MultifuelLowEmission - Entwicklung eines neuen Multifuel Biomasse-Kessels mit niedrigsten Schadstoffemissionen

Um gesundheits- und klimaschädliche Luftschadstoffe wie Stickoxide (NOx), Feinstaub, unverbrannte Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid zu senken, werden zunehmend strengere Emissionsgrenzwerte für Verbrennungsanlagen eingeführt. Auch für Biomasse-Kessel besteht in diesem Kontext der Bedarf nach einer Emissionsreduktion, wobei NOx und Feinstaub hervorzuheben sind, da diese einen besonders großen Einfluss auf die Umweltbelastung haben. Besonders wichtig im Sinne einer Erhöhung der Brennstoffflexibilität und damit einhergehend, einer Vergrößerung des Marktpotentials von Biomasse-Feuerungen, ist dies für Brennstoffe mit erhöhten Stickstoff- und Aschegehalten, wie landwirtschaftliche Reststoffe, halmgutartige Brennstoffe und Kurzumtriebsholz, was potentiell zu erhöhten Staub- und NOx-Emissionen führt. Ziel des Projekts ist deswegen die Entwicklung einer neuen Feuerungstechnologie im Leistungsbereich größer 400 kW, die für eine große Bandbreite von biogenen Brennstoffen geeignet sein soll (neben Hackgut: Kurzumtriebsholz, Miscanthus und landwirtschaftliche Reststoffe), mit deutlich reduzierten Emissionen gegenüber marktüblichen Anlagen. Die Verbrennung unter extremer Luftstufung (mit Festbettvergaser und doppelter Luftstufung) ist in dieser Hinsicht ein vielversprechender neuer Prozess, aber bei weitem noch nicht ausgereift. Besonders bzgl. Brennstoffflexibilität besteht großer Forschungsbedarf bzw. ist am Markt noch keine derartige Multi-Fuel Anlage verfügbar. Da die Zusammenhänge der NOx- und Feinstaubbildung bei extremer Luftstufung nur unzureichend verstanden sind, sollen im Rahmen dieses Projekts experimentelle Grundlagen- Untersuchungen durchgeführt werden. Dafür soll ein spezieller Laborreaktor mit extremer Luftstufung entwickelt werden, um die Einflussfaktoren auf die Schadstoffbildung wissenschaftlich fundiert zu untersuchen. Ergänzend soll ein Einzelpartikel-Reaktor eingesetzt werden, um das Freisetzungsverhalten der Schadstoffbildner im Detail zu untersuchen. Darauf aufbauend sollen neue detaillierte Modelle, wie ein CFD-Modell für die Verbrennung und NOx-Bildung bei extremer Luftstufung und ein Freisetzungsmodell für die anorganischen Feinstaubbildner, als effiziente Prozessanalyse-Werkzeuge entwickelt werden. Danach soll ein Basiskonzept der neuen Technologie entwickelt und als 200 kW Versuchsanlage realisiert werden, dass dann mittels systematischer Testläufe mit der Versuchsanlage und begleitenden Simulationen mit den neuen Modellen für die relevanten Brennstoffe und der Untersuchung relevanter Einflussparameter wie Brennstoffbetthöhe, Last, Luftstufung, Verweilzeiten und Rauchgas-Rezirkulation schrittweise weiterentwickelt werden soll. Die Erkenntnisse daraus sollen an Version 2 der Versuchsanlage umgesetzt werden, um das Konzept dann mittels Experimenten und Simulationen einer finalen Technologieoptimierung zuzuführen (mit einem TRL 4). Schlussendlich soll mit dem Projekt Technologieführerschaft bei Multi-Fuel Feuerungen im kleinen Leistungsbereich erreicht werden, was für Hargassner einen großen Marktvorteil bedeuten würde.