Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Bei der Be- und Verarbeitung von Holz und Holzprodukten fallen Holzreste an, die verwertet bzw. entsorgt werden m\u00fcssen. Ein m\u00f6glicher Weg ist die Verbrennung. Hierbei werden Emissionen hervorgerufen, die zu minimieren sind. Ziel des Vorhabens war es, dies durch Prim\u00e4rma\u00dfnahmen zu erreichen und Wege aufzeigen zu k\u00f6nnen, auf denen Feuerungsanlagen der 1. BImSchV so weiterzuentwickeln sind, da\u00df sie bei der Verbrennung von unbehandelten Holzresten und Holzwerkstoffen den von der TALuft 86 vorgegebenen Grenzwert f\u00fcr NOx sicher einhalten und den in der 17. BImSchV festgesetzten Grenzwert f\u00fcr PCDD\/F m\u00f6glichst einhalten bzw. unterschreiten. Neben den genannten Brennmaterialien sollten auch Verbrennungsversuche mit CKB-haltigem Holz durchgef\u00fchrt werden. Hierdurch war zu kl\u00e4ren, in wie weit auch die durch das Schutzmittel zus\u00e4tzlich verursachten Emissionen durch Optimierung der Feuerungsbedingungen soweit verringert werden k\u00f6nnen, dass das Verbrennen ausgew\u00e4hlter schutzmittelhaltiger H\u00f6lzer in Anlagen der 1. BImSchV vertretbar erscheint. Nach derzeitiger Rechtslage d\u00fcrfen diese Holzsortimente, unabh\u00e4ngig von der Art des Schutzmittels, generell nur in Anlagen eingesetzt werden, die nach der 17. BImSchV genehmigt sind.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie grundlegenden Untersuchungen erfolgten an einem Heizungskessel mit Unterschubfeuerung und integriertem, wassergek\u00fchlten Rauchgasentstauber. Er hat eine Nennw\u00e4rmeleistung von 250 kW. Au\u00dferdem wurden Verbrennungsversuche an einer Holzhackschnitzelvergaserfeuerung mit nachgeschaltetem Heizkessel durchgef\u00fchrt. Diese Anlage weist eine Feuerungsw\u00e4rmeleistung von 65 kW auf. An der Unterschubfeuerung wurde zun\u00e4chst der Stand der Technik beim Einsatz g\u00e4ngiger Brennstoffe ermittelt. Anschlie\u00dfend wurde untersucht, wie sich die Ver\u00e4nderungen anlagentechnischer Parameter wie Ofengeometrie, Material- und Luftzufuhr, Durchmischungsbedingungen, Verweilzeiten in den verschiedenen Temperaturbereichen sowie die Temperatur im Feuerraum und in der Abgasstrecke auf das Emissionsverhalten hinsichtlich NOx, Dioxinen und PAHs auswirken. Neben den mit dem Rauchgas emittierten Schadstoffen sind auch die anfallenden Aschen auf die beiden organischen Stoffgruppen untersucht werden. An der kleineren Anlage sind im zweiten Teil des Forschungsvorhabens mit verschiedenen Brennmaterialien Versuche bei Voll- und Teillastzust\u00e4nden gefahren worden, wie sie z.B. jahreszeitlich bedingt unter sonst konstanten Parametern bei gewerblich genutzte Anlagen auftreten. Hierdurch sollten Aussagen erm\u00f6glicht werden, ob und ggf. wie sich Art und H\u00f6he der Emissionen durch die verschiedener Laststufen ver\u00e4ndern. Zur Online-Charakterisierung der Verbrennungsqualit\u00e4t diente bei allen Versuchen die Bestimmung der CO-Konzentration im Rauchgas.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Der f\u00fcr die Unterschubfeuerung hinsichtlich CO geltende Grenzwert der 1. BImSchV in H\u00f6he von 0,5 g\/Nm\u00b3 f\u00fcr Spanplatten bzw. 1 g\/Nm\u00b3 f\u00fcr Holz wurde stets weit unterschritten. Die CO-Werte lagen bei den verschiedenen Versuchen zwischen 30 mg\/Nm3 und 134 mg\/Nm\u00b3. Die NOx-Konzentrationen erreichten bei den Versuchen, in denen Holz verbrannt wurde, Werte zwischen 90 mg\/m3 und 140 mg\/m3 und stie-gen beim Verbrennen der Spanplatten auf 270 mg\/m3 bis 500 mg\/m3 an. Der von der 17. BImSchV vorgegebene Grenzwert f\u00fcr PCDD\/F von 0,1 ng I?TEQ\/Nm\u00b3 wurde nur bei zwei Versuchen eingehalten. In den meisten F\u00e4llen lag er zwischen 0,2 ng\/m3 und 0,6 ng\/m3 und stieg in einem Fall bis auf 1,5 ng\/m3 an. Allerdings kann dieser Grenzwert f\u00fcr die hier untersuchten Feuerungsanlagen nur als Zielwert angesehen werden, da sie nicht der 17. BimSchV sondern der 1. BImSchV unterliegen. Die Konzentration der Summe der PAK (nach EPA) lag zwischen 4 \u00b5g\/m3 und 120 \u00b5g\/m3. Auff\u00e4llig ist, dass in den F\u00e4llen, in denen die Dioxinemissionen durch die ver\u00e4nderten Versuchsparameter vermindert werden konnten, die PAK-Konzentrationen mehr oder minder stark anstiegen. Die h\u00f6chsten Dioxingehalte in den Aschen wurden im Bereich des W\u00e4rmetauschers gefunden. Dort wurden Werte zwischen 400 ng I?TEQ\/kg und 5.000 ng I-TEQ\/kg ermittelt. Die PAK-Konzentrationen in den Aschen waren in den meisten F\u00e4llen im Bereich des W\u00e4rmetauschers bzw. der Zyklone mit Werten zwischen 40 mg\/kg und 340 mg\/kg am h\u00f6chsten, wobei bei den verschiedenen Versuchsbedingungen teils im W\u00e4rmetauscherbereich, teils im Zyklonbereich die h\u00f6heren Werte gefunden wurden. Bei vermindertem Dioxingehalt in den Rauchgasen wurde oftmals eine Erh\u00f6hung der Konzentrationen in den Aschen festgestellt. Es zeigte sich au\u00dferdem, dass eine Optimierung der Verbrennung auf niedrige CO- und NOx-Gehalte nicht zugleich eine verminderte Konzentration von PCDD\/F und PAK im Rauchgas und in den Aschen zur Folge hatte. An der Vorofenfeuerung wurden ohne bauliche Ver\u00e4nderungen drei verschiedene Brennmaterialien unter Volllast und Teillast verbrannt. Wegen der geringeren Leistung der Vorofenfeuerung gilt f\u00fcr diese gem\u00e4\u00df der 1. BImSchV hinsichtlich CO ein Grenzwert von 0,8 g\/Nm\u00b3 f\u00fcr Spanplatten bzw. 2 g\/Nm\u00b3 f\u00fcr Holz. Er wurde in allen F\u00e4llen weit unterschritten. Die CO-Konzentrationen waren bei den verschiedenen Versuchen zwischen 90 mg\/Nm3 und 770 mg\/Nm3 angesiedelt. In Abh\u00e4ngigkeit vom Brennmaterial stieg die CO-Konzentration beim \u00dcbergang von Voll- auf Teillast etwa um den Faktor 2 bis 6 an. Die NOx-Konzentrationen im Rauchgas erreichten bei den Versuchen, bei denen Holz verbrannt wurde, Werte zwischen 130 mg\/m3 und 140 mg\/m3. Beim Verbrennen der Spanplatten lag der Emissionswert erwartungsgem\u00e4\u00df mit 640 mg\/m3 deutlich h\u00f6her und stieg bei Teillast sogar noch weiter auf 840 mg\/m3 an. Die PCDD\/F-Konzentrationen lag nur bei einem Versuch \u00fcber 0,1 ng I?TEQ\/Nm\u00b3. Sie waren damit etwa um den Faktor 10 niedriger als an der Unterschubfeuerung. Bei den Teillastzust\u00e4nden lagen sie i.d.R. etwa 3 bis 6 mal so hoch wie beim Vollastbetrieb. Nur beim naturbelassenen Nadelholz unterschieden sich die Emissionen in diesen beiden Laststufen kaum. Daf\u00fcr stieg sie im Mittellastbetrieb auf das 10-fache an. Die PAK-Konzentrationen erreichten Werte zwischen 3 \u00b5g\/m3 und 55 \u00b5g\/Nm3. Sie waren damit nur etwa halb so gro\u00df wie bei der Unterschubfeuerung. Mit Ausnahme der Spanplatten stieg die Emission beim Teillastbetrieb auf das 10-fache des Wertes bei Volllast an. Die PCDD\/F- und PAK-Konzentrationen waren jeweils in den Flugaschen am h\u00f6chsten. Erstere blieben alle deutlich unter 1.000 ng I-TEQ\/kg, w\u00e4hrend die PAK-Konzentrationen einen H\u00f6chstwert von 40 mg\/kg erreichten. Auff\u00e4llig ist, dass in beiden Feuerungssystemen die Anwesenheit des kupferhaltigen Schutzmittels nicht den Einfluss auf die Dioxinemission hatte, wie dies aufgrund anderer Untersuchungen zu erwarten war. Bei der Unterschubfeuerung sank der Emissionswert auf \u00bc des Wertes, der beim Einsatz von naturbelassenem Nadelholz gemessen wurde, und auch bei der Vorofenfeuerung stieg er nur in Ma\u00dfen an. Hinsichtlich der PAK erh\u00f6hte sich dagegen bei beiden Systemen die Emission durch den CKB-Zusatz auf etwa das dreifache.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Poster bei der Jahrestagung der GDCh-Fachgruppe Umweltchemie und \u00d6kotoxikologie, 07.-10.10.2000, Bayreuth<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die H\u00f6he der PCDD\/F- und der PAK-Emissionen waren gegenl\u00e4ufig. Bei der Umsetzung der gewonnenen Erkenntnisse in die betriebliche Praxis d\u00fcrfen daher nicht nur die Dioxine und die Stickoxide betrachtet werden, sondern es m\u00fcssen auch die PAK-Emissionen ber\u00fccksichtigt werden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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