Fernab der Grenze

Ein neues Verbrennungssystem für Heizkessel ermöglicht eine effizientere Verbrennung und reduziert die staub- und gasförmigen Emissionen. Dies reicht so weit, dass auch künftig geltende Grenzwerte ohne weitere Nachbehandlung eingehalten werden. Das berichten Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik IBP, die einen neuen Vergaserkessel gemeinsam mit dem Heizanlagenhersteller HDG Bavaria entwickelt und erprobt haben.

Das Verbrennungssystem ermöglicht es demnach, dass kleinere Biomasse-Heizanlagen die Brennstoffe Scheitholz, Pellets und Holzhackschnitzel in allen Betriebsphasen stabil und emissionsarm verbrennen. Mit dem Low-Emission-Verbrennungssystem (LEVS) könnten nun – ohne nachgeschaltete Systeme zur Abgasbehandlung – die zukünf­tigen Emissionsanforderungen sowohl der 1. Bundesimmissionsschutzverordnung (1. BImSchV) als auch der künfti­gen Ökodesign-Richtlinie 2009/125/EG eingehalten werden. Ebenso steige die Verbrennungseffizienz dieser Anlagen.

Emissionsarme, effizientere Verbrennung
Projektleiter Dr. Mohammad Aleysa vom Fraunhofer IBP beschreibt die Funktionsweise des LEVS: „Im Gegensatz zu den marktüblichen Kesseln arbeitet das Low-Emission-Verbrennungssystem mit intelligenten Reglern: Innerhalb von Millisekunden passen sich die Gebläse der Verbrennungsluftzufuhr an und gewährleisten eine gleichmäßige Verbrennung. Das bewirkt letztendlich die Emissionsminderung – und funktioniert ganz ohne Sekundärmaßnahmen.“
Für das LEVS kombinierten die Entwickler des IBP und HDG Bavaria drei neue Komponenten, durch die es sich von herkömmlichen Vergaserkesseln unterscheidet:

• die Zufuhr der Verbrennungsluft sowie Abfuhr des Abgases werden durch ein Drei-Gebläse-System jeweils getrennt geregelt,
• die Zyklonbrennkammer dient zugleich als Feinstaubabscheider,
• als Nachbehandlungsstufe erzielt die sogenannte Einbautechnik durch ein thermisches Oxidationsverfahren hohe Abscheide- und Reduktionsleistungen.

Der Vergaserkessel mit dem Drei-Gebläse-System lässt sich mit den herkömmlichen Sensoren (Lambdasonde, Temperaturfühler und Druckmesssensor) regeln. Auch lassen sich unterschiedliche Brennstoffe mit ihren variablen verbrennungstechnischen Eigenschaften einsetzen.

In allen Betriebsphasen emissionsarm
Wie das IBP weiter hervorhebt, gewährleistet das LEVS „sowohl eine hohe Verbrennungseffizienz“ als auch eine „stabile, emissionsarme Verbrennung in allen Betriebsphasen beim Einsatz unterschiedlicher Festbrennstoffe“. Bei den Testläufen habe sich gezeigt, dass mit dem Einsatz von integrierten und Primärmaßnahmen die Grenzwerte der 1. BImSchV im Dauerpraxisbetrieb eingehalten werden. Bei Feinstaub und Kohlenmonoxid liegen die Werte zum Teil sehr deutlich darunter. Auch ließen sich mit der LEVS-Technik problematische Betriebsphasen, etwa der Anfahrbetrieb, stark verkürzen: Während diese Phase bei marktüblichen Kesseln ein Drittel der Abbrandzeit umfasse, reduziere sie sich hier auf 1 – 2 %. Die HDG Bavaria GmbH plant, die neue Verbrennungstechnik sukzessive einzusetzen.

Schlussbemerkung
Die LEVS-Technik soll nun in einem Folgeprojekt weiterentwickelt und getestet werden. So soll beispielsweise geprüft werden, ob sie für automatisch beschickte Holzhackschnitzelkessel einsetzbar ist.
Auf der Internetseite des BINE Informationsdienstes sind weitere Inhalte zum LEVS-System. Dazu zählen u. a. der Abschlussbericht und der Projekt-Steckbrief.

Quelle: BINE Informationsdienst, Gerhard Hirn

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