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Emissionen bei der Verbrennung von Halmgut(Grünlandaufwüchse und Stroh)
Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft
Dipl.-Ing. Th. Hering
01.03.2011, Berlin
A bisherige Untersuchungen
B Ergebnisse der Brennstoffuntersuchungen
C Rechtliche Rahmenbedingungen
D Ergebnisse der Emissionsuntersuchungen
E Perspektiven
Inhaltsverzeichnis
Einleitung
Dipl.-Ing. Th. Hering Stand der Heuverbrennung
2
DM-Projekte der TLL / TZNR im Bereich biogene Festbrennstoffe
2. „Prüfung d. Gebrauchstauglichkeit von Non-Food Getreide und dessen Eignung für die thermische Verwertung (2001) (ILK)
1. „Voraussetzungen zur Standardisierung von biogenenFestbrennstoffen“ (1998 – 2002) (TLL/TLU - 3 Anlagen)
3. „Energetische Verwertung von Getreide und Halmgutpellets“(2002 – 2005) (TLL / TLUG / IE - 5 Anlagen)
4. „Untersuchungen zum Emissionsverhalten getreide- und halmguttauglicher Feuerungsanlagen (2004 – 2009) (TLL / TLUG / ILK - 5 Anlagen + Filtertechnik)
abgeschlossene Vorhaben (gefördert durch FNR/BMELV)
5. „Bereitstellung und Analytik von Referenzbrennstoffen“ für das Projekt „Feinstaubemissionen aus Kleinfeuerungsanlagen für Getreide- und Strohbrennstoffe (2008) (TLL / TFZ / DBFZ)
Dipl.-Ing. Th. Hering Stand der Heuverbrennung
A bisherige Untersuchungen
B Ergebnisse der Brennstoffuntersuchungen
C Rechtliche Rahmenbedingungen
D Ergebnisse der Emissionsuntersuchungen
E Perspektiven
Inhaltsverzeichnis
Einleitung
Dipl.-Ing. Th. Hering Stand der Heuverbrennung
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Koordination
F&E
Feldtests
Koordination FNR/TLL
weitere FelduntersuchungenTLL/TLUG/ILK (5 Anlagen) FH Köln (5 Anlagen), DEULA (1), FBZ (1)
FuE-Vorhabenprimäre/sekundäre Emissionsminderungen
ILK DresdenTLL Dornburg
FBZ e.V. Merseburg
TFZ Straubing
DEULA SH
FH Köln
FNR Gülzow
FH Bingen
ATZ Sulzbach Rosenberg
IVD Stuttgart
WKI Braunschweig
TU Hamburg-Harburg
Paul Künzel GmbH Prisdorf
FH Amberg-Weiden
Grimm GmbH Amberg
Dipl.-Ing. Th. Hering Stand der Heuverbrennung
Untersuchte Brennstoffe
Pellet Ballen/Häcksel
Winterweizen (Referenz) Winterweizen (Referenz) Winterweizen (Referenz) HolzpelletsWintergerste (Referenz) Winterroggen (Referenz) Winterweizen (grau) Triticale-GP PelletsWinterweizen Triticale Triticale GrüngutpelletsWintergerste GNP PelletsWinterroggen Rapspresskuchen PelletsTriticale
StrohGetreidekörner Sonstige
Untersuchte Feuerungsanlagen (Feldtests)
Getreide
[kWth] Pellet Ballen/Häcksel
Reka HKRST 30 30 Vorschubrostfeuerung X X TLLReka HKRST 60 60 Vorschubrostfeuerung X TLLReka HKRST 100 98 Vorschubrostfeuerung X X DEULAPassat C4 40 Brennmuldenfeuerung X X FH KölnBiokompakt AWK 45 SI 45 Unterschubfeuerung X X FBZ, FH KölnHeizomat HSK-RA 60 60 Kettenumlaufrost X X FH KölnÖkotherm C1L 120 Brennmuldenfeuerung X X FH KölnAgroflamm Agro 40 40 Unterschubfeuerung X X TLL, FH Köln, IVD/TFZGuntamatic Powercorn 30 30 Rostfeuerung X TLL, FH Köln, TFZLinka Linka-H 400 400 Brennmuldenfeuerung X TLLHerlt HSV 145 145 Ganzballenvergaser X TLL
Hersteller InstitutionFeuerungsprinzipTypLeistung
Brennstoffe
Stroh
Dipl.-Ing. Th. Hering Stand der Heuverbrennung
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Vorschubrostfeuerung Fa. REKA - Reka-HKRST 60, 54 kWth
Dipl.-Ing. Th. Hering Stand der Strohverbrennung
Kontinuierliche Messung von:
CO, CO2, SO2, NOx, N2O, NH3,
HCl
Diskontinuierliche Messung von:
Staub (Roh / Reingas)
PCDD/FDipl.-Ing. Th. Hering Stand der Heuverbrennung
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A bisherige Untersuchungen
B Ergebnisse der Brennstoffuntersuchungen
C Rechtliche Rahmenbedingungen
D Ergebnisse der Emissionsuntersuchungen
E Perspektiven
Inhaltsverzeichnis
Einleitung
Dipl.-Ing. Th. Hering Stand der Heuverbrennung
Brennstoffeigenschaften - Vergleich Rohaschegehalte(Vorgebirgslage: Glatthafer)
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
14,0
16,0
Ro
hasch
eg
eh
alt
[%
d. T
M]
M AX 2,0 1,9 3,0 2,1 4,9 4,8 8,4 12,8 9,3 10,9 12,0 7,6 4,5 1,2 2,2
M IN 1,5 1,3 1,9 1,6 3,0 4,1 2,6 3,2 3,0 4,8 4,0 3,4 0,6 0,3 0,2
M W 1,7 1,6 2,5 2,1 3,5 4,4 5,5 6,3 6,5 8,0 8,0 5,0 2,0 0,6 0,8
n = 25 n = 23 n = 25 n = 15 n = 5 n = 14 n = 52 n = 55 n = 51 n = 46 n = 47 n = 42 n = 288 n = 12 n = 51
Wi - Roggen
Wi - Weizen
Wi - Gerste
Wi - Trit icale
Hafer Wi - Raps
Wi - Roggen (Avanti)
Wi - Weizen (Batis)
Wi - Gerste
(Theresa)
Hafer (Flämlings-
lord)
Wi - Raps (Express)
Trit icale - GP
Pappel Laubholz Nadelholz
Körner HolzStroh
Gan
zp
fla
nze
Dipl.-Ing. Th. Hering Stand der Strohverbrennung
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Dipl.-Ing. Th. Hering Stand der Heuverbrennung
Vergleich der Anteile der aerosolbildenden ElementeWW WG WWSP GTP DIN-HP MP WWSP/ HP MP GTP/ HP RKP
n = 3 n = 3 n = 8 n = 1 n = 1 n = 2 n = 1 n = 1S mg/kg TM 1700 1300 800 700 0 500 500 6800Cl mg/kg TM 800 900 400 600 100 400 300 200K mg/kg TM 3200 4600 5500 5100 300 2800 3200 10500Na mg/kg TM 58 54 156 60 52 95 56 <0,01Zn mg/kg TM 26 31 9 22 18 12 18 56Pb mg/kg TM 0,021 0,025 0,393 0,38 1,37 0,71 0,6 0,18Summe mg/kg TM 5784 6885 6865 6482 471 3808 4075 17556
Element Einheit
18103Summe
1Pb
24Zn
113Na
15888K
1045Cl
1033S
n = 8mg/kg TM
Heu
28918.10.
23315.10.
27414.10.Staub
mg/Nm³; 13 % O2
DatumNennlast MW:
260 mg/Nm³
entspricht bei Faktor 2,6 etwa
100 mg/Nm³
bei Stroh
Ergebnisse der Messungen am Reka-HKRST 60, WWSH, 54 kWth
REKA 56 kW, Wi-Weizenstrohhäcksel (Referenz)
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
CO
, N
OX, S
O2, G
es.-
C, S
tau
b [m
g/N
m³,
tr.;
13
% O
2]
MAX 264 456 135 6 67
MIN 49 386 111 2 29
MW 98 423 120 3 48
CO NOX SO2 Ges.-C Staub
n = 11 n = 11 n = 11 n = 10 n = 10
Messung durch ILK
Dipl.-Ing. Th. Hering Stand der Strohverbrennung
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Brennstoffeigenschaften - Vergleich Stickstoff(Vorgebirgslage: Glatthafer)
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
3,50
4,00
4,50
Sti
cksto
ffg
eh
alt
[%
d.
TM
]
M AX 1,97 2,59 2,22 2,18 2,27 3,85 1,13 0,93 1,27 1,13 1,49 1,42 1,22 2,66 0,28
M IN 1,51 2,10 1,59 1,66 1,54 3,21 0,33 0,28 0,29 0,22 0,42 0,38 0,19 0,11 0,07
M W 1,72 2,36 1,96 1,91 1,87 3,51 0,59 0,58 0,63 0,53 0,76 1,06 0,56 0,49 0,14
n = 25 n = 23 n = 25 n = 15 n = 5 n = 14 n = 52 n = 55 n = 51 n = 46 n = 47 n = 42 n = 288 n = 55 n = 41
Wi - Roggen
Wi - Weizen
Wi - Gerste
Wi - Trit icale
Hafer Wi - Raps
Wi - Roggen (Avant i)
Wi - Weizen (Batis)
Wi - Gerste
(Theresa)
Hafer (Flämlings-
lord)
Wi - Raps (Express)
Trit icale - GP
Pappel Laubholz Nadelholz
Körner HolzStroh
Gan
zp
fla
nze
Dipl.-Ing. Th. Hering Stand der Strohverbrennung
Brennstoffeigenschaften - Vergleich Chlor(Vorgebirgslage: Glatthafer)
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
1,60
1,80
2,00
Ch
lorg
eh
alt
[%
d. T
M]
M AX 0,09 0,10 0,18 0,07 0,12 0,07 0,73 0,67 1,56 1,69 1,83 0,53 0,11 0,07 0,02
M IN 0,03 0,07 0,08 0,03 0,05 0,02 0,03 0,02 0,03 0,06 0,06 0,01 0,00 0,01 0,00
M W 0,07 0,08 0,13 0,05 0,10 0,04 0,24 0,23 0,43 0,64 0,58 0,16 0,02 0,02 0,01
n = 25 n = 23 n = 25 n = 15 n = 5 n = 14 n = 52 n = 55 n = 51 n = 46 n = 47 n = 42 n = 288 n = 44 n = 36
Wi - Roggen
Wi - Weizen
Wi - Gerste
Wi - Trit icale
Hafer Wi - Raps
Wi - Roggen (Avant i)
Wi - Weizen (Bat is)
Wi - Gerste
(Theresa)
Hafer (Flämlings-
lord)
Wi - Raps (Express)
Trit icale - GP
Pappel Laubholz Nadelholz
Körner HolzStroh
Gan
zp
fla
nze
Dipl.-Ing. Th. Hering Stand der Strohverbrennung
8
Dipl.-Ing. Th. Hering Stand der Heuverbrennung
y = 215,03x + 13,734
R2 = 0,656
0
30
60
90
120
0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40ChlorgehaltBrennstoff [% d. TM]
HC
l [m
g/N
m3, tr
.; 1
3%
O2]
WWSP
GTP
MP WWSP/HP
MP GTP/HP
HP
HCl-Emissionen in Abhängigkeit von Chlor im Brennstoff
Dipl.-Ing. Th. Hering Stand der Heuverbrennung
y = 2590,9x1,3555
R2 = 0,9399
0
50
100
150
200
250
300
0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0,18SchwefelgehaltBrennstoff [% d. TM]
SO
2 [
mg
/Nm
3, tr
.; 1
3%
O2]
WWSP
GTP
MP WWSP/HP
MP GTP/HP
HP
SO2-Emissionen in Abhängigkeit von Schwefel im Brennstoff
9
Dipl.-Ing. Th. Hering Stand der Heuverbrennung
y = 600,09x0,4605
R2 = 0,9669
0
300
600
900
1200
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00StickstoffgehaltBrennstoff [% d.TM]
NO
x [
mg
/Nm
3, tr
.;13%
O2]
WWSP
GTP
MP WWSP/HP
MP GTP/HP
HP
NOx-Emissionen in Abhängigkeit von Stickstoff im Brennstoff
A bisherige Untersuchungen
B Ergebnisse der Brennstoffuntersuchungen
C Rechtliche Rahmenbedingungen
D Ergebnisse der Emissionsuntersuchungen
E Perspektiven
Inhaltsverzeichnis
Einleitung
Dipl.-Ing. Th. Hering Stand der Heuverbrennung
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Brennstoffe nach Nr. 8 § 3 der 1. BImSchV (NEU)
Grenzwerte (Typenprüfung) für Anlagen und Brennstoffe nach Nr. 8 § 3 der 1. BImSchV (Bezugs O2 13 %)
Dipl.-Ing. Th. Hering Alternative Brennstoffe in Anlagen < 1 MW
C Neue rechtliche Rahmenbedingungen
Grenzwerte (Praxismessung) für Anlagen und Brennstoffe nach Nr. 8 § 3 der 1. BImSchV (Bezugs O2 13 %; Quelle: BMU/UBA)
Dipl.-Ing. Th. Hering Alternative Brennstoffe in Anlagen < 1 MW
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A bisherige Untersuchungen
B Ergebnisse der Brennstoffuntersuchungen
C Rechtliche Rahmenbedingungen
D Ergebnisse der Emissionsuntersuchungen
E Perspektiven
Inhaltsverzeichnis
Einleitung
Dipl.-Ing. Th. Hering Stand der Heuverbrennung
Dipl.-Ing. Th. Hering Stand der Heuverbrennung
Reka 54 kW, Heuverbrennung 14.10.2010
0
200
400
600
800
1000
1200
[mg
/Nm
³; 1
3 %
Be
zug
O2]
MAX 271 662 176 32
MIN 61 519 131 9
MW 171 569 152 24
CO NOX SO2 HCl
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Dipl.-Ing. Th. Hering Stand der Heuverbrennung
Reka 54 kW, Heuverbrennung 15.10.2010
0
200
400
600
800
1000
1200
[mg/
Nm
³; 1
3 %
Bez
ug O
2]
MAX 303 672 147 28,2
MIN 79,3 523 116 13,2
MW 175 593 132 20,5
CO NOX SO2 HCl
A bisherige Untersuchungen
B Ergebnisse der Brennstoffuntersuchungen
C Rechtliche Rahmenbedingungen
D Ergebnisse der Emissionsuntersuchungen
E Perspektiven
Inhaltsverzeichnis
Einleitung
Dipl.-Ing. Th. Hering Stand der Heuverbrennung
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Erprobung innovativer Brennstoffe, Brennstoffmischungen
Feuerungssysteme und Abscheidetechniken
Erprobung als Heuhäcksel bzw. ~pellets
Perspektiven – gemischte Brennstoffe – Mischbrennstoffe
Mischanlage wassergekühlte Vorschubrostfeuerung
Metallvliesfilter
Dipl.-Ing. Th. Hering Stand der Heuverbrennung
Weitere Informationen unter
www.tll.de/ainfo bzw.