Diplom- und Abschlussarbeiten (2017/18)

Kleinfeueranlagen mit Abgaskatalysator



Projektleiter

Stockner Maximilian

Umwelttechnik: Bestellung der benötigten Materialien, Berechnung der benötigten Brennstoffmenge, Platzierung des Katalysators im Ofenrohr und Auswertung der gemessenen Schadstoffemissionen.

Mitarbeiter

Manuel Demuth

Verfahrenstechnik: Planung der Verrohung, Aufbau der Verrohung, Einbau der Messtechnik und Durchführung der Messungen.


Zielsetzung

Das Ziel ist es den Schadstoffausstoß von privaten Holzkleinfeueranlagen, mittels eines Katalysators zu verringern und so eine Option zu schaffen, um die Luftqualität in Österreich zu verbessern.

Problemstellung

Die Verwendung von Holzkleinfeuerungsanlagen ist in Österreich nach wie vor nicht geregelt, dies führt oft zur falschen Handhabung. Da die Schonung der Umwelt im Vordergrund sehr wichtig ist, steht die Untersuchung von Schadstoffemissionen von holzbefeuerten Kleinfeuerungsanlagen mittels Katalysator bei diesem Projekt im Vordergrund. Aus der letztjährigen Diplomarbeit „Gegenüberstellung von Kleinfeueranlagen aus Sicht der Energie und Umwelttechnik“ von Reischer, Hollenstein und Batlogg ergaben sich unsere Fragestellung. Unsere Aufgabe war es, einen marktüblichen Katalysator auszuwählen und diesen Katalysator beim Schwedenofen in Betrieb zu nehmen und die Reduzierung der Schadstoffemissionen des Schwedenofens durch einen Katalysator zu überprüfen.

Ergebnisse

Abschließend lässt sich sagen, dass durch einen Katalysator (Katalysator 1 und Katalysator 2) sowohl die Kohlenstoffmonoxid- als auch die Kohlenwasserstoff -Emssionen erheblich reduziert werden konnten. Die Stickoxidemissionen steigen durch den Einsatz eines Katalysators. Als Gesamtbild der Verbrennung mit Katalysator ergibt sich daher das typische Emissionsmuster einer guten Verbrennung mit niedrigen Kohlenstoffmonoxid- und Kohlenwasserstoff -Emssionen und (unvermeidlich) erhöhten Stickoxidemissionen. Der Katalysator verwandelt demnach eine unvollständige Verbrennung in eine vollständige (bessere) Oxidation des Brennstoffes mit dem für eine vollständige Verbrennung typischen Emissionsmuster. Somit ist es empfehlenswert gerade ältere Ofen-Modelle mit einem solchen aufsteckbaren Katalysator aufzurüsten. Denn oft besitzen ältere Modelle weder umweltschonende noch emissionsreduzierende Zusatzeinrichtungen. Der Katalysator ist auch in der Lage Emissionen, die sich aus Fehlern bei der Bedienung des Ofens ergeben, zu neutralisieren. Man sollte jedoch nicht die Steigerung der Stickoxidemissionen durch den Katalysator außer Acht lassen. Neue Studien- und Forschungsergebnisse zeigen, wie drastisch sich ein erhöhter Stickoxidausstoß auf die Umwelt und die Gesundheit der Menschen auswirkt. Da jedoch das Gefährlichkeitsprofil (z.B. die krebserzeugende Wirkung) von Pyrolyseprodukten, zu denen auch die verschiedenen Kohlenwasserstoffe gehören, deutlich kritischer für die menschliche Gesundheit ist, als das Gefährlichkeitsprofil von Stickoxiden , ist insgesamt betrachtet die Wirkung des Katalysators als positiv zu betrachten.Der Einsatz eines Katalysators sollte mit Bedacht und unter Einbeziehung verschiedener Aspekte (Grenzwerte, Gesamtemissionen, CO-Emissionen, C x H y -Emissionen, NO x -Emissionen, Kosten) gemacht werden. Gerade im Privatsektor sollten auch die zusätzlichen Kosten nicht außer Acht gelassen werden. Die Kosten nur für den Katalysator betragen rund 250€, hinzu kommen noch die Einbaukosten und die Kosten für die neue Verrohrung. Unter Einbeziehung aller Faktoren und Aspekte lässt sich abschließend sagen, dass die Nachrüstung eines Katalysators im Allgemeinem empfehlenswert ist. Es kann aber auch effektiver und umweltschonender sein, die alte Kleinfeueranlage fachgerecht zu entsorgen und ein neues Modell mit integriertem Katalysator zu erwerben. Kleinfeueranlagen mit integriertem Katalysator sind bei allen Fachhändlern für Kleinfeueranlagen leichter zu erwerben als Nachrüst-Katalysatoren.

Technologien

Rohrstück mit eingebautem Metallkatalysator

Die Betriebstemperatur eines Katalysators sollte 500°C-550°C betragen. Diese Temperatur wird beibehalten, auch wenn sich der Abbrand im Schwedenofen dem Ende zuneigt. Durch Verbrennung von Abfällen, Spannplatten, Kunststoffen oder anderen Fremdstoffen könnte der Abgasstrom durch den Katalysator blockiert werden, so dass Rauch entweichen könnte. Brennende Fremdstoffe könnten den Katalysator in seiner Effizienz einschränken oder sogar beschädigen. Der Schwedenofen sollte nicht überladen werden, damit eine Temperatur über 1000°C vermieden wird. Mit einem Temperaturmonitor kann die Temperatur überwacht werden, um so den Katalysator vor möglichen Beschädigungen zu schützen. Wäre der Katalysator länger so einer hohen Hitze ausgesetzt, würde dieser zu stark beschädigt und es müsste ein neuer angeschafft werden. Bei Inbetriebnahme eines kalten Schwedenofens muss die Abbrandtemperatur 20 bis 30 Minuten aufrechtgehalten werden, um sicherzustellen, dass der Schwedenofen bei der richtigen Betriebstemperatur stabilisiert wird. Der Katalysator muss eine bestimmte Temperatur erreichen, um die unerwünschten Schadstoffemissionen zu reduzieren.