Anbau von Energiepflanzen - Ganzpflanzengewinnung mit ...

geringen Emissionen zu erzielen. Bei Gras reicht eine gröbere Aufmahlung von 4 - 6 mm bis zu einer
Zumischung von 30% aus. Darüber hinaus sind feinere Aufmahlungen von 1,5 mm nötig, um einen
befriedigenden Ausbrand zu erreichen. Bei Getreideganzpflanzen, die sich aus dem Korn- und Strohteil mit
unterschiedlicher Energiedichte zusammensetzen, konnte im Vorhaben die optimale Aufmahlung (= hoher
Ausbrand) nicht endgültig geklärt werden. Hierfür sind technische Möglichkeiten zu suchen, die diesen
Sachverhalt berücksichtigen.
Die NO x -Emissionen einer Verbrennungsanlage werden zunächst von dem über den Brennstoff eingebrachten
Stickstoff bestimmt. Der Stickstoffgehalt der untersuchten Biomassen liegt bei Buchenholz (0,04 g N/MJ) und
Hanf (0,30 g N/MJ) unter dem von Steinkohle (0,41 g N/MJ), bei Getreideganzpflanzen (0,66 g N/MJ) deutlich
darüber. Bei vollständiger Verbrennung, d.h. hohem Ausbrand der Biomassen und damit geringer CO-Emission,
nehmen die NO x -Emissionen ohne zusätzliche feuerungstechnische Maßnahmen mit zunehmendem
Stickstoffgehalt zu.
Mittels primärseitiger Maßnahmen in der Flammenzone des Brennraumes kann die Entstehung von NO x
vermindert werden. Durch Einblasen des Biomassebrennstoffes über eine Lanze entgegen der abwärts gerichteten
Flamme kann bei einer Beimischung von bis zu 40 % Biomasse die Entstehung von NO x reduziert werden. Der
Haupteffekt dieser Maßnahme ist jedoch, daß der Brennstoff bei gleichem oder besserem Ausbrand gröber in die
Brennkammer eingebracht werden kann.
Eine weitere primärseitige Möglichkeit zur Beeinflussung der NO x -Emission besteht in der Art der Zuführung
des Brennstoffes über Brenner (Brennerkonfiguration). Von den vier Möglichkeiten der Kombination (Kohle-
Biomasse gemischt oder getrennt; zentrale oder äußere Eindüsung) ergibt die zentrale Einblasung des
vorgemischten Brennstoffes die günstigsten NO x -Emissionen. Eine pneumatische Mischung der Brennstoffe ist
jedoch anfällig gegen Verstopfung und Erosion, eine Vermischung vor der Mühle meist verfahrenstechnisch
nicht möglich. Bei getrennter Eindüsung muß der N-reichere Brennstoff zentral und der N-ärmere
Brennstoffpartner außen über Ringspalt eingedüst werden, um die NO x -Emissionen niedrig zu halten.
Die dritte Möglichkeit besteht in der Luftstufung im Feuerraum, d.h. der Regulierung der Primärluftzahl λ
(Lambda) in der Hauptverbrennungszone im Feuerraum. Die Gesamtluftzahl ist wie bei den übrigen Versuchen
auf λ = 1,2 eingestellt. Bei genügender Absenkung der Primärluftzahl spielt dabei die Brennerkonfiguration keine
Rolle mehr. Der Haupteffekt bei der Biomasse(mit)verbrennung liegt in der NO x Absenkung bei bereits höheren
Primärluftzahlen, verglichen mit der reinen Kohleverbrennung.
Aufgrund des im Vergleich zur Steinkohle sehr geringen Schwefelgehaltes von Biomassen - mit einer Abstufung
von Ölpflanzen (Ganzpflanzen) über andere landwirtschaftliche Kulturarten zu den Hölzern - sinken mit
zunehmendem Anteil der Biomassen bei der Mitverbrennung die SO 2 -Emissionen. Sie nehmen sogar
überproportional ab, da die Biomassen durch ihren Kalziumgehalt den Schwefel in der Asche binden können.
Insgesamt sind hinsichtlich der Einhaltung von Emissionsgrenzwerten nach der für Kohlekraftwerke geltenden
13. BImSchV bei der Mitverbrennung bzw. der reinen Verbrennung von Biomassen in Staubfeuerungsanlagen
bisher folgende Schlußfolgerungen aus den Erkenntnissen der Verbrennungsversuche zu ziehen: Der CO-
Grenzwert von 250 mg/m³ ist auch bei der Mitverbrennung von gröberer Biomasse bis zu circa 20 % Anteil
problemlos einzuhalten. Bei den NO x - und SO 2 -Emissionen ist keine Erhöhung der Emissionswerte bei einer
Mitverbrennung zwingend. Erstere können durch primärseitige Maßnahmen 'in Grenzen' gehalten werden,
letztere nehmen mit zunehmendem Biomasseanteil sogar ab. Für HCl-Emissionen, die vor allem bei Biomassen
mit Strohanteil zunehmen, muß für (Getreide)Ganzpflanzen nach der TA-Luft ein Grenzwert von 30 mg/m³
eingehalten werden. Dies ist technisch einfach durch eine sekundäre Rauchgasreinigung möglich. Bei der
landwirtschaftlichen Erzeugung von Energiepflanzen kann die Stickstoffdüngung letztlich ohne Rücksicht auf
den N-Gehalt der Pflanze erfolgen. Beim Chlor sind Einflüsse der Düngung, Sorte etc. auf den Chlorgehalt der
Pflanze zu untersuchen.
Bei einer Versuchsreihe zur Biomasseverbrennung in einer Wirbelschichtfeuerung konnte aufgezeigt werden, daß
bei der reinen Verbrennung von Biomasse sehr niedrige CO- und NO x -Emissionen entstehen. SO 2 -Emissionen
treten z.B. beim Einsatz von Buche nicht auf. Der Grad der Aufbereitung (Aufmahlung) hat einen Einfluß auf die
Höhe der Emissionen bei CO, aber kaum bei den Stickoxiden.
Hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit der Mitverbrennung von Biomasse in Kohlekraftwerken ist, wie in einer
Machbarkeitsstudie zu einer Umrüstung eines Kraftwerkes errechnet wurde, bei einer Zufeuerung von 8 %
Waldrestholz und Stroh - die technisch ohne über das gewohnte Maß hinausgehende Verschleißerscheinungen
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