BioBrauS

Verbundvorhaben: BioBrauS - Entwicklung und Erprobung biogener Brennstoffe als Ersatz für Braunkohle in der Staubfeuerung

01.09.2023

31.08.2026

FKZ-Nr.:

03EI5462

Das Projekt BioBrauS strebt eine 100%-ige Substitution von Kohle (Kohlestaub) als fossilen Brennstoff für die Staubfeuerung durch biogene Brennstoffe an. Ziel ist die Verbrennung von biogenen Reststoffen als Monoverbrennung in der Staubfeuerung zu realisieren und im praxisnahen Maßstab zu erproben.

Eine der größten Herausforderungen im Rahmen der Energiewende ist die CO2-neutrale Versorgung von Industrie und Gewerbe mit Prozesswärme und -kälte. Der Energiebedarf für Prozesswärme in Deutschland ist mit über 1.800 PJ/a sehr hoch und der Anteil der Erneuerbaren stagniert seit vielen Jahren auf einem sehr niedrigen Niveau von ca. 5 %. Über die verschiedenen verfügbaren Verbrennungstechnologien (z.B. Staubfeuerung, Wirbelschicht- oder Rostfeuerung) können unter Nutzung biogener Brennstoffe Lösungen für die Erzeugung von Prozesswärme auf allen Temperaturniveaus und über unterschiedliche Medien, wie Dampf, Heißwasser und Gase, bereitgestellt werden. Ein Umstieg auf den klassischen biogenen Brennstoff Holz stellt aktuell auf Grund der Verknappung dieses Rohstoffs in Folge der stark steigenden stofflichen Nutzung und der Preisexplosion durch die globale Nachfrage aus wirtschaftlichen sowie Nachhaltigkeitsgründen keine Option dar. Im Rahmen des Projektes BioBrauS sollen daher auf Basis von aufbereiteten organischen Reststoffen, wie Gärprodukten oder Geflügelmist, Alternativen zur Braunkohle in der Staubfeuerung entwickelt und untersucht werden.

Biomassefeuerung, Wärme, Konditionierung Biomasse, Minderung von Treibhausgasen und Umwelteffekten, Rest- und Abfallstoffe, Prozesswärme

1. Verfahrensevaluation Impulsbrenner 1.1 Erfassung und Bewertung IST-Zustand der Verbrennungstechnik Staubfeuerung für BKS 1.2 Vorversuche zur Ermittlung und Erweiterung Prozessfernster Brennstoffeigenschaften 1.3 Ableitung eines Anforderungsprofils an Ersatzbrennstoffe 1.4 Betrachtung technischer Möglichkeiten zur Änderung des Anlagendesigns auf veränderte Brennstoffeigenschaften 2. Auswahl und Bewertung von Gärresten und Hühnertrockenkot als Ersatz von Braunkohlestaub für die Staubfeuerung 2.1 Auswahl und chemische-physikalische Bewertung von Gärresten und HTK sowie Potentialabschätzung für Staubfeuerung 3. Adaption Staubfeuerung für Gärrest- bzw. HTK-Verbrennung 3.1 Anpassung der Staubfeuerungsanlage 3.2 Untersuchungen Anpassung und Einfluss der Substratvorbehandlung (z.B. Partikelgröße, Wassergehalt, Störstoffabtrennung auf Verbennungsprozess) 3.3 Systematische Verbrennungsversuche mit der vorhanden Pilotanlage Staubfeuerung zur Ermittlung von Prozessparametern und Abgaszusammensetzung 4. Evaluation entsprechender Maßnahmen zur AGN und Anlageverfügbarkeit 4.1 Integration MSR-Technik 4.3 Ermittlung und Bewertung geeigneter AGN-Konzepte zur Behandlung von Rauchgasen aus der Staubfeuerung biogener Rest- und Abfallstoffe in Laborversuchen 4.4 Konzepterstellung und Lastenheft für die Abgasnachbehandlung beim Anlagenbetrieb zur Einhaltung gesetzlicher Vorgaben 5. Optimierung Verbrennungseigenschaften biogener Ersatzbrennstoffe 5.1 Untersuchungen zur Schad- und Störstoffreduzierung im Inputsubstrat durch Substrataufbereitung (Aufschluss und Wäsche, Additivzugabe) 5.2 Verbrennungsversuche mit der vorhanden Pilotanlage Staubfeuerung mit optimierten Inputsubstraten und Prozessparametern 5.3 Systematische Untersuchungen zur Bewertung des Dauerbetriebs und Alterung von Systemkomponenten 5.4 Analyse und Bewertung der Rauchgaszusammensetzung unter optimierten Verbrennungsprozessparametern 6. Bewertung der möglichen Systemmodelle und Verwertung der anfallenden Energie- und Stoffströme 6.1 Erstellung Energieflussdiagramm für Neuanlage und Bestandsanlage 6.2 Analyse der anfallenden Stoffströme und Entwicklung eines Verwertungskonzeptes 6.3 Zusammenstellung Informationen und Prozessdaten für die Konzeption der Komponenten und des Gesamtsystems zur technischen Umsetzung 7. Bilanzierung für den kommerziellen Maßstab 7.1 Wirtschaftlichkeitsbetrachtung 8. Projektkoordination und Öffentlichkeitsarbeit 8.1 Öffentlichkeitsarbeit 8.2 Projektkoordination und Berichtswesen

1. Verfahrensevaluation Impulsbrenner 1.1 Erfassung und Bewertung IST-Zustand der Verbrennungstechnik Staubfeuerung für BKS 4. Evaluation entsprechender Maßnahmen zur AGN und Anlageverfügbarkeit 4.2 Bewertung der vorhanden Rauchgasreinigung und Ableitung von notwendigen Erweiterungsmaßnahmen 4.3 Ermittlung und Bewertung geeigneter AGN-Konzepte zur Behandlung von Rauchgasen aus der Staubfeuerung biogener Rest- und Abfallstoffe in Laborversuchen 4.4 Konzepterstellung und Lastenheft für die Abgasnachbehandlung beim Anlagenbetrieb zur Einhaltung gesetzlicher Vorgaben 5. Optimierung Verbrennungseigenschaften biogener Ersatzbrennstoffe 5.2 Verbrennungsversuche mit der vorhanden Pilotanlage Staubfeuerung mit optimierten Inputsubstraten und Prozessparametern 5.3 Systematische Untersuchungen zur Bewertung des Dauerbetriebs und Alterung von Systemkomponenten 5.4 Analyse und Bewertung der Rauchgaszusammensetzung unter optimierten Verbrennungsprozessparametern 8. Projektkoordination und Öffentlichkeitsarbeit 8.1 Öffentlichkeitsarbeit 8.2 Projektkoordination und Berichtswesen

2. Auswahl und Bewertung von Gärresten und Hühnertrockenkot als Ersatz von Braunkohlestaub für die Staubfeuerung 2.1 Auswahl und chemische-physikalische Bewertung von Gärresten und HTK sowie Potentialabschätzung für Staubfeuerung 2.3 Untersuchung der Verbrennungseigenschaften sowie Schlackebildungseigenschaft unter Laborbedingungen und Bewertung der Aschen 2.4 Erarbeitung einer Substratmatrix (Inputstoffe, Verarbeitungsschritte, chemische und verbrennungstechnische Eigenschaften, Aschezusammensetzung) 3. Adaption Staubfeuerung für Gärrest- bzw. HTK-Verbrennung 3.2 Untersuchungen Anpassung und Einfluss der Substratvorbehandlung (z.B. Partikelgröße, Wassergehalt, Störstoffabtrennung auf Verbennungsprozess) 3.4 Analytische Bewertung der Aschen hinsichtlich Nährstoffgehalt und -verfügbarkeit 4. Evaluation entsprechender Maßnahmen zur AGN und Anlageverfügbarkeit 4.2 Bewertung der vorhanden Rauchgasreinigung und Ableitung von notwendigen Erweiterungsmaßnahmen 4.3 Ermittlung und Bewertung geeigneter AGN-Konzepte zur Behandlung von Rauchgasen aus der Staubfeuerung biogener Rest- und Abfallstoffe in Laborversuchen 4.4 Konzepterstellung und Lastenheft für die Abgasnachbehandlung beim Anlagenbetrieb zur Einhaltung gesetzlicher Vorgaben 5. Optimierung Verbrennungseigenschaften biogener Ersatzbrennstoffe 5.1 Untersuchungen zur Schad- und Störstoffreduzierung im Inputsubstrat durch Substrataufbereitung (Aufschluss und Wäsche, Additivzugabe) 5.2 Verbrennungsversuche mit der vorhanden Pilotanlage Staubfeuerung mit optimierten Inputsubstraten und Prozessparametern 5.3 Systematische Untersuchungen zur Bewertung des Dauerbetriebs und Alterung von Systemkomponenten 5.4 Analyse und Bewertung der Rauchgaszusammensetzung unter optimierten Verbrennungsprozessparametern 6. Bewertung der möglichen Systemmodelle und Verwertung der anfallenden Energie- und Stoffströme 6.1 Erstellung Energieflussdiagramm für Neuanlage und Bestandsanlage 6.2 Analyse der anfallenden Stoffströme und Entwicklung eines Verwertungskonzeptes 6.3 Zusammenstellung Informationen und Prozessdaten für die Konzeption der Komponenten und des Gesamtsystems zur technischen Umsetzung 7. Bilanzierung für den kommerziellen Maßstab 7.2 Durchführung Life-Cycle-Assessment und Ökobilanzierung 8. Projektkoordination und Öffentlichkeitsarbeit 8.1 Öffentlichkeitsarbeit 8.2 Projektkoordination und Berichtswesen

2. Auswahl und Bewertung von Gärresten und Hühnertrockenkot als Ersatz von Braunkohlestaub für die Staubfeuerung 2.2 Evaluierung von Aufbereitungsparametern zur Herstellung von Gärrest-Pulver für die Staubfeuerung 3. Adaption Staubfeuerung für Gärrest- bzw. HTK-Verbrennung 3.2 Untersuchungen Anpassung und Einfluss der Substratvorbehandlung (z.B. Partikelgröße, Wassergehalt, Störstoffabtrennung auf Verbennungsprozess) 5. Optimierung Verbrennungseigenschaften biogener Ersatzbrennstoffe 5.1 Untersuchungen zur Schad- und Störstoffreduzierung im Inputsubstrat durch Substrataufbereitung (Aufschluss und Wäsche, Additivzugabe) 8. Projektkoordination und Öffentlichkeitsarbeit 8.1 Öffentlichkeitsarbeit 8.2 Projektkoordination und Berichtswesen