Verbrennung Flashcards
Was sind die Produkte von Verbrennung?
Rauchgas enthaltet CO2, H2O, CO, CxHy, NOx, SOx, Ruß und Partikel
Was sind die unterschiedlichen Abbrandprinzipien?
- Durchbrand
- Oberer Abbrand
- Unterer Abbrand: Vertikaler Unterbrand Sturzbrand; Seitlicher Unterbrand
Wie funktioniert den Durchbrand?
Primärluftzufuhr von unten und Heizgasabfuhr von oben
Wie funktioniert den oberen Abbrand?
Primärluft von der Seite zugeführt und Heizgasabfuhr oben
Wie funktioniert den vertikalen Unterbrand Sturzbrand?
Primärluftzufuhr von oben und Heizgasabfuhr von beiden Seiten
Wie funktioniert den seitlichen Unterbrand?
Primärluftzufuhr von der Seite unten und Heizgasabfuhr von der anderen Seite
Was ist den Vorteil von unteren Abbrand?
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
Was sind die Arten von Feuerungen?
- Festbettfeuerungen
- Wirbelschichtfeuerungen
- Staubfeuerung
Was sind die Arten von Festbettfeuerungen?
Rostfeuerung
Unterschubfeuerung
Was sind die Arten von Wirbelschichtfeuerung?
Stationäre Wirbelschicht
Zirkulierende Wirbelschicht
Wofür sind Zigarrenfeuerungen benutzt?
Größere Leistung und Brennstoffgröße (Ballen)
Wofür sind Schachtfeuerungen benutzt?
Für kleinere Leistung und groß bis mittelgroße Brennstoff (Scheite, Hackgut, Pellets)
Wofür sind Vorschubfeuerungen benutzt?
Für größere Leistung und groß bis kleine Brennstoff (Scheite, Hackgut, Pellets, Häcksel, Späne)
Wofür sind Wirbelschichtfeuerungen benutzt?
Für größere Leistung und mittel bis kleine Brennstoff (Hackgut, Pellets, Häcksel, Späne)
Wofür sind Unterschubfeuerungen benutzt?
Für klein bis mittel Leistung und mittel bis kleine Brennstoff (Hackgut, Pellets, Häcksel, Späne)
Wofür sind Einblasfeuerungen benutzt?
Für größere Leistung und kleine Brennstoff (Späne, Staub)
Was ist der Vorteil von Abwurffeuerung?
Der Brennstoff ist vom Feuer geschützt, bevor es im Brennkammer ist
Wie funktioniert allgemein eine Verbrennung in der Feuerung?
- 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
Warum sind Biomasse außer Holz schwierige Brennstoffe?
Ascheerweichung und Probleme mit Emissionen, wie Chlorkorossion
Was sind die Lösungen für die Ascheproblem bei Biomassenverbrennung?
Aschschieber (Durch Anlagentechnik)
Laugen durch perkolierende Flüssigkeit (z.B. Wasser)
Additivierung (z.B. CaOH) um Erweichung- und Fließentemperatur zu erhöhen
Wie geht den großen Strohkraftwerk in Emlichheim mit Asche um?
Vibrationsrost
Warum ist Ascheerweichung ein Problem?
Brennbett wächst zu und keine vernünftige Durchströmung von Luft ist möglich
Warum ist Ascheerweichung ein Problem besonders bei Wirbelschicht?
Düsen wodurch Luft eingeblasen werden, sind verklebt
Wie viel Prozent Asche gibt es in Stroh?
5,15%
Welche Komponenten in der Asche führen zu mehr Ascheschmelze?
Kalium, Natrium und Silicium
Welche Komponenten in der Asche führen zu wenige Ascheschmelze?
Aluminium, Calcium und Magnesium
Welcher Gehalt von Kalium führt zur niedrigsten Schmelzetemperatur?
Mittlerer Gehalt
Was sind die Phasen des Schmelzvorgangs?
1 Ausgangsprobe (entspricht Form & Größe bei 550 °C)
2 Schrumpfung = Sinterbeginn
3 Erweichung
4 Halbkugel
5 Fließen
Wie läuft Chlorkorrosion?
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
Welche Brennstoffe haben größten Chlorgehalt?
Stroh, Heu, Miscanthus
Durch welche Methoden kann Biomasse in KWK verwendet werden?
Dampf Kraftwerk oder ORC (Organic Rankine Cycle: quasi Dampfturbine, aber andere Substanz mit niedrigerem Siedepunkt als Wasser)
Was sind die Emissionen bzw. Schadstoffe, die bei Biomassenverbrennung entstehen?
CO2, H2O, CO, SO2, HCl, NOx, Ruß, PAK, Partikel
Auf welchen Eigenschaften von Partikeln muss man beachten?
◼ Konzentration
◼ Größe und Größenverteilung
◼ Morphologie (Partikelstruktur)
◼ Chemische Zusammensetzung
◼ Agglomerations- und Verklebungseigenschaften
◼ El. Leitfähigkeit, Staubwiderstand
Was sind die 3 Hauptkategorien von Partikeln?
◼ 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
Was sind die Größen der Partikeln von kleinste bis größte?
- 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)
Welche Prozent von Partikeln in Kleinfeuerungsanlagen sind < 1 mu*m?
70-92%
Welche Anlage ist am schlechtesten für Partikemissionen?
Kamin Ofen
Was in der Asche bestimmen Partikelemission?
Aerosolbildner (K, Na, Pb, Zn) führen zur höhere Gesamtstaubemissionen
Was weisen erhöhte Aschewerte auf?
Rind und KUP (Weil sie meisten Pappel und Weidenholz sind)
Wie sind die CO-Emissionen in unterschiedlichen Feruerungen von groß bis niedrig?
◼ 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
Wie hängen CO-Emissionen vom Brennstoffwassergehalt zusammen?
Je höher der Wassergehalt, desto höher die CO-Emissionen. Deshalb ist Trocknung wichtig.
Wie korrelieren CO-Gehalt mit Kohlenwasserstoffgehalt?
◼ Kohlenwasserstoffe korrelieren mit CO-Gehalt
◼ CO = Indikator für schlechten Ausbrand
Welche Art von NOx ist das größte Problem?
Brennstoff-NOx. Thermisches NOx und Promptes NOx spielen nur geringe Rolle.
Welche Biomassebrennstoffe haben die größte Brennstoff-NOx Gehalt und bei welchem ist das ein Problem?
Tier Mehl, Klärschlamm und Rapskorn haben große Mengen. Aber in der Einsetzung ist das bei Stroh ein Problem.
Was sind die Methoden, um NOx-Emissionen zu reduzieren?
- 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
Wofür sind 1.,13., 17., 44. BImSchV?
Kleinanlagen, Großanlagen, Abfallanlagen und Mittelgroße Anlagen (vorher in TA Luft)
Wie groß sind Kleinanlagen?
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.
Wie groß sind mittelgroße Anlagen?
1 MW- 50 MW. Ab 100 kW für Stroh und ähnliche pflanzliche Stoffe.
Wie groß sind Großanlagen?
Ab 50 MW
Was ist der Grenzwert für Staub nach 1. BImSchV?
0,02 g/m3
Was ist der Grenzwert für CO für Kategorie 6 & 7 (bearbeitete Holz aber nicht als Pellets und Briketts und ohne Holzschutzmittel) nach 1. BImSchV?
0,4 g/m3 für Anlagen > 30 kW und < 500 kW.
0,3 g/m3 für > 500 kW
Was ist der Grenzwert für CO für Kategorie 8 & 13 (Stroh, ähnliche pflanzliche Stoffe und sonstige NaWaRo) nach 1. BImSchV?
0,4 g/m3 für Anlagen > 4 kW und < 100 kW
Was sind die Emissionsgrenzwerte (PCDD/F; CO; NOx) für BS Nr. 8 und 13 (Typprüfung)
◼ PCDD/F: 0,1 ng TEQ/m3
◼ CO: 250 mg/m3
◼NOx: 1.Stufe 600 mg/m3; 2.Stufe 500 mg/m3
Was sind die allgemeine Emissionsminderungsmaßnahmen?
◼ 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
Was sind sekundär Abscheidverfahren zur Feinstaubabscheidung?
◼ Massenkraft: Zyklon (für größere Partikeln)
◼ Wäscher
◼ Filternder Abscheider: Oberfläche; Tiefenfilter
◼ Elektrostatischer Abscheider
Wo wird Zyklon normalerweise benutzt?
Als Vorfilter für große Anlagen ab 50 kW , meist in Feuerung integriert
Was funktioniert Elektrostatischer Abscheider?
◼ Aufladung durch elektrisches Feld (Gleichspannung)
◼ Durch Koronaentladung werden Gasionen gebildet
◼ Gasionen geben Ladung an die Partikel ab
◼ Abscheidung der Partikel auf Niederschlagsfläche
Was sind die Bauformen von Elektrostatischer Abscheider?
◼ Rohrelektrofilter
◼ Plattenelektrofilter
◼ Kombinierte Bauweisen
Wie funktioniert die Abreinigung von Elektrostatischer Abscheider?
◼ Nass (Wasserstrahl)
◼ Trocken (mechanisch, Bürsten)
Was ist das Problem mit katalytische Abscheider?
Es funktioniert gut aber muss oft gewechselt werden
Was sind die Probleme mit katalytische Abscheider?
◼ Verkleben der Oberfläche durch Organik und Taupunktsunterschreitung
◼ Hohe Rußanteile
