Anbau von Energiepflanzen - Ganzpflanzengewinnung mit ...

entspricht einer etwa gleich großen axialen wie radialen Gasgeschwindigkeitskomponente. Die rotierende
Strömung erfährt Zentrifugalkräfte, die sie nach außen zieht. Die in die Brennkammer geblasenen
Brennstoffteilchen werden von der Strömung in ihrer Bewegung beeinflußt und mitgerissen. Der feiner
aufgemahlene Eichenstaub folgt schneller der Strömung und wird schneller zur Wand gezogen als die
gröberen Weidenteilchen. Der Kegel der Entgasung und CO-Freisetzung ist deshalb bei dem gröberen
Brennstoff schmaler und mit kleinerem Öffnungswinkel. Er erreicht somit erst in größerer Brennerentfernung
den Wandbereich.
Da bei der Weidenflamme aufgrund der gröberen Körnung zusätzlich die Entgasung und Zündung langsamer
eintritt, wird CO über einen längeren Zeitraum, entsprechend einem größeren Raum in der Brennkammer,
freigesetzt. Zum einen werden durch die Verteilung nur eine geringere CO-Konzentration
erreicht, zum anderen ist in diesem Bereich auch mehr Sauerstoff vorhanden, der das CO zu CO 2 aufoxidiert.
In Abbildung 34 sind die Stickoxidprofile der beiden Flammen gegenübergestellt. Um Verdünnungseffekte
auszuschließen sowie die Vergleichbarkeit zu gewährleisten, wurden auch hier die NO x- Meßwerte
mit dem korrespondierenden Sauerstoffmeßwert nach Formel [1] auf 0 % O 2 umgerechnet. Es ist zu
erkennen, daß bei der Weidenflamme auch schon in Brennernähe viel mehr NO x gebildet wird als bei der
Eiche. Der Unterschied bleibt dann auch bis zum Brennkammerende erhalten, obwohl bei beiden Flammen
von der untersten dargestellten Rauchgasprofilmessung bis zum Ende der Brennkammer die
Stickoxidkonzentration noch um 300 ppm abgebaut wird. Die Endkonzentration betrug bei der Eichenflamme
knapp 200 ppm, bei der Weide etwas über 400 ppm (jeweils auf 0 % Restsauerstoff bezogen). Der
Grund für die höheren Stickoxidkonzentrationen sind in dem fast 4-fach höheren Brennstoffstickstoffgehalt
der Weide mit 0,39 g N/MJ gegenüber 0,1 g N/MJ der Eiche zu finden. Desweiteren wird bei
der Eichenflamme vermehrt CO freigesetzt und es treten lokal sauerstoffärmere Zonen auf als bei der
Weide. In Brennernähe, wo die CO-Werte hoch sind, werden nur geringe NO x-Konzentrationen gemessen.
Das CO reagiert dort mit NO x zu CO 2 und N 2.
5.2.1.2 Einfluß der Korngröße bei der Mitverbrennung von Biomasse mit Steinkohle
Um den Einfluß der Biomasseaufmahlung auf das Verbrennungs- und Zündverhalten von Kohle-
Biomasse-Mischflammen zu untersuchen, wurde eine reine Kohleflamme, eine Kohleflamme mit Beimischung
von 25 % (thermisch) Stroh (4 mm mit einer mittleren Korngröße von 800 µm) und eine Flamme
mit 25 % (thermisch) Fichtenreisig (1,5 mm mit einer mittleren Korngröße von 280 µm) im Feuerraum
vermessen. Die Sauerstoffprofile sind in Abbildung 35 dargestellt.
Vergleicht man die reine Kohleflamme mit der Kohle-Strohflamme, erkennt man einen langsameren
Sauerstoffabbau im Brennernahbereich bei der Mitverbrennung des groben Strohs. Dies deutet darauf
hin, daß der Strohanteil erst später zündet und Sauerstoff verbraucht. Beim weiteren Verlauf in der
Brennkammer wird der Sauerstoff bei der Mischflamme jedoch zügig abgebaut und liegt ab etwa 0,5 m
Brennerentfernung (4. Ebene von oben) etwas unter dem Sauerstoffgehalt der Kohleflamme. Betrachtet
man die Mischflamme mit dem fein aufgemahlenen Fichtenreisig, weist diese schon in der ersten Meßebene
geringe Sauerstoffgehalte auf, die in 0,5 m Brennerentfernung schon auf etwa 4 % abgebaut sind.
Daran ist eine schnelle Zündung und eine heftige Reaktion des Brennstoffes mit dem Sauerstoff zu
erkennen. Da beide Biomassen die gleichen Wassergehalte aufweisen, ist die schnellere Zündung vor
allem der kleineren Korngröße des Fichtenreisig zuzuschreiben.
Insgesamt kann die reine Kohleflamme in ihrer Zündschnelligkeit und "Reaktionsge-schwindigkeit"
zwischen den Mischflammen mit der groben und der feinen Aufmahlung ein-geordnet werden. Betrachtet
man die CO-Freisetzung im Feuerraum bei der Biomasse-Mitverbrennung im Vergleich zur reinen
Kohleflamme, fällt auf, daß bei letzterer die höchsten CO-Konzentrationen zu messen sind (s. Abb. 36).
Besonders in der inneren Rezirkulationszone, wo auch kein Sauerstoff vorhanden ist, tritt ein CO-Peak
auf. Die CO-Konzentration nimmt mit zunehmender Brennerentfernung langsam ab. Bei der
Mitverbrennung des groben Strohs kann auch in Brennernähe so gut wie kein CO gemessen werden. Bei
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