Massnahmen zur feuerungsseitigen Emissionsminderung bei der Holzverbrennung in gewerblichen Feuerungsanlagen

The combustion of natural wood chips in current automatic firing systems leads to emissions of NO_x < 200 mg/m"3 and Particular Matter (PM)<50 mg/m"3. During the combustion of chipboard residues NO_x emissions can reach 1000 mg/m"3 and PM 500 mg/m"3, as they accrue particularly at furniture industry and carpenters. To achieve better particle burnout and lower NO_x concentrations a new firing concept has been developed and tested. State of the art in the area of commercial wood firings was the #lambda#- and temperature controlled underfeed firing. Based on this firing type, a stage combustion was realized by a separation of the furnace in primary and secondary combustion chamber. Within the first step of development the burnout zone was optimised to improve particle burnout with simultaneous particle separation. Secondary air supply was made with a special fan to produce a swirl flow inside the cylindrical combustion chamber. Similar as in a cyclone particles were carried in a reverse flow to the furnace wall where is sufficient time for burnout. The good mixing performance of air and combustion gases is another benefit of the produced swirl flow. The aim of further development was to achieve the necessary conditions for primary NO_x reduction with a new design of the primary zone of the furnace. Therefore hot gas from the end of combustion chamber or exhaust gas was recirculated to reduce the amount of primary air. The new primary zone of the combustion chamber was combined with the well working burnout zone with integrated particle separation. The combustion behaviour of this combined furnace was investigated and optimised on a test stand. During continuous combustion of coated chipboards (fuel N-content 4,3%) NO_x concentrations of 450 mg/m"3 were measured, which correspond to a 40% reduction in comparison with a common underfed firing. CO concentrations of 30 mg/m"3 were on a very low level and particle concentrations were lower than 50 mg/m"3 without additional precipitation. The test results showed that primary emission reduction depends strictly on the combustion conditions in the furnace. That requires high standards on measuring and control technology as well as on homogeneity of the fuel. Numerical simulations of the combustion process in the primary and secondary part of the furnace were used to provide a complex view of important parameters as temperature, residence time, velocity and oxygen concentration at any position in the furnace. The results showed that numerical simulation is a powerful instrument for furnace design and construction. Further numerical simulation enable the optimisation of combustion parameter setting to achieve maximal primary emission reduction. (orig.)Gegenwaertig werden in gewerblichen Holzfeuerungsanlagen beim Verbrennen von naturbelassenem Holz NO_x-Werte <200 mg/m"3 und Partikelkonzentrationen <50 mg/m"3 erreicht. Mit Brennstoffen aus der Holzwerkstoffbearbeitung, wie sie insbesondere in holzbe- und -verarbeitenden Betrieben anfallen, koennen die NO_x-Konzentrationen bis zu 1000 mg/m"3 und die Partikelkonzentrationen bis zu 500 mg/m"3 erreichen. In dieser Arbeit wurde ein neues Feuerungskonzept zur Verbesserung des Partikelausbrandes und der gleichzeitigen feuerungsseitigen NO_x-Minderung entwickelt und getestet. Ausgehend vom Stand der Technik, einer modernen #lambda#- und temperaturgeregelten Unterschubfeuerung, wurde zunaechst durch einen raeumlich geteilten Feuerraum eine gestufte Verbrennung realisiert. Die Ausbrandzone dieser zweistufigen Feuerung wurde dabei so gestaltet, dass sie aufgrund der dortigen Stroemungsfuehrung gleichzeitig als Partikelabscheider wirkt. D.h. grobe Partikel werden im heissen Teil des Feuerraumes abgeschieden und koennen dort ausgebrannt werden. In einem weiteren Schritt wurde der Primaerteil des Feuerraumes durch Vergroesserung und Gasrueckfuehrung dahingehend umgestaltet, dass die notwendigen Bedingungen zur feuerungsseitigen NO_x-Minderung erfuellt wurden. Beim Test des entwickelten Feuerungskonzeptes wurde im kontinuierlichen Lastbetrieb mit beschichteten Spanplatten (N-Gehalt 4,3%) eine mittlere NO_x-Konzentration von ca. 450 mg/m"3 gemessen, was gegenueber einer konventionellen Unterschubfeuerung eine NO_x-Minderung um ca. 40% darstellt. Die mittlere CO-Konzentration betrug 30 mg/m"3 und die Partikelkonzentrationen lagen ohne nachgeschalteten Staubabscheider deutlich unter 50 mg/m"3. Grundsaetzlich koennen durch feuerungsseitige Massnahmen die Emissionen bei der Verbrennung, besonders bei schwierigen Brennstoffen, gegenueber konventioneller Technik deutlich vermindert werden. Die Wirksamkeit feuerungsseitiger Massnahmen haengt entscheidend von den dafuer notwendigen Bedingungen im Feuerraum ab, woraus sich erhoehte Anforderungen an Mess- und Regeltechnik der Feuerung, aber auch an die Homogenitaet des Brennstoffes ergeben. Die mathematische Simulation der Verbrennungsvorgaenge im Primaer- und Sekundaerteil des Feuerraumes lieferte ein komplexes Bild ueber die charakteristischen Groessen, wie z.B. Temperatur, Luftzahl, Verweilzeit und Konzentrationen an jedem Ort des Feuerraumes. Dadurch wird es zukuenftig moeglich, Feuerraumgeometrien und Einstellungen, wie z.B. Brennstoff- und Luftmengen sowie die Luftverteilung, so zu optimieren, dass eine maximale feuerungsseitige Emissionsminderung erzielt werden kann. (orig.)Available from TIB Hannover: RR 4448(50) / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekSIGLEDEGerman

FVS Fachtagung 2003: Regenerative Kraftstoffe Entwicklungstrends, Forschungs- und Entwicklungsansaetze, Perspektiven. Vortraege

Um die CO_2-Bilanz im Verkehrssektor signifikant zu entlasten, ist neben einer Verbrauchsminderung der Antriebsaggregate die Einfuehrung regenerativer Kraftstoffe ein weiterer wichtiger Baustein. Nach den Zielquoten der EU sollen bis zum Jahr 2010 5,75% des Kraftstoffverbrauchs regenerativ bereit gestellt werden, bis zum Jahr 2020 ist eine Steigerung auf 8% geplant. Einen ersten Schritt stellt die in Deutschland kuerzlich beschlossene Mineraloelsteuerbefreiung fuer regenerative Kraftstoffe dar. Neben Extraktions-und Fermentationsverfahren zur Herstellung von Biodiesel, Ethanol und Biogas kommen mittelfristig die synthesegasstaemmigen Kraftstoffe Methanol und Dimethylether, fluessige Kohlenwasserstoffe wie synthetische Benzin-/Diesel-Kraftstoffe sowie Erdgassubstitut in Betracht. Langfristig wird Wasserstoff-insbesondere auf regenerativer Basis-ein hohes Substitutionspotenzial zugeschrieben. Die Fachtagung informiert ueber den technisch-wissenschaftlichen Stand von Forschung und Entwicklung, ueber laufende Demonstrationsprojekte, politische Rahmenbedingungen, Potenziale und zukuenftige Perspektiven regenerativer Kraftstoffe.Apart from consumption reduction, the introduction of regenerative fuels will be an important contribution to CO2 reduction. The EU intends a 5.75 percent share of renewables by 2010 and an 8 percent share by 2020. The first step will be to make renewable fuels tax-exempt as recently decided in Germany. Apart from extraction and fermentation processes for producting biodiesel, ethanol and biogas, there are synthesis gas based methanol and dimethyl ether, liquid hydrocarbons like synthetic gasoline and diesel fuels, and substitute natural gas. While these will be a medium-term solution, the long-term solution will be a hydrogen economy. The conference presented an outline of the state of research and development, current demonstration projects, political boundary conditions, potentials and perspectives of renewable fuels.Available from: http://www.fv-sonnenenergie.de/publikationen / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekSIGLEDEGerman

Schadstoffemissionen gewerblicher und industrieller Holzfeuerungen; Ermittlung der Schadstoffemissionen und Verfahren zur Emissionsminderung. Ergebnisse eines Feldmessprogramms - und Polychlorierte Dioxine und Furane bei gewerblichen Holzfeuerungen kleiner und mittlerer Leistung Emissionen, Entstehung, Minderungsmassnahmen

In spring 1993 and during the heating period of 1993/94, emission measurements were carried out at 26 representative commercial wood furnaces with capacities of less than 1 MW. Continuous measurements concerned the concentrations of the components CO, C_nH_m, NO, CO_2, and O_2, whereas polychlorinated dioxines and furanes as well as particles and single hydrocarbons in various operational conditions were measured discontinuously. The mean concentrations out of several burnouts ranged from 1500 to 11800 mg/m"3 as for CO emissions and from 30 to 2500 mg/m"3 as for C_nH_m emissions in manually charged firings, whereas in automatically charged ones the CO emissions reached between 130 and 6450 mg/m"3 and the C_nH_m emissions, between 2 and 360 mg/m"3. Here, the concentration levels are determined by the combustion conditions for CO and C_nH_m, for NO by the used fuel. The dioxine sampling registered dioxines and furanes both gaseous and dust-adsorbed thus representing the real operational conditions well. In combusting natural wood remnants exclusively, the PCDD/PCDF concentrations in the exhaust gases were under 0.1 ngTE/m"3. In firings, however, where cocombustion of remnants treated with wood preservatives could not be excluded, the PCDD/PCDF concentrations reached 10 ngTE/m"3 and more. Ash analyses were made from furnaces with high PCDD/PCDF concentrations in the exhaust gas. (orig.)Available from TIB Hannover: RO 4448(33),2 / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekSIGLEUmweltministerium des Landes Baden-Wuerttemberg, Stuttgart (Germany)DEGerman

Luftverunreinigungen aus gewerblichen und industriellen Biomasse- und Holzfeuerungen. T. 1 und T. 2 Luftverunreinigungen aus gewerblichen und industriellen Holzfeuerungen. -Schadstoffarme Verbrennung von Biomassen

The report comprises two parts: Part I - ''Air pollution from commercial and industrial wood furnaces'' - was compiled by the Clean Air Department of the IVD. Part II - ''Low-pollution combustion of biomass'' was compiled by the Steam Generator Engineering Department of the IVD; this section is based on a PEF project of the years 1992-1994. (orig.)Die vorliegende Arbeit ist in zwei Teile gegliedert: Teil I -''Luftverunreinigungen aus gewerblichen und industriellen Holzfeuerungen'' -wurde von der Abteilung Reinhaltung der Luft des IVD bearbeitet. Teil II -''Schadstoffarme Verbrennung von Biomassen'' - wurde von der Abteilung Dampferzeugertechnik des IVD erstellt; dieser Teil entstand aus einem in den Jahren 1992-1994 bearbeiteten PEF-Projekt. (orig.)Available from TIB Hannover / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekSIGLEMinisterium fuer Umwelt und Verkehr des Landes Baden-Wuerttemberg, Stuttgart (Germany)DEGerman

Emissionsminderung bei direkt befeuerten Holzbackoefen Abschlussbericht

SIGLEAvailable from TIB Hannover: F02B1003 / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekDeutsche Bundesstiftung Umwelt, Osnabrueck (Germany)DEGerman

Ermittlung und Evaluierung der Feinstaubemissionen aus Kleinfeuerungsanlagen im Bereich der Haushalte und Kleinverbraucher sowie Ableitung von geeigneten Massnahmen zur Emissionsminderung

Subject of this project was to determine new emission factors and the actual emission load of particulate matter from combustion appliances for solid and liquid fuels used by households and the small consumer sector in Germany. A difference for the emissions of particles was made between the total quantity of emitted particles and the particle fractions PM_1, PM_2_,_5, and PM_1_0. For the investigation, particle measurements were taken at commercial stoves, boilers and applicances on the test rig and at installed appliances of the small consumer sector. As a supplement, previously carried-out in-house investigations were utilised and data from literature evaluated. Additionally the emission behaviour and the emissions of particulate matter from boilers with oil burners were investigated on the test rig for the use of light fuel oils with differing sulphur contents and applying a ferrocene-containing additive. In the investigations, both the filterable and the condensable particle fractions of the emissions were ascertained for the substances concerned. It was the case for instance with combustion appliances for solid fuels when the exhausts contained higher concentrations of organic compounds. In the same way, the measurements at the oil-fired appliances besides the filtrable particles comprised the condensable emission fraction in the form of sulphuric acid. The emission load of particles in the year 2000 for the household and small consumer section is substantially determined by the combustion of solid fuels in combustion appliances within the scope of the 1"s"t BImSchV (Ordinance on Small Furnaces). About 94% of the calculated particle matter load originate from these firing systems. In the case of oil burners, the particle fractions PM_1 and PM_1_0 amount to between 88 and 100% of the total particulate matter emission. For solid fuels, the particle fractions PM_1 and PM_1_0 range between 64 and 99%. In the case of stoves the amount of the particle fractions depend on the utilised fuel above all and only little on the combustion conditions and the appliance construction. The percentrages of the particle fractions for oil-fired appliances depend on the sulphur content of the fuel and hence the sulphuric acid concentration in the exhaust gas, which also has a substantial impact on the total particule emission level. In the case of manually and mechanically charged wood-fired boilers not only the fuel but also the heat output and the exhaust gas cleaning installations (e.g. fabric filter) affect the particle distribution. By installing a fabric filter in a modern underfeed firing system operating with waste wood a particle reduction of more than 90% could be achieved. The reduction of the sulphur content to 0.1% by mass in light fuel oil results in a reduced emission of particles in the order of magnitude of 30% through lower sulphuric acid concentrations in the exhaust gas. (orig.)SIGLEAvailable from TIB Hannover: RN 8422(2003,41) / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekBundesministerium fuer Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, Berlin (Germany)DEGerman