Studie Emissionen – Raumwärme ... - IWO-Österreich

46 Literaturarbeit: Emissionen Raumwärmeerzeugung
4.1.6 Emissionen bei der Biomasseverbrennung
4.1.6.1 Stickoxid-Emissionen (Theorie)
Die Bildung der Stickoxide erfolgt bei der Verbrennung grundsätzlich auf drei verschiedenen
Reaktionswegen:
• Bildung aus Brennstoffstickstoff
• Thermische Bildung aus Luftstickstoff und Sauerstoff bei hoher Temperatur
• Prompte Bildung bei Brennstoffüberschuss (wird über Kohlenwasserstoffe katalysiert)
Bei den technisch üblichen Verbrennungstemperaturen von Biomasseheizungen von 900 bis
1.300 °C werden Stickoxide fast ausschließlich über den Weg der Brennstoff-NOx-Bildung
entstehen. Das thermische NOx gewinnt erst bei höheren Verbrennungstemperaturen an
Bedeutung. Das prompte NOx spielt eine untergeordnete Rolle.
Die aus Biomassefeuerungen freigesetzten Stickoxide stammen hauptsächlich aus dem
Brennstoffstickstoff, der in biogenen Festbrennstoffen in Form von Aminen und Proteinen
enthalten ist, wobei die aminischen Verbindungen überwiegen. Dabei vergast der Brennstoffstickstoff
zum Großteil mit den flüchtigen Bestandteilen und unterliegt einer homogenen
Verbrennung in der Gasphase. Zum Teil verbleibt der Brennstoffstickstoff jedoch auch im
Restkoks und reagiert dort unter heterogenen Bedingungen.
Abbildung 18: Umwandlung des Brennstoffstickstoffs bei der Holzverbrennung (nach [LAUNHARDT,
2002]).
Abbildung 18 zeigt die wichtigsten Reaktionswege des Brennstoffstickstoffs bei der Biomasseverbrennung.
Demnach wird nicht sämtlicher Brennstoffstickstoff zu NO X , sondern der
Großteil in molekularen Stickstoff (N 2 ) umgewandelt. Ein sehr geringer Teil des Stickstoffs
kann zudem in die Asche eingebunden werden. In oxidierender Atmosphäre (d.h. unter
Luftüberschuss) wird der Brennstoffstickstoff verstärkt zu NO X umgesetzt. Die NO x Bildung
kann zusätzlich verstärkt werden durch die Anwesenheit von Wasser, welches als Quelle
von OH-Radikalen die Stickstoffoxidation unterstützt.