Emissionen bei der Verbrennung von Halmgut (Grünlandaufwüchse und Stroh)

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1 Emissionen bei der Verbrennung von Halmgut (Grünlandaufwüchse und Stroh) , Berlin Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft Inhaltsverzeichnis Einleitung A bisherige Untersuchungen B Ergebnisse der Brennstoffuntersuchungen C Rechtliche Rahmenbedingungen D Ergebnisse der Emissionsuntersuchungen E Perspektiven 1

2 DM-Projekte der TLL / TZNR im Bereich biogene Festbrennstoffe 1. Voraussetzungen zur Standardisierung von biogenen Festbrennstoffen ( ) (TLL/TLU - 3 Anlagen) 2. Prüfung d. Gebrauchstauglichkeit von Non-Food Getreide und dessen Eignung für die thermische Verwertung (2001) (ILK) 3. Energetische Verwertung von Getreide und Halmgutpellets ( ) (TLL / TLUG / IE - 5 Anlagen) 4. Untersuchungen zum Emissionsverhalten getreide- und halmguttauglicher Feuerungsanlagen ( ) (TLL / TLUG / ILK - 5 Anlagen + Filtertechnik) 5. Bereitstellung und Analytik von Referenzbrennstoffen für das Projekt Feinstaubemissionen aus Kleinfeuerungsanlagen für Getreide- und Strohbrennstoffe (2008) (TLL / TFZ / DBFZ) abgeschlossene Vorhaben (gefördert durch FNR/BMELV) Inhaltsverzeichnis Einleitung A bisherige Untersuchungen B Ergebnisse der Brennstoffuntersuchungen C Rechtliche Rahmenbedingungen D Ergebnisse der Emissionsuntersuchungen E Perspektiven 2

3 DEULA SH Paul Künzel GmbH Prisdorf TU Hamburg-Harburg FNR Gülzow WKI Braunschweig FBZ e.v. Merseburg FH Köln TLL Dornburg ILK Dresden FH Bingen Koordination FNR/TLL weitere Felduntersuchungen TLL/TLUG/ILK (5 Anlagen) FH Köln (5 Anlagen), DEULA (1), FBZ (1) FuE-Vorhaben primäre/sekundäre Emissionsminderungen IVD Stuttgart Grimm GmbH Amberg FH Amberg-Weiden ATZ Sulzbach Rosenberg TFZ Straubing Koordination F&E Feldtests Untersuchte Feuerungsanlagen (Feldtests) Brennstoffe Leistung Hersteller Typ Feuerungsprinzip Getreide Stroh Institution [kw th ] Pellet Ballen/Häcksel Reka HKRST Vorschubrostfeuerung X X TLL Reka HKRST Vorschubrostfeuerung X TLL Reka HKRST Vorschubrostfeuerung X X DEULA Passat C4 40 Brennmuldenfeuerung X X FH Köln Biokompakt AWK 45 SI 45 Unterschubfeuerung X X FBZ, FH Köln Heizomat HSK-RA Kettenumlaufrost X X FH Köln Ökotherm C1L 120 Brennmuldenfeuerung X X FH Köln Agroflamm Agro Unterschubfeuerung X X TLL, FH Köln, IVD/TFZ Guntamatic Powercorn Rostfeuerung X TLL, FH Köln, TFZ Linka Linka-H Brennmuldenfeuerung X TLL Herlt HSV Ganzballenvergaser X TLL Untersuchte Brennstoffe Getreidekörner Stroh Pellet Ballen/Häcksel Sonstige Winterweizen (Referenz) Winterweizen (Referenz) Winterweizen (Referenz) Holzpellets Wintergerste (Referenz) Winterroggen (Referenz) Winterweizen (grau) Triticale-GP Pellets Winterweizen Triticale Triticale Grüngutpellets Wintergerste GNP Pellets Winterroggen Rapspresskuchen Pellets Triticale 3

4 Vorschubrostfeuerung Fa. REKA - Reka-HKRST 60, 54 kw th Stand der Strohverbrennung Kontinuierliche Messung von: CO, CO 2, SO 2, NO x, N 2 O, NH 3, HCl Diskontinuierliche Messung von: Staub (Roh / Reingas) PCDD/F 4

5 Inhaltsverzeichnis Einleitung A bisherige Untersuchungen B Ergebnisse der Brennstoffuntersuchungen C Rechtliche Rahmenbedingungen D Ergebnisse der Emissionsuntersuchungen E Perspektiven Brennstoffeigenschaften - Vergleich Rohaschegehalte (Vorgebirgslage: Glatthafer) 16,0 Rohaschegehalt [% d. TM] 14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 Körner Stroh Ganzpflanze Holz 0,0 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 = 12 n = 51 Roggen Weizen Gerste Triticale Hafer Raps Roggen (Avanti) Hafer Raps Weizen Gerste (Flämlingslord) (Express) (Batis) (Theresa) Triticale - Pappel Laubholz Nadelholz GP 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 Stand der Strohverbrennung 5

6 Vergleich der Anteile der aerosolbildenden Elemente Element Einheit WW WG WWSP GTP DIN-HP MP WWSP/ HP MP GTP/ HP RKP n = 3 n = 3 n = 8 n = 1 n = 1 n = 2 n = 1 n = 1 S mg/ kg TM Cl mg/ kg TM K mg/ kg TM Na mg/ kg TM <0,01 Zn mg/ kg TM Pb mg/ kg TM 0,021 0,025 0,393 0,38 1,37 0,71 0,6 0,18 Summe mg/ kg TM Heu mg/kg TM S Cl K Na Zn Pb Summe n = Nennlast Staub Datum mg/nm³; 13 % O MW: 260 mg/nm³ entspricht bei Faktor 2,6 etwa 100 mg/nm³ bei Stroh Ergebnisse der Messungen am Reka-HKRST 60, WWSH, 54 kw th CO, NOX, SO2, Ges.-C, Staub [mg/nm³, tr.; 13 % O2] REKA 56 kw, Wi-Weizenstrohhäcksel (Referenz) Messung durch ILK 0 CO NOX SO2 Ges.-C Staub n = 11 n = 11 n = 11 n = 10 n = 10 MAX MIN MW Stand der Strohverbrennung 6

7 Brennstoffeigenschaften - Vergleich Stickstoff (Vorgebirgslage: Glatthafer) 4,50 Stickstoffgehalt [% d. TM] 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 Körner Stroh Ganzpflanze Holz 0,50 0,00 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 Roggen Weizen Gerste Triticale Hafer Raps Roggen (Avanti) Weizen (Batis) Gerste (Theresa) Triticale - GP Pappel Laubholz Nadelholz 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 Stand der Strohverbrennung Brennstoffeigenschaften - Vergleich Chlor (Vorgebirgslage: Glatthafer) Chlorgehalt [% d. TM] 2,00 1,80 1,60 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 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 = 44 n = 36 Roggen Weizen Körner Gerste Triticale Hafer Raps Roggen (Avanti) Weizen (Batis) Stroh Gerste (Theresa) Hafer Raps (Flämlingslord) (Express) Hafer Raps (Flämlingslord) (Express) Triticale - Pappel Laubholz Nadelholz GP 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 Ganzpflanze Holz Stand der Strohverbrennung 7

8 HCl-Emissionen in Abhängigkeit von Chlor im Brennstoff HCl [mg/nm 3, tr.; 13% O 2 ] WWSP GTP MP WWSP/HP MP GTP/HP HP y = 215,03x + 13,734 R 2 = 0, ,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 Chlorgehalt Brennstoff [% d. TM] SO2-Emissionen in Abhängigkeit von Schwefel im Brennstoff WWSP GTP MP WWSP/HP MP GTP/HP HP y = 2590,9x 1,3555 R 2 = 0,9399 SO 2 [mg/nm 3, tr.; 13% O 2 ] ,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0,18 Schwefelgehalt Brennstoff [% d. TM] 8

9 NOx-Emissionen in Abhängigkeit von Stickstoff im Brennstoff NO x [mg/nm 3, tr.;13% O 2 ] WWSP GTP MP WWSP/HP MP GTP/HP HP y = 600,09x 0,4605 R 2 = 0, ,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 Stickstoffgehalt Brennstoff [% d.tm] Inhaltsverzeichnis Einleitung A bisherige Untersuchungen B Ergebnisse der Brennstoffuntersuchungen C Rechtliche Rahmenbedingungen D Ergebnisse der Emissionsuntersuchungen E Perspektiven 9

10 C Neue rechtliche Rahmenbedingungen Brennstoffe nach Nr. 8 3 der 1. BImSchV (NEU) Grenzwerte (Typenprüfung) für Anlagen und Brennstoffe nach Nr. 8 3 der 1. BImSchV (Bezugs O 2 13 %) Alternative Brennstoffe in Anlagen < 1 MW Grenzwerte (Praxismessung) für Anlagen und Brennstoffe nach Nr. 8 3 der 1. BImSchV (Bezugs O 2 13 %; Quelle: BMU/UBA) Alternative Brennstoffe in Anlagen < 1 MW 10

11 Inhaltsverzeichnis Einleitung A bisherige Untersuchungen B Ergebnisse der Brennstoffuntersuchungen C Rechtliche Rahmenbedingungen D Ergebnisse der Emissionsuntersuchungen E Perspektiven 1200 Reka 54 kw, Heuverbrennung [mg/nm³; 13 % Bezug O2] CO NOX SO2 HCl MAX MIN MW

12 1200 Reka 54 kw, Heuverbrennung [mg/nm³; 13 % Bezug O2] CO NOX SO2 HCl MAX ,2 MIN 79, ,2 MW ,5 Inhaltsverzeichnis Einleitung A bisherige Untersuchungen B Ergebnisse der Brennstoffuntersuchungen C Rechtliche Rahmenbedingungen D Ergebnisse der Emissionsuntersuchungen E Perspektiven 12

13 Perspektiven gemischte Brennstoffe Mischbrennstoffe Erprobung innovativer Brennstoffe, Brennstoffmischungen Feuerungssysteme und Abscheidetechniken Erprobung als Heuhäcksel bzw. ~pellets Mischanlage wassergekühlte Metallvliesfilter Vorschubrostfeuerung Weitere Informationen unter bzw. 13