MoREIntegrALBiomass - Modellbasierte Regelung und Elektrofilterintegration zur schadstoffarmen Verbrennung alternativer Biomassebrennstoffe

In heutigen Biomassefeuerungen bleiben problematische Biomassebrennstoffe wie halmgutartige Brennstoffe (z.B. Stroh), Altholz, Energiegräser sowie Reste aus der landwirtschaftlichen Industrie (Kerne, Schalen etc.) in vielen Fällen ungenutzt oder können nur in mittelgroßen und großen Feuerungsanlagen eingesetzt werden. Zwar weisen die im Leistungsbereich von 50-1000 kW eingesetzten automatisch beschickten Kessel generell einen sehr hohen konstruktiven Entwicklungsstand auf und unterscheiden sich dadurch feuerungstechnologisch nur kaum. Dennoch kann das volle Potential für niedrige Emissionen, gesteigerte Anlageneffizienz und der Möglichkeit, alternative Brennstoffe einzusetzen, noch bei weitem nicht ausgeschöpft werden. Dies liegt im Bereich der Primärmaßnahmen vor allem daran, dass mit den verwendeten Regelungen und der eingesetzten Sensorik aus Sicherheitsgründen sehr konservative Parametrierungen für die Regelung des Luftüberschusses, welcher sich direkt auf Emissionsverhalten und Effizienz auswirkt, eingesetzt werden. Im Bereich der Sekundärmaßnahmen gibt es noch keine weitverbreiteten und insbesondere kostengünstigen Maßnahmen, um Emissionen, insbesondere die bei der Biomasseverbrennung zu Recht kritisierten PM-Emissionen, zu reduzieren.

Im Zuge dieses Projektes wurden die Grundlagen zur Entwicklung einer Biomassefeuerung, die sich der zuvor genannten Problemstellungen annimmt, geschaffen. Im Bereich der Primärmaßnahmen wird durch den Einsatz innovativer modellbasierter Regelungsstrategien, in Verbindung mit neuartiger CO-λ-Sensorik, neben einer Steigerung der Anlageneffizienz und Reduktion von Emissionen die Möglichkeit zum Einsatz alternativer Biomassebrennstoffe geschaffen. Als Sekundärmaßnahme wurde eine kostengünstige und effiziente Möglichkeit zur PM-Abscheidung in Form einer Integration eines elektrostatischen Abscheiders in die Feuerungsanlage untersucht.

Die Untersuchungen erfolgten an einer eigens dafür mit spezieller Sensorik und einem Laborelektrofilter ausgerüsteten Versuchsanlage. Es wurden durch Experimente verifizierte mathematische Modelle der Abbrand- und Anlagencharakteristik entworfen und darauf aufbauend verschiedene modellbasierte Regelungskonzepte erarbeitet und in Simulationen validiert. Nach der Implementierung eines Regelungsansatzes an der Versuchsanlage wurden die für die Integration eines Elektrofilters relevanten Fragestellungen wie Abscheide- und Ionisationsverhalten experimentell untersucht und das Zusammenspiel aus Elektrofilter und modellbasierter Regelung in Langzeitversuchen analysiert und optimiert.


Projektvolumen

EUR 851.478,--

Projektlaufzeit

2015-06-01 - 2018-05-31

Finanzierung

FFG (Energieforschungsprogramm, 1. Ausschreibung)

Projektpartner

Publikationen