Grundlagen der Aerosolbildung in Holzfeuerungen

• Unité de recherche: OFEN
• Numéro de projet: 26688

Mots-clé (Allemand)

TP0070;F-Holz

Description succincte (Allemand)

Grundlagen der Aerosolbildung in Holzfeuerungen

Publications / Résultats (Allemand)

Ziel der Untersuchung ist eine Beeinflussung der Partikelemissionen von automatischen Holzfeuerungen durch Betriebsparameter und feuerungstechnische Massnahmen sowie eine Beschreibung der Bildungsmechanismen. Dazu wurde eine Versuchsanlage aufgebaut, die verschiedene Variationsmöglichkeiten aufweist.Untersucht wurden der Einfluss von Brennstoffart, Feinanteil im Brennstoff, Kühlung im Glutbett, Leistung und Abgasrezirkulation sowie verschiedene Arten der gestuften Verbrennung durch Eindüsung der Sekundärluft in verschiedenen Zonen sowie durch Betrieb mit sehr tiefem Luftüberschuss im Glutbett Es konnte gezeigt werden, dass die Staubemissionen durch den Glutbett-Luftüberschuss signifikant beeinflusst werden, was durch die verstärkte Umsetzung von Mineralstoffen wie Kalium zu leichtflüchtigen Oxiden bei Anwesenheit von Sauerstoff erklärt wird. Durch Variation des Glutbett-Luftüberschusses konnte die Partikelkonzentration um einen Faktor 5 verändert werden von 160?195 mg/Nm3 auf 20?45 mg/Nm3 (13% O2). Bei den meisten Brennstoffen konnten Staubemissionen unter 50 mg/Nm3 (13% O2) erreicht werden. Dies erfordert allerdings einen Betrieb bei extrem tiefem Glutbett-Luftüberschuss und hohem Glutbett.Der Einfluss des Glutbett-Luftüberschusses wird dadurch erklärt, dass der grösste Teil der Partikel Salze sind, die hauptsächlich aus Kaliumverbindungen (ca. 30 Massen-% K) bestehen und in der Abkühlphase des heissen Gases durch Nukleation, Koagulation und Kondensation entstehen. Kalium liegt im Brennstoff in schwer flüchtigen Verbindungen vor, die bei Anwesenheit von Sauerstoff zu leichter flüchtigen Oxiden umgesetzt und damit bei höherem Glutbett-Luftüberschuss verstärkt in das Abgas transferiert werden.

Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
VERENUM

Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Nussbaumer,Thomas
Oser,Michael

Documents annexés

• Grundlagen der Aerosolbildung in Holzfeuerungen - Jahresbericht 1999 [PDF] 54 kB
• Grundlagen der Aerosolbildung bei Holzfeuerung - Jahresbericht 2000 [PDF] 1'563 kB
• Grundlagen der Aerosolbildung bei Holzfeuerung - Jahresbericht 2001 [PDF] 269 kB
• Grundlagen der Aerosolbildung bei Holzfeuerungen - Jahresbericht 2002 [PDF] 131 kB

Rapport final (Allemand)

Im Hinblick auf die Gesundheits- und die ökologische Relevanz von Partikeln in der Umgebungsluft besteht der internationale Trend, die Grenzwerte für Partikelemissionen u.a. auch bei Holzfeuerungen zu verschäfen. Diese Grenzwerte sind in Relation zur Machbarkeit unter vernüftigem Aufwand zu stellen. vor diesem Hintergrund ist das duale Ziel der vorliegenden Arbeit formuliert:- Analyse der Bildungsmechanismen von Aerosolen in automatischen Holzfeuerungen- Analyse der Beeinflussung der Partikelemissionen und deren Eigenschaften sowohl durch den Brennstoff als auch durch die BetriebsbedinungenDazu ist eine Versuchsanlage entworfen und realisiert worden, welche die unabhängige Beeinflussung von ansonsten abängigen Parametern ermöglicht. Basis für diese Versuchsanlage ist eine 80kW-Unterschubfeuerung. An dieser Anlage ist eine systematische Parametervariation durchgeführt worden, bei der die Partikelemissionen bezüglich Masse, Anzahl, Grössenverteilung und chemischer Zusammensetzung analysiert worden sind. Die wichtigsten Resultate an der Versuchsanlage sind an einer 570kW-Praxisanlage (ebenfalls Unterschubfeuerung) validiert worden. Alle Messungen sind bei stationären Betriebsbedingungen mit fix vorgegebenen Betriebsgrössen durchgeführt worden. Basierend auf einer Literaturrecherche sind die theoretischen Zusammenhänge der Partikelbildung bei der Holzverbrennung entwickelt und mit den Messungen verglichen worden.Aus den theoretischen Überlegungen ist die folgende Hypothese erarbeitet worden:1. Hypothese: Die Partikel-Massenkonzentration im Abgas ist abhängig vom Glutbett-Luftüberschuss. Die tiefste Partikel-Massenkonzentration wird bei einem Glutbett-Luftüberschuss erreicht, der möglichst tief ist, aber noch eine ausreichend hohe Verbrennungstemperatur gewährleistet.Die Messungen an der Versuchs- und der Praxisanlage bestätigen diese Hypothese: Auf der Versuchsanlage konnte die Partikel-Massenkonzentration gezielt verändert werden, z.B. beim Referenzbrennstoff Waldhackschnitzel Buche (35 % Wassergehalt) um etwa einen Faktor 5 bis 6 (Reduktionspotenzial von 80 %), nämlich zwischen 160-195 und 20-45 mg/Nm3 (13 Vol.-% O2). ...

Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
VERENUM

Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Nussbaumer,Thomas
Oser,Michael
Müller,Peter
Mohr,Martin
Figi,Renato

Documents annexés

• Grundlagen der Aerosolbildung in Holzfeuerungen | Beeinflussung der Partikelemissionen durch Primärmassnahmen und Konzept für eine partikelarme Holzfeuerung (Low-Particle-Feuerung) - Schlussbericht [PDF] 2'693 kB