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Schadstoffemissionen bei der Verbrennung von Stroh, Holz und Biogas

dc.contributor.advisorRuppert, Hans Prof. Dr.de
dc.contributor.authorSeidel, Torbende
dc.date.accessioned2013-07-25T08:14:42Zde
dc.date.available2013-07-25T08:14:42Zde
dc.date.issued2013-07-25de
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0001-BADB-1de
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-3960
dc.description.abstractIn Deutschland ist das Verbrennen von Festbrennstoffen wie Kohle und Holz zur Wärmeerzeugung u.a. in Kleinfeuerungsanlagen in Häusern weit verbreitet. Etwa 14 Millionen von ~40 Millionen Haushalten besitzen solche Anlagen (Struschka M. et al. 2008). Als ein alternativer Energielieferant kann Biomasse wegen der angestrebten Verminderung des Treibhauseffekts, der zunehmenden Verknappung von fossilen Energiequellen und der angestrebten Autonomie von fossilen Brennstoffen zukünftig eine wesentliche Rolle spielen. Allerdings kann ein wachsender Beitrag der Biomasse zur Wärmeerzeugung aufgrund erhöhter Emission von Elementen und organischen Substanzen im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen wie Öl und Gas auch einen negativen Einfluss haben. In der vorliegenden Arbeit sollte mit modernen Feuerungsanlagen untersucht werden, inwieweit umweltbedeutsame Elemente durch das Verbrennen von Holz und Stroh in die Atmosphäre entweichen und demzufolge eine potentielle Gefährdung darstellen kann. Neben dem Brennstoff wurden die entstehenden Aschen - Rostasche, Rückstände in Wärmetauschern bzw. elektrostatischen Abscheidern und Flugasche - analysiert, um Elementbilanzen aufzustellen und energienormierte Emissionen zu berechnen. Die Bilanzberechnungen anhand des Inputs und des Outputs zeigen, dass einige umweltbedeutsame Elemente - wie Cadmium, Zink, Zinn, Thallium, Blei, Bismut und Antimon - viel zu geringe Wiederfindungen aufwiesen. Es wird davon ausgegangen, dass sich diese Elemente u.a. innerhalb der kühleren Zonen der Verbrennungsanlage, im Schornstein oder im Material der Feuerraumauskleidung abscheiden, wo keine Proben genommen werden konnten. Dementsprechend wurde unter diesem Aspekt der Frage nachgegangen, inwieweit die Feuerraumauskleidung als Senke für Elemente fungieren kann. Mit Hinblick auf teilweise erhebliche Überbefunde bei einigen Elementen wurde auch untersucht, inwieweit das Auskleidungsmaterial zur Elementmenge in den Aschen beitragen kann. Es konnte sichergestellt werden, dass diese Elemente nicht in die Atmosphäre entweichen, sondern dass der Rückstand auf dem Filter dem in die Umwelt abgegebenen Menge entspricht. Die Schadstoffe sind an bzw. in feine (<1 μm) Partikel gebunden oder liegen gasartig vor und können in die Alveolen der Lungen eindringen und dem Körper Schaden zufügen. Wirksame Emissionsverminderungsmaßnahmen sind dementsprechend absolut notwendig.de
dc.language.isodeude
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/
dc.subject.ddc910de
dc.subject.ddc550de
dc.titleSchadstoffemissionen bei der Verbrennung von Stroh, Holz und Biogasde
dc.typedoctoralThesisde
dc.title.translatedEmission of harmful substances from the combustion of wood, straw and biogasde
dc.contributor.refereeRuppert, Hans Prof. Dr.de
dc.date.examination2013-06-27de
dc.description.abstractengWood combustion of solid fuels in stoves and furnaces is widely used for residential heating in Germany. Approximately 15 million of 40 million households own small-scale furnaces (Struschka M. 2008). Biomass burning as an alternative to fossil fuel heat supply might play an important role in the future to achieve a reduction of greenhouse gases, to counteract a possible shortage of fossil energy sources and, to achieve autonomy from fossil fuels in Germany. The growing contribution of energy from biomass burning can have adverse effects, such as higher emissions of elements and organic substances when compared to fossil fuels like oil and gas. In the present thesis, we used state-of-the-art furnaces to investigate to what extent harmful elements are exhausted into the atmosphere from the combustion of wood and straw. Besides the fuels, we analyzed all the resulting ashes - grate ash, deposits in the heat exchanger and electrostatic precipitator respectively and fly ash - to construct element fluxes and to calculate emissions normalized to energy input. The input/output balance calculations have shown that some elements - such as cadmium, zinc, tin, thallium, lead, bismuth and antimony - have very low recovery rates. These elements might be retained within the cooler zones of the furnace, in the chimney, or in the refractory lining material where samples could not be taken. Therefore we try to answer the question to what extent the refractory lining material can act as an element sink. Since other elements have excessively high recovery rates, we also investigated the question to what extent the refractory lining material can act as a source for some elements found in the ash. It can be taken as certain that the elements collected by the filters correspond to the element amount in the flue gas which is emitted into the ambient air. The pollutants are bound in fine (<1 μm) particles or gaseous compounds and can enter the lungs’ alveoli and therefore poison the human body. Clearly, effective emission reduction measures are necessary here.de
dc.contributor.coRefereeLenz, Volker Dr.de
dc.subject.engelementsde
dc.subject.engbalance calculationde
dc.subject.engheavy metalsde
dc.subject.engemissionde
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:7-11858/00-1735-0000-0001-BADB-1-3de
dc.affiliation.instituteFakultät für Geowissenschaften und Geographiede
dc.subject.gokfullGeologische Wissenschaften (PPN62504584X)de
dc.identifier.ppn755811836de


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