Schadstoffarme Holzfeuerungen (500 kW - 50 MW)

• Forschungsstelle: BFE
• Projektnummer: SI/500745

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Der Einsatz automatischer Holzfeuerungen ab 500 kW trägt zur Substitution fossiler Energieträger bei und führt dank Einsatz effizienter Feinstaubabscheider nicht zu einem Zielkonflikt mit der Luftreinhaltung. Heutige Feuerungen erzielen bei Verwendung des Auslegungsbrennstoffs eine hohe Ausbrandqualität der Abgase. Allerdings gewinnen die im Vergleich zu Öl und Gas höheren Stickoxidemis­sionen zunehmend an Bedeutung. Zudem werden die Anforderungen an die Ausbrandqualität der Aschen strenger, da diese den Betrieb der Feinstaubabscheider und die Deponierung der Rückstände beeinflusst. Im Praxiseinsatz variieren zudem Wassergehalt, Aschegehalt und Stückigkeit der Brennstoffe in teilweise erheblichen Bandbreiten und es wird oft ein Teillastbetrieb gefordert. Im vorliegenden Projekt werden die Massnahmen zur Optimierung der Rostauslegung und des Rostbetriebs untersucht und in drei Arbeitsschritten die Basis für weitere Verbesserungen des Ausbrands bei gleichzeitig tieferen Stickoxidemissionen erarbeitet.

Publikationen / Ergebnisse (Deutsch)

Zugehörige Dokumente

• Fachartikel "Nur keine heisse Luft" [PDF] 2'003 kB

Publikationen / Ergebnisse (Englisch)

Zugehörige Dokumente

• Article "More than hot air" [PDF] 1'999 kB

Schlussbericht (Deutsch)

Das vorliegende Projekt ergänzt die Grundlagenforschung im Rahmen des NFP 66-Projekts „Clean Technologies for Wood Combustion from 500 kW to 50 MW“ des Schweizerischen Nationalfonds (SNF) durch Umsetzung der Erkenntnisse an einer für Versuchszwecke realisierten Prototypfeuerung. Der Bau der Versuchsanlage erfolgt in Zusammenarbeit mit der Firma Schmid AG energy solutions. Ziel der Entwicklung ist eine Optimierung der Vorschubrosttechnik, die im Vergleich zu heutigen Anlagen folgende Vorteile aufweist: • Breiter Lastbereich (30% bis 100% Nennlast). • Eignung für aschereiche und zur Verschlackung neigende Brennstoffe durch Temperaturkontrolle in einzelnen Rostzonen. • Hoher Wirkungsgrad durch Betrieb bei tiefem Luftüberschuss. • Reduktion der Stickoxide aus dem Brennstoffstickstoff durch gestufte Verbrennung. Diese Ziele sollen durch folgende konstruktive Massnahmen erreicht werden: • Multi-Zonen Rost mit unabhängiger Luftzufuhr in insgesamt vier Zonen und unabhängiger Rostbewegung aller Zonen. • Möglichkeit der unabhängigen Abgasrezirkulation in vier Rostzonen mit einer von 0% bis 100% variablen Abgasmenge. • Luftstufung in der Gasphase.

Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Hochschule Luzern - Technik und Architektur

Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Nussbaumer,Thomas

Schlussbericht (Englisch)

The present project supplements the work of the NRP 66-Project „Clean Technologies for Wood Combustion from 500 kW to 50 MW“ conducted for the Swiss National Research Foundation (SNRF). In particular, the theoretical outcomes are applied for the design and operation of a prototype boiler in cooperation with Schmid AG energy solutions. The boiler design exhibits the following features: • a multi-sector grate with four independent zones for primary air injection and grate movement, • staged combustion with late secondary air injection, • flue gas recirculation into the four grate sections. In the project, the influence of the air distribution and the grate movement was investigated experimentally. In addition, a fuel bed model was developed enabling to perform a sensitivity analysis of the operation parameter. Further, numerical investigations by CFD were performed to optimise the secondary air injection and aerodynamic experiments on a scaled model were performed to validate the phenomena related to the jet expansion of the secondary air injected into the main gas flow to optimise the mixing in the combustion chamber. The investigation reveals that the multi-sector grate offers additional operating parameters which can potentially be applied to adopt the boiler operation to varying load and to varying fuel properties such as the moisture content. The fuel bed model predicts a strong influence of the primary air distribution. Although the predicted trends are validated by experiments in the boiler, the operation of the multisector combustions reveals that the grate movement is related to an even more pronounced influence on the fuel conversion on the grate.

Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Hochschule Luzern - Technik und Architektur

Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Nussbaumer,Thomas

Zugehörige Dokumente

• Clean Technologies for Wood Combustion from 500 KW to 50 MW - Final report [PDF] 1'555 kB