Anbau von Energiepflanzen - Ganzpflanzengewinnung mit ...

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Humusersatz wie z.B. Stroh oder Zwischenfrüchte) zeigt sich deutlich, daß bei der Ernte der Getreideganzpflanzen (Korn und Stroh) der Humusgehalt jährlich zurückgeht. In der Parzelle 8, wo auf Winterroggen zwei Jahre Miscanthus folgen, deutet sich dagegen eine Zunahme des Humusgehaltes an (s. Anhang Tab. A 13). Sie ist auf die bei der Ernte bereits überwiegend abgefallenen und auf dem Feld verbleibenden Blattreste, die Zunahme der Wurzelmasse sowie die fehlende Bodenbearbeitung zurückzuführen. Bei den übrigen mehrjährigen Kulturen Gras, Topinambur und Weiden, die 1993 bzw. 1994 auf Ackerland gesät bzw. gepflanzt wurden, ist ein ähnlicher Effekt zu beobachten. Bemerkenswert hinsichtlich der Versorgung des Bodens mit den Hauptnährstoffen Phosphor und Kalium ist ferner, daß bei den mehrjährigen Kulturen (wie z.B. bei den Weiden) auch bei fehlender Grunddüngung die Gehalte im Oberboden ansteigen. Dies dürfte vor allem bei den Weiden mit nicht jährlicher Ernte, aber auch beim Topinambur und Miscanthus, unter anderem auf eine Rückfuhr von Nährstoffen (die über die Wurzeln aus tieferen Schichten akkumuliert wurden) durch die auf dem Acker verbleibenden Blätter zurückzuführen sein. 5.1.6 Inhaltliche Zusammensetzung von Energiepflanzen Brennstoffanalysen Um das Verbrennungsverhalten und die möglichen Auswirkungen der Verbrennung auf die Feuerungsanlage grob abschätzen zu können, wurden alle im Forschungsvorhaben geernteten Energiepflanzen hinsichtlich ihrer einen Brennstoff charakterisierenden Eigenschaften untersucht. Ermittelt wurden die Gehalte an Stickstoff, Schwefel und Chlor sowie an flüchtigen Bestandteilen, festem Kohlenstoff und Asche. Die Gehalte an Stickstoff, Schwefel und Chlor sind für die Emissionen von NO x, SO 2 und HCl verantwortlich und werden daher eher als unerwünschte Bestandteile eines Brennstoffs betrachtet. Das Chlor kann darüberhinaus zu Hochtemperaturkorrosion an Überhitzer- und Verdampferheizflächen von Dampferzeugern führen. Die Anteile an flüchtigen Bestandteilen und festem Kohlenstoff charakterisieren den Brennstoff in seiner Verbrennungs- und Entgasungseigenschaft. Als weitere wichtige Größe wurde der obere Heizwert (Brennwert) der Brennstoffe ermittelt, aus dem wiederum der untere Heizwert berechnet wurde. Der Rohprotein- bzw. der Stickstoffgehalt wurde untersucht, um Anhaltswerte über den Stickstoffentzug von Ganzpflanzen zu erhalten. Ferner wurden die Lignin- und Cellulosegehalte der Ganzpflanzen analysiert. Hohe Zellulose- (und Trockensubstanz-gehalte) erlauben Aussagen über die Eignung von Biomassen zur energetischen und stofflichen Verwertung unter Minimaleinsatz von Produktionsmitteln. Um die Eignung der Biomasse für eine Zufeuerung in einer Kohlenstaubfeuerung zu ermitteln, müssen nach SIEGLE et al. (1996) die Auswirkungen auf die Verbrennungsanlage und die Rauchgasreinigung geprüft werden. Basierend auf den Brennstoffanalysen kann durch Vergleich der Biomassen mit dem Auslegungsbrennstoff Steinkohle abgeschätzt werden, ob Auswirkungen auf den Kessel und die nachgeschalteten Rauchgasreinigungen zu erwarten sind. In Tabelle 12 sind die Kennwerte für die Brennstoffbreite dargestellt, für die Steinkohletrockenfeuerungen im allgemeinen ausgelegt sind. Die Einschränkung des Heizwertes und des Wassergehaltes der Kohle geht dabei auf die Auslegung der Kohlemühlen zurück. Der Aschegehalt bestimmt die Größe der Entstaubungs- und Entschlackungseinrichtung, wird aber auch durch einen Sicherheitszuschlag bei der Auslegung der Berührungsheizflächen aufgrund der Erosionsbeanspruchung berücksichtigt. Der Schwefelgehalt ist Auslegungsgrundlage für die Rauchgasentschwefelungsanlage (REA) und die Luftvorwärmer. Die Feuerraumendtemperatur wird nach der zu erwartenden Ascheerweichungstemperatur ausgelegt. Vor Eintritt in die Konvektivheizflächen sollte die Rauchgastemperatur die Erweichungstemperatur der Asche nicht wesentlich überschreiten, um eine Verschlackung der Berührungsheizflächen zu vermeiden. 28
Tab. 12: Auslegungsgrundlagen für eine Steinkohlenfeuerung Heizwert MJ/kg 24,7 - 30,5 Wassergehalt % max. 13 Aschegehalt % max. 16 Schwefelgehalt % max. 1,4 Feuerraumendtemperatur °C 1150 - 1300 Brennwert Der Brennwert der untersuchten Ganzpflanzen liegt bei den nicht holzartigen Energiepflanzen durchschnittlich zwischen ca. 18.500 und 19.500 J/g (Joule/Gramm), bei den holzartigen zwischen 19.500 und knapp 21.000 J/g (s. Tab. 14). Er unterscheidet sich bei Getreide- und Maisganzpflanzen nicht von dem der Körner (s. Abb. 19). Bei den Ölpflanzen Sonnenblume und Raps ist der Brennwert der ölhaltigen Körner deutlich höher und liegt im Bereich der Steinkohle. Die Werte der Ganzpflanzen sind aufgrund des sehr geringen Kornanteils im Erntegut bzw. in der Probe nicht höher als bei Getreideganzpflanzen. Sie streuen bei den einzelnen Kulturen in einem sehr engen Bereich (s. Anhang Tab. A 63). Der Brennwert des Strohs entspricht in etwa dem der Getreide- bzw. Maiskörner (s. Tab. 13). 35000 J/g (wasserfei) Ganzpflanze Korn 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 Hafer S-Triticale S-Roggen W-Triticale W-Roggen W-Gerste Mais Sonnenblumen Raps Steinkohle Gött. Abb. 19: Durchschnittlicher Brennwert von Energiepflanzen (Ganzpflanzen und Korn) Tab. 13: Brennstoffanalysen von Stroh (Werte auf wasserfrei bezogen) Sommer- Gerste Flüchtige % Asche % Fixed C % S % S g/MJ N % N g/MJ Cl % Cl g/MJ Brennwert Ho (J/g) 78,65 4,27 17,08 0,12 0,06 0,61 0,29 0,4 0,2 20.544 Mais 78,51 4,74 16,75 0,11 0,06 0,84 0,45 0,31 0,17 18.470 Somnnenbumen 79,99 4,28 15,72 0,05 0,023 0,91 0,43 0,14 0,08 21.023 29
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Dies ist nur mit einer sekundären
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Vergleich der Brennstoffe CO, NOx i
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Aus den notwendigen Umrüstungen au
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6 Zusammenfassung und Schlußfolger
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geringen Emissionen zu erzielen. Be
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Teilnahme an Veranstaltungen Poster
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Anhang Abschlußbericht zum Forschu
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