KL_4_2017_epaper

Aufbau und Funktion
Einbauten gibt es schon lange am Markt. Es handelt sich um Bauteile
aus Keramik, Metall oder Kunststoff, die heutzutage in der
Verfahrenstechnik meist zur Verbesserung von Strömungsverhältnissen
eingesetzt werden. Neu ist, was das Fraunhofer IBP tat,
nämlich sie in Kleinfeuerungsanlagen einzusetzen und zu beschreiben,
wie sie dafür ausgelegt sein müssen.
In diesem Fall werden die modulartig zusammengesetzten Bauteile
über der Flamme im Feuerraum installiert, wo die Feuerungsgase
sie durchströmen. „Diese spezielle Architektur vermischt die
Bestandteile des Abgases intensiv mit der Verbrennungsluft. Das
wird durch Mehrfachumlenkungen innerhalb der Einbauten beziehungsweise
Verwirbelungen noch verlängert“, erläutert Projektleiter
Mohammad Aleysa vom Fachgebiet Verbrennungssysteme
am Fraunhofer IBP. Das Modul speichert während der Verbrennung
Wärme, die es beim Abfall der Temperatur unter eine
bestimmte Grenze während der Verbrennung wieder freigibt. Die
Schwelle ist erreicht, wenn die Abgastemperatur unter die Modultemperatur
fällt. Die gespeicherte Wärme ermöglicht die Oxidation
nicht verbrannter Bestandteile im Abgas auch in ungünstigen Betriebsphasen,
zum Beispiel wenn Holz nachgelegt wird, was den
Verbrennungsvorgang insgesamt stabiler macht. Im Forschungsprojekt
wurde diese Technik in den beiden typischen Anlagenformen
von Öfen eingesetzt: in einer Feuerungsanlage mit schneller
Wärmeabgabe in den Aufstellraum (also frei stehende Raumheizer,
Kamineinsätze und offene Kamine, die in kurzen Zeitabständen
immer wieder mit Holz beschickt werden müssen) und in einer
Feuerungsanlage mit einer langsamen Wärmeabgabe in den
Aufstellraum, wie es für Grundöfen und Speicheröfen typisch ist.
Wirkweise und erstaunliche Ergebnisse
Die Abscheidung von Staub aus dem Brenngas und somit die Filterfunktion
der Einbauten basiert auf dem Prinzip der Adhäsion.
Laut Aleysa verändern anorganische Feinstäube ihren Ladungszustand
bei hohen Temperaturen: „Die Feinstäube sind je nach ihrer
Beschaffenheit entweder positiv oder negativ geladen“, sagt er.
Die Partikel haften an den Oberflächen der Einbauten an. In Tests
bildete sich nach 400 Auflagen (das entspricht 50 Betriebstagen)
ein Belag von knapp einem halben Millimeter Dicke. „Wenn die
Schicht weiter wächst, fällt der Staub nach unten, da die Partikel
nicht verbacken. Wenn sie durch die Ansammlung eine gewisse
Größe erreichen, haften sie nicht mehr“, erläutert Aleysa.
Die Gefahr, dass die Einbauten irgendwann verstopfen, besteht
somit nicht und auch deshalb nicht, weil der Abgas-Durchmesser
eines Einbauteils mit 5 Zentimetern ein Vielfaches mehr beträgt
als die sich bildende Schicht.
Die Ergebnisse sind erstaunlich. Ziel war einerseits, die Emissionen
zu senken und andererseits, den Wirkungsgrad der Feuerungen
zu erhöhen. Beides ist gelungen. Bei den beiden eingesetzten
Anlagentypen wurde Kohlenmonoxid im Mittel um bis zu 78 Prozent
reduziert, die Gesamtkohlenwasserstoffe im Abgas sogar um
bis zu 95 Prozent. Feinstäube ließen sich „problemlos“ um bis zu
86 Prozent mindern. Die keramischen Einbauten schnitten durchschnittlich
immer besser ab als die metallischen. Hinsichtlich des
Wirkungsgrads wurden beim frei stehenden Raumheizer durch
Einsatz der Einbautentechnik Verbesserungen zwischen 5 und ▷
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