FlexNOx - Entwicklung einer Feuerung mit Brennstoffstufung - Stickoxidminderung und Flexibilisierung von Biomassefeuerungsanlagen

Abstract

Ziel des Projektes war die Entwicklung und Bewertung einer neuen Biomasse-Feuerungsanlage, bei welchem das Prinzip der Brennstoffstufung zur Stickoxidminderung angewandt wurde. Die Stickoxide sollten gegenüber dem Stand der Technik um mindestens 50 % reduziert werden, was zukünftig vor allem bei der Nutzung von Restholz, aufgrund der teilweise hohen NOX Emissionen, sehr wichtig wird. Dies wird vor allem dann bestärkt, wenn die 1. BImSchV, welche aktuell noch keine Stickoxidgrenzwerte beinhaltet, um diese erweitert wird. Hierfür wurden zunächst Versuche an einer Bestandsanlage der Firma Endress durchgeführt, um den Ist-Zustand zu bewerten. Dabei wurden im Mittel NOX-Emissionen zwischen 1.500 und 1.700 mg/m³ (bei 6 Vol.-% O2) gemessen. Anschließend wurde die neue Feuerung entwickelt, gefertigt, sowie im Technikum von Fraunhofer UMSICHT aufgebaut und integriert. Die neu entwickelte Feuerung verfügt über eine zusätzliche Reduktionszone, bei welcher durch Zugabe eines Sekundärbrennstoffes die Stickoxide abgebaut werden. Als Reduktionsbrennstoff wurde Erdgas verwendet. Durch die Brennstoffstufung konnte das ursprünglich gesetzte Ziel, die Stickoxidemissionen um 50 % zu reduzieren, deutlich übertroffen werden. Aus diesem Grund wurde sich als weiteres Ziel die Einhaltung der Grenzwerte der 44. BImSchV, welcher bei 370 mg/m³ bei einem Bezugssauerstoff von 6 Vol.-% liegt, gesetzt. Im finalen Volllastversuch wurden über die gesamte Versuchszeit von knapp vier Stunden im Mittel 361 mg/m³ NOX gemessen. Somit konnten auch die Grenzwerte der 44. BImSchV eingehalten werden. Darüber hinaus fanden theoretische Untersuchungen statt, um das Erdgas mit Holzstaub ersetzen zu können. Hierfür wurden verschiedene Konzepte zur Einbringung von Holzstaub als Reduktionsbrennstoff entwickelt und verglichen. Die ökologische Bewertung zeigte, dass durch das Prinzip neben einer deutlichen NOX-Reduzierung keine erhöhten weiteren Emissionen, wie NH3 oder von Formaldehyd gemessen wurden.