1. Etappe

Entwicklung eines regelbaren Filters zur kombinierten Abscheidung gasförmiger und staubförmiger Emissionen aus Biomassefeuerungen

Der durch Stäube und gasförmige Schadstoffe entstehende gesundheitliche Schaden gerät immer mehr in den Fokus der Öffentlichkeit. Da ein nicht unerheblicher Teil der Schadstoffe aus Biomasse-Feuerungsanlagen emittiert wird, wurde eine Senkung der in Biomassefeuerungsanlagen entstehenden Emissionen durch den Gesetzgeber beschlossen (1. BImSchV). Nach Studien des Deutschen Biomasseforschungszentrums erfüllen gerade Anlagen aus dem Leistungsbereich 200-1000 kW die gesetzlichen Vorgaben in der Praxis nicht. Deshalb soll ein Filter entwickelt werden, welcher für diese Anlagen sowohl Feinstaubpartikeln als auch Schadgase, wie Chlorwasserstoff, in kombinierter Weise hocheffizient abscheidet. Die dazu benötigten Sorbensmaterialien (z.B. Kalkhydrat) werden dem Prozess zudosiert und, je nach Umsatzrate, mehrfach wiederverwendet.
Kooperation: Hellmich GmbH und Co. KG, DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gGmbH
Das Forschungsprojekt gehört zum Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) und wird von der AiF Projekt GmbH finanziell unterstützt.

2. Etappe

SCRCOAT - Optimierung und Validierung von Verfahren zur kombinierten Reduktion von Feinstaub und sauren Schadgasen aus Biomassefeuerungen

Bei der Verbrennung biogener Rest- und Abfallstoffe fallen neben erhöhten Staubemissionen auch deutlich erhöhte Stickstoffoxidemissionen (NOx) sowie Chlorwasserstoff- (HCl) und Schwefeldioxidemissionen (SO2) bis hin zu Dioxinen und Furanen an. Diese müssen nicht nur zur Einhaltung von stetig steigenden Grenzwertanforderungen, sondern auch für die Akzeptanz der Anlagen in der Bevölkerung zwingend gemindert werden. Am Markt verfügbare Verfahren zur Abgasreinigung aller zu beachtenden Komponenten sind in den Anlagen kleiner und mittlerer Leistung (unter 5 MWh) bisher nicht wirtschaftlich einsetzbar. Ziel ist es die in zwei Vorgängerprojekten entwickelten Ansätze zur simultanen Reduktion von Staub und Stickoxiden sowie zur Entfernung saurer Schadgase mittels Precoating an einem Gewebefilter unter Ausnutzung aller möglichen Synergieeffekte zu einer kompakten und kostengünstigen Anlage zu kombinieren und ihre Wirksamkeit praxisnah nachzuweisen.

Zur Erreichung der Projektziele wird das Gesamtverfahren in drei Stufen entwickelt und untersucht. Begleitend von grundlegenden Untersuchungen zur Entwicklung und Kombination der Verfahrenskomponenten zur Dosierung des Reduktionsmittels für den SCR-Prozess und zur Zugabe des Precoatmaterials für die Abscheidung der sauren Schadgase an der Universität Paderborn wird eine 120 kW Feuerung auf dem Prüfstand mit der erforderlichen Technik ausgerüstet, um die Wirksamkeit unter realen Bedingungen zu charakterisieren sowie geeignete Prozessbedingungen zu ermitteln. Mit einer geeigneten Variante des Gesamtverfahrens wird eine Feldanlage ausgerüstet, wo im Rahmen von zwei Heizperioden die Wirksamkeit, der störungsfreie Betrieb sowie die Langzeitstabilität demonstriert werden. Parallel zu den praktischen Arbeiten soll eine technische, ökonomische und ökologische Bewertung der Feuerung ohne und mit dem entwickelten Abgasreinigungsverfahren vorgenommen werden.

Ziel des Kooperationsvorhabens ist eine rasche Markteinführung und breite Anwendung der FuE Ergebnisse. Die Verwertung der Erkenntnisse aus Gesamt- und Teilprojekten wird zwischen den einzelnen Projektpartnern in einer Kooperationsvereinbarung geregelt. Während die beteiligten Firmen eine wirtschaftliche Verwertung des entwickelten Verfahrens in ihren fachspezifischen Geschäftsfeldern anstreben, sind die wissenschaftlichen Einrichtungen an der Veröffentlichung der Ergebnisse, speziell im relevanten Fachbereich, interessiert.

• Hörenbaum, Christoph (Studienarbeit): "Charakterisierung einer Eindüsungsvorrichtung zur Erzeugung von definierten Precoatschichten auf einer Filterronde"
• Semrau, Robin Lukas (Bachelorarbeit): "Modellierung und Simulation der Chlorwasserstoffabscheidung in einer reaktiven Sorbensschicht"
• Antar, George (Studienarbeit): "Entwicklung und Charakterisierung eines Schüttschichtfilterprototypen zur Feinstaubabscheidung aus Biomassefeuerungsanlagen"
   

• René Bindig, Christian Thiel, Ingo Hartmann, Friedrich Prill, Hans-Joachim Schmid, Sascha Schiller
  Kombinierte Abscheidung von Feinstäuben und Schadgasen bei der energetischen Verwertung von biogenen Reststoffen
  Waste-to-Resources - 7. Internationale Tagung MBA, Sortierung und Recycling (2017)
   
• Friedrich Prill, Sascha Schiller, Hans-Joachim Schmid
  Development of a Filtration System for the Combined Separation of Ultrafine Dust Particles and Gaseous Pollutants from Biomass Combustion Processes
  FILTECH (2016)
   
• Friedrich Prill, Sascha Schiller, Hans-Joachim Schmid
  Combined Separation of Ultrafine Dust Particles and Gaseous Pollutants Emitted by Biomass Combustions
  FILTECH (2015)
   

• Friedrich Prill, Robin Lukas Semrau, Sascha Schiller, Hans-Joachim Schmid
  Modellierung und Simulation der Chlorwasserstoffabscheidung in pulverförmigen Sorbentien
  Jahrestreffen der ProcessNet-Fachgruppe „Gasreinigung“ und des "TAK Aerosoltechnik", Erlangen (2018)
   
• René Bindig, Christian Thiel, Ingo Hartmann, Friedrich Prill, Hans-Joachim Schmid, Sascha Schiller
  Kombinierte Abscheidung von Feinstäuben und Schadgasen bei der energetischen Verwertung von biogenen Reststoffen
  Waste-to-Resources - 7. Internationale Tagung MBA, Sortierung und Recycling, Hannover, Deutschland (2017)
   
• Friedrich Prill, Sascha Schiller, Hans-Joachim Schmid
Precoatierte Gewebefilter zur kombinierten Abscheidung gasförmiger und partikulärer Emissionen aus Biomassefeuerungen
Jahrestreffen der ProcessNet-Fachgruppen „Gasreinigung“, Frankfurt a. M., Deutschland (2017)
 

• Friedrich Prill, René Bindig, Ingo Hartmann, Hans-Joachim Schmid, Sascha Schiller
  Kombinierte Abscheidung von Feinstäuben und Schadgasen aus Biomassefeuerungen
  7. Fachgespräch „Partikelabscheider in häuslichen Feuerungen“, Leipzig, Deutschland (2016)
   
• Friedrich Prill, Sascha Schiller, Hans-Joachim Schmid
  Kombinierte Abscheidung von partikulären und gasförmigen Emissionen aus Biomassefeuerungen in precoatierten Gewebefiltern
  Jahrestreffen des Fachausschusses "Adsorption und Gasreinigung", Duisburg, Deutschland (2016)
   
• Friedrich Prill, Sascha Schiller, Hans-Joachim Schmid
  Combined Separation of Fine Dust Particles and Gaseous Components Emitted by Biomass Combustions
Jahrestreffen des Fachausschusses "Gasreinigung", Bremen, Deutschland (2015)