Optinox - Optimierung von Biomassefeuerungen mit dem Ziel reduzierter Stickoxidemissionen

Motivation

Stickoxide (NOx) sind schädliche Gase, die in Verbrennungsprozessen entstehen. Diese reizen und schädigen die Atemorgane und sind mitverantwortlich für sauren Regen, den Abbau der Ozonschicht in der Stratosphäre, sowie dessen Aufbau in der Troposphäre und die daraus resultierende Entstehung photochemischen Smogs. Es ist daher essentiell deren Emissionen bei der Verbrennung von Biomasse zu minimieren.

Generell können sowohl Primär- als auch Sekundärmaßnahmen zur Stickoxidminderung eingesetzt werden. Luft- und Brennstoffstufung gehören zu den Primärmaßnahmen. Selektive katalytische Reduktion (SCR) und selektive nicht katalytische Reduktion (SNCR) hingegen sind Sekundärmaßnahmen. Da nachgeschaltete SCR Lösungen in der Regel mit hohem apparativen Aufwand und dementsprechend höheren Kosten verbunden sind, bieten sich oft Primärmaßnahmen (eventuell gekoppelt mit einer SNCR) für eine kosteneffiziente Emissionsminderung an.

 

Ziele

Der Fokus des Forschungsvorhabens liegt auf der Entwicklung kosteneffizienter Maßnahmen zur Minderung der Stickoxidemissionen biomassegefeuerter, mittelgroßer Feuerungsanlagen mit einer Feuerungswärmeleistung von 1–50 MW. Hierfür wird ein systematischer Vergleich verschiedener Feuerungssysteme (Flugstrom, Wirbelschicht, Festbett) durchgeführt und resultierende Stickoxidemissionen sowie die Verteilung zwischen NO und dessen Vorläufern (HCN, NH3) innerhalb der Verbrennungszonen analysiert. Durch die Kombination aus experimentellen Untersuchungen und CFD-Simulationen wird die Übertragbarkeit des Modellansatzes sowie die Optimierung aller gängigen Biomassefeuerungen hinsichtlich reduzierter Stickoxidemissionen ermöglicht. Es wird eine hinsichtlich der Stickoxidemissionen verbesserte Feuerung ohne eine Erhöhung der Emissionen weiterer Schadstoffe (z.B. Staub, CO) angestrebt. Hierbei wird sowohl die Luftstufung als auch die Kombination aus Luftstufung und SNCR untersucht. 

 

Fördergeber

Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V.

Projektpartner

  • Lehrstuhl für Energiesysteme (TUM)
  • Professur für Regenerative Energiesysteme (TUM)

Ansprechpartner

Gabriel Roeder, Sebastian Fendt