Schadstoffminderung bei Holzheizungen

Einbaumodul für Feuerungsanlagen entwickelt

In Kleinfeuerungsanlagen, vor allem in handbeschickten Anlagen, kann es beim Anheizen, im Teillastbetrieb oder beim Einsatz ungünstiger Brennstoffe zu einer unvollständigen Verbrennung kommen. Dabei bilden sich Staubpartikel, die nicht nur akute oder chronische Gesundheitsschäden verursachen, sondern auch die Umwelt und das Klima stark belasten. Verringern ließen sich die Schadstoffe in den Abgasen durch das sogenannte Einbautenmodul, das Forscher des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik IBP im Rahmen des Projekts „Verbesserung des Verbrennungs- und Emissionsverhaltens in biomassebetriebenen Einzelraumfeuerungsanlagen durch den Einsatz spezieller Einbauten“ entwickelt haben und das gleichzeitig die Effizienz des Verbrennungsvorgangs verbessern soll.

Gallerie

Bei den Modulen handelt es sich um Bauteile aus Keramik, Metall oder Kunststoff, die üblicherweise in der Verfahrenstechnik zur Verbesserung von Strömungsverhältnissen, zur Phasentrennung und zur Erzeugung großer Stoffaustauschflächen eingesetzt wird. Ihre Verwendung ist also grundsätzlich nicht neu. Neu ist jedoch, sie bei Kleinfeuerungsanlagen zu verbauen. Die Wissenschaftler testeten das Verfahren anhand der beiden gängigsten Ofenformen. Sowohl bei einer Feuerungsanlage mit schneller Wärmeabgabe in den Aufstellraum, wie es für frei stehende Raumheizer, Kamineinsätze und offene Kamine typisch ist, als auch bei einer Feuerungsanlage mit langsamer Wärmeabgabe in den Aufstellraum, wie Grund- und Speicheröfen, setzten sie Einbauten aus keramischen und metallischen Pall-Ringen, einem klassischen Füllkörper, modulweise über die Flamme im Feuerraum, wo die Feuerungsgase sie durchströmen und aufheizen. Ihre spezielle Architektur vermischt die Bestandteile des Abgases intensiv mit der Verbrennungsluft.

Die herkömmlichen Ansätze zur Emissionsminderung setzen bei Katalysatoren an, die den Vorteil haben, dass sie schon bei niedrigen Temperaturen (ab etwa 350 Grad Celsius) staub- und gasförmige Emissionen reduzieren. Doch sie besitzen auch eine Reihe von Nachteilen: Beispielsweise lässt die katalytische Wirkung mit der Zeit nach, außerdem können sie vergiften, so dass sie regeneriert oder sogar ersetzt werden müssen, was mit Kosten verbunden ist. Ein oft auch zu wenig beachteter Punkt: Sie bilden zusätzliche Schadstoffe in Form von Schwermetallen. Daher setzt das IBP mit der Einbautentechnik auf ein thermisches Verfahren.

Zwei Dinge bewirken die Einbauten: Das Holzgas wird besser mit der Verbrennungsluft durchmischt und das Modul speichert beim Durchströmen Wärme. Sinkt die Abgastemperatur während der Verbrennung unter die Modultemperatur, geben die Einbauten die gespeicherte Wärme wieder ab. Die Folge ist, dass die Einbauten also zum einen die Verbrennung in ungünstigen Betriebsphasen stabilisieren, beispielsweise wenn Holz nachgelegt wird. Außerdem verbessern sie die Effizienz der Verbrennung generell. Ein weiterer Effekt ist, dass Staub aus dem Brenngas abgeschieden wird, denn aufgrund der Adhäsion infolge ihres Ladezustands bleiben die Partikel an den Einbauten haften. In beiden Anwendungsfällen des Projekts wurde Kohlenmonoxid im Mittel um bis zu 78% reduziert, die Gesamtkohlenwasserstoffe im Abgas sogar um bis zu 95%, Feinstäube um bis zu 86%. -diko

Der ausführliche Abschlussbericht des vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) geförderten Forschungsprojekts steht im PDF-Format auf den Internetseiten des Fraunhofer Instituts für Bauphysik zum kostenfreien Download zur Verfügung (siehe Surftipps).

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