Innerhalb der Veranstaltungsreihe "UMSICHT: Zur Sache", einem Workshop des Fraunhofer UMSICHT, präsentierte Entsorgungsingenieurin Esther Stahl Einsatzmöglichkeiten metallischer Mikrosiebe zur Gasreinigung am Beispiel der Feinentstaubung von Holzfeuerungsabgasen. In ihrem Vortrag stellte sie die Ergebnisse eines kürzlich abgeschlossenen Forschungsprojekts vor, das die Entwicklung eines innovativen Filtersystems zur Reduzierung gesundheitsrelevanter Emissionen von Biomassefeuerungen zum Ziel hatte.
Stahl erläuterte, dass neben den Emissionen von festen Feinstaubpartikeln, je nach Güte der Verbrennung und weiteren Einflussfaktoren, auch Teere in relevanten Mengen entstehen, die ein ganz wesentliches Gesundheitsgefährdungspotenzial aufweisen. Bei der Feinstaubmessung oder bei vielen Abscheidesystemen wird diese Stoffgruppe jedoch nur unzureichend erfasst, da ein Großteil der Einzelkomponenten bei den vorliegenden Temperaturen direkt hinter der Feuerung noch gasförmig ist. Ziel des Forschungsvorhabens war daher die Entwicklung eines Sekundärentstaubungsverfahrens mit dem gesundheitsrelevante Partikel und Stoffe gezielt aus dem Abgasstrom von Holzfeuerungsanlagen entfernt werden können. Dadurch sollen künftige Staubgrenzwerte eingehalten werden. Der Fokus liegt auf größeren Anlagen zur biogenen Festbrennstoffverbrennung zwischen 30-500 kWth, die mit diesem System nachgerüstet werden könnten.
Der Lösungsansatz besteht in der Kombination zweier innovativer Verfahren aus der Verfahrenstechnik (Oberflächenfilter und Rauchgaswäscher) zur optimalen Entfernung sämtlicher Feinstaubbestandteile (Asche, Ruß und Teer) aus dem Abgasstrom. Eine Abscheidung mineralischer Abgasbestandteile wird durch innovative metallische Mikrosiebe erreicht, die weitgehend temperatur- und korrosionsbeständig sind. Aufgrund ihrer Isoporen gewährleisten die Mikrosiebe einen direkten Rückhalt der Feinstaubpartikel an der Sieboberfläche. Zudem besteht nur eine sehr geringe Gefahr der inneren Verblockung des Filtermediums. Das Wäschersystem wird mit einem organischen Lösemittel betrieben, das im Abgasstrom enthaltende Teere fast vollständig absorbiert.
Stahl stellte die Entwicklungsschritte der einzelnen Verfahren (Mikrosiebfilter und Wäscher) von der Konzeption bis zur Erprobung und Optimierung an einem einfachen Holzofen und einer 200 kW-Hackschnitzelanlage vor. Zentrale Punkte seien die erzielten Staubabscheidegrade (masse- und anzahlbezogen), der Verlauf des Differenzdrucks und die Teerabscheidung. Mit dem Gesamtsystem, bei Verwendung beider Filter hintereinander, konnten nach einer sehr kurzen Betriebszeit von einer halben Stunde anzahlbezogene Abscheidegrade von über 90% erreicht werden. Die Staubreingaskonzentration lag im Mittel bei 19 mg/Nm³, mit sehr geringen Schwankungsbreiten.
Das entwickelte System zeichnet sich durch eine hohe Feinstaubabscheidung aus, die flexibel an bestehende Feuerungssysteme angepasst werden kann. Auch die Integration des Systems in den Abgasweg von Einzelfeuerstätten oder in Heizanlagen mit problematischen Brennstoffen wie Stroh oder Getreide ist denkbar. Künftig wird bei Fraunhofer UMSICHT ein weiterer Versuchsstand, bestehend aus einer 200 kW-Biomassefeuerung, errichtet. Daran werden beide Abscheidesysteme weiterentwickelt und neue Konzepte getestet.
Quelle: Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT
