hdg-bavaria.com Sekundärmaßnahmen zur Feinpartikelreduzierung aus Biomassefeuerungen am Beispiel eines elektrostatischen Feinstaubfilters Martin Ecker

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1 hdg-bavaria.com Sekundärmaßnahmen zur Feinpartikelreduzierung aus Biomassefeuerungen am Beispiel eines elektrostatischen Feinstaubfilters Martin Ecker

2 Unser Unternehmen Was heißt HDG? Heizanlagen Druckbehälter Großanlagen Gründung 1978 Sitz (Produktion und Verwaltung) Massing, Niederbayern Familienunternehmen Gesellschafterin: Eva Ackermann Mitarbeiter ca. 225 (Stand: 10/2014) Unternehmensbereiche Scheitholzkessel Hackschnitzelheizungen Pelletheizungen 2

3 HDG Produkte im Überblick Scheitholzkessel Hackschnitzel, Pellet- und Späneheizungen Pelletkessel 3

4 Novellierung der 1. BImSchV - Emissionsgrenzwerte für Kessel und Einzelraumfeuerungen Quelle: Kurzstudie (Entwurf) DBFZ Abschätzung des Anteils zentraler Holzfeuerungsanlagen an den Staubemissionen in Deutschland

5 Auswertung von Schornsteinfeger-Messungen Hackschnitzelheizung (50 kw) im Gebäudebestand Staubverteilung (Wiederkehrende Messung) 0,35 Grenzwert nach 1. BImSchV Emissionswert nach Typenprüfung 0,3 Staubgehalt in g/m³ 0,25 0,2 0,15 0,1 100 mg/m³ 0, mg/m³ 12 mg/m³

6 Primäre und sekundäre Emissionsminderungsmaßnahmen Rohgas Staubgehalt mg/nm³ Abscheidegrad 40% - 90% Primärmaßnahmen (Feuerung) Brennraumgeometrie Brennkammermaterial Verbrennungsluftverteilung Verbrennungsreglung 3 T-Regel Brennstoffqualität Reingas Staubgehalt 20 mg/nm³ (Forderung nach 1.BImSchV) Sekundärmaßnahmen: (Abscheidertechnik) Massenkraftabscheider (nur für Grobstaub) Filternde Abscheider (Oberflächen- und Tiefenfilter) Elektrostatische Abscheider Katalysatoren Nassabscheider (Brennwert-Wärmetauscher)

7 Primärmaßnahmen zur Verbrennungsoptimierung Brennraumgeometrie und - material: gezieltes beschleunigen und abbremsen der Brenngase in heißer Umgebung Gute Durchmischung der Brenngase Verbrennungsrost: zwei Primärluftzonen niedriges Lambda <0,8 niedrige Glutstocktemperaturen weniger Verschlackung sehr gute Leistungsmodulation Mehrfache Luftstufung: stufenweise Zugabe von Sekundär- /Tertiärluft Höherer Eintrittsimpuls Lange und gute Durchmischung der Verbrennungsgase besserer Gasausbrand Regulierung der Brennkammertemperatur - sehr gute Leistungsmodulation weniger CO, org.c sowie organische Aerosole und Russ

8 Funktionsweise eines elektrostatischen Feinstaubfilters 3. Abscheiden der aufgeladenen Staubpartikel an der Abscheideelektrode (Kathode) Hochspannungsnetzteil zum Erzeugen der Hochspannung Austritt des Reingases aus dem Filter 2. Transport der aufgeladenen Staubpartikel zur Abscheideelektrode 1. Aufladung der Staubpartikel an der Sprühelektrode (Anode) 4. Abreinigung der Abscheideelektrode (Nass- oder Trockenabscheider) Eintritt des Rohgases in den Filter

9 Funktionsweise eines elektrostatischen Feinstaubfilters

10 Feinstaubfilter in der Öffentlichkeit Quelle: Hilgers Kein Stäubchen mehr übrig. In: pellets, 4/13, S.38

11 Feinstaubfilter in der Öffentlichkeit

12 Anforderungen an Elektrofilter aus Sicht eines Kesselherstellers Variierender Abgasmassenstrom aufgrund der Leistungsmodulation von 30%-100% Unterschiedliche Betriebsweisen und Betriebszustände der unterschiedlichen Feuerungsarten Rohgasbeladung von 20 bis zu 100 mg/m³ Restsauerstoffgehalte von 5-13% Diskontinuierliche Betriebsphasen mit häufigen Stillstandszeiten und Start und Stoppphasen Verschiedene Brennstoffwassergehalte und -aschegehalte Verschiedene Staubzusammensetzung (z.b. Anteil der kondensierenden Kohlenwasserstoffe) Mechanische Festigkeit und Temperaturbeständigkeit Korrosionsbeständig Niedriger Energie- und Ressourcenverbrauch Einfache Bedienung und wartungsarm Niedrige Herstellkosten (ökonomische Rahmenbedingungen am Wärmemarkt). Abscheideleistung und Langzeitwirksamkeit maßgeblich vom Zusammenspiel der Feuerung und des Elektrofilters abhängig

13 Elektrostatischer Feinstpartikelabscheider zur flexiblen Anpassung an Biomassekessel Projektpartner Karlsruher Institut für Technologien (KIT) CCA-Carola Clean Air GmbH (CCA) Produkteigenschaften (für HDG wichtig bei der Auswahl der Technik/des Partners) Trockenelektrofilter in verschiedenen Leistungsbereichen automatisches Reinigungssystem kompakte und modulare Bauweise geringer Druckverlust kundenspezifische Anpassung möglich.

14 Elektrostatischer Feinstpartikelabscheider Die CCA - Technologie

15 Teststand der CCA HDG Compact 100 für Langzeittests an CCA- Prototypen (ca BSt.) Partikelmessung nach 1. BImSchV zur Bestimmung des Abscheidegrades Messdatenerfassung der Betriebsparameter zur Gewinnung von Kenntnissen hinsichtlich Verfügbarkeit und Dauerbetrieb Bewertung des Betreuungs- und Wartungsaufwand

16 Testanlagen HDG Bavaria CCA 50, 100 und 200 an HDG Hackschnitzelheizungen für Langzeittests und zur gegenseitiger Abstimmung der Feuerung und des Filters Partikelmessung nach 1. BImSchV zur Bestimmung des Abscheidegrades Messdatenerfassung der Betriebsparameter zur Gewinnung von Kenntnissen hinsichtlich Verfügbarkeit und Wirksamkeit

17 Staubkonzentration im Rohgas mit handelsüblichem Hackgut

18 Ermittelte Abscheidegrade in der Praxis

19 Ermittelte Abscheidegrade in der Praxis * Ohne Abzug der Messunsicherheit, Filterhülsenmethode

20 Abscheidegrad in Abhängigkeit des Corona Stroms (Betriebszeit 650 h)

21 Die Baugruppen im Praxiseinsatz

22 Die Baugruppen im Praxiseinsatz

23 Nächste Entwicklungsschritte Integration der Steuerungsfunktionen in die Kesselregelung Adaption der mechanischen Komponenten zur optimalen Gestaltung des Designs Anpassung und Erweiterung auf alle Leistungsbereiche (inkl. Unterdruckregelung) Standardisierung der Entaschungseinheit Ausführliche Praxistests DIBT-Zulassung Hinweis auf laufende Normungs- und Richtlinienarbeiten VDI 3670: Nachgeschaltete Staubminderungseinrichtungen für kleine und mittlere Kleinfeuerungsanlagen für feste Brennstoffe DIN Spec 33999: Emissionsminderung - Kleine und mittlere Feuerungsanlagen 1. BImSchV) Prüfverfahren zur Ermittlung der Wirksamkeit von nachgeschalteten Staubminderungseinrichtungen

24 Erweiterung der Leistungsgrößen CCA-25* CCA-50 CCA-100 CCA-200* Höhe, mm Breite, mm Tiefe, mm Gewicht, kg Durchsatz, m³/h Druckverlust, Pa Leistungsaufnahme, W W Edelstahlqualität** * vorbehaltlich technisch bedingter Änderungen ; ** rauchgasführende Rohrleitungen

25 Anpassung der mechanischen Ausführung

26 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!