Advanced adjustable grate solutions for future fuel flexible biomass combustion technologies

Niedrige Temperaturen im Glutbett und eine gezielte Luftzufuhr in der Verbrennungszone gelten als Schlüsselfaktoren um Schlackebildung in der Brennkammer zu vermeiden und Feinstaubemissionen bei der Verbrennung zu minimieren. Jüngste Forschungsprojekte zeigten zudem einen signifikanten Einfluss der Verweilzeit und der Beschaffenheit des Glutbettes. Variationen in den Brennstoffeigenschaften, besonders beim Aschegehalt, von Biomassebrennstoffen wirken sich massiv auf die Bedingungen in der Verbrennungszone und besonders auch auf die Beschaffenheit des Glutbettes aus. Daher besteht die Notwendigkeit der Entwicklung von flexiblen, veränderbaren Rostsystemen. Diese erlauben den Einsatz der Anlage unter Verwendung von unterschiedlichsten Arten und Qualitäten von Biomassebrennstoffen bei gleichzeitigem emissionsarmen und ungestörtem (hinsichtlich Schlackebildung) Betrieb. Im vorgeschlagenen Projekt wird das aktuelle Wissen zu den Themen Aschebildungsreaktionen, Modellierung von Verbrennungsprozessen und Teilchenbewegungen im Festbett erweitert. Die Ergebnisse dienen als Basis für die Weiterentwicklung und Optimierung von drei ausgewählten Verbrennungstechnologien für den Einsatz im häuslichen aber auch im kommerziellen Bereich (100-300 kW). Des Weiteren wird ein innovatives Regelungskonzept entwickelt, welches die Fähigkeit besitzt eigenständig veränderliche Brennstoffqualitäten zu erkennen und die Verbrennungsparameter entsprechend daran anzupassen. Ebenfalls umgesetzt werden soll ein Konzept zur Integration eines Elektrofilters (ESP) für den höheren Leistungsbereich. Die Arbeiten im österreichischen Teilprojekt beschäftigen sich mit der Entwicklung eines CFD Modells eines Glutbettes zur computerunterstützten Weiterentwicklung eines Schneckenbrenners und der Entwicklung eines dazugehörigen innovativen brennstoffflexiblen Regelungskonzeptes. Erweitertes Grundlagenwissen über Aschebildungsprozesse wird in Laborversuchen gewonnen. Auf der Grundlage dieser Ergebnisse werden geeignete Operationskonzepte zur Minimierung von Schlackebildung und Feinstaubemission definiert, welche wiederum in der Weiterentwicklung der ausgewählten Verbrennungstechnologien angewendet werden. Zusätzlich finden diese Daten Anwendung in der Weiterentwicklung eines existierenden CFD-Modells zur Beschreibung von Verbrennungsprozessen im Glutbett von Biomassefeuerungen. Verbrennungsversuche dienen als Ausgangspunkt für weitere Technologieentwicklungen und zur Validierung des verbesserten CFD-Modells. Schlüsselergebnisse des Projektes: • Innovatives Regelungskonzept für Rostfeuerungen von Biomasseverbrennungsanlagen bei garantiert emissionsarmen und störungsfreien (Schlackebildung) Betrieb • Erweitertes 3D CFD Modell als Entwicklungswerkzeug für Biomasserostfeuerungen (Teil des österreichischen Teilprojektes) • 3 ausgewählte Verbrennungstechnologien mit flexiblen Rostsystemen (eine davon wird im österreichischen Teilprojekt weiterentwickelt) • Innovatives Regelungskonzept, eigenständig veränderliche Brennstoffqualitäten erkennt und die Verbrennungsparameter daran anpasst (Teil des österreichischen Projektes) • Konzept für die Integration eines Elektrofilters im unteren gewerblichen Leistungsbereich