Anbau von Energiepflanzen - Ganzpflanzengewinnung mit ...

In Abbildung 55 sind die grundsätzlichen Strömungsverhältnisse bei den unterschiedlichen Eindüsungsvarianten
schematisch gezeichnet. In der Mitte ist die innere Rezirkulationszone dargestellt. Diese bildet
sich durch die Drallströmung der Sekundärluft aus. Durch die Tangential-geschwindigkeit und die resultierende
Zentrifugalkraft wird der eintretende Luftstrahl aufgeweitet, wodurch in der Mitte ein Unterdruck
entsteht, der heiße Rauchgase von unten ansaugt. Es entsteht eine nach oben gerichtete Rückströmung
und eine unterstöchiometrische, d.h. sauerstoffarme innere Rezirkulationszone.
Die rechte Bildhälfte stellt die Flugbahnen von Brennstoffteilchen dar, die durch den Ringspalt eingeblasen
wurden. Sie tangieren die innere Rezirkulationszone nur leicht und mischen sich in die Sekundärluft
ein. Die linke Bildhälfte stellt die Flugbahn zentral eingedüster Partikel dar. Sie werden zunächst in die
innere Rezirkulationszone eingedüst, werden dann durch die nach oben gerichtete Rückströmung umgekehrt
und verlassen die Rezirkulationszone. Im Vergleich zur Ringspalteindüsung verbringt der zentral
eingebrachte Brennstoff eine längere Zeit in der Rezirkulationszone, wo er unter sauerstoffarmen Bedingungen
zünden und teilweise verbrennen kann und durch den Mangel an Sauerstoff weniger Stickoxide
bildet.
Abb. 55: Strömungsverhältnisse bei unterschiedlichen Eindüseorten, rechts Ringspalteindüsung,
links zentrale Eindüsung
In Abbildung 56 sind die Konsequenzen der Brennerkonfigurationen auf die NO x-Emissionen in Abhängigkeit
des Biomasseanteils dargestellt. Die vorgemischte Zugabe der Brennstoffe Fichte
(ca. 0,04 g N/MJ) und Kohle (ca. 0,42 g N/MJ) über Ringspalt ergeben dabei die höchsten
NO x-Emissionen, da sofort Luftüberschuß vorhanden ist und der eingebrachte Brennstoffstickstoff vermehrt
zu Stickoxiden aufoxidiert wird. Die niedrigsten NO x-Emissionen erhält man bei der zentralen
Eindüsung der Kohle und der Zugabe der Fichte über den Ringspalt. In diesem Fall gelangt die Kohle als
stickstoffreicherer Brennstoff in die luftarme innere Rezirkulationszone und der eingetragene Brennstoffstickstoff
wird vermehrt zu elementarem Stickstoff reduziert. Die Variante, bei der die Fichte in der
Mitte und die Kohle über Ringspalt eingeblasen wird, liegt in den NO x-Emissionen zwischen den
beschriebenen Extremen. Die Erhöhung des Fichtenanteils an der thermischen Leistung der Flamme hat
im Verhältnis zu den Auswirkungen der drei Konfigurationen nur noch geringen Einfluß. Die NO x-
Emissionen nehmen jedoch durch den geringeren Brennstoffstickstoffeintrag mit zunehmendem Fichtenanteil
ab.
Bei Triticaleganzpflanzen wurde eine weitere, vorher nicht berücksichtigte Brennerkonfiguration als
primäre NO x-Minderungsmaßnahme untersucht, bei der beide Brennstoffe zentral eingedüst wurden.
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