Industriewärme aus alternativen Brennstoffen
05. Oktober 2020 – In einem aktuellen Forschungsprojekt wollen das Gas- und Wärme-Institut Essen e. V. (GWI) und die OWI Science for Fuels gGmbH das von ihnen entwickelte Verbrennungskonzept des „Kombi-Brenners für flüssige und gasförmige biogene Brennstoffe“ zur Erzeugung von industrieller Nutzwärme auf den Einsatz von Energieträgern aus Bio-, Rest- und Abfallstoffen erweitern. Mit dem angestrebten Mehrstoffbrennersystem wären dann beispielsweise Pyrolyseöle aus Rest- und Abfallstoffen zur Wandlung in Prozesswärme einsetzbar, aber auch flüssige und gasförmige Nebenprodukte aus industrieller Produktion. Das Ziel ist die Entwicklung eines Brennerkonzepts mit einer integrierten Vorverdampfung für flüssige Brennstoffe im industriellen Maßstab (100 kW) sowie der Aufbau und die Erprobung eines Funktionsmusters.
Brenner im Hochtemperatur-prozess bei 180 kW. Foto: OWI
Vor dem Hintergrund der CO2-Zertifizierung sind mittel- und langfristig signifikant steigende Ausgaben für die Betreiber von feuerungstechnischen Anlagen zu erwarten. Das Emissionshandelssystem bewirkt durch die Verknappung von Zertifikaten indirekt eine stetige Preiserhöhung pro emittierter Tonne CO2 in den kommenden Jahren. Mit dem Mehrstoffbrennersystem eröffnen sich Möglichkeiten zur Senkung von CO2-Emissionen sowie zur Steigerung der Energieeffizienz bei Senkung der Energiekosten und Reduzierung von Entsorgungskosten. Daraus ergeben sich ökonomische und ökologische Vorteile sowohl für Betreiber von feuerungstechnischen Anlagen als auch für Unternehmen, in denen Rest- und Abfallstoffe aus den verfahrenstechnischen Produktionsanlagen anfallen, wie zum Beispiel in der chemischen Industrie.
Eine der Herausforderungen für die Forschenden ist die Systemintegration eines neuen Vorverdampfungs- und Gemischbildungskonzeptes für flüssige Brennstoffe, das an den begrenzten Bauraum und anspruchsvolle thermische Randbedingungen in Industrieöfen anzupassen ist. GWI und OWI wollen daher die derzeitig externe Vorverdampfung der flüssigen Brennstoffe mit einer aerodynamisch von der Gemischbildung und der Verbrennung getrennten Zone in den Brenner integrieren, den derzeitigen komplexen Bauaufwand deutlich minimieren und die Nutzung der Prozesswärme erleichtern. Diese Weiterentwicklung reduziert den Platzbedarf und erleichtert somit die Umsetzung beim Einsatz als Modernisierungsmaßnahme für Anlagen im Bestand. Dabei ist neben der Verbrennung selbst auch die anwendungsnahe Umsetzung unter Berücksichtigung industrieller Randbedingungen zu beachten.
Das IGF-Vorhaben 21192 N des Gas- und Wärme-Institut Essen e.V. wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
