Wissenschaftler der Universität Stuttgart entwickeln gemeinsam mit Partnern aus Forschung und Industrie mehrerer europäischer Länder neueste Brenner-Technologien für biogene Brennstoffe. Das Institut für Verfahrenstechnik und Dampfkesselwesen (IVD) der Universität Stuttgart, das langjährige Erfahrung auf dem Gebiet der Energietechnik vorweisen kann, koordiniert das von der Europäischen Kommission mit einem Gesamtvolumen von knapp 2,2 Millionen Euro geförderte Projekt. Auf deutscher Seite sind an dem EU-Projekt das Unternehmen WS-Wärmeprozesstechnik aus Renningen bei Stuttgart und das Gaswärme-Institut aus Essen beteiligt. Insgesamt sind neun Partner aus sieben europäischen Ländern vertreten.

Mit Techniken der flammlosen Verbrennung und der kontinuierlichen Luftstufung sollen die Emissionen beispielsweise von Stickoxiden um mehr als 50 Prozent gesenkt werden. Durch diese speziell für heizwertarme Brennstoffe geeigneten Technologien kann zudem das Spektrum an Brennstoffen wesentlich verbreitert werden. Vor allem Reststoffe aus so genannten Bio-Refineries - damit bezeichnet man Industrieprozesse mit biogenen Rohstoffen - sollen auf diese Weise genutzt werden. Dies können Abfälle aus Mühlenbetrieben sein, Gas aus Biogasanlagen, Abfallgase aus der Herstellung von Bio-Kunststoffen oder Gär-Rückstände aus der Biogas- oder Bio-Alkoholproduktion. Durch diese Art der Reststoffverwertung kann bei Verbrennungsprozessen in Zukunft auf wertvolles Erdgas verzichtet werden. Ziel ist es, zwei Brennertypen zu entwickeln, einen für gasförmige und flüssige Brennstoffe und einen für feste Brennstoffe. Während der dreijährigen Projektlaufzeit soll die Entwicklung über verschiedene Prototypen in die industrielle Erprobung münden.

	Die Abbildung zeigt die beiden Verbrennungsmodi: links die herkömmliche Flamme und rechts der Prozess der flammen-losen Verbrennung (FLOX“).                                     (Bild: WS Wärmeprozesstechnik GmbH)

MAm Institut für Verfahrenstechnik und Dampfkesselwesen stehen die Techniken der flammenlosen Verbrennung (FLOX) im Mittelpunkt der Untersuchungen. Bei der flammlosen Verbrennung wird Brennstoff und/oder Luft mit sehr hoher Geschwindigkeit in den Brennraum eingedüst. Dadurch ergibt sich eine Injektorwirkung, das heißt das Abgas wird zurückgesaugt und vermischt sich schnell und sehr gründlich mit dem Brennstoff und der Luft. Die Oxidation des Brennstoffs findet nicht mehr auf der zweidimensionalen Flammenoberfläche statt, sondern im kompletten dreidimensionalen Brennraum. Es ist keine Flamme mehr sichtbar. Das hat zwei wesentliche Vorteile. Zum einen entfällt die Einstellung des Brenners auf den so genannten Wobbe-Index und die Einhaltung bestimmter Flammengeschwindigkeiten. Dadurch können auch Gase mit wechselnder Zusammensetzung problemlos verbrannt werden, ohne den Brenner immer wieder umzustellen. Zum anderen führt der Wegfall der Flamme zu viel gleichmäßigeren Temperaturen. Dies vermindert zum einen die Stickstoff-oxidemissionen, zum anderen kann die mittlere Temperatur und damit die Leistungsdichte im Brennraum angehoben werden.

Anwendungen von Bio-Alkoholproduktion bis zu Kraftwerken

Bei der Bio-Alkoholproduktion - dort werden beispielsweise Zuckerrüben, Mais oder Getreide vergärt - benötigt man heute rund 70 Prozent der in Form von Alkohol produzierten Energie zur Beheizung des Prozesses. Im Moment wird dafür fast ausschließlich Erdgas verwendet. Wenn es gelingt, die Gär-Rückstände thermisch zu verwerten, kann ein Teil dieser Rückstände direkt in den Prozess zurückgeführt werden; so lässt sich auch die Ökobilanz optimieren.

 Die neuen Brennertypen können zur Energievorsorgung aller Umwandlungsprozesse eingesetzt werden, in denen Treibstoffe und Chemikalien aus Pflanzen hergestellt werden. Ebenso geeignet sind sie für die emissionsarme Verbrennung von Bio-Brennstoffen in Kraftwerken oder für die Optimierung von Biomassefeuerungen bei Schreinern.

www.eu-projects.de/bio-pro

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