hdg-bavaria.com Sekundärmaßnahmen zur Feinpartikelreduzierung aus Biomassefeuerungen am Beispiel eines elektrostatischen Feinstaubfilters Martin Ecker 10.10.2014
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
HDG Produkte im Überblick Scheitholzkessel Hackschnitzel, Pellet- und Späneheizungen Pelletkessel 3
Novellierung der 1. BImSchV - Emissionsgrenzwerte für Kessel und Einzelraumfeuerungen Quelle: Kurzstudie (Entwurf) DBFZ Abschätzung des Anteils zentraler Holzfeuerungsanlagen an den Staubemissionen in Deutschland
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 0,05 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 20 mg/m³ 12 mg/m³
Primäre und sekundäre Emissionsminderungsmaßnahmen Rohgas Staubgehalt 20-80 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)
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
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 http://de.wikipedia.org/wiki/elektrofilter
Funktionsweise eines elektrostatischen Feinstaubfilters http://de.wikipedia.org/wiki/elektrofilter
Feinstaubfilter in der Öffentlichkeit Quelle: Hilgers 2013. Kein Stäubchen mehr übrig. In: pellets, 4/13, S.38
Feinstaubfilter in der Öffentlichkeit
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
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.
Elektrostatischer Feinstpartikelabscheider Die CCA - Technologie
Teststand der CCA HDG Compact 100 für Langzeittests an CCA- Prototypen (ca. 2.000 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
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
Staubkonzentration im Rohgas mit handelsüblichem Hackgut
Ermittelte Abscheidegrade in der Praxis
Ermittelte Abscheidegrade in der Praxis * Ohne Abzug der Messunsicherheit, Filterhülsenmethode
Abscheidegrad in Abhängigkeit des Corona Stroms (Betriebszeit 650 h)
Die Baugruppen im Praxiseinsatz
Die Baugruppen im Praxiseinsatz
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
Erweiterung der Leistungsgrößen CCA-25* CCA-50 CCA-100 CCA-200* Höhe, mm 1330 1330 1400 1320 Breite, mm 500 730 940 883 Tiefe, mm 295 295 365 843 Gewicht, kg 66 93 144 221 Durchsatz, m³/h 65-75 130-150 300 600 Druckverlust, Pa 10-12 15-17 15-20 15-20 Leistungsaufnahme, W 40 100 W Edelstahlqualität** 1.4301 * vorbehaltlich technisch bedingter Änderungen ; ** rauchgasführende Rohrleitungen
Anpassung der mechanischen Ausführung
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!