Oekosolve: Im Heizkessel integrierter Feinstaubfilter

Integration einer Hochspannungselektrode zur elektrostatischen Abscheidung von Feinstaubpartikel in den Heizkessel einer Holzfeuerungsanlage.

Schematische Koronaentladung zur elektrostatischen Partikelabscheidung.

Technologien

Elektrostatische Staubabscheidung mittels Hochspannungselektrode, Coronaentladung, Holzfeuerungen

Ziel

Entwicklung und Integration einer Hochspannungselektrode in Holzheizkessel zwecks Feinstaubabscheidung.

Ausgangslage

Der Bund will mit der Energiestrategie Holz als CO2-neutralen Brennstoff fördern. Jedoch trägt die Holzverbrennung beträchtlich zum Feinstaubaustoss in der Schweiz bei. Sekundäre Emissionsminderungsmassnahmen wie elektrostatische Staubabscheidung sind deshalb ein wichtiges Forschungsgebiet. Es gibt bereits etablierte Lösungen für nachgeschaltete Staubabscheidung (im Kamin). Eine Integration in die Holzheizungen selbst würde vielerlei Vorteile bieten und dem Projektpartner OekoSolve einen grossen Marktvorteil verschaffen.

Vorgehensweise

Zuerst wurden die physikalischen Grundlagen erarbeitet, Computer-Simulationen zur Partikelbeladung und Abscheidung durchgeführt und in Grundlagenversuchen validiert. Parallel dazu wurden an realen Feuerungen (Pellets- und Stückholz-Kessel) an verschiedenen Positionen unterschiedliche Elektroden eingebaut, um Erfahrungen zu sammeln bezüglich Einbau, Betrieb bei hohen Temperaturen und Verschmutzung bzw. Reinigung.

Ergebnis

Für die Integration muss zwischen zwei Varianten unterschieden werden:

Die Integration im Niedertemperaturbereich (<400°C) nach dem Wärmetauscher liefert hohe Abscheidegrade (>80%) auch in Langzeitversuchen und wird bereits durch den Umsetzungspartner mit Kesselherstellern umgesetzt.

Die Integration vor dem Wärmetauscher (400-800°C) bietet den Vorteil der Nutzung der vorhandenen Rauchgaszüge als Niederschlagselektrode (Abscheidefläche) und der bereits vorhandenen Reinigungsmechanismen im Wärmetauscher. Somit muss der bestehende Kessel nur leicht modifiziert und nicht vergrössert werden. 

In Grundlagenversuchen mit kontrollierten Bedingungen konnten auch bei hohen Temperaturen Abscheidegrade über 80% erreicht werden. Unter realen Bedingungen in der Feuerung konnten diese Abscheidegrade jedoch nicht reproduziert werden. Dies ist auf die hohen Temperaturen und die damit verbundenen höheren Anforderungen an das Material und die Prozessführung zurückzuführen. 

Damit die erfolgsversprechenden Resultate aus den Grundlagenversuchen auch bei den Kesseln erreicht werden, ist weitere Entwicklungsarbeit notwendig, die in einem Nachfolgeprojekt geleistet werden soll. 

Projekt-Information
Auftraggeber	OekoSolve AG
Ausführung	Institut für Biomasse und Ressourceneffizienz FHNW
Dauer	2 Jahre
Finanzierung	Innosuisse
Team	Nemo Lohberger (Projektleiter), Moritz Lüscher, Stephan Michael