Kleinfeuerungen für Strohpellets

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Das Erntenebenprodukt Stroh stellt als erneuerbare Energiequelle für die Wärmenutzung ein hohes Potenzial dar. In Studien wird das energetische Nutzungspotenzial mit 1,2–5,6 % des gesamten Wärmebedarfs der Bundesrepublik Deutschland angegeben. Allerdings ist Stroh als Brennstoff kritisch zu betrachten, da diese halmgutartige Biomasse gegenüber Holz einen erhöhten Brennstoffstickstoff- und Ascheanteil besitzt. Dabei ist die Asche reich an Chlor, Kalium, Natrium und Silizium. Chlor ist aufgrund erhöhter Korrosionen und Emissionen problematisch. Zudem haben Chlor, Natrium, Silizium und insbesondere Kalium einen hohen Einfluss auf die Ascheerweichungstemperatur.

Um diese Problematiken bewältigen zu können, sind robuste industrielle Verbrennungssysteme für den Leistungsbereich > 40 Kilowatt entwickelt worden. Diese Systeme umfassen Bewegungen des Brennbetts durch Schubroste, Kühlung des Brennbetts durch wassergekühlte Roste, gestufte Verbrennung und Sekundärmaßnahmen zur Emissionsminderung. Diese Maßnahmen sind jedoch mit einem großen technischen und ökonomischen Aufwand verbunden. Daher ist der Einsatz von Stroh zurzeit noch auf mittelgroße bis große Feuerungen beschränkt. Ziel des Projekts „Kleinfeuerungen für Strohpellets“ ist die Erschließung von Stroh als Brennstoff für Kleinfeuerungen im Leistungsbereich von 10 Kilowatt bis 40 Kilowatt.

Im vorangegangenen Ziel2-Projekt „StrohEnergie.NRW“ wurden bereits erste Untersuchungen und Entwicklungsarbeiten durchgeführt. Durch die Laugung und Additivierung des Strohs konnte der Problematik der Cl-Korrosionen und Emissionen sowie der niedrigen Ascheerweichungstemperatur bei der Verbrennung von Strohpellets in einer Fallschachtfeuerung entgegengewirkt werden. Zudem brannten die Strohpellets nahezu vollständig aus. Die einzige Problematik bei der Verbrennung der konfektionierten Strohpellets waren die Ascheversinterungen. Diese führten dazu, dass die Pellets in ihrer ursprünglichen Form als leicht zerstörbares Ascheskelett bestehen bleiben konnten. Durch eine einfache Schürung des Glutbetts ließ sich der Betrieb der Feuerung über eine Betriebszeit von einigen Stunden aufrechterhalten. Eine systematische Optimierung der Schürung war im Rahmen des Ziel2-Projektes nicht mehr möglich.

An der beschriebenen Problematik setzt das vorgestellte Projekt an. Es sollen Rost- bzw. Brennerkonzepte entwickelt werden, durch welche die Versinterungen aufgebrochen bzw. die Brennbetttemperatur – primär ursächlich für die Verschlackung – durch Schürkonzepte in Kombination mit einer Anpassung der Luftstufung kontrolliert werden können. Unterstützt werden die experimentellen Untersuchungen des TEER durch Simulationsrechnungen des Lehrstuhls für Energieanlagen und Energieprozesstechnik, kurz LEAT, der Ruhr-Universität Bochum. Anhand der Simulationen wird der Einfluss der Schürung bewertet und örtliche Temperaturspitzen im Brennbett identifiziert.

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