Kurzbeschreibung
Preisdruck durch anhaltend niedrige Öl- und Gaspreise und ständig steigende Anforderungen bezüglich Emissionsminderung beeinträchtigen aktuell die Attraktivität von Biomassefeuerungsanlagen zur Raum- und Prozesswärmeerzeugung. Um diesem Trend entgegenzuwirken, und einen neuen technologischen Meilenstein bzgl. Wärmeerzeugung aus fester Biomasse zu setzen, hat das Projekt zum Ziel, die weltweit erste Brennstoff-flexible quasi Zero-Emission-Biomassefeuerung mit, dank Brennwerttechnik, mehr als 100% Wirkungsgrad (bez. auf den Heizwert des Brennstoffes) für den Leistungsbereich 1,0-10 MW zu entwickeln. " Die neue Technologie soll auf einem, in Vorprojekten erfolgreich entwickelten Festbett-Gegenstromvergaser aufbauen, in dem eine breite Palette an Holz und Nicht-Holz-Brennstoffen einsetzbar ist und der sich durch sehr niedrige Feinstaubemissionen (kleiner 3 mg/MJ) auszeichnet. An den Vergaser soll direkt ein neu zu entwickelnder Gasbrenner gekoppelt werden, in dem bei annähernd stöchiometrischen Verbrennungsverhältnissen und Rauchgastemperaturen von 900-1000°C ein 3-Wege-Katalysator integriert wird. Diese neue Gasbrennerkonfiguration in Kombination mit einer neuartigen Regelung zur stabilen Kontrolle der Luftstufungs- und Temperaturbedingungen soll zu einer weitgehenden Reduktion von NOx und Oxidation von CO und Kohlenwasserstoffverbindungen führen." Daran soll ein Kessel anschließen, dessen spezielle Konzeption sicherstellt, dass die minimalen Abgas- bzw. Wandtemperaturen in allen Lastphasen ausreichend hoch sind, um Niedertemperaturkorrosion durch hygroskopische Salze bzw. Säuren auch bei Einsatz S- und Cl-reicher Brennstoffe zu vermeiden. Da das Brennerabgas praktisch staubfrei ist und durch den Betrieb bei annähernd stöchiometrischen Bedingungen deutlich höhere Wasser-Taupunkte und niedrigere Abgasmassenströme auftreten als in konventionellen Feuerungen, soll ein für Biomassefeuerungen völlig neues, kompaktes und bezüglich des Wärmeüberganges wesentlich effizienteres Kondensator-Konzept entwickelt und in den Kesselteil integriert werden. "Dieses soll selbst bei Einsatz sehr trockener Brennstoffe (10 Gew% Wassergehalt) und Rücklauftemperaturen bis 45°C Gesamtwirkungsgrade von mehr als 100% ermöglichen. Um die HCl- und SOx-Emissionen auch bei Einsatz von Nicht-Holz-Brennstoffen zu minimieren, soll eine optionale Waschstufe in den Kondensator integrierbar sein. Die dazu notwendigen Entwicklungsschritte umfassen die CFD-gestützte Entwicklung des neuen Gasbrenners mit integriertem Katalysator samt Regelung, die Auswahl geeigneter 3-Wege-Katalysatoren, die simulationsgestützte Kessel und Kondensatorentwicklung, die Konzeption und den Bau einer Labor- (50 kW) und einer Technikums-Versuchsanlage (400 kW) sowie die Durchführung umfangreicher Testläufe mit begleitenden Messungen und Analysen samt Aus- und Bewertung zur Unterstützung der Technologieentwicklung und -validierung." "Begleitende techno-ökonomische Analysen sowie Risikoanalysen sollen sicherstellen, dass das entwickelte Konzept den Marktanforderungen entspricht. Als Projektergebnis soll ein im Labor- und Technikumsmaßstab validiertes Konzept für die neue Technologie zur Verfügung stehen (TRL 5), das nicht nur einen nahezu vollständigen CO- und org.C-Ausbrand ermöglicht, sondern auch hinsichtlich Staub, NOx, SOx und HCl fast Nullemissionen erreicht. "