Neuheiten und interessante Lösungen für Hackschnitzelfeuerungen

Rotationsfeuerung

Prinzip:

Die kontinuierliche Vergasung erfolgt unter Luftmangel. Aufsteigende Brenngase werden mittels Rotationsgebläse mit - zerstäubter und einen Drehimpuls versetzter - Sekundärluft vermischt.

Bild > Kesselschema (Quelle: KÖB)

Einsatzbereich:

80-540 kW, für Hackschnitzel, 6 mm-Pellets, Holzreste, Briketts aus Holzresten, Industriepellets.

Vorteile:

Extrem niedrige CO- und NOx-Werte, gute Ausbrandbedingungen, wenig Asche, wartungsarm. Mit geregelter Rezigaseinrichtung wird eine schlackefreie Verbrennung mit geringsten Luftüberschuss erzielt.

In Verbindung mir modulierender Leistungsregelung Kesselwirkungsgrad > 90%.

Nachteile:

Etwas höhere Kesselkosten, dafür wird in d. R. nur bei Brennstoffen mit hohem Staubanteil eine Rauchgasentstaubung benötigt.

Entwicklungsbedarf und -aktivitäten für Hackschnitzelfeuerungen

Allgemeine Entwicklungsschwerpunkte

- Verbesserung der Feuerungsgeometrie

Verweilzeitoptimierung, Turbulenz- und Beruhigungszonen, Staubfangzonen

- Höhere Standzeiten der Brennkammermaterialien

keramische Brennkammern, leicht auswechselbare Einsätze

- Strömungsoptimierung der Brennkammer

Hierzu sind allgemein zugängliche Simulationswerkzeuge zu entwickeln, damit das Strömungsverhalten, die Temperaturverhältnisse etc. in der Brennkammer simuliert werden können.

- Verbesserte automatische Reinigung

der Wärmetauscherzüge zur Steigerung des Wirkungsgrades und der Staubminderung

- Geräuschminderung

von elektrischen Antrieben

- Minderung der Abstrahlverluste

durch durch verbesserte Isolierung von Kessel, Pumpen und Verteilerbalken

- Einbau von Datenschnittstellen für den Kundendienst

zur Minderung des Diagnose- und Wartungsaufwands

Spezielle Entwicklungsschwerpunkte

Weitere Verbesserung der Regelungstechniken

Sie betreffen weniger die technische Durchführung (Hardware), sondern vielmehr die hinterlegte Logik bzw. die Regelmodelle (Software) bei Kleinfeuerungsanlagen.

1. Adaptive Regelung

Hier misst der Prozessrechner mehrere Prozessvarible und regelt den Prozess nach anfänglich einprogrammierten Sollwerten und Entscheidungsregeln, die dem Prozessverlauf dynamisch angepasst werden.

2. Fuzzy-Logic-Regelung (unscharfe Logik)

Auch hier misst der Prozessrechner mehrere Prozessvarible und regelt den Prozess nach anfänglich einprogrammierten Standartwerten und Regeln, die dem Prozessverlauf dynamisch angepasst werden.

Dabei stehen jedoch die Prozessvariablen nicht in einem mathematisch definierten Zusammenhang, sondern sind über das eingebrachte Expertenwissen empirisch gekoppelt.

Die beiden Regelungstechniken ermöglichen eine verbesserte Anpassung an wechselnde Brennstoffeigenschaften (Art, Wassergehalt, Stückigkeit etc.)

Die relativ hohe Anzahl der vom Kaminkehrer beanstandeten Feuerungen bei der einmaligen Inbetriebnahmemessung würde eine verbesserte Überwachung des Wartungszustandes durch Sensorik oder Meldeeinrichtungen sinnvoll machen.

Dadurch könnte die große Diskrepanz zwischen den Prüfstandsmessungen beim Hersteller und der Überprüfung durch den Kaminkehrer langfristig reduziert werden.

Z. T. spielt auch die unterschiedliche Prüfdurchführung eine Rolle.

Auf Grund der wiederkehrenden Messpflicht für kostspielige Wiederholungsmessungen (87 €) spielt der Punkt auch ökonomisch eine Rolle.

Katalysatorentechnik

Eignung auch für Grobhackgut

Durch Oxydationskatalysatoren kann die Verbrennungsqualität (CO, CnHm, PAH) verbessert werden. Der CO-Ausstoß könnte z. B. je nach Bedingungen um bis zu 80% gesenkt werden.

Problematisch könnte dabei die Kostensteigerung werden und somit nur bei Neuanlagen bei einer Verschärfung der Emissionswerte zum Einsatz kommen.

Problematisch bei sehr feinen Hackgut sind Lagerverluste, Trocknungskosten, Schimmelbildung, energie- und kostenaufwendige Zerkleinerungs- und Aufbereitungstechniken.

Grobhackgut bietet hier enorme Vorteile.

Kleinanlagen sind aber kaum für diesen Brennstoff abgestimmt. Hier besteht allgemeiner Entwicklungsbedarf.

Sinnvoll wäre, die Abwärme z. B. zur Hackschnitzeltrocknung zu verwenden.

Die hohen Durchfallquoten bei den wiederkehrenden Kaminkehrermessungen und der in der Praxis gleichzeitig gegebene Druck zur Senkung der Brennstoffkosten durch Verwendung minderwertiger (aschereicher) Brennstoffe macht die Entwicklung von preisgünstigen Staubabscheidetechniken sinnvoll.

Verbesserung der Förder- und Beschickungstechnik

Der erhöhte Wassergehalt im Hackgut lässt eine verstärkte Nutzung auch der latenten Wärme im Abgas als sinnvoll erscheinen, sofern die auf niedrigem Temperaturniveau anfallende Wärme auch genutzt werden kann.

Bei 25-30% Wassergehalt wäre eine Steigerung des Nutzungsgrades von mindestens 5% möglich.

Dabei wäre prinzipiell auch der Austausch des feuerfesten Kaminsystems gegen eine einfache Abgasleitung (Kostenkompensation) technisch denkbar, aus baurechtlichen Gründen z. Z. aber nicht zulässig.

Mit der zunehmenden Entwicklung des Holzbrennstoffmarktes und der größeren Anzahl der Lieferanten werden auch gleichzeitig die Qualitätsschwankungen und Brennstoffunterschiede zunehmen.

Damit werden bei der Brennstoffbeschickung flexiblere, betriebssichere Lösungen erforderlich. Das gilt besonders für Grobhackgut, welches in der Bereitstellungskette enorme Vorteile bringt.

Die Entwicklung kostengünstiger Beschickungssysteme wurde bisher vernachlässigt.

Quelle: Schriftenreihe Nachwachsende Rohstoffe, vom Bundesministerium und FNR

Abgaswärmetauscher und Wäscher - Hydrocube*

Anwendung

Der Hydrocube (Hydrobox) dient der Abgaswärmenutzung mit gleichzeitiger Abgasreinigung und kann für alle kleinen bis mittleren Kesselleistungen (15-1000 kW) eingesetzt werden.

Er ist sowohl für Biomasse- als auch Öl- und Gaskessel geeignet und wird zwischen Abgasstutzen des Kessels und dem Schornstein montiert.

Das System ist nicht wie bei Brennwertkesseln in den Kessel integriert und kann somit bei allen Kesseln auch nachgerüstet werden.

Funktion

1. Wärmerückgewinnung

Die Abgase werden in einem speziellen Abgas-Wärmetauscher aus Edelstahl bis auf dem Taupunkt abgekühlt (Brennwerttechnik).

Die gewonnene Wärme wird dann dem System wieder zugeführt (RL-Anhebung).

Im Kondensatbehälter befindet sich ein zusätzlicher Wärmetauscher (Kondensat-WT).

Die gewonnene Wärme wird dem WW-Speicher  zugeführt.

2. Abgasreinigung

Die Abgase werden in einem Abgaswäscher durch Kondensateindüsung gewaschen. Russpartikel und Stäube werden dabei bis zu > 70% beseitigt.

Energiegewinn für Heizung und Warmwasser

bis zu 16% in Neuanlagen, in Altanlagen wesentlich mehr, je nach Rücklauftemperatur des Heizsystems.

Die Kosten für die Anschaffung von ca. 2.550 Euro für Kessel bis 20 kW amortisieren sich mittelfristig.

Anforderungen an den Schornstein

- unempfindlich gegen Feuchtigkeit (Edelstahl, Keramik)

- rußbrandgeprüft

Reinigung

Am Abgas-Wärmetauscher (AWT) entsteht ein klebriger Teerfilm und zusätzliche Staubablagerungen.

Über Revisions- und Reinigungsöffnungen kann der AWT auch während des Betriebes gereinigt werden.

Einsatzempfehlung

optimal in Verbindung mit Flächenheizsystemen und zur Senkung der Staubemissionen, besonders bei Biomasse.

Unsere Einschätzung

Sofern die Feinstaubproblematik bei Holz-, Pellets- und Hackschnitzelanlagen weiter hochgespielt wird, bietet diese Lösung, neben der Heizkostenreduzierung, eine echte Alternative, um die Feinstaubemissionen wesentlich zu reduzieren.

*) Hydrocube wurde 2010 durch den Partikelabscheider "AL-Top" und den Abgaswärmetauscher "AWT-Top" ersetzt.

Quelle: Fa. Schräder, Abgastechnologie

Für wesentlich mehr Informationen stehen wir Ihnen mit einer persönlichen Fachberatung jederzeit gerne zur Verfügung.

Beispiele für Pilot- und Referenzanlagen > Pilotanlagen