BUONDI Emissionsarme Startphase bei Stückholzkessel

• Forschungsstelle: BAFU
• Projektnummer: UTF 253.07.08

Schlüsselwörter (Deutsch)

Stückholzkessel, Startphase, Staubreduktion, Emissionsmessungen, Rostoptimierung

Kurzbeschreibung (Deutsch)

In den letzten Jahren wurden bedeutende Verbesserungen in der Verbrennungstechnik der Stückholzkessel erreicht. Der Schadstoff-Ausstoss wurde in der Betriebsphase massiv gesenkt. Die Hersteller haben so auf die verschärften Emissions-Grenzwerte und deren Prüfungskriterien reagiert.

Wenige Verbesserungen wurden in der so genannten Anfeuerungsphase erzielt (auch weil diese gesetzlich keine Einschränkungen hat). Eine neue Studie (Emissionsarme Anfeuerungsmethode für Stückholzfeuerug) mit systematischen Messungen an Stückholzkesseln (Kleinleistungsbereich 20-50 kW) zeigt ein bedenkliches Emissionsbild bei der Anfeuerungsphase: beinahe 70 - 90% der Schadstoffe werden in den ersten Minuten ausgestossen.

Heute sind potenzielle Kunden und generell die Bevölkerung auf die Emissionsthematik sensibilisiert, wie die Diskussion der letzten Zeit über Feinstaub gezeigt hat. Der schwarze Rauch bei Holzfeuerungen wird nicht mehr toleriert.
Ein bedienungsfreundliches, emissionsarmes Anfeuern wird künftig ein Muss für die moderne Holzfeuerung sein. Mit einem praxisorientierten Projekt sollen die Aufmerksamkeit für die Anfeuerungsproblematik verstärkt und wichtige, umsetzbare Impulse für Hersteller gegeben werden.

Das Projekt wird vom BAFU und vom BFE unterstützt.

Projektziele (Deutsch)

Ziel des Projektes ist es, einen Prototypen zu realisieren und in der Praxis zu testen, welcher ein einwandfreies emissionsarmes Anfeuern ermöglicht und die Voraussetzungen für eine optimale folgende Betriebsphase schafft.
Die Massnahmen sollen vor allem ein stabiles Glutbett auf der ganzen Rostfläche aufbauen sowie die Bedienungsfreundlichkeit des Anfeuerns verbessern. Die Umsetzung der Massnahmen soll für Herstellern und Betreiber wirtschaftlich tragbar sein.

Zielwerte im Mittel in der ersten 30 Minuten: Kohlenmonoxid 4'000 mg/nm3 und Staub 100 mg/nm3.

Der Prototyp basiert auf einem bestehenden Kessel: Aufgrund der heutigen Erfahrung werden an einem Stückholzkessel (30kW) der Firma Lopper Kesselbau AG Änderungen durchgeführt. Der Kessel wird im Werk und in der Praxis auf Emissionenen getestet.

Beschreibung der Resultate (Deutsch)

Um die Startphase zu verbessern, wurde ein Stückholzkessel, Drummer 35 Fa. Lopper AG, mit einer neuen für die Startphase optimierten Steuerung und geometrischen Änderungen im Rostbereich realisiert. Dieser wurde nach ersten Testmessungen im Labor in einem Mehrfamilienhaus installiert.

Die auf 13% Sauerstoff bezogenen Emissionsziele der ersten 30 Minuten sind:

· Kohlenmonoxid <4'000 mg/nm³

· Staub<100 mg/nm³

Bei immer gleicher Anfeuerprozedur befeuert (900 Gramm Tannenholz und wachsgetränkte Holzwolle als Anfeuerhilfe) wurden 50 Messungen durchgeführt. Der Kohlenmonoxid-Mittelwert der Startphase liegt mit 1‘800 mg/nm³ unter dem gesetzten Ziel, die Streuung aller Versuche ist aber hoch (+1‘400 / -1200 mg/nm³). Der Gesamt-Staub-Mittelwert beträgt 117 mg/nm³ und überschreitet den gesetzten Zielwert von 100 mg/nm³ nur knapp.

Der speziell geneigte Rost wurde als Patent angemeldet.

Umsetzung und Anwendungen (Deutsch)

Wichtigste Elemente für eine emissionsarme Anfeuerphase sind:

· Anfeuerprozedur, die dem Kessel angepasst ist.

· Brennraum-Geometrie, die eine gleichmässige Luftverteilung im Rostbereich erlaubt.

· Steuerung, die die Menge der Verbrennungsluft in der Startphase vernünftig regelt.

Dies wurde von den durchgeführten Messungen nicht nur im Labor sondern auch (als erste Untersuchung dieser Art) in der Praxis statistisch bestätigt.

Die umzusetzenden Massnahmen können wie folgt zusammengefasst werden:

Geometrie

· geneigter Rost verbessert die Luftverteilung

· Brennraumsautritt mit Freihaltehaken lassen keine Verstopfung durch das Brennholz zu

· Eine Wanne für die Anfeuerhilfe definiert deren Position

Steuerung

· Stufenlose Drehzahlregulierung für Abgasventilator

· geeignete Startphasenkennlinie für Temperatur, Verbrennungsluft und Zeit

· Messsonden mit Steckverbindung für eine schnelle und einfache Reinigung

Anfeuerprozedur

· Dem Kesseltyp angepasste Anfeuerhilfe mit max. 1 kg Anfeuerholz

 

Weiteres Vorgehen (Deutsch)

Eine schadstoffarme Startphase in der Stückholzfeuerung zu erzielen, ist eine grosse Herausforderung. Für ein Unternehmen oder eine Herstellerfirma allein ist dies, in der heutigen Situation kaum möglich. Die Unterstützung vom Bund ist deshalb unumgänglich, um die Gesamtemissionen bei den Stückholzfeuerungen markant zu reduzieren. Nicht zu unterschätzen ist der zusätzliche Einfluss der BetreiberIn, die gerade beim manuellen Anfeuern die Resultate stark beeinflussen kann. Massnahmen sind deshalb auf verschiedenen Ebenen notwendig:

· Information

Hersteller und Betreiber müssen über die Wichtigkeit der Anfeuerphase und wie diese zu verbessern ist, informiert sein

· Anfeuerprozedur

eine geeignete, einfache, jedem Kesseltyp angepasste Anfeuerprozedur muss propagiert werden

· Technische Umsetzung

Feuerungshersteller sowie Brennholz-Produzenten müssen für die zu treffenden Massnahmen technische Unterstützung von Fachleuten erhalten

· Normwesen

Zur wünschenswerten Integration der Anfeuerphase in das Prüfverfahren sind jedoch noch vertiefte spezifische Kenntnisse über die verschiedenen Feuerungsprinzipien erforderlich

Publikationen / Ergebnisse (Deutsch)

Im Moment keine