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 <strong>von</strong> der Strömung in ihrer Bewegung beeinflußt und <strong>mit</strong>gerissen. 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 <strong>mit</strong> kleinerem Öffnungswinkel. Er erreicht so<strong>mit</strong> 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 <strong>mit</strong> 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 <strong>von</strong> 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 <strong>mit</strong> 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 <strong>mit</strong> NO x zu CO 2 und N 2. 5.2.1.2 Einfluß der Korngröße bei der Mitverbrennung <strong>von</strong> Biomasse <strong>mit</strong> Steinkohle Um den Einfluß der Biomasseaufmahlung auf das Verbrennungs- und Zündverhalten <strong>von</strong> Kohle- Biomasse-Mischflammen zu untersuchen, wurde eine reine Kohleflamme, eine Kohleflamme <strong>mit</strong> Beimischung <strong>von</strong> 25 % (thermisch) Stroh (4 mm <strong>mit</strong> einer <strong>mit</strong>tleren Korngröße <strong>von</strong> 800 µm) und eine Flamme <strong>mit</strong> 25 % (thermisch) Fichtenreisig (1,5 mm <strong>mit</strong> einer <strong>mit</strong>tleren Korngröße <strong>von</strong> 280 µm) im Feuerraum vermessen. Die Sauerstoffprofile sind in Abbildung 35 dargestellt. Vergleicht man die reine Kohleflamme <strong>mit</strong> 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 <strong>von</strong> oben) etwas unter dem Sauerstoffgehalt der Kohleflamme. Betrachtet man die Mischflamme <strong>mit</strong> 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 <strong>mit</strong> 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 <strong>mit</strong> 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 <strong>mit</strong> zunehmender Brennerentfernung langsam ab. Bei der Mitverbrennung des groben Strohs kann auch in Brennernähe so gut wie kein CO gemessen werden. Bei 50
4 3 Eiche 1,5 mm 180 Weide 2,5 mm 4 3 CO (in % auf 0% O 2 gerechnet) 2 2 1 1 0 250 200 150 100 50 0 50 100 150 200 250 0 4 3 2 330 1 1 0 250 200 150 100 50 0 50 100 150 200 250 0 2,5 2,0 480 4 3 2 2,5 2,0 CO (in % auf 0% O 2 gerechnet) 1,5 1,0 0,5 1,5 1,0 0,5 0,0 250 200 150 100 50 0 50 100 150 200 250 0,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 630 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 250 200 150 100 50 0 50 100 150 200 250 0,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 990 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 250 200 150 100 50 0 50 100 150 200 250 0,0 Radius [mm] Abstand vom Brenner [mm] Radius [mm] Abb. 33: CO-Konzentrationen in der Verbrennungszone (links bei der fein aufgemahlenen Biomasse, rechts gröber aufgemahlen) 51
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