BiHsMod

Entwicklung und Erprobung eines neuen hocheffizienten Brennwertmoduls für Biomassekessel der mittleren Leistungsklasse mit optimierter Kondensationstechnologie

01.09.2022

31.08.2025

FKZ-Nr.:

03EI5450

Das Ziel ist die Entwicklung, der Bau und die Erprobung eines hocheffizienten und möglichst wartungsarmen externen Brennwertmoduls für Biomasseverbrennungsanlagen. Dieses geht einher mit der Untersuchung der Leistungsparameter und auch der Abgasbeeinflussung durch das neue Brennwertmodul. Entscheidender Kern der Entwicklung ist eine Integration und Anpassung einer dem Kondensationswärmeübertrager nachgeschalteten Wärmetauschereinheit, dem Enthalpierad bzw. Rotationswärmeübertrager. Hierbei ist besonders auf die technische Herausforderung einzugehen, dass bei herkömmlichen Rotationswärmeübertragern, wie sie für Gas- und Ölfeuerungen eingesetzt werden, ein kleiner Lamellenabstand vorliegt, was bei Biomassefeuerungen wegen der hohen Aschebeladung im Abgas nicht möglich ist. Diese Problematik wird im geplanten Projekt über diverse Anpassungen in der Geometrie und Betriebsweise des Rotationswärmeübertragers angegangen.

Die Nutzung der Kondensationswärme zur Steigerung des Anlagenwirkungsgrads gehört in vielen Verbrennungsanlagen mit Gas oder Öl bereits zum Standard. Hierbei erfreuen sich gerade solche Module, die einem herkömmlichen Kessel nachgeschaltet werden können und so den Anlagenwirkungsgrad, auch von Bestandsanlagen, deutlich erhöht, einer sehr großen Beliebtheit. Bei der Nutzung dieses Potentials auch für Biogene Rest- und Abfallstoffe, wie z.B. Holzrückstände aus der Holzverarbeitenden Industrie, sieht man sich allerdings mit deutlich mehr Herausforderungen konfrontiert, hinsichtlich der vorhandenen Temperaturniveaus, der Effizienz der Anlage, der Kondensatabscheidung, der Entstehung unterschiedlicher chemischer Verbindungen (z.B. Schwefelsäure) und natürlich auch dem Asche- bzw. Feinstaubgehalt des Abgases. Genau diese Herausforderungen sollen in einem kooperativen Forschungsprojekt zwischen der Firma Schräder Abgastechnologie GmbH, der Firma Endress Holzfeuerungsanlagen GmbH und dem Centrum für Strömungssimulation an der Hochschule Düsseldorf, gelöst werden und ein entsprechendes Brennwertmodul für die optimierte energetische Nutzung biogener Rest- und Abfallstoffe entwickelt werden.

Biomassefeuerung, Wärme, Steigerung Prozess-Effizienz/-Effektivität, Minderung von Treibhausgasen und Umwelteffekten, Prozessoptimierung, Rest- und Abfallstoffe, Flexibilisierung, Prozesswärme

Phase: Vorarbeiten AP 01: Fundierte Voruntersuchungen AP 02: Entwicklung erster gemeinsamer Konzepte und Vergleich Phase: Planung AP 05: Numerische Simulation ausgewählter Konstellationen Phase: Konstruktion und Bau AP 08: Optimierung der Strömungsführung Phase: Wirtschaftlichkeitsuntersuchungen AP 13: Wirtschaftlichkeitsbetrachtung

Phase: Vorarbeiten AP 03: Voruntersuchung Messung: IST-Temperaturen, Massenströme und Abgaszusammensetzungen Phase: Konstruktion und Bau AP 06: Auswahl, Dimensionierung und Detailplanung der optimalen Konstellation AP 10: Schaltplan und Integration in die Regelung Phase: Experimentelle Untersuchung AP 11: Messkonzept zur Beurteilung des Gesamtkonzepts AP 12: Vermessung

Phase: Planung AP 04: Auslegung unterschiedlicher Konstellationen Phase: Konstruktion und Bau AP 07: Integration der Komponenten AP 09: Finalisierung der Komponente und Anpassung des Biomassekessels