Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Die Buchauer Holzofenb\u00e4ckerei betreibt derzeit 5 direkt beheizte Holzback\u00f6fen mit insgesamt 9 Herden, in denen Holzofenbrot gebacken wird. Als Brennstoff zur Beheizung der Back\u00f6fen wird Restholz verwendet.
\nBei den handwerklich gesetzten Back\u00f6fen treten, bei geringen feuerungstechnischen Wirkungsgraden, hohe bis sehr hohe Emissionen von Produkten unvollst\u00e4ndiger Verbrennung auf.
\nDie Vorhabensziele bestehen in einer Emissionsminderung von Produkten unvollst\u00e4ndiger Verbrennung (Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe, Partikel) sowie in einer Steigerung des feuerungstechnischen Wirkungsgrades der installierten Back\u00f6fen. Hierdurch soll eine Abnahme der Bel\u00e4stigung in der Nachbarschaft der B\u00e4ckerei erreicht und der Brennstoffbedarf verringert werden.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Minderung von Produkten unvollst\u00e4ndiger Verbrennung soll vor allem durch eine Verbesserung der Verbrennungsbedingungen erreicht werden, wodurch sich auch der feuerungstechnische Wirkungsgrad erh\u00f6ht, da sowohl die chemischen als auch die thermischen Verluste abnehmen.
\nDurch die Einbindung der Kooperationspartner Backofenbau R. Kn\u00f6rrlein GmbH und des Institutes f\u00fcr Verfahrenstechnik und Dampfkesselwesen (IVD) der Universit\u00e4t Stuttgart sowie des Steinbeis Transfer-zentrums Kraftwerks- und Feuerungstechnik, Luftreinhaltung in Stuttgart als Auftragnehmer ist gew\u00e4hrleistet, dass die Erkenntnisse des Vorhabens bei anderen Betreibern von Holz- oder Pizzaback\u00f6fen auch direkt umgesetzt werden k\u00f6nnen. Au\u00dferdem sind damit die wissenschaftlichen und technischen Grundlagen und Ergebnisse des Vorhabens allgemein zug\u00e4nglich.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Zur Erreichung der Vorhabensziele wurde in einem ersten Schritt exemplarisch an einem Herd dessen Betriebs- und Emissionsverhalten im realen Backbetrieb untersucht. Die wesentlichen Ergebnisse aus den Messungen am untersuchten Herd, die als Grundlage zur Entwicklung eines Konzeptes zur Emissionsminderung und Wirkungsgradsteigerung dienen, lassen sich wie folgt zusammenfassen:
\nEmissionsverhalten des Herdes: Bei Holzaufgabemengen \u00fcber 26 kg entstehen durch sehr ung\u00fcnstige Verbrennungsbedingungen hohe bis sehr hohe Emissionen von Produkten unvollst\u00e4ndiger Verbrennung. Die Temperatur des Abgases nimmt in den Abgasz\u00fcgen sehr schnell ab, chemische Reaktionen finden dort kaum noch statt. Somit m\u00fcssen prim\u00e4rseitige Ma\u00dfnahmen im Herd selbst wirksam werden.
\nHolzaufgabemenge: Bei den in der Praxis eingesetzten Holzaufgabemengen ergibt sich eine gro\u00dfe Bandbreite von 20 bis etwas 100 kg. Bei dieser gro\u00dfen Bandbreite von 1:5 ist eine feuerungstechnische Optimierung nur mit gro\u00dfem Aufwand m\u00f6glich. Einfachere prim\u00e4rseitige Ma\u00dfnahmen, wie z.B. Optimierung der Luftzugabeorte, Schaffung einer definierten Nachverbrennungszone, Abstimmung der Verbrennungsluft-Teilstr\u00f6me, Brennstoffanpassung reichen hier nicht aus.
\nThermisches Verhalten des Backofens: Der Holzverbrauch nahm w\u00e4hrend der Messkampagne sowohl w\u00e4hrend eines Betriebstages als auch w\u00e4hrend der Betriebswoche kontinuierlich ab. Ein wesentlicher Energieanteil wird f\u00fcr die Aufheizung der gesamten Masse des Backofens, der aus zwei \u00fcbereinander liegenden Herde besteht, ben\u00f6tigt.
\nFeuerungstechnischer Wirkungsgrad: Aufgrund der prozessbedingten hohen Abgastemperaturen und der relativ geringen CO2-Konzentrationen liegen die feuerungstechnischen Wirkungsgrade bei den Chargenabbr\u00e4nden lediglich bei rund 62 %. An den Verlusten haben die thermischen Abgasverluste den gr\u00f6\u00dften Anteil. Wegen der schlechten Verbrennungsbedingungen sind aber auch die chemischen Verluste durch CO und VOC nicht unbedeutend.
\nDas vorgeschlagene Minderungskonzept besteht darin, dass zur Deckung des Spitzenw\u00e4rmebedarfs nach einem Wochenend- bzw. Tagesstillstand der Herde Fl\u00fcssig- oder Erdgas eingesetzt wird. Die Energie, die f\u00fcr den eigentlichen Backvorgang notwendig ist wird weiterhin durch die Verfeuerung von Holz-brennstoffen erzeugt, wobei die Holzaufgabemenge maximal 26 kg betragen sollte.
\nDieses Minderungskonzept wurde an einem Herd realisiert und in einer praktischen Erprobungsphase bei guten Backergebnissen getestet. Zur Umsetzung des Minderungskonzeptes wurden Simulationsrechnungen der Str\u00f6mungs-, Temperatur- und Konzentrationsverteilungen im Herd beim Einsatz von zwei bzw. drei Gasbrennern durchgef\u00fchrt. Mit Hilfe der Simulationsrechnungen sollten, bez\u00fcglich der Temperaturverteilung und des Betriebsverhaltens der Brenner, optimale Brennerleistungen und Einbauorte der Gasbrenner in der Seitenwand des Herdes festgelegt werden. Die Ergebnisse der Berechnungen haben sich in der Praxis voll best\u00e4tigt.
\nDie Wirksamkeit des Konzeptes wurde durch erneute Emissions- und Temperaturmessungen nachgewiesen. F\u00fcr die CO- und VOC-Emissionen ergibt sich demnach eine maximale Minderung von 72 bzw. 93 %. Hierbei ergibt sich eine Reduzierung des Energieverbrauchs durch die Steigerung des feuerungstechnischen Wirkungsgrads um ca. 15 %.
\nErg\u00e4nzende Untersuchungen \u00fcber die Wirksamkeit einer Sekund\u00e4rluftzuf\u00fchrung durch \u00d6ffnungen im Herdbereich f\u00fchrten bei praxis\u00fcblichen Holzaufgabemengen und den damit verbundenen ung\u00fcnstigen Verbrennungsbedingungen zu keinem messbaren Erfolg.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Ver\u00f6ffentlichung der Vorhabensergebnisse in Fachzeitschriften. Pr\u00e4sentation durch Kooperationspartner und Auftragnehmer.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die Wirksamkeit des vorgeschlagenen Konzeptes zur Emissionsminderung und Wirkungsgradsteigerung wurde, bei guten Backergebnissen, durch Praxismessungen nachgewiesen. F\u00fcr die CO- und VOC-Emissionen ist, bei einer Reduzierung des Energieverbrauchs um 15 %, eine maximale Minderung von 72 bzw. 93 % an den installierten Back\u00f6fen erreichbar.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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