Elementarzusammensetzung von Brennstoffen

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1 Elementarzusammensetzung von Brennstoffen Beispiele für die elementare Zusammensetzung von Brennstoffen (Angaben in %der TS) Pflanzennährstoffmetalle Schwer- Hauptelemente Elemente Holz Hackschnitzel mit Rinde Grenzwerte für Holz-Pellets Stroh Weizen Heizöl EL Steinkohle C 51,9 50,1 43,5 46, H 6 6,14 5,03 5,8 13 4,5 N 0,12 0,12 0,3 0,41 0,59 1,1 S 0,009 0,0332 0,08 0,077 0,08 0,2 1,0 Cl 0,015 0,0057 0,03 0,24 0,15 <0,13 O 42,0 42,6 47,7 43,2 11,1 Cd 0, , , , ,000002?? Zn 0,0022 0,0059 0,01 0, ,011?? Cr 0, ,0008 0,00017?? Na 0,018 0,007 0,0105 0,042?? K 0,04 0,1212 0,71 0,94?? Ca 0,065 0,51 0,27 0,4?? P 0,0075 0,0236 0,047 0,075?? Mg 0,016 0,0608 0,13 0,11?? Si 0,0028 0,12 1,3 1,8 Asche % der TS 0,5-1,0 1-2,5 1,5 4,0-6,0 3,6-5,3 0,01 3,6-9

2 Aschegehalt 14% 12% 12% Gew.% der TS 10% 8% 6% 8% 5% 4% 2% 2,5% 1% 0,8-1,5% 0,5-1,5% 4% 0% Rinde Hackgut mit Hackgut ohne Holzpellets Stroh und Rinde Rinde Ganzpflanzen

3 Aschefraktionen Feinstflugasche Reinigung Wärmetauscher Reinigen Kamin Quelle Bild Hartmann, Zusammenhänge Asche Gaderer Rostasche 60-93% Zyklonasche 10-35% Filterasche oder Kondensatschlamm 2-10%

4 Ascheverhalten Aerosol < 1 µm Aerosol ZnO CdO PbO Sekundärluft t = 900 C λ > 1 Rauchgas CdO (g) PbO (g) CdCl2 (g) ZnCl2 (g) PbCl2 (g) Cd (g) Zn (g) Pb (g) HgO (g) ZnO Aschepartikel Aschepartikel λ < 1 t => 850 C Primärluft Rostasche PbCl2 (g) CdCl2 (g) ZnCl2 (g) Cl (g) HCl CdCl (g) CdO (g) PbO (g) HgO (g) ZnO PbO CdO S (g) N (g) Quelle Gaderer Si, Al, Ba, Be, Co, Fe, Mg, Mn,Ti,Ca

5 Prinzip der Aschenutzung und Schwermetallabtrennung heiße Ascheabscheidung (60-93%) schwermetallarm, weitere Nutzung als Dünger? kalte Ascheabscheidung (10-30%) schwermetallreicher, keine weitere Nutzung möglich! Betreiber sammelt und konzentriert Schwermetall und Quelle Bild Hartmann, Zusammenhänge Asche Gaderer separiert diese von der Umwelt.

6 Nährstoffgehalt in Aschen Grobasche Rinde/Hackgut wt.% TS Grobasche Stroh wt.% TS Zyklonflugasche Rinde/Hackgut wt.% TS Zyklonflugasche Stroh wt.% TS Feinstflugasche Rinde/Hackgut wt.% TS Feinstflugasche Stroh wt.% TS CaO MgO K2O P2O5 Na2O Quelle Obernberger 1996, Öst. Biomasseheizwerke

7 60 Nährstoffverteilung in den Aschefraktionen bei Hackgut und Rinde [%] Grobasche Zyklonflugasche Feinstflugasche 10 0 Ca Mg K P Na [%] Nährstoffverteilung in den Aschefraktionen bei Stroh Ca Mg K P Na Grobasche Zyklonflugasche Feinstflugasche Quelle Obernberger 1996, Öst. Biomasseheizwerke

8 [%] Schwermetallverteilung in den Aschefraktionen bei Hackgut/Rinde Cd Co Hg Ni Pb Cr V Zn Grobasche Zyklonflugasche Feinstflugasche [%] Schwermetallverteilung in den Aschefraktionen bei Stroh Grobasche Zyklonflugasche Feinstflugasche Cd Co Hg Ni Pb Cr V Zn - PAK ähnliches verhalten - PCDD/F nicht ähnlich, auch Brennstoffabhängigkeit Quelle Launhardt 1998 Quelle Obernberger 1996, Öst. Biomasseheizwerke

9 10000 Schwermetallgehalt in Biomasseaschen ,1 0,01 As Cd Co Cr Cu Hg Mo Ni Pb V Zn Grenzwerte für den Einsatz von Biomasseaschen als Dünger Schweiz Wegleitung c) mg/kg TS Grenzwerte für den Einsatz von Biomasseaschen als Dünger Österreich 1999 mg/kg TS Grobasche Rinde/Hackgut MW mg/kg TS Grobasche Stroh MW mg/kg TS Zyklonflugasche Rinde/Hackgut MW mg/kg TS Zyklonflugasche Stroh MW mg/kg TS Feinstflugsche Rinde/Hackgut MW mg/kg TS Feinstflugsche Stroh MW mg/kg TS Asche Gesamt Rinde/Hackgut berechnet mg/kg Schwermetall TS Asche Gesamt Stroh berechnet mg/kg TS Quelle Obernberger 1996, Öst. Biomasseheizwerke

10 Schwermetallgehalt von Cd und Zn an Aschepartikeln Wärmetauscher Flugasche und Zyklonflugasche d [µm] <5 Cd mg/kg Zn mg/kg Flugasche d [µm] 0,375 0,188 0,095 Cd mg/kg Zn mg/kg

11 Flugaschepartikel 20 µm, Abscheidung bei 350 C 20 µm, Abscheidung bei 950 C Rostfeuerung, Quelle Obernberger

12 Fraktionierte Schwermetallabscheidung bei Biomassefeuerungen Verteilung von Cd und Zn in den Aschefraktionen Grobasche Zyklonflugasche Kondensatschlamm Feinstaub [%] Cd verbessertes HW Cd konv. HW Zn verbessertes HW Zn konv. HW nach Biedermann., Obernberger Bei verbessertem Heizwerk heiße Grobascheabscheidung und Heissgaszyklon

13 Gezielte Aschenausbringung Schwermetall- Seperation aus dem Wald Düngewirkung Neutralisation saurer Waldböden Vattenfall, Schweden

14 Gesetzliche Rahmenbedingungen zum Ausbringen der Asche als Dünger Bayern: KrW-/AbfG (Kreislaufwirtschafts und Abfallgesetz) EAK (Europ. Abfallschlüsselkatalog) Wasserhaushaltsgesetz BBodSchG (Bundes-Bodenschutzgesetz) DüMV (Düngemittelverordnung) Bioabfall- und Kompostverordnung BWaldG (Bundeswaldgesetz) BayWaldG (Bayrisches Waldgesetz) Aschemerkblatt Landesamt für Umweltschutz