HetKond

Durch das politische Ziel den Anteil erneuerbarer Energien in Deutschland wesentlich zu steigern, findet die Biomasseverbrennung vor allem in kleinen und mittelgroßen Feuerungsanlagen zunehmend Verwendung. Aufgrund der im Betrieb freigesetzten Emissionen ist jedoch eine aufwändige Abgasreinigung erforderlich, um die Umwelt und die Gesundheit von Menschen langfristig zu schützen.

Insbesondere die Staubemissionen sind dabei als kritisch anzusehen, da der Gesamtstaubauswurf zu über 90 % aus Feinstaubpartikeln besteht. Gerade diese sind für Lebewesen gesundheitsgefährdend, da sie leicht über die Atemluft aufgenommen werden können. In Fällen wie der Biomasseverfeuerung, in denen aufgrund hoher Partikelkonzentrationen die gegenwärtig auf dem Markt verfügbaren Abscheider nicht mehr effektiv arbeiten, mangelt es momentan an alternativen Abscheideeinrichtungen. Ein investitionsarmer und energetisch günstiger Ansatz für potentielle Nachrüstungen oder als Alternative für herkömmliche Abscheidemechanismen ist die Luftreinigung auf Basis heterogener Kondensation. Hierbei kondensiert Wasserdampf auf den Oberflächen der in der Gasphase dispergierten Partikel, wodurch diese zu anwachsen beginnen. Auf diese Weise können die vergrößerten und mit Wasser umschlossenen Aerosole aus der Biomassefeuerung mit konventionellen Abscheidern energieeffizient abgeschieden werden­ – bzw. deren effektive Abscheidung wird hierdurch erst möglich.

Ein innovativer Ansatz zur Herbeiführung der heterogenen Kondensation ist die Nutzung von Sprühwäschern in Kombination mit Trays (Siebbodeneinsätzen). Durch eine intelligente Anordnung von moderner Voll- oder Hohlkegeldüsen kann durch die gezielte Interaktion der einzelnen Sprays eine Sekundärzerstäubung stattfinden. Dies führt neben der Erneuerung der Tropfenoberfläche zur Erzeugung kleinerer Sekundärtropfen. Zusätzlich kann die wirksame Stoffaustauschfläche durch den Einsatz von Siebböden (Trays) weiter gesteigert werden. Hierbei bildet sich eine intensive Sprudelschicht oberhalb des Trays bei nur geringem Druckverlust aus. Durch diesen innovativen Ansatz sind höhere mögliche Übersättigungen, bei geringeren Wassermengen und einem geringeren Energieaufwand im Vergleich zu Füllkörper- und Packungskolonnen zu erwarten. Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll daher die heterogene Kondensation durch den Einsatz von Sprühwäschern herbeigeführt werden.

In diesem Vorhaben soll die noch unerforschte heterogene Kondensation auf den Partikeln der Biomasseverbrennung untersucht werden. Hierzu gehört die Aktivierbarkeit der Partikel und das Wachstum dieser. Berührungslose optische Messtechnik sowie gezielte Probenentnahmen sollen einen fundierten Einblick in die komplexen Prozesse ermöglichen. Im Hinblick auf das Ziel eine hohe Übersättigung zu erreichen, soll die Nutzung von Sprühwäschern zur Sicherstellung einer erfolgreichen heterogenen Kondensation optimiert werden, sodass die Aerosole effizient abgeschieden werden können.