Projekt 29769/01

Entwicklung eines Elektroabscheiders für Biomasse-Kleinfeuerungsanlagen – 1. Phase

Projektträger

PlasmaAir AG Axidative Abgasbehandlungund Plasmasysteme
Am Lindenberg 8
71263 Weil der Stadt

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Feinstaub ist in aller Munde und leider auch in vielen Lungen. Neben dem Verkehr hat der Gesetzgeber jetzt auch die kleinen Feuerungsanlagen privater Haushalte ins Visier genommen. Insbesondere den Holzfeuerungen wird ein überproportionaler Emissionsanteil nachgesagt.
Ziel dieses Projektes ist ein praxisgeeignetes System zur Feinstaubabscheidung bei kleinen Holzfeue-rungen zu entwickeln.



Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIn einem Vorprojekt konnte bereits ein Prototyp eines Elektrofilters entwickelt werden und dessen Wirk-samkeit bewiesen werden. Es konnten Abscheidegrade von über 80 % erreicht werden. Allerdings konn-te dieser Wert aufgrund von Spannungsüberschlägen und Kriechströmen nicht gehalten werden.
Nach dem Stand der Technik kann der vorliegende Prototyp ohne Spülluft betrieben werden, wodurch der Einbau des Filters in das bestehende System integriert werden könnte.

Folgende Arbeitsschritte wurden durchgeführt:
• Entwicklung einer Hochspannungsdurchführung und von Isolatoren als wesentlicher Arbeitsschritt für das Gesamtprojekt (Ziel: kleine Verwendung von Spülluft)
• Voruntersuchungen zu einer automatischen Abreinigung mit Staubaustrag
• Entwicklung einer Regelung mit Überwachungsfunktion
• Optimierung der Strömungsführung unter Verwendung numerischer Strömungsmodellierung (Mini-mierung des Druckverlustes und Maximierung der Abscheideleistung)
• Bewertung des Gesamtentwurfs des Abscheiders anhand einer CAD-Konstruktion und anhand der untersuchten Einzelkomponenten zur Umsetzung in ein Funktionsmodell



Ergebnisse und Diskussion

Ziel dieses Projektes war der Entwurf eines Funktionsmodells für einen kompakten kleinen Elektrofilter für Biomassefeuerungen kleiner Leistung.
Hauptfokus lag dabei auf der Entwicklung einer Hochspannungsdurchführung, die über eine geeignete Maßnahme zur Vermeidung von Partikelniederschlägen und über eine Regenerationsmöglichkeit verfügt und somit einen dauerhaft verlässlichen Betrieb des Staubabscheiders gewährleisten kann. Hier konnte ein entscheidender Erfolg mit der Entwicklung eines Prototyps erreicht werden. Wesentliche Erkenntnis-se über grundlegende und spezielle Zusammenhänge konnten ermittelt werden und sind in die Entwick-lung eingegangen.
Im Rahmen des Projekts wurden mit den Einzelkomponenten viele Untersuchungen und Vorversuche unternommen. Insbesondere waren dies Funktionstests der Entwürfe von verschiedenen Isolatoren und Hochspannungsdurchführungen. Als weiterer Schwerpunkt können hier ebenfalls die vergleichenden Versuche von verschiedenen Staubniederschlagsflächen genannt werden. Bei einer Version mit ketten-förmigen Abscheideflächen wurden Abscheidegrade für die Hauptverbrennung zwischen etwas über 40 % bis rund 90 % gemessen. Die Abscheidegrade für die Anbrandphase lagen zwischen ca. 15 bis knapp 40 %. Die Druckverluste lagen bei rund 5 Pa und stiegen während den Versuchsreihen nicht an. Der Abscheider ist somit unter Ausnutzung des Kaminzuges einsetzbar.
Die Abreinigung und Staubaustragung wurde weiterverfolgt, bedürfte jedoch noch weitergehenden Ent-wicklungsschritten. Gleiches trifft auf die elektronische Überwachung und Regelung des Abscheiderbe-triebs zu. Hier konnten, aufbauend auf den durchgeführten Untersuchungen, allerdings die Randbedin-gungen und das Regelungs- bzw. Überwachungskonzept detailliert beschrieben werden.
Zur Betrachtung der Strömungssituation innerhalb des Staubabscheiders und verschiedener Einbauten wurde die numerische Strömungssimulation als Werkzeug herangezogen. Dies betraf vor allem die strömungstechnische Auslegung und Optimierung der Staubniederschlagsflächen und auch der Ge-samtkonstruktion im Hinblick auf ein neues Funktionsmodell.



Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die Ergebnisse wurden bisher noch nicht veröffentlicht.


Fazit

Im Rahmen dieses Projekts wurden grundlegende technische Probleme gelöst und der Dauerbetrieb des Abscheiders ist sichergestellt. Ein marktreifes Produkt liegt allerdings noch nicht vor. Einen Abscheider für ca. 1000 Euro Gestehungskosten zu bauen ist möglich. Es sind allerdings noch mehrere technische Probleme zu lösen und es müssen noch Entwicklungsschritte folgen.

• Erhöhung der Abscheideleistung durch verbesserte Strömungsführung und Niederschlagsflächen und durch Regelung der Hochspannung (Betrieb kurz vor Spannungsüberschlag)
• Weiterentwicklung eines automatischen Abreinigung- und Austragssystems
• vollständige Umsetzung der Filterregelung und Überwachung.

Übersicht

Fördersumme

123.118,00 €

Förderzeitraum

01.12.2011 - 28.02.2013

Bundesland

Baden-Württemberg

Schlagwörter

Klimaschutz
Ressourcenschonung
Umweltforschung
Umwelttechnik