Projekt 19351/01

Entwicklung und Test eines Vorschubrostes für Pelletfeuerungen

Projektträger

HDG Bavaria GmbH Heizkessel & Anlagenbau, Massing
Siemensstr. 6 und 22
84323 Massing
Telefon: 08724/897-0

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Sollte der Markt und die Gesetzgebung es erlauben, zukünftig auch andere Biomassebrennstoffe zu verbrennen, so ist es natürlich für die Hersteller und für die Anlagenbetreiber vorteilhaft, eine möglichst flexible Feuerungsanlage zu verwenden. Eine automatisch beschickte Biomasse- Feuerungsanlage der Zukunft sollte mit mehreren verschiedenen Biomasse- Brennstoffen beschickt werden können und möglichst geringe Investitionskosten aufweisen. Es ist nicht sinnvoll, für jeden Brennstoff (z. B. Hackgut, Strohpellets, Holzpellets) eine eigene Anlage anzubieten und betreiben zu müssen.
Ziel des Projektes und Projektumfang
1.) Entwicklung eines einsatzfähigen Vorschubrostes bis 100 kW Nennleistung für Holzpellets.
2.) Untersuchung der Eignung dieser Feuerung für den Einsatz von feinem Hackgut und Strohpellets.
3.) Ermittlung der erforderlichen Anpassung von Leistungs- und Verbrennungsregelung, um Holzpellets, sehr feines Hackgut und Strohpellets zu verfeuern.
4.) Untersuchung des Brennstofftransportes bei Verwendung von feinem Hackgut und Strohpellets mit einem Standard Pellet- Saugsystem und einem Pellet- Schneckenaustragsystem.
5.) Ausarbeitung von Strategien zur Reduktion der Flugstaubmenge im Rauchgas.
6.) Erstellung einer Sicherheitsanalyse bezüglich Gefahren des Rückbrandes, der Verpuffung und der Bedienung der Anlage.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden1.) Test des Vorschubrostes mit Holzpellets, Strohpellets und Feinsthackgut am ZAE- Bayern.
2.) Test eines Pellet- Saugsystem mit Feinsthackgut und Strohpellets.
3.) Test einer Pellet- Austragsschnecke mit Feinsthackgut und Strohpellets.
4.) Messung von Schadgasen im Rauchgas (z.B. SO2, HCl, O2, CO) und Staubgehalt im Rauchgas bei verschiedensten Betriebzuständen.
5.) Verbesserung des Abbrandprozesses und Minimierung der Emissionen.
6.) Untersuchungen über den Ausbrand der Brennstoffe mittels Ascheuntersuchungen (gebundenes CO2 und unverbrannter Kohlenstoff).
7.) Analyse des Flugstaubes.
8.) Untersuchung der Verschlackungsproblematik am Rost bei den verschiedenen Brennstoffen.
9.) Abhängigkeit der Emissionen und des thermischen Wirkungsgrades von den unterschiedlichen Betriebszuständen.
10.) Ausarbeitung von Konzepten für brennstofftunabhängige Regelkonzepte.
11.) Sicherheitstechnische Beurteilung der Anlage in den untersuchten Betriebszuständen.


Ergebnisse und Diskussion

Innerhalb der Projektlaufzeit konnten wesentliche Erkenntnisse über die Einsatzfähigkeit eines Vorschubrostes in einer Pelletfeuerung erarbeitet werden. Anfängliche mechanische Schwierigkeiten mit der Kesselanlage und der Feuerungsperipherie wurden weitgehend behoben, so dass mit dem zweiten Prototypen PM50-II eine geeignete Versuchsanlage zur Untersuchung von Vorschubrost-Systemen für Pelletkleinfeuerungen zur Verfügung steht.
Durch den Einsatz geeigneter Messtechnik in Verbindung mit einer im Rahmen des Projektes erstellter frei programmierbaren Feuerungsregelung mit kontinuierlicher Messdatenerfassung wurde die Auswertung der Versuche deutlich vereinfacht. Die übersichtliche Darstellung der Versuchsergebnisse erleichtert die Vergleichbarkeit der einzelnen Experimente und hilft beim Verständnis der komplexen Zusammenhänge, die bei der Verbrennung unterschiedlicher pelletierter oder gehäckselter Biomassebrennstoffe auf einem Vorschubrost ablaufen.
Je nach Brennstoff sind zu einer gleichmäßigen Pyrolyserate (Leistungskonstanz) allerdings unterschied-lich starke Primärluftanströmungen notwendig. Die rostpositionsabhängige Verteilung der Primärlufteintrittsöffnungen wirkt sich beim Vorschubrost hinsichtlich der Pyrolyserate ungünstig aus. Durch Umbau zum Gegenschubrost können diese rostpositionsabhängigen Schwankungen der Pyrolyserate reduziert werden. Die gute Trennwirkung bzw. der Abtransport eventuell gesinterter Ascheklumpen wird dadurch nicht beeinträchtigt. Das Schmelzen der Asche muss allerdings durch entsprechende Regelung der Brennstoff- und Primärluftzufuhr (Leistungsbegrenzung) verhindert werden. Die Rostbewegung von Vor- und Gegenschubrost ist nicht ausreichend, um flüssige Ascheschmelze (z. B. Strohasche) vom Rost in den Aschekasten zu fördern. Durch solche honigartige Ascheschmelze kommt es zum Verkleben der Primärlufteintrittsöffnungen zwischen den einzelnen Rostelementen und in Folge zum Erliegen der Verbrennung.
Durch räumliche Trennung der Pyrolysezone (Rost) und der Nachverbrennung (Brennkammer) kann die Staubemission durch Mitreißen von Feinpartikeln aus dem Glutbett deutlich reduziert werden. Ebenfalls ist durch die räumliche Trennung ein deutlich besserer Ausbrand mit niedrigen CO-Emissionen erreichbar.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die Ergebnisse der Arbeit sind im Endbericht zusammengefasst. Am ZAE Bayern wurde das Projekt im Rahmen der Tätigkeitsberichte 2002, 2003 und 2004 kurz vorgestellt. Die jeweiligen Beiträge aus den Tätigkeitsberichten sind im Internet verfügbar.
Am ZAE Bayern wurde das Projekt und der Versuchskessel im Rahmen des jährlich stattfindenden Tag der offenen Tür am Forschungsstandort Garching in den Jahren 2002 bis 2004 den Besuchern vorgestellt.


Fazit

Der erforderliche Aschetransport, auch derjenige gesinterter Ascheklumpen, wird vom Vorschubrost gewährleistet. Er kann durch geeignete Anpassung der Rostschubgeschwindigkeit gut eingestellt werden. Somit ist es möglich, auch aschereiche Biomassebrennstoffe oder Brennstoffe mit niedrigem Ascheerweichungspunkt mit Vorschubrostsystemen zu verfeuern.
Eine weitere Reduzierung der Feinstaubemissionen im Rauchgas durch Primärmaßnahmen ist bei Holzfeuerungen sinnvoll. Der Einsatz von Simulationswerkzeugen (CFD) mit einer teilweise neu zu entwickelnden Abbildung der Verbrennungsvorgänge sowie von Partikelbildung und deposition könnte hierbei sehr hilfreich sein.

Übersicht

Fördersumme

102.044,00 €

Förderzeitraum

31.01.2003 - 31.07.2005

Internet

www.hdg-bavaria.de

Bundesland

Bayern

Schlagwörter

Klimaschutz
Ressourcenschonung
Umweltforschung
Umwelttechnik