A Inhalte der Untersuchungen - MoorWissen | Startseite · Staub-Emissionen – Baxi, 23 kW th...

1

Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft

Halmgutartige Biomasse als BrennstoffDipl.-Ing. Th. Hering

Heizen mit Schilf

ENIM- Projekt

18.05.2009, Greifswald

A Inhalte der Untersuchungen

B Ergebnisse der Brennstoffuntersuchungen

C Rechtliche Rahmenbedingungen

D Ergebnisse der Emissionsuntersuchungen

E Perspektiven und Handlungsbedarf

Inhaltsverzeichnis

Einleitung

Hering, Th. Stand der Halmgutverbrennung

2

Europäische Anbieter von Heizanlagen für Getreide ( < 100 kWth)


Europäische Anbieter von Heizanlagen für Halmgüter


3

Koordination

F&E

Feldtests

Koordination FNR/TLL

weitere FelduntersuchungenTLL/TLUG/ILK (5 Anlagen) FH Köln (5 Anlagen), DEULA (1), FBZ (1) Zwischenergebnisse !

FuE-Vorhabenprimäre/sekundäre EmissionsminderungenILK DresdenTLL Dornburg

FBZ e.V. Merseburg

TFZ Straubing

DEULA SH

FH Köln

FNR Gülzow

FH Bingen

ATZ Sulzbach Rosenberg

IVD Stuttgart

WKI Braunschweig

TU Hamburg-Harburg

Paul Künzel GmbH Prisdorf

FH Amberg-Weiden

Grimm GmbH Amberg

Hering, Th.; Peisker,D.; Dr. Vetter A. Stand der Halmgutverbrennung






Inhaltsverzeichnis

Einleitung


4

Kontinuierliche Messung von:

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

Diskontinuierliche Messung von:

Staub, Feinstaub

PCDD/F, HCl

PAK (Benzo(a)pyren)

BTEX (Benzol) Hering, Th. Stand der Halmgutverbrennung

Untersuchte Brennstoffe

Pellet 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 (Feldtests)Getreide

[kWth] Pellet Ballen/HäckselReka 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 Köln, TFZLinka Linka-H 400 400 Brennmuldenfeuerung X TLLHerlt HSV 145 145 Ganzballenvergaser X TLL

Hersteller InstitutionFeuerungsprinzipTypLeistung Brennstoffe

Stroh

Hering, Th.; Peisker, D.; Dr. Vetter A. Stand der Halmgutverbrennung

x

5






Inhaltsverzeichnis

Einleitung



6

Gleiche Ballenbreite und ~ höhe

FG < 20 %, keineFeuchtenester

Gleiche Ballenlänge

Exakte Ballenmaße z.B. 1,20 x 1,30 x 2,20 m (Z3150)

Gleichmäßige Pressdichte > 120 kg/m³

Geringer Beikrautanteil, < 10 %

Physikalisch-mechanische Parameter von Halmgutballen


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 = 25 n = 2 3 n = 25 n = 15 n = 5 n = 14 n = 52 n = 55 n = 51 n = 46 n = 4 7 n = 42 n = 288 n = 12 n = 51

Wi - Rogg en

Wi - Weizen

Wi - Gers te

Wi - Trit icale

Hafer Wi - Raps

Wi - Roggen (Avant i)

Wi - Weizen (Batis )

Wi - Gers te

(Theresa)

Hafer (Flämlings-

lo rd )

Wi - Raps (Express)

Trit icale -GP

Pappel Laubho lz Nadelho lz

Körner HolzStroh

Gan

zpfla

nze


Schilfrohr

Rohrglanzgras

7

Holzhackschnitzel/Holzpellets

Industrieholzpellets

Mischungen

Getreidekörner

Rapskörner

Mühlennebenprodukte

Staub-Emissionen – Baxi, 23 kWth


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 1,97 2 ,59 2 ,22 2 ,18 2 ,2 7 3 ,85 1,13 0 ,9 3 1,2 7 1,13 1,4 9 1,4 2 1,2 2 2 ,6 6 0 ,2 8

MIN 1,51 2 ,10 1,59 1,66 1,54 3 ,21 0 ,33 0 ,2 8 0 ,2 9 0 ,2 2 0 ,42 0 ,38 0 ,19 0 ,11 0 ,07

MW 1,72 2 ,3 6 1,9 6 1,9 1 1,87 3 ,51 0 ,59 0 ,58 0 ,6 3 0 ,53 0 ,76 1,0 6 0 ,56 0 ,4 9 0 ,14

n = 25 n = 2 3 n = 25 n = 15 n = 5 n = 14 n = 52 n = 55 n = 51 n = 4 6 n = 47 n = 42 n = 28 8 n = 55 n = 4 1

Wi - Ro gg en

Wi - Weizen

Wi - Gers te

Wi - Trit icale

Hafer Wi - Rap s

Wi - Ro gg en (Avanti)

Wi - Weizen (Bat is )

Wi - Gers te

(Theresa)

Hafer (Flämlings-

lo rd )

Wi - Raps (Express )

Trit icale -GP

Papp el Laubho lz Nadelho lz

Körner HolzStroh

Gan

zpfla

nze


Schilfrohr

Rohrglanzgras

8

NOx-Emissionen – Baxi, 23 kWth


Stickoxid-Emissionen – Agro 40, 40 kWth


9

Brennstoffeigenschaften - Vergleich Chlor

0,000,200,40

0,600,801,001,201,40

1,601,802,00

Chl

orge

halt

[% d

. TM

]

MAX 0 ,0 9 0 ,10 0 ,18 0 ,0 7 0 ,12 0 ,0 7 0 ,73 0 ,6 7 1,56 1,6 9 1,8 3 0 ,53 0 ,11 0 ,0 7 0 ,0 2

MIN 0 ,0 3 0 ,07 0 ,0 8 0 ,0 3 0 ,0 5 0 ,0 2 0 ,0 3 0 ,0 2 0 ,03 0 ,0 6 0 ,0 6 0 ,0 1 0 ,0 0 0 ,01 0 ,0 0

MW 0 ,0 7 0 ,08 0 ,13 0 ,0 5 0 ,10 0 ,0 4 0 ,2 4 0 ,2 3 0 ,43 0 ,6 4 0 ,58 0 ,16 0 ,0 2 0 ,0 2 0 ,0 1

n = 2 5 n = 2 3 n = 25 n = 15 n = 5 n = 14 n = 52 n = 55 n = 51 n = 46 n = 4 7 n = 4 2 n = 28 8 n = 4 4 n = 3 6

Wi - Ro g g en

Wi - Weizen

Wi - Gers te

Wi - Trit icale

Hafer Wi - Rap s

Wi - Ro g g en (Avanti)

Wi - Weizen (Batis )

Wi - Gers te

(Theresa)

Hafer (Flämling s -

lo rd )

Wi - Rap s (Exp ress)

Trit icale -GP

Pap pel Laub ho lz Nad elho lz

Körner HolzStroh

Gan

zpfla

nze


HCl-Emissionen – Baxi, 23 kWth


10

Brennstoffcharakteristik Vergleich Ascheschmelzverhalten

600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

1400

1500

Sintertemperatur Erweichungstemperatur Sphärischtemperatur Halbkugelpunkt Fließtemperatur

Tem

pera

tur [

°C]

Nacktgetreide Spelzgetreide Triticale-GPGetreidestroh Miscanthus Waldholz







Inhaltsverzeichnis

Einleitung


11

C Rechtliche RahmenbedingungenRelevante Emissionsgrenzwerte

Anlagengröß e relevante Bezugs -Vors chrift s auers toff CO S taub Ges .-C NOx S O2

Vol. % g/m3n mg/m3

n mg/m3n mg/m3

n g/m3n

< 15 kW 15 - 50 kW 1.BImS chV 13 4 150 - - -

50 - 150 kW 1.BImS chV 13 2 150 - - -150 - 500 kW 1.BImS chV 13 1 150 - - -

500 - 1000 kW 1.BImS chV 13 0,5 150 - - - 1 - 2,5 MW TA-Luft 11 0,15 100 10 250 2,0 2,5 - 5 MW TA-Luft 11 0,15 50 10 250 2,0 5 - 50 MW TA-Luft 11 0,15 20 10 250 2,0

< 15 kW 15 - 100 kW 1.BImS chV 13 4 150 - - -

100 - 1000 kW TA-Luft 11 0,25 50 50 500 2,0 1 - 50 MW TA-Luft 11 0,25 20 50 400 2,0

Emis s ions grenzwerte

Emis s ions grenzwerte bei der Verfeuerung von unbehandeltem Holz

Bes ondere Regelung beim Eins atz von S troh und ähnliche m pflanzliche n Mate ria lkein Eins atz von Halmgut erlaubt

keine Emis s ions bes chränkungen

Hering, Th.; Dr. Vetter A. Stand der Halmgutverbrennung

(Quelle: BMU/UBA)


12

Brennstoffe nach Nr. 8 § 3 der 1. BImSchV

Grenzwerte (Typenprüfung) für Anlagen und Brennstoffe nach Nr. 8 § 3 der 1. BImSchV (Bezugs O2 13 %; Quelle: BMU/UBA)


Grenzwerte (Praxismessung) für Anlagen und Brennstoffe nach Nr. 8 § 3 der 1. BImSchV (Bezugs O2 13 %; Quelle: BMU/UBA)


13






Inhaltsverzeichnis

Einleitung


Referenzbrennstoff Winterweizenstroh

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

CO

[mg/

Nm

³, tr.

; 13

% O

2]

MAX 264 4602 321 951 140 706 2000MIN 49 271 21 30 9 167 400MW 98 2374 110 189 33 346 1067

TLL TLL TLL FH Köln FH Köln FH Köln DEULA

HKRST 60 HKRST 30 Agro 40 Agro RHK–AK 60 C1L HKRST 100

Häcksel Strohpellets Strohpellets Strohpellets Strohpellets Strohpellets Strohpellets

n = 11 n = 18 n = 23 n = 6 n = 66 n = 6 n = 6

UBA 1. Stufe

UBA 2. Stufe

1. BImSchV

Kohlenmonoxid-Emissionen - Anlagenvergleich


14

Referenzbrennstoff Winterroggenstrohpellets

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

CO

[mg/

Nm

³, tr.

; 13

% O

2]

MAX 519 588 344 353 5000 182MIN 50 148 45 180 1000 170MW 247 260 157 246 1817 175

TLL FH Köln FH Köln FH Köln DEULA TFZ

HKRST 30 Agro RHK–AK 60 C1L HKRST 100 Powercorn 30

n = 8 n = 6 n = 6 n = 6 n = 6 n = 3

UBA 1. Stufe

UBA 2. Stufe

1. BImSchV

Kohlenmonoxid-Emissionen - Anlagenvergleich


0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

CO

[mg/

Nm

³, tr.

; 13

% O

2]

MAX 22 37 54 38 106 361 321 264 140 588 344 182MIN 3 2 39 2 6 11 21 49 9 148 45 170MW 6 6 48 6 34 109 110 98 33 260 157 175

TLL FBZ TFZ TLL FBZ TFZ TLL TLL FH Köln FH Köln FH Köln TFZAgro 40 AWK SI

45Powercorn

30Agro 40 AWK SI

45Powercorn

30Agro 40 HKRST

60RHK–AK

60Agro RHK–AK

60Powercorn

30

Feldtest Feldtest Prüfstand Feldtest Feldtest Prüfstand Pellet Feldtest

Häcksel Feldtest

Pellet Feldtest

Feldtest Feldtest Prüfstand

n = 156 n = 73 n = 3 n = 171 n = 69 n = 4 n = 23 n = 11 n = 66 n = 6 n = 6 n = 3

Wintergerstenkörner WinterroggenstrohpelletsWinterweizenstrohpelletsWinterweizenkörner

UBA 1. Stufe

UBA 2. Stufe

1. BImSchV

Kohlenmonoxid-Emissionen - Vergleich Referenzbrennstoffe


15

Gesamtstaub-Emissionen – Vergleich Referenzbrennstoffe

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450St

aub

[mg/

Nm

³, tr.

; 13

% O

2]

MAX 65 104 70 34 132 176 44 67 28 143 232 302MIN 19 72 55 27 102 138 24 29 16 93 145 245MW 30 85 65 31 114 150 36 48 21 118 192 267

FH Köln FBZ TFZ TLL FBZ TFZ TLL TLL FH Köln FH Köln FH Köln TFZ

Agro 40 AWK SI 45

Powercorn 30

Agro 40 AWK SI 45

Powercorn 30

Agro 40 HKRST 60

RHK–AK 60

Agro 40 RHK–AK 60

Powercorn 30


Häcksel Feldtest

Pellet Feldtest


n = 6 n = 6 n = 3 n = 3 n = 3 n = 4 n = 3 n = 10 n = 6 n = 6 n = 6 n = 3

Wintergerstenkörner WinterroggenstrohpelletsWinterweizenstrohpelletsWinterweizenkörner

UBA 2. Stufe

UBA 1. Stufe

1. BImSchV


Stickoxid-Emissionen – Vergleich Referenzbrennstoff

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

NO

X [m

g/N

m³,

tr.; 1

3 %

O2]

MAX 698 670 452 792 792 474 364 456 328 427 414 380

MIN 600 497 440 585 211 393 226 386 210 354 300 362

MW 652 598 447 706 657 442 269 423 265 387 352 358

TLL FBZ TFZ TLL FBZ TFZ TLL TLL FH Köln FH Köln FH Köln TFZ

Agro 40 AWK SI 45

Powercorn 30

Agro 40 AWK SI 45

Powercorn 30

Agro 40 HKRST 60

RHK–AK 60

Agro 40 RHK–AK 60

Powercorn 30


Häcksel Feldtest

Pellet Feldtest


n = 156 n = 73 n = 3 n = 171 n = 69 n = 4 n = 23 n = 11 n = 66 n = 6 n = 6 n = 3

Wintergerstenkörner WinterroggenstrohpelletsWinterweizenstrohpelletWinterweizenkörner

UBA 2. Stufe

UBA 1. Stufe


16

Vorschubrostfeuerung Fa. REKA - 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


17


2,5 3,1

94,4

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

[%]

PM 10 PM 2,5 PM < 2,5

REKA 56 kW, Wi-Weizenstrohhäcksel (Referenz)

n = 7 Wi-Weizenstrohhäcksel (Referenz)


Brennmuldenfeuerung - Fa. Linka, DkWärmeversorgung vonStällen: 5000 m²,Büro u. Sozialgebäude: 400 m²Brennstoff: Strohballen aufgelöstLeistung: 400 kWthFernwärmenetz: 400 m


18


Brennmuldenfeuerung Firma Lin-Ka (Dk), 400 kWth

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

CO

, NO

X, S

OX, G

es.-C

[mg/

Nm

³, tr.

; 11

% O

2 ]

MAX 925 10074 388 479 25 28 33 303

MIN 258 2052 332 347 5 6 5 30

MW 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 = 27

Weizenstroh Triticalestroh Weizenstroh Triticalestroh Weizenstroh Triticalestroh Weizenstroh Triticalestroh

Ergebnisse der kontinuierlichen Messungen


19

diskontinuierliche Stroh-Ganzballen-Vergasung (Rundballen)

Firma Herlt, Vielist (D), 145 kW

Nachlege-automatik


Einziger deutscher Hersteller Fa. Herlt, Vielist (Wiesenburg)

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


20






Inhaltsverzeichnis

Einleitung


1. Entwicklung von neuen Feuerungssystemen (Praxis)

Fa. IHT

weitere Entwicklungen

Fa. Hargassner


21

2. Entwicklung von Abscheidetechnologien – Brennwerttechnik

Fa. Guntamatic, Fa. Schräder, TLL/TLUG

E Perspektiven - weitere Entwicklungen


3. Entwicklung von Abscheidetechnologien – elektrostatische Abscheider (Praxisreife Prototypen)

EMPA, Zürich

Bioenergie-Technik, Starnberg

ILK, Dresden; TLL Jena



22

4. Erprobung innovativer Brennstoffe, Feuerungsysteme und Abscheidetechniken TLL – TZNR Dornburg bei Jena

Misch-Wäge-Anlage wassergekühlte Vorschubrostfeuerung mit Rauchgasrezirkulation + Filter



Standort Leistung Feuerungssysteme Jährlicher Brennstoffeinsatz InbetriebnahmeEnsted Dänemark 40 MWel

aufgelöst/ Stoker

120 000 Mg Stroh 30 000 Mg Hackschnitzel 1998

Cambridgeshire Großbritannien 36 MWel

aufgelöst/ Stoker

200 000 Mg Stroh (50-miles-Radius)sowie Erdgas 2001

Studstrup Dänemark

30 von 150 MWel

aufgelöst/ Stoker

50 000 Mg Stroh sowie mind. 80 % Kohle 1995

Sangüesa Spanien

25 MWel mit KWK

aufgelöst/ Stoker 160 000 Mg Stroh 2002

Slagelse Dänemark

11,7 MWel mit KWK

aufgelöst/ Stoker

25 000 Mg Stroh 20 000 Mg Hausmüll 1990

Maribo Dänemark

9,3 MWel mit KWK

aufgelöst/ Stoker 40 000 Mg Stroh 2000

Grena Dänemark

8,5 von 17 MWel

mit KWK

aufgelöst/ pneumatisch

55 000 Mg Stroh 40 000 Mg Kohle 1992

MasnedØ Dänemark

8,3 MWel mit KWK

aufgelöst/ Stoker

40 000 Mg Stroh 8 000 Mg Hackschnitzel 1996

Mabjerg Dänemark

5,6 von 28 MWel

mit KWK

Zigarrenbrenner, 2 weitere Kessel

35 000 Mg Stroh, 150 000 Mg Hausmüll,

25 000 Mg Hackschnitzel, Erdgas

1993

Haslev Dänemark

5,0 MWel mit KWK Zigarrenbrenner 25 000 Mg Stroh 1989

RundkØbing 2,3 MWel aufgelöst/ 12 500 Mg Stroh 1990

Ausgewählte strohgefeuerte (Heiz-) Kraftwerke in Europa (nach D. Thrän, M. Kaltschmitt 2001)


23

1.BImSchV1.BImSchV1.BImSchVbis 15* kW

4.BImSchV mit TA Luft


4.BImSchV mit TA Luftüber 1 MW

1.BImSchV1.BImSchV1.BImSchV100 kW bis 1 MW

1.BImSchV1.BImSchV1.BImSchV15* bis 100 kW

Holz GetreideStroh und HalmgutFeuerungs-wärmeleistung

1. Differenzierte Grenzwerte für Anlagen für halmgutartige Bioenergieträger gegenüber holzartigen Brennstoffen.

2. Anhebung der Leistungsgrenze genehmigungspflichtiger Anlagen fürHalmgüter von 100 kW auf 1 MW (gleiche Leistungsgrenzen für die Genehmigungspflicht von Anlagen mit Biobrennstoffen).

Handlungsbedarf

1.BImSchV-Verbot

1.BImSchV-Verbot1.BImSchVbis 15* kW



4.BImSchV mit TA Luftüber 1 MW


4.BImSchV mit TA Luft1.BImSchV100 kW bis 1 MW

nur mit Sonder-genehmigung1.BImSchV1.BImSchV15* bis 100 kW

Holz GetreideStroh und HalmgutFeuerungs-wärmeleistung


Weitere Informationen unter

www.tll.de/nawaro bzw.

[email protected]

A Inhalte der Untersuchungen - MoorWissen | Startseite · Staub-Emissionen – Baxi, 23 kW th...

Documents

Transcript of A Inhalte der Untersuchungen - MoorWissen | Startseite · Staub-Emissionen – Baxi, 23 kW th...