Detaillierte experimentelle Untersuchung der Schadstoffbildung bei der Holzverbrennung

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• Publisher: Cuvillier Verlag
• Year: 2008
• eBook ISBN:
  9783736926721
• Print ISBN:
  9783867276726
• Edition: 1

Holz ist ein nahezu CO2-neutraler Brennstoff. Allein in Deutschland schätzt mansein Energiepotenzial auf 10 bis 17 Millionen Tonnen Steinkohleäquivalent proJahr, je nachdem, wie viel Brachfläche für den Anbau genutzt wird. Man hat es alsomit einer ausbaufähigen erneuerbaren Energiequelle zu tun. Andererseits wirdbei der Erhitzung von Holz in noch stärkerem Maß als bei Kohle brennbares Gasgebildet. Die Entgasungsgeschwindigkeit hängt stark von zumeist schwankendenParametern wie Temperatur und Strömungsverhältnissen ab, was die Holzverbrennungzu einem komplizierten Verfahren macht. Weil die Holzverbrennung oftnicht mit dem notwendigen verfahrenstechnischen Aufwand betrieben wird, entstehenhohe Konzentrationen von unverbrannten Kohlenwasserstoffen und Teerpartikeln.Dies führt in dicht besiedelten Gebieten zu Interessenskonflikten. Umden Prozess der Schadstoffbildung genauer zu untersuchen, wurden kleine kugelförmige Buchenholzproben über eine laminare vorgemischte Flachflamme gebracht.Temperatur und Restsauerstoffgehalt des Brennerabgases wurden variiertund die zeitliche Entwicklung von drei Größen wurde gemessen: Massenverlust als Indikator für den Verbrennungsfortschritt.Zusammensetzung des Pyrolysegases mittels Gaschromatographie.Partikelgrößenverteilung mittels eines differentiellen Mobilitätsanalysators.Mit dem Messaufbau konnten circa 200 Einzelstoffe nachgewiesen werden. Allerdingswird der größte Teil des Pyrolysegases von wenigen Substanzen gebildet, wie Kohlenmonoxid, Propanon, Buten, Methan, Furfural und oxygeniertenAromaten wie z.B. Vanillin. Zu frühen Versuchszeitpunkten oder bei Temperaturenunterhalb von 900K besteht das Pyrolysegas hauptsächlich aus niedermolekularenStoffen. Bei späteren Zeitpunkten oder erhöhten Temperaturen werden inzunehmender Menge komplexere Substanzen nachgewiesen. Die emittierten Partikelbestehen hauptsächlich aus Teer und zu einem kleinen Teil aus Ruß. In denMessungen zeigt sich eine bimodale Verteilung: Eine Häufung von Partikeln imGrößenbereich um 15nm und eine weitere Häufung bei ? 100nm. MittelgroßePartikel von ca. 35nm treten kaum auf. Des Weiteren besteht ein ausgeprägterZusammenhang zwischen der Anzahl der Partikel und ihrem Volumen.