Stroh als Brennstoff: Einfluss der Strohqualität auf den ...€¦ · MW 0,07 0,08 0,13 0,05 0,10...

11.05.2015

1

www.thueringen.de/de/tll

Stroh als Brennstoff: Einfluss der Strohqualität

auf den Anlagenbetrieb und Grundlagen eines

Brennstoff-Qualitätsmanagements

Fachtagung Gülzow 07.05.15 “Heizen mit Stroh – Wertschöpfung für Landwirtschaft und Kommunen” Dipl.-Ing. Th. Hering, TLL, Jena


Inhaltsverzeichnis

Qualitätsmanagement Stroh Bereitstellung

Qualitätsmanagement Stroh Konversionsanlage

Einfluss der Strohqualität auf Anlagenbetrieb

Klassifizierung von Halmgut

Dipl. Ing. Thomas Hering

Brennstoffcharakteristik Stroh

11.05.2015

2


Brennstoffcharakteristik

Stroh …


Winterweizenstroh Triticalestroh Rapsstroh Leinstroh

… trockene Halme und Stengel und Blätter, der ausgedroschenen Getreidearten, Hülsenfrüchte, Öl- und Faserpflanzen (Quelle: Brockhaus ABC Landwirtschaft, Band 2, Brockhaus Verlag Leipzig, 1974)

StrohbrikettsStrohpelletsStrohhäcksel

Ballen


• physikalisch-mechanische Eigenschaften

• chemisch-stoffliche Eigenschaften

A Anforderungen bei Bereitstellung

z.B. Ernte, Bergung, Transport, Umschlag, Lagerung

B Anforderungen bei Konversion

z.B. Beschickungs-, Feuerungstechnik, Emissionsverhalten

C Anforderungen bei Entsorgung

z.B. Ascheverwertung



11.05.2015

3


Chemisch-stoffliche Brennstoffeigenschaften z.B.• Aschegehalt ⇒ Auslegung Austragsystem• Stickstoff ⇒ NOx-Emissionen• Schwefel ⇒ SOx-Emissionen, Korrosion• Chlor ⇒ HCl-,PCDD/F-Emissionen, Korrosion• Kalium, Natrium ⇒ Ascheschmelzverhalten, Korrosion• Calzium, Magnesium ⇒ Ascheschmelzverhalten• aerosolbildene Stoffe, z.B. S, Cl, K ⇒ Staubemission• div. Schwermetalle, z.B. Cd ⇒ Ascheverwertung nach DVO

Physikalisch-mechanische Brennstoffeigenschaften z.B.• Wassergehalt ⇒ Lagerungsfähigkeit, ~verluste

⇒ Heizwert, Effizienz, Emissionen• Applikationsform (Ballen, Häcksel, ⇒ Auslegung Zuführungstechnologie

Kompaktate) ⇒ Störanfälligkeit , Energiedichte• Schütt-, Press-, Lagerdichte ⇒ Ballengröße, Auflösbarkeit

⇒ Lagerkapazitäten, Transportkosten

Brennstoffcharakteristik Strohphysikalisch-mechanische bzw. chemisch-stoffliche Parameter



Inhaltsverzeichnis







11.05.2015

4



Brennstoffcharackteristik Stroh

Wasser / Feuchtegehalte von Quaderballen




Pressdichten von Quaderballen

11.05.2015

5



Form Art / Sorte Dichte kg/m³

Häcksel Stroh 50 - 70Rundballen Stroh 100 - 120Quaderballen Gräser 120 - 180Quaderballen Stroh 130 - 160Quaderballen Getreideganzpflanzen 150 - 230Hobelspäne Holz 80 - 100Hackgut Fichte 160 - 170Sägemehl Holz 160 - 180Hackgut Buche 250 - 260Pellets Holz u. Stroh 400 - 700Getreidekörner Hafer 500 - 550Getreidekörner Gerste 600 - 650Getreidekörner Weizen/Roggen 700 - 750

Vergleich der Press- und Schüttdichten (bei 85 % TS-Gehalt)





Ergebnisse Kompaktierungsversuche (Praxis), Schüttdichten

PNr. 1 PNr. 4-6 PNr. 3 PNr. 2, 7 - 9

BD600 ≥ 600kg/m³

11.05.2015

6




Ergebnisse Kompaktierungsversuche (Praxis) Abrieb (Mechanische Festigkeit)

DU97,5 ≥ 97,5 %


- Strohnutzung möglichst in Jahren vor Vorratsdüngung (Schlagkarteien)- bei Strohnutzung möglichst kein Einsatz von Wachstumsregulatoren- abgereiftes (graues) Stroh verwenden (Weizen, Triticale)- evtl. Stroh-„waschen“ auf dem Feld (Tag und

Nachttemperaturunterschiede nutzen)- beim Bergen auf das Auslassen von Nassstellen, Fremdanteilen

(Beikraut, Störstoffe, etc. ) achten- Wassergehalte möglichst < 15 aber mind. < 20 %- gleichmässige Pressdichte generieren, Ballenpressen mit

Feuchtigkeitssensor

Qualitätsmanagement Stroh BereitstellungFeld

11.05.2015

7


Ballentransport mit LKW

Einsatz von Heston-Ballenpresse

und Ballensammelwagen

Ablage der Ballen in Reihen

Qualitätsmanagement Stroh BereitstellungErnte, Bergung, Transport


Balleneinlagerung mit Teleskoplader

neue Lagerhalle

herkömmliche Lagerhalle

Lagerung im Freien

Qualitätsmanagement Stroh BereitstellungLagerung

11.05.2015

8


Stroh – Lagerung


/ Verluste



Gleiche Ballenbreite und ~ höhe

FG < 20 %, keine Feuchtenester

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


11.05.2015

9


Inhaltsverzeichnis










Massebestimmung - Heizwerkeingang

11.05.2015

10




Wassergehaltsbestimmung Heizwerkeingang




Sichtkontrolle und Messungen – Aussortierung Rückgabe

11.05.2015

11


Inhaltsverzeichnis








0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

4,50

Sti

cksto

ffg

eh

alt

[%

d.

TM

]

M AX 1,97 2,59 2,22 2,18 2,27 3,85 1,13 0,93 1,27 1,13 1,49 1,42 1,22 2,66 0,28

M IN 1,51 2,10 1,59 1,66 1,54 3,21 0,33 0,28 0,29 0,22 0,42 0,38 0,19 0,11 0,07

M W 1,72 2,36 1,96 1,91 1,87 3,51 0,59 0,58 0,63 0,53 0,76 1,06 0,56 0,49 0,14

n = 25 n = 23 n = 25 n = 15 n = 5 n = 14 n = 52 n = 55 n = 51 n = 46 n = 47 n = 42 n = 288 n = 55 n = 41

Wi - Roggen

Wi - Weizen

Wi - Gerste

Wi - Trit icale

Hafer Wi - Raps

Wi - Roggen (Avant i)

Wi - Weizen (Batis)

Wi - Gerste

(Theresa)

Hafer (Flämlings-

lord)

Wi - Raps (Express)

Trit icale - GP

Pappel Laubholz Nadelholz

Körner HolzStroh

Gan

zp

flan

ze


BrennstoffcharakteristikVergleich Stickstoffgehalte

11.05.2015

12



y = 385,47x0,254

R2 = 0,7819

0

100

200

300

400

500

600

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5Stickstoffgehalt Brennstoff [% d. TM]

NO

x [

mg

/Nm

³, t

r.;

11

% O

2]

NOx-Emissionen in Abhängigkeit vom Stickstoffgehalt imBrennstoff, Anlage UTSW360, TLL, Dornburg


y = 2590,9x1,3555

R2 = 0,9399

0

50

100

150

200

250

300

0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0,18SchwefelgehaltBrennstoff [% d. TM]

SO

2 [

mg

/Nm

3,

tr.;

13

% O

2]

WWSP

GTP

MP WWSP/HP

MP GTP/HP

HP


SO2-Emissionen in Abhängigkeit vom Schwefelgehalt imBrennstoff bei Anlagen im Leistungsbereich < 100 kW

11.05.2015

13


0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

1,80

2,00

Ch

lorg

eh

alt

[%

d. T

M]

M AX 0,09 0,10 0,18 0,07 0,12 0,07 0,73 0,67 1,56 1,69 1,83 0,53 0,11 0,07 0,02

M IN 0,03 0,07 0,08 0,03 0,05 0,02 0,03 0,02 0,03 0,06 0,06 0,01 0,00 0,01 0,00

M W 0,07 0,08 0,13 0,05 0,10 0,04 0,24 0,23 0,43 0,64 0,58 0,16 0,02 0,02 0,01


Wi - Roggen

Wi - Weizen

Wi - Gerste

Wi - Trit icale

Hafer Wi - Raps

Wi - Roggen (Avant i)

Wi - Weizen (Bat is)

Wi - Gerste

(Theresa)

Hafer (Flämlings-

lord)

Wi - Raps (Express)

Trit icale - GP


Körner HolzStroh

Gan

zp

flan

ze

BrennstoffcharakteristikVergleich Chlorgehalte


y = 215,03x + 13,734

R2 = 0,656

0

30

60

90

120

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40

ChlorgehaltBrennstoff [% d. TM]

HC

l [m

g/N

m3,

tr.;

13

% O

2]

WWSP

GTP

MP WWSP/HP

MP GTP/HP

HP


HCl-Emissionen in Abhängigkeit vom Chlorgehalt imBrennstoff bei Anlagen im Leistungsbereich < 100 kW

11.05.2015

14


BrennstoffcharakteristikVergleich Rohaschegehalte

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

14,0

16,0

Ro

hasch

eg

eh

alt

[%

d. T

M]

M AX 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

M IN 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

M W 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


Wi - Roggen

Wi - Weizen

Wi - Gerste

Wi - Trit icale

Hafer Wi - Raps

Wi - Roggen (Avanti)

Wi - Weizen (Batis)

Wi - Gerste

(Theresa)

Hafer (Flämlings-

lord)

Wi - Raps (Express)

Trit icale - GP


Körner HolzStroh

Gan

zp

flan

ze




Ergebnisse Kompaktierungsversuche (Praxis)

Chemisch stoffliche Eigenschaften

11.05.2015

15


y = 4,1398x0,4951

R2 = 0,7409

0

100

200

300

400

500

600

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000

AEB Brennstoff [mg/kg d. TM]

Sta

ub

[m

g/N

m³,

tr.

; 11

% O

2]Rohgasstaubgehalte in Abhängigkeit von den aerosolbildenden Elementen der Brennstoffe (AEB)


AEB (Aerosolbildner = Σ [K, Na, Zn, Pb, S, Cl])



Ergebnisse Kompaktierungsversuche (Praxis)

Ascheschmelzverhalten

,

,

11.05.2015

16




Ergebnisse Kompaktierungsversuche (Praxis), Schüttdichten

,

,

PNr. 1 PNr. 4-6 PNr. 3 PNr. 2, 7 - 9

BD600 ≥ 600kg/m³




Ergebnisse Kompaktierungsversuche (Praxis) Abrieb (Mechanische Festigkeit)

DU97,5 ≥ 97,5 %

11.05.2015

17



Versuche mit Winterweizenstrohpellets

(07.03.2012, UTSW 360, Fa. Schmid AG, Dbg, WWSP ABW)



Versuche mit Winterweizenstrohpellets

(26.04.2012, UTSW 360, Fa. Schmid AG, Dbg, WWSP PTG 05)

11.05.2015

18


Inhaltsverzeichnis








Klassifizierung von Biomasse allgemein


11.05.2015

19





Normative Anforderungen - Halmgutpellets

11.05.2015

20


Normative Anforderungen - Halmgutballen


weitere Informationen unter: www.tll.de/ainfo bzw. [email protected]

Stroh als Brennstoff: Einfluss der Strohqualität auf den ...€¦ · MW 0,07 0,08 0,13 0,05 0,10...

Documents

Transcript of Stroh als Brennstoff: Einfluss der Strohqualität auf den ...€¦ · MW 0,07 0,08 0,13 0,05 0,10...