In dem von der DBU unter den Aktenzeichen AZ 31032 geförderten Projekt wurde die Umsetzung einer
Nachrüstlösung für Kaminöfen untersucht. Die etwa 14 Millionen Einzelraumfeuerungen in
Deutschland haben einen wesentlichen Anteil an der Freisetzung von unvollständig umgesetzten
Verbrennungsgasen wie CO und VOC als auch Staub. Da ein Austausch aller betriebenen Feuerungen
mit hohem Schadstoffausstoß kurzfristig schwer möglich ist, könnte die Integration von
Nachrüstlösungen eine zeitnahe Verbesserung des Anlagenbetriebs in Bezug auf die Emissionen und
den Wirkungsgrad ermöglichen. Die Nachrüstlösung im Projekt bestand aus drei wesentlichen
Komponenten: einem Wärmeübertrager, einer Sicherheitseinrichtung für die störungsfreie
Abgasabführung sowie einem Katalysator inklusive Beheizung. Ziel war die wesentliche Reduzierung
der Emission von unvollständig umgesetzten Abgasbestandteilen CO, Org.-C und Staub sowie die
Erhöhung des Wirkungsgrades. Als Zielwerte wurden Konzentrationen von CO < 400 mg/m³, VOC
(Org.C) < 50 mg/m³, Staub < 30 mg/m³ und ein Wirkungsgrad > 75 % zu Projektbeginn angesetzt. Da
ein nicht zu unterschätzender Einfluss durch den Ausgangszustand der Anlagen gegeben ist, wurde
eine min. 50 %-ige Minderung der Schadstoffkonzentrationen als alternative Zielsetzung angegeben.
Die Nachrüstlösung wurde mit drei verschiedenen Baumarktkaminöfen getestet, um den
Anlageneinfluss sowie eine anlagenunspezifische Einsetzbarkeit zu demonstrieren. Es wurden zwei
verschiedene Wärmeübertrager untersucht, ein Rippenrohr und ein durchströmtes Rohr, um die Effekte
einer Oberflächenerhöhung und Anströmung der Oberfläche zu untersuchen. Die Abgasableitung wurde
durch Einsatz eines Rauchsaugers und eines Bypasses sichergestellt. Als Katalysator wurden sowohl
kommerziell erhältliche Produkte getestet als auch eine eigene Entwicklung auf Basis eines
Metallschaumes als Trägermaterial vorgenommen. Der Einsatz von Metallschäumen ist aufgrund den
damit erreichbaren Druckverlusten und auch der geförderten Gasvermischung vielversprechend. Die
durchgeführten Arbeiten erfolgten in Kooperation mit der Fa. Alantum, welche als
Fremdleistungsnehmer für die Herstellung der Metallschäume mit im Projekt eingebunden war. In den
Untersuchungen wurde gezeigt, dass eine deutliche Verbesserung bezüglich der Schadstoffemissionen
als auch der Wärmeausnutzung möglich ist. Durch Integration einer Wärmeübertragerstrecke im
Anschluss an die Feuerungsanlage wurde der Wirkungsgrad je nach Versuchsaufbau um etwa 5 bis hin
zu 19 % gesteigert und auch ein feuerungstechnischer Wirkungsgrad > 75 % erreicht. Mit den Einsatz
kommerzieller Katalysatoren konnten die CO-, Org.-C- und Staubkonzentration über 50 % reduziert
werden. Für CO wurden Konzentrationen unter 20 mg/m³ erreicht, für Org.-C < 100 mg/m³ und für
Staub eine Absenkung bis hin zu ca. 30 mg/m³. Durch die Katalysatorbeheizung mittels einer
Glühkerze sowie eines Heizwendels konnte die Reduzierung von Org.-C zum Teil noch weiter gesteigert
werden. Bei Integration in einer entsprechenden Temperaturzone kann so auch ein Rußabbrand
induziert werden. Mit dem Metallschaumkatalysator, welcher im Rahmen des Projektes entwickelt
wurde, konnten bisher nicht so hohe Umsatzraten erreicht werden, jedoch wurde schon eine Aktivität
für die CO-Oxidation nachgewiesen. Der bisherige Entwicklungsstand erfordert aber noch eine
Weiterentwicklung bis hin zur wirksamen Einsetzbarkeit im Abgas von Feuerungsanlagen. Sowohl für
Org.-C als auch für Staub ist auch bei Nutzung der kommerziell erhältlichen Katalysatoren noch eine
weitere Steigerung der Reduzierungsrate wünschenswert. Einfache Konstruktionen, die eine
fliehkraftbasierte oder filternde Staubabscheidung ermöglichen, werden als vielversprechend
angesehen. Zur praktischen Einsetzbarkeit von Nachrüstlösungen an häuslichen Anlagen ist eine
Weiterentwicklung zum kommerziellen Produkt notwendig. Dazu sind Feldmessungen an realen
Anlagen durchzuführen und die Bauartzulassung vorzunehmen.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:79311 |
| Date | 07 July 2022 |
| Creators | Matthes, Mirjam, Hartmann, Ingo |
| Publisher | DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | German |
| Detected Language | German |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, doc-type:book, info:eu-repo/semantics/book, doc-type:Text |
| Source | DBFZ-Report |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-149494, qucosa:4501 |
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