilung von Partikeln mit Mobilitätsdurchmessern zwischen 0.012 _m und 0.6 _m (PM0.6) erfasst werden.Die Messkampagne erfolgte an sieben automatischen Holzfeuerungsanlagen im Leistungsbereich zwischen 0.6 und 2.5 MW mit unterschiedlichen Abscheidetechniken. Fünf Feuerungen waren mit Elektro- oder Gewebefilter ausgerüstet. In zwei der untersuchten Anlagen, die nicht mit eigentlichen Filteranlagen ausgerüstet waren, interessierte der Auswaschungsgrad der Abgaskondensationsanlagen bezüglich Staub. Als Brennstoff kamen trockene und waldfrische Hackschnitzel sowie Abfallholz/Kartonmischungen zum Einsatz.Die Elektro- und Gewebefilter erzielten Abscheidegrade zwischen 99.6 % und 99.99 %. Der Staubrückhalt der Abgaskondensationsanlagen lag um 50 %. Die Emissionsfaktoren für Staub bewegen sich bei Elektrofiltern zwischen 1.1 mg/MJ (entsprechend 1.6 mg/mn3 @ 11 % O2) und 6.4 mg/MJ (11.7 mg/mn3 @ 11 % O2), bei Gewebefilter zwischen 2.1 mg/MJ (3.7 mg/mn3 @ 11 % O2) und 3.9 mg/MJ (7.4 mg/mn3 @ 11 % O2) und bei Abgaskondensationsanlagen zwischen 19.6 mg/MJ(34 mg/mn3 @ 11 % O2) und 50 mg/MJ (69 mg/mn3 @ 13 % O2). Sämtliche Staubwerte der Anlagen liegen um das 3 bis 30-fache unter den Grenzwerten der Schweizer Luftreinhalte-Verordnung (CH-LRV). Elektro- und Gewebefilter reduzieren die Partikelanzahlkonzentrationen im physiologisch relevanten Grössenbereich von < 600 nm (PM0.6) noch wirksamer als den Gesamtstaub. Dieser Sachverhalt lässt sich mit der Agglomerationswirkung durch Koagulation von kleinsten Partikeln erklären. Stellt man die in früheren Untersuchen ermittelten Feinpartikelwerte von Gas- und Ölfeuerungen den in der vorliegenden Untersuchung gemessenen Werten gegenüber, zeigt sich, dass die Feinpartikelemissionen von Holzfeuerungen mit Abgasfiltersystemen und die von Gas- und Ölfeuerungen in der gleichen Grössenordnungen liegen.Partikelanzahl (NC) und Gesamtstaubauswurf (TPE) korrelieren bei TPE-Emissionsfaktoren über 5 mg/MJ, darunter findet sich keine Korrelation mehr. Die Partikeldurchmesser mit der grössten Partikelanzahl (MODE-Durchmesser) nehmen bei allen Anlagen durch die Abgasnachbehandlung auf 120 nm zu. Der MODE-Durchmesser im Rohgas variiert stärker. Er bewegt sich zwischen 60 nm und 120 nm.Gewebefilteranlagen weisen bei Anlagen unter 2 MW etwas geringere Betriebskosten auf als Elektrofilteranlagen. Dies ist vorallem auf den hohen Platzbedarf der Elektrofilter zurückzuführen. Über 2 MW Kesselleistung sind Elektrofilter die kostengünstigere Variante. Abgaskondensationsanlagen verzeichnen günstige Betriebskosten bei allerdings geringerer Staubabscheidewirkung. Durch die Abgaskondensation erhöhte sich der Jahresnutzungsgrad um 11 bis 20 %.Die Gewebefilteranlagen erreichen trotz erhöhten Anforderung an die Rohgase was Funkenflug und Feuchtigkeit anbetrifft eine gute Verfügbarkeit. Die drei untersuchten Elektrofilteranlagen hatten während der Messungen Betriebsstörungen zu verzeichnen.

Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Ardens GmbH
Ökozentrum Langenbruck ÖZL

Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Jenni,Andres
Gaegauf,Christian
Schmid,Martin

Zugehörige Dokumente

• Wirksamkeit neuer Abscheidetechniken in Holzfeuerungsabgasen bezüglich Feinpartikeln | Praxiserhebung zur Wirkung von Sekundärmassnahmen auf die Staubemissionen von Holzfeuerungen unter spezieller Berücksichtigung des Feinpartikelausstosses - Schlussbericht [PDF] 803 kB