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Bioenergie > Verbrennung > Flashcards

Verbrennung Flashcards

1
Q

Was sind die Produkte von Verbrennung?

A

Rauchgas enthaltet CO2, H2O, CO, CxHy, NOx, SOx, Ruß und Partikel

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2
Q

Was sind die unterschiedlichen Abbrandprinzipien?

A
  • Durchbrand
  • Oberer Abbrand
  • Unterer Abbrand: Vertikaler Unterbrand Sturzbrand; Seitlicher Unterbrand
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3
Q

Wie funktioniert den Durchbrand?

A

Primärluftzufuhr von unten und Heizgasabfuhr von oben

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4
Q

Wie funktioniert den oberen Abbrand?

A

Primärluft von der Seite zugeführt und Heizgasabfuhr oben

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5
Q

Wie funktioniert den vertikalen Unterbrand Sturzbrand?

A

Primärluftzufuhr von oben und Heizgasabfuhr von beiden Seiten

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6
Q

Wie funktioniert den seitlichen Unterbrand?

A

Primärluftzufuhr von der Seite unten und Heizgasabfuhr von der anderen Seite

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7
Q

Was ist den Vorteil von unteren Abbrand?

A

Brennstoff kann für viele Stunden mehr auf einmal zugegeben und es wird nur den Brennstoff unten verbrannt. Außerdem geht die Pyrolysegas durch die Oxidationszone, was besser bzgl. der Emissionen ist

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8
Q

Was sind die Arten von Feuerungen?

A
  • Festbettfeuerungen
  • Wirbelschichtfeuerungen
  • Staubfeuerung
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9
Q

Was sind die Arten von Festbettfeuerungen?

A

Rostfeuerung
Unterschubfeuerung

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10
Q

Was sind die Arten von Wirbelschichtfeuerung?

A

Stationäre Wirbelschicht
Zirkulierende Wirbelschicht

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11
Q

Wofür sind Zigarrenfeuerungen benutzt?

A

Größere Leistung und Brennstoffgröße (Ballen)

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12
Q

Wofür sind Schachtfeuerungen benutzt?

A

Für kleinere Leistung und groß bis mittelgroße Brennstoff (Scheite, Hackgut, Pellets)

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13
Q

Wofür sind Vorschubfeuerungen benutzt?

A

Für größere Leistung und groß bis kleine Brennstoff (Scheite, Hackgut, Pellets, Häcksel, Späne)

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14
Q

Wofür sind Wirbelschichtfeuerungen benutzt?

A

Für größere Leistung und mittel bis kleine Brennstoff (Hackgut, Pellets, Häcksel, Späne)

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15
Q

Wofür sind Unterschubfeuerungen benutzt?

A

Für klein bis mittel Leistung und mittel bis kleine Brennstoff (Hackgut, Pellets, Häcksel, Späne)

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16
Q

Wofür sind Einblasfeuerungen benutzt?

A

Für größere Leistung und kleine Brennstoff (Späne, Staub)

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17
Q

Was ist der Vorteil von Abwurffeuerung?

A

Der Brennstoff ist vom Feuer geschützt, bevor es im Brennkammer ist

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18
Q

Wie funktioniert allgemein eine Verbrennung in der Feuerung?

A
  • Brennstoff zugeführt
  • verbrannt durch Primärluftzufuhr (für Pyrolyse und Vergasung) und dann Sekundärluftzufuhr (Ausbrand)
  • Asche wird durch eine Mechanismus im Aschesammler geschoben bzw. gestoßen
  • Wärme wird durch Wärmeübertrager durchgeführt (z.B Wasser), was die Wärme transportiert
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19
Q

Warum sind Biomasse außer Holz schwierige Brennstoffe?

A

Ascheerweichung und Probleme mit Emissionen, wie Chlorkorossion

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20
Q

Was sind die Lösungen für die Ascheproblem bei Biomassenverbrennung?

A

Aschschieber (Durch Anlagentechnik)
Laugen durch perkolierende Flüssigkeit (z.B. Wasser)
Additivierung (z.B. CaOH) um Erweichung- und Fließentemperatur zu erhöhen

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21
Q

Wie geht den großen Strohkraftwerk in Emlichheim mit Asche um?

A

Vibrationsrost

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22
Q

Warum ist Ascheerweichung ein Problem?

A

Brennbett wächst zu und keine vernünftige Durchströmung von Luft ist möglich

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23
Q

Warum ist Ascheerweichung ein Problem besonders bei Wirbelschicht?

A

Düsen wodurch Luft eingeblasen werden, sind verklebt

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24
Q

Wie viel Prozent Asche gibt es in Stroh?

A

5,15%

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25
Q

Welche Komponenten in der Asche führen zu mehr Ascheschmelze?

A

Kalium, Natrium und Silicium

26
Q

Welche Komponenten in der Asche führen zu wenige Ascheschmelze?

A

Aluminium, Calcium und Magnesium

27
Q

Welcher Gehalt von Kalium führt zur niedrigsten Schmelzetemperatur?

A

Mittlerer Gehalt

28
Q

Was sind die Phasen des Schmelzvorgangs?

A

1 Ausgangsprobe (entspricht Form & Größe bei 550 °C)
2 Schrumpfung = Sinterbeginn
3 Erweichung
4 Halbkugel
5 Fließen

29
Q

Wie läuft Chlorkorrosion?

A

Chlor geht im Oxidschicht und reagiert mit Fe. Es bildet ein Zyklus von diesen Reaktionen (Chlorpumpe). D.h., nachdem die Korrosion angefangen ist, geht es schneller

30
Q

Welche Brennstoffe haben größten Chlorgehalt?

A

Stroh, Heu, Miscanthus

31
Q

Durch welche Methoden kann Biomasse in KWK verwendet werden?

A

Dampf Kraftwerk oder ORC (Organic Rankine Cycle: quasi Dampfturbine, aber andere Substanz mit niedrigerem Siedepunkt als Wasser)

32
Q

Was sind die Emissionen bzw. Schadstoffe, die bei Biomassenverbrennung entstehen?

A

CO2, H2O, CO, SO2, HCl, NOx, Ruß, PAK, Partikel

33
Q

Auf welchen Eigenschaften von Partikeln muss man beachten?

A

◼ Konzentration
◼ Größe und Größenverteilung
◼ Morphologie (Partikelstruktur)
◼ Chemische Zusammensetzung
◼ Agglomerations- und Verklebungseigenschaften
◼ El. Leitfähigkeit, Staubwiderstand

34
Q

Was sind die 3 Hauptkategorien von Partikeln?

A

◼ Mineralische Verbindungen (Salze, Metalle): Bei guten Verbrennungsbedingungen, mit ausreichend Sauerstoff im Glutbett
◼ Ruß (Black Carbon): Syntheseprodukt aus KWs, unter Sauerstoffmangel, in heißen Zonen
◼ Organische Kondensate (Brown Carbon, COC): Zersetzungsprodukte, Pyrolyse, kalte Verbrennung, unvollständige Umsetzung der Biomasse

35
Q

Was sind die Größen der Partikeln von kleinste bis größte?

A
  • Anorganische Salz-Partikel: d_p < 100 nm (Ultrafeinstaub)
  • Anorganische Ruß-Partikel und OC (wie PAK): d_p ca. 100 nm (Feinstaub)
  • Anorganische oxidische Partikel: 100 nm < d_p < 10000 nm (Ultrafeinstaub)
  • Anorganische Aschepartikel und unverbrannte Brennstoffpartikel: d_p > 10000 nm (Ultrafeinstaub)
36
Q

Welche Prozent von Partikeln in Kleinfeuerungsanlagen sind < 1 mu*m?

A

70-92%

37
Q

Welche Anlage ist am schlechtesten für Partikemissionen?

A

Kamin Ofen

38
Q

Was in der Asche bestimmen Partikelemission?

A

Aerosolbildner (K, Na, Pb, Zn) führen zur höhere Gesamtstaubemissionen

39
Q

Was weisen erhöhte Aschewerte auf?

A

Rind und KUP (Weil sie meisten Pappel und Weidenholz sind)

40
Q

Wie sind die CO-Emissionen in unterschiedlichen Feruerungen von groß bis niedrig?

A

◼ Einfache handbeschickte Holzfeuerung
◼ Stückholzkessel mit unterem Abbrand
◼ Automatisch beschickte Holzfeuerung mit Verbrennungstechnik Stand 1990
◼ Automatisch beschickte Holzfeuerung mit optimierter Verbrennungstechnik

Hinweis: die Feuerung mit niedrigen Emissionen brauchen kleinere Luftzahl

41
Q

Wie hängen CO-Emissionen vom Brennstoffwassergehalt zusammen?

A

Je höher der Wassergehalt, desto höher die CO-Emissionen. Deshalb ist Trocknung wichtig.

42
Q

Wie korrelieren CO-Gehalt mit Kohlenwasserstoffgehalt?

A

◼ Kohlenwasserstoffe korrelieren mit CO-Gehalt
◼ CO = Indikator für schlechten Ausbrand

43
Q

Welche Art von NOx ist das größte Problem?

A

Brennstoff-NOx. Thermisches NOx und Promptes NOx spielen nur geringe Rolle.

44
Q

Welche Biomassebrennstoffe haben die größte Brennstoff-NOx Gehalt und bei welchem ist das ein Problem?

A

Tier Mehl, Klärschlamm und Rapskorn haben große Mengen. Aber in der Einsetzung ist das bei Stroh ein Problem.

45
Q

Was sind die Methoden, um NOx-Emissionen zu reduzieren?

A
  • Low NOx Verbrennung mit Luftstufung (lambda ca. 0,7 bei Primärluft), um reduzierende Bedingungen zu schaffen. Das ist bei großen Mengen von NOx Gehalt gut
  • SNCR Entstickung (Selektiv Nicht Katalytische Reduktion)
  • SCR Entstickung (Selektiv Katalytische Reduktion)
  • Wenig Sauerstoffüberschuss: Gute Durchmischung der Gase über dem Festbett durchAbgasrezirkulation
46
Q

Wofür sind 1.,13., 17., 44. BImSchV?

A

Kleinanlagen, Großanlagen, Abfallanlagen und Mittelgroße Anlagen (vorher in TA Luft)

47
Q

Wie groß sind Kleinanlagen?

A

Bis 1 MW für alle außer Stroh und ähnliche pflanzliche Stoffe. Aber für Altholzkategorie II fängt bei 30 kW und Altholzkategorie III und IV sind durch 17. BImSchV geregelt.

48
Q

Wie groß sind mittelgroße Anlagen?

A

1 MW- 50 MW. Ab 100 kW für Stroh und ähnliche pflanzliche Stoffe.

49
Q

Wie groß sind Großanlagen?

A

Ab 50 MW

50
Q

Was ist der Grenzwert für Staub nach 1. BImSchV?

A

0,02 g/m3

51
Q

Was ist der Grenzwert für CO für Kategorie 6 & 7 (bearbeitete Holz aber nicht als Pellets und Briketts und ohne Holzschutzmittel) nach 1. BImSchV?

A

0,4 g/m3 für Anlagen > 30 kW und < 500 kW.
0,3 g/m3 für > 500 kW

52
Q

Was ist der Grenzwert für CO für Kategorie 8 & 13 (Stroh, ähnliche pflanzliche Stoffe und sonstige NaWaRo) nach 1. BImSchV?

A

0,4 g/m3 für Anlagen > 4 kW und < 100 kW

53
Q

Was sind die Emissionsgrenzwerte (PCDD/F; CO; NOx) für BS Nr. 8 und 13 (Typprüfung)

A

◼ PCDD/F: 0,1 ng TEQ/m3
◼ CO: 250 mg/m3
◼NOx: 1.Stufe 600 mg/m3; 2.Stufe 500 mg/m3

54
Q

Was sind die allgemeine Emissionsminderungsmaßnahmen?

A

◼ Brennstoff
- Aufbereitung und Konfektionierung (Stückigkeit, Rindenanteil)
- Additivierung
◼ Anlagentechnik Primärmaßnahmen: CO, CxHy, NOx
- Luftverteilung/-stufung (Primär/Sekundär)
- Verbrennungsluftvorwärmung
- Brennstoffbewegung (Aufgabe, Schürung)
◼ Anlagentechnik Sekundärmaßnahmen: Partikel, Ruß, Teere
- Nachgeschaltete Abscheider

55
Q

Was sind sekundär Abscheidverfahren zur Feinstaubabscheidung?

A

◼ Massenkraft: Zyklon (für größere Partikeln)
◼ Wäscher
◼ Filternder Abscheider: Oberfläche; Tiefenfilter
◼ Elektrostatischer Abscheider

56
Q

Wo wird Zyklon normalerweise benutzt?

A

Als Vorfilter für große Anlagen ab 50 kW , meist in Feuerung integriert

57
Q

Was funktioniert Elektrostatischer Abscheider?

A

◼ Aufladung durch elektrisches Feld (Gleichspannung)
◼ Durch Koronaentladung werden Gasionen gebildet
◼ Gasionen geben Ladung an die Partikel ab
◼ Abscheidung der Partikel auf Niederschlagsfläche

58
Q

Was sind die Bauformen von Elektrostatischer Abscheider?

A

◼ Rohrelektrofilter
◼ Plattenelektrofilter
◼ Kombinierte Bauweisen

59
Q

Wie funktioniert die Abreinigung von Elektrostatischer Abscheider?

A

◼ Nass (Wasserstrahl)
◼ Trocken (mechanisch, Bürsten)

60
Q

Was ist das Problem mit katalytische Abscheider?

A

Es funktioniert gut aber muss oft gewechselt werden

61
Q

Was sind die Probleme mit katalytische Abscheider?

A

◼ Verkleben der Oberfläche durch Organik und Taupunktsunterschreitung
◼ Hohe Rußanteile

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