Centrales Agrar-Rohstoff Marketing- und Energie-Netzwerk e.V.


Bevor das Abgas der Biomassefeuerungsanlage an die Umgebung abgegeben wird, müssen Schadstoffe herausgefiltert werden. Bei Biomasseheizwerken sind dies insbesondere Staubpartikel, eventuell auch Stickoxide. Außerdem sollte eine Rückgewinnung der im Abgas enthaltenen Wärme geprüft werden. Bei Heizkraftwerken ist bei entsprechenden Brennstoffen eventuell noch eine weitergehende Abgasreinigung erforderlich. 

Staub im Abgas

Bei der Verbrennung von Biomasse entstehen u.a. staubförmige Emissionen, also Partikel unterschiedlicher Korngrößen, die dem Abgasstrom beigemischt sind und die aus diesem herausgefiltert werden müssen, da sie in der Luft als Schadstoffe wirken können. Man unterscheidet feine und gröbere Partikel.

Feinpartikel (Aerosole) im Abgasstrom mit Korngrößen von 0,01 bis 1 μm entstehen aus anorganischen Bestandteilen in der Biomasse, die während der Verbrennung verdampfen und in der Abkühlphase kondensieren und dabei Salze bilden. Bei naturbelassenem Holz mit geringem Rindenanteil sind dies hauptsächlich Kaliumverbindungen im Größenbereich um 0,1 μm. Vor allem bei der Verbrennung von Rinde entstehen zudem Calciumverbindungen im Größenbereich um 1 μm durch Calcium im Brennstoff, welches als feste Komponente in den Abgasstrom gelangt und in der Abkühlphase weiter wächst.

Wesentlich größere Partikel im Abgasstrom, so genannte grobe Flugasche, entstehen, wenn Asche aus dem Brennstoffbett mitgerissen wird.


Primärmaßnahmen, die der Hersteller an der Feuerungsanlage vorsieht, können die Bildung der unerwünschten Partikel im Abgas senken. Solche Primärmaßnahmen können z.B. eine geeignete Luftzuführung und ein möglichst ruhiges Brennstoffbett sein. Ergänzend kann als Sekundärmaßnahme eine nachgeschaltete Staubabscheidung erforderlich sein, um die Schadstoffgrenzwerte im Abgas einhalten zu können, z.B. mittels Multizyklon, Gewebefilter, Elektrofilter, Wäscher.


Minderung von Stickstoffoxid

Stickstoffoxid (NOx) im Abgas entsteht bei der Verbrennung von Biomasse hauptsächlich durch Stickstoff, der im Brennstoff enthalten ist. Bei der Verbrennung von naturbelassenem Holz, welches relativ niedrige Stickstoffgehalte aufweist, ist die Bildung von NOx von untergeordneter Bedeutung. Relativ hohe Stickstoffgehalte weisen dahingegen regelmäßig gedüngte Feldkulturen auf (Ursachen: u.a. Düngung, Eiweißgehalt). Durch die Zugabe eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels ins Abgas - z.B. Ammoniak, Harnstoff - können die NOx-Emissionen gesenkt werden (Sekundärmaßnahme). Das Reduktionsmittel reagiert mit dem im Abgas enthaltenen NOx zu molekularem Stickstoff. Verfahren: selektive nicht-katalytische Reduktion (SNCR), selektive katalytische Reduktion (SCR).

Minderung von Chlorwasserstoff

Chlorwasserstoff (HCl) im Abgas entsteht durch Chlor, welches im Brennstoff enthalten ist. Chlor findet sich vor allem in Stroh, Ganzpflanzen, Gras, Körnern, möglicherweise auch in entsprechend belastetem Altholz. In naturbelassenem Holz ist es dahingegen kaum vorhanden. Durch das Einmischen von z.B. Kalkhydrat in den Abgasstrom und anschließendes Abscheiden des entstandenen Calciumchlorids im Gewebe- oder Elektrofilter – so genannte Trockensorption - kann HCl aus dem Abgas beseitigt werden. Eine andere mögliche Sekundärmaßnahme ist das Führen des Abgases durch Waschwasser in einem Wäscher, welches die Schadstoffe zurückhält.

Economiser

Ein Economiser (ECO) kann den Gesamtwirkungsgrad einer Biomassefeuerungsanlage um bis zu 9 % verbessern. Der ECO ist ein Wärmeübertrager, in dem das Abgas bis knapp über die Kondensationstemperatur (Taupunkt) abgekühlt wird, z.B. auf 80°C. Eine Kondensation, also eine Umwandlung des im Abgasstrom mitgeführten Wasserdampfs in Wasser, findet bei diesen Temperaturen noch nicht statt. Die im Wärmeübertrager gewonnene Wärme wird zur Vorwärmung des Systemrücklaufs genutzt. Ein ECO ist für die meisten Biomasseheizanlagen ab 100 kW geeignet; er ist mit relativ niedrigen bis mittleren Investition verbunden.

Abgaskondensation

Mit einer Abgaskondensationsanlage kann der Gesamtwirkungsgrad einer Biomassefeuerungsanlage um bis zu 20 % verbessert werden. Zusatzeffekte: Abgasreinigung, Entschwadung. Die Abgase werden bis unter den Taupunkt abgekühlt, der im Abgas mitgeführte Wasserdampf wird kondensiert. Dies geschieht in drei Stufen: Economiser, Kondensator, Luftvorwärmer. Eine Kondensation kann für Biomasseheizanlagen ab 1 MW sinnvoll sein, wenn Brennstoffe mit einem Wassergehalt von mehr als 40 % verwendet werden und ein Heizsystem mit tiefen Rücklauftemperaturen (<40°C) vorliegt. Die Kondensation ist mit relativ hohen Investitionen verbunden und weist einen relativ großen Platzbedarf auf.