Biomasseverbrennung in Staubfeuerungen: technische Möglichkeiten und Schadstoffemissionen
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI Verl.
1996
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| adam_text | Titel: Biomasseverbrennung in Staubfeuerungen
Autor: Kicherer, Andreas
Jahr: 1996
Inhaltsverzeichnis Seite V Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis.......................................................V Formelzeichen ........................................................ VIII 1. Einleitung .......................................................... 1 1.1 Motivation und Aufgabenstellung................................... 3 2. Energiewirtschaftliche Rahmenbedingungen zur Biomasseverbrennung ...... 5 2.1 Treibhausproblematik ........................................... 5 2.1.1 C0 2 - und N 2 0-Emissionen bei der Biomasseproduktion.......... 7 2.1.2 Treibhausgasemissionen bei der Miscanthuskette .............. 9 2.2 Potentiale der verschiedenen Biomassen........................... 11 2.2.1 Stroh................................................. 11 2.2.2 Resthölzer aus Forstwirtschaft und holzverarbeitender Industrie . . 13 2.2.3 Speziell angebaute Energiepflanzen........................ 13 2.3 Energieträger aus Biomassen.................................... 15 2.3.1 Gasförmige biogene Brennstoffe........................... 15 2.3.2 Flüssige Energieträger................................... 17 2.3.3 Feste Energieträger..................................... 18 2.4 Verbrennungssysteme für feste Brennstoffe......................... 19 2.4.1 Investitionskosten von Biomasseverbrennungsanlagen ......... 20 2.4.2 Großtechnische Anwendung der Biomasseverbrennung in Europa 21 2.5 Diskussion des Kapitels......................................... 24 3. Chemischer und physikalischer Aufbau der Biomasse im Vergleich zu Kohle . 26 3.1 Kurz-und Elementaranalyse..................................... 26 3.2 Molekularer Aufbau............................................ 28 3.3 Entgasungsverhalten........................................... 30 3.4 N-, S-, Cl-Bindungen ........................................... 33 3 4 1 Stickstoff.............................................. 33 3.4.2
Schwefel.............................................. 35 3.4 3 Chlor ................................................ 35 3.5 Aschezusammensetzungen...................................... 35 3.6 Stickoxidentstehung............................................ 38 3.7 Verbrennungsverhalten......................................... 40 4. Problemstellung, Lösungsansätze und Versuchsprogramm................ 43 4.1 Diskussion der Literaturrecherche................................. 43 4.2 Technik der Staubverbrennung................................... 43 4.3 Beschreibung der Versuchsanlage ................................ 45 4.3.1 Kohlenmahl-und Dosieranlage............................ 45 4.3.2 Brennkammer.......................................... 46 4.3.3 Brenner .............................................. 49 4.3.4 Biomasseaufbereitung und Dosierung....................... 50 4.3.4.1 Mahlen der Biomasse............................. 50 4.3.4.2 Ergebnisse der Mahlversuche ...................... 51 4.3.4.3 Dosieren der Biomasse ........................... 53 4.4 Meßtechnik .................................................. 55 4.5 Durchführung und Auswertung der Messungen ...................... 57
Seite Vi Inhaltsverzeichnis 5. Versuchsergebnisse................................................. 60 5.1 Biomasse/Erdgas-Mischungen................................... 61 5.1.1 Ausbrand und CO-Emissionen............................. 62 5.1.2 NO x -Emissionen........................................ 63 5.2 Reine Biomasseflammen........................................ 66 5.2.1 CO-Emissionen und Ausbrand............................. 67 5.2.2 Variation des Gesamtluftüberschusses...................... 70 5.2.3 Einfluß der Brennerkonfiguration........................... 71 5.2.4 Rauchgasrezirkulation................................... 73 5.2.5 Schleifstaubflammen mit Luftstufung im Feuerraum ............ 74 5.2.6 Luftstufung mit unterschiedlichen Biomasseflammen ........... 78 5.3 Kohle/Biomasse-Flammen....................................... 82 5.3.1 NH 3 -Freisetzung........................................ 82 5.3.2 Verbrennungsverhalten .................................. 83 5.3.2.1 Mischung vordem Brenner ........................ 84 5.3 2.2 Mischung in der Brennermuffel ..................... 91 5 3 2.3 Mischung in der Brennkammer...................... 94 5.3.3 Emissionsrelevante Untersuchungen der Mitverbrennung ....... 95 5.3.3.1 Schwefelbilanzen................................ 95 5.3.3.2 CO- und Kohlenwasserstoffemissionen............... 99 5 3 3.3 N ? 0-Emissionen................................ 101 5.3 3.4 HCl und PCDD/F-Emissionen ..................... 102 5.3.3 5 NO x -Emissionen bei der ungestuften Verbrennung ..... 104 5.4 Primärmaßnahmen zur NO x -Minderung bei der Mitverbrennung......... 108 5.4.1 Luftstufung der vorgemischten Brennstoffe.................. 108 5.4.1.1 Einfluß des Kohle/Biomasse-Verhältnisses auf die NO„-Min- derung....................................... 109 5.4.1.2 Einfluß der Ausmahlung auf die NO x -Minderung....... 110 5.4.1.3 Einfluß des Stickstoff- und Wassergehalts auf die NO x
-Emis- sion......................................... 111 5.4.2 Profilmessungen bei der Luftstufung....................... 113 5.4 3 Einfluß der Brennerkonfigurationen auf die NO x -Minderung bei der Luftstufung .......................................... 116 5.4.4 Brennstoffstufung...................................... 117 5.4.5 Vergleich der unterschiedlichen Primärmaßnahmen........... 119 5.5 Verschlackungsneigung........................................ 120 5.5.1 Ascheschmelzpunkte................................... 122 5.5.2. Chemische Analyse der Aschen.......................... 123 6. Diskussion der Ergebnisse.......................................... 126 6.1 EigeneVersuche............................................. 126 6.1.1 Mahlenergie, Korngröße und Reaktivität.................... 126 6.1.2 Ausbrand und CO ..................................... 131 6.1.3 Reaktionen des Stickstoffs............................... 133 6.1.4 Schwefel und Chlor .................................... 136 6.1.5. Abbrandverhalten ..................................... 136 6.2 Vergleich mit anderen Anlagen.................................. 137 6.2.1 Ausbrand und CO ..................................... 138 6.2.2 NO x -Emissionen....................................... 140 6.2.3 SOj-Emissionen....................................... 142 6.2.4 HCl-und Dioxinemissionen .............................. 142 6.2.5 Verbrennungsverlauf................................... 143 6.2.6 Verschlackungsneigung................................. 143
ihaltsverzeichnls Seite VII 6.3 Einbindung eines Biomasseverbrennungsmodells in ein bestehendes Berechnungsprogramm zur Kohle Verbrennung ......................... 144 6.3.1 Adaption des Kohlemodells auf Biomasseverbrennung......... 144 6.3.2 Ergebnisse der Berechnung.............................. 146 7. Zusammenfassung und Bedeutung der Ergebnisse für die Praxis.......... 149 Literaturverzeichnis.................................................. 154
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