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#865075

ZeroEm-HiEffBioHeat Entwicklung eines Brennstoff-flexiblen Zero-Emission Biomasse-Brennwertkessels

Es soll weltweit erstmalig eine Brennstoff-flexible quasi Zero-Emission Biomassefeuerung mit einem Wirkungsgrad von mehr als 100% entwickelt werden. Die Technologie soll auf einer erprobten Festbett-Gegenstromvergasertechnologie, die direkt mit einem neuartigen Gasbrenner mit integriertem 3-Wege-Katalysator gekoppelt ist, einem nachfolgenden Kessel und einem Kondensator beruhen. Da der Vergaser einen Betrieb bei sehr geringen Staubemissionen sicherstellt und der Brenner bei fast stöchiometrischen Bedingungen arbeiten soll, ist es das Ziel bezüglich des Kondensators ein für Biomassefeuerungen völlig neues kompaktes und durch niedrige Grädigkeiten sehr effizientes Konzept zu entwickeln. Optional soll in den Kondensator eine speziell dafür entwickelte Waschstufe zur Abscheidung von S- und Cl-Verbindungen bei Einsatz von landwirtschaftlichen Brennstoffen integrierbar sein.

Ausgangssituation

Im Leistungsbereich zwischen 1,0 und 10 MWth ist für Anwendungen in Fernheizwerken und Gewerbebetrieben eine steigende Nachfrage an brennstoffflexiblen Biomassekesselanlagen mit Brennwerttechnik zu verzeichnen, um dem Kostendruck hinsichtlich steigender Preise für Qualitätshackgut und anhaltend niedriger Öl- und Gaspreise Stand zu halten. Des Weiteren erzwingen speziell bei Einsatz landwirtschaftlicher Biomassesortimente ständig sinkende Emissionsgrenzwerte den Einsatz von kostenintensiven Sekundärmaßnahmen zur Reduktion der NOx-, SO2-, HCl- und Partikelemissionen.Technisch ausgereifte Biomassefeuerungen sind heutzutage für ein breites Leistungsspektrum verfügbar. Sie sind jedoch in der Regel für ein eng definiertes Brennstoffspektrum ausgelegt. Brennstoffflexible Anlagentechnik, die ohne Sekundärmaßnahmen fast emissionsfrei arbeitet, ist noch nicht am Markt verfügbar. Abgaskondensation (=Brennwerttechnik) ist für Biomassefeuerungen grundsätzlich eine etablierte Technologie, jedoch muss sie zukünftig deutlich effizienter (Erreichung höherer Wirkungsgrade) und robuster (Korrosion und Asche-Depositionen vermeiden) werden.

 

ZeroEmi HiEff BioHeat 3 Wege KAT2

© BIOS BIOENERGIESYSTEME GmbH, Graz, AT

Projektverlauf

Die CFD-gestützte Entwicklung des neuen Gasbrenners mit integriertem Katalysator ist erfolgt. Geeignete 3-Wege-Katalysatoren wurden entwickelt und umfangreich getestet. Weiters wurde ein neues und effizientes Kessel- und Kondensatorkonzept simulationsgestützt entwickelt. Die neue Technologie wurde bereits an einer Laboranlage (50 kW) getestet. Derzeit erfolgt der Bau einer Technikums-Versuchsanlage (400 kW).
Erste techno-ökonomische Analysen sowie Risikoanalysen wurden durchgeführt, um die Entwicklungsarbeiten und die spätere Markteinführung zu unterstützen.

Meilensteine
1 CFD-gestützt entwickelter Gasbrenner mit integriertem Katalysator verfügbar
2 3-Wege-Katalysatoren, die für Biomassefeuerungen geeignet sind, verfügbar
3 Hocheffizienter Kessel und neuartiger Kondensator entwickelt und verfügbar
4 Getestete und bewertete Labor- (50 kW) und Technikums-Versuchsanlage (400 kW)
5 Techno-ökonomische Analysen sowie Risikoanalysen zur Unterstützung der Entwicklung und Markteinführung durchgeführt
6 Validiertes Konzept im Labor- und Technikumsmaßstab für die neue Technologie (TRL 5) verfügbar
Ergebnisse

Als Projektergebnis soll ein im Labor- und Technikumsmaßstab validiertes Konzept für die neue Technologie zur Verfügung stehen (TRL 5), das nicht nur einen nahezu vollständigen CO- und org.C-Ausbrand ermöglicht, sondern auch hinsichtlich Staub, NOx, SOx und HCl fast Nullemissionen erreicht und mittels integrierter Abgaskondensation hocheffizient arbeitet.

Steckbrief

Projektnummer
865075
Koordinator
BIOS BIOENERGIESYSTEME GmbH
Projektleitung
Ingwald Obernberger, obernberger@bios-bioenergy.at
Partner
Polytechnik Luft- u. Feuerungstechnik GmbH
Heraeus Deutschland GmbH & Co KG
Schlagwörter
Biomasse-Brennwertkessel Zero-Emission 3-Wege-Katalysator Brennstoff-Flexibilität
Förderprogramm
Energieforschungsprogramm
Dauer
04.2018 - 03.2021
Budget
1.605.039 €