In dieser Arbeit werden Ursachen und Einflüsse auf die Dioxin- und Furanentstehung bei der Biomasseverbrennung untersucht. Zu diesem Zweck fanden umfangreiche Messungen statt, die den Brennstoff, das Abgas und die Aschen verschiedener Feuerungsanlagen umfaßten. Die Versuche wurden mit einem Stückholzkessel mit lambdageregeltem Gebläse in verschiedenen Laststufen sowie zwei Kachelöfen mit unterschiedlichen technischen Niveaus durchgeführt. Als Brennstoff standen Buchenund Fichtenholz in verschiedenen Aufbereitungsformen und Wassergehalten zur Verfügung. Zusätzlich wurden bei einem Kachelofen chlorhaltige Hausmüll- und Altholzanteile mit verfeuert. Um die Belastungen der Abgase, Aschen und Brennstoffe vergleichen zu können, wurden die PCDD/F-Gehalte auf den Heizwert des Brennstoffes bezogen. Wie die Auswertung der Daten zeigt, tragen zwei völlig voneinander unabhängige Entstehungswege zur Bildung von PCDD/F in Kleinfeuerungsanlagen bei. Bei den Kachelöfen bildet sich vermutlich der Großteil davon im Abgas. Einfluß darauf nimmt die Verbrennungsqualität, die durch den Kohlenmonoxid-, Gesamtkohlenstoff- und PAK-Gehalt im Abgas beschrieben wird. Dabei treten PCDD/F-Gehalte zwischen 100 und 500 pg/MJ auf. Beim Kessel spielt dieser Entstehungsweg nur bei ungünstigen äußeren Bedingungen eine Rolle, wie etwa bei Teillastbetrieb oder Verwendung von "feuchtem" Holz. Die PCDD/F-Gehalte im Abgas erreichen dabei Werte bis zu 1000 pg/MJ. Im Nennlastbetrieb mit luftgetrocknetem Holz steht dagegen die De-nove-Synthese auf der Flugasche und anschließende Abgabe an das Abgas im Vordergrund (maximal PCDD/F-Gehalt im Abgas: 150 pg/MJ). Die Flugasche wird beim Kessel am Eingang des Wärmetauschers abgeschieden und verbleibt dort bei Temperaturen im Bereich des PCDD/F-Bildungsfensters von 250-350 °C. Deren Belastungen sind beim Kessel deshalb mit bis zu 162 pg/MJ wesentlich höher als bei den Kachelöfen mit maximal 5 pg/MJ. Ursache hierfür sind zu niedrige Temperaturen des Kachelofens im Bereich der Flugasche. Auch die Belastungen der Feuerraumaschen sind beim Kessel mit bis zu 1200 pg/MJ teilweise wesentlich höher als bei den Kachelöfen (maximal 300 pg/MJ). Der Grund dafür liegt vermutlich wieder in der Abscheidung der Aschen. Bei den Kachelöfen bleiben die Feuerraumaschen mit dem Glutbett zusammen. Somit sind sie während des Betriebes den Temperaturen des Glutbettes (600 - 800 °C) ausgesetzt. Eine Bildung relevanter Mengen an PCDD/F ist in diesem Temperaturbereich nicht mehr möglich. Der Kessel dagegen besitzt einen Rost. Dadurch können Teile der Aschen das Glutbett verlassen und anschließend abkühlen. Sie sind dann während des gesamten Betriebes einer zur PCDD/F-Bildung günstigen Temperatur ausgesetzt. Aufgrund dieser hohen Aschenbelastungen des Kessels, ist die Gesamtproduktion trotz niedrigerer PCDD/F-Gehalte im Abgas teilweise höher als bei den Kachelöfen. Die Konzentration der PCDD/F im Abgas ist daher kein Maß für die Gesamtmenge produzierter PCDD/F. Die Aufbereitungsform und der Wassergehalt des Brennstoffes beeinflussen die Bildung von PCDD/F nur indirekt über die Qualität der Verbrennung. Bei dem Kachelofen ist der Anstieg der PCDD/F im Abgas bei einer Erhöhung des Wassergehaltes eindeutig auf die Verschlechterung der Verbrennung zurückzuführen. Dies kommt durch den Anstieg des Kohlenmonoxidgehaltes zum Ausdruck. Ursache für die Erhöhung der PCDD/F-Gehalte im Abgas des Kessels bei der Verbrennung von "feuchtem" Holz ist ebenfalls die Verschlechterung der Verbrennungsqualität Der Rückgang der PCDD/F-Produktion auf der Flugasche durch ein Absinken der Temperaturen wird hier sogar durch die unvollständigere Verbrennung überkompensiert. Ein direkter Einfluß des Wassers auf die Bildung von PCDD/F ist dagegen unwahrscheinlich. Ein signifikanter Einfluß der Aufbereitungsform konnte ebenfalls nicht festgestellt werden. Eine Ausnahme bildet jedoch die Anheizphase beim Heizkessel, die sich bei Hackschnitzel im Gegensatz zu Scheitholz wesentlich stärker im PCDD/F-Gehalt des Abgases auswirkt. Im Gegensatz zu den bisher genannten Einflüssen des Brennstoffes wirkte sich der Anstieg des Chlorgehaltes im Brennstoff direkt auf die Höhe der PCDD/F-Gehalte in Abgas und Aschen aus. Bei der Verfeuerung von Müll- und Altholzbestandteilen in einem Kachelofen erfolgte der Anstieg der PCDD/F-Gehalte dabei durchaus in der Größenordnung der Änderung des Chlorgehaltes im Brennstoff. Es ändern sich jedoch mit dem Chlorgehalt im Brennstoff auch meistens andere zur PCDD/F-Bildung wichtige Elementgehalte, wie etwa der Schwefel-, Metall- oder Aschengehalt Unwichtiger als die Menge erscheint die Art der Verbindung in der der Chloreintrag erfolgt Speziell bei PCDD/F ist anhand der Homologenmuster der Abgase, Aschen und Brennstoffe zu sehen, daß diese im Brennraum vollständig zerstört und erst anschließend neu gebildet werden. Weitere Aussagen können über das Homologenmuster kaum gemacht werden. Erkennbare Unterschiede sind hauptsächlich auf die Temperaturen zurückzuführen, wohingegen ein Einfluß von Chlor, Wasser oder Kohlenmonoxid nicht festzustellen ist. Eindeutiger wirkt sich der Chlorgehalt des Brennstoffes auf das Verhältnis PCDD/PCDF aus. Vor allem in der Flugasche, teilweise aber auch im Abgas und in der Feuerraumasche, ist ein deutliches Absinken des PCDD/F-Verhältnisses mit zunehmendem Chlorgehalt im Brennstoff zu erkennnen.      «

In dieser Arbeit werden Ursachen und Einflüsse auf die Dioxin- und Furanentstehung bei der Biomasseverbrennung untersucht. Zu diesem Zweck fanden umfangreiche Messungen statt, die den Brennstoff, das Abgas und die Aschen verschiedener Feuerungsanlagen umfaßten. Die Versuche wurden mit einem Stückholzkessel mit lambdageregeltem Gebläse in verschiedenen Laststufen sowie zwei Kachelöfen mit unterschiedlichen technischen Niveaus durchgeführt. Als Brennstoff standen Buchenund Fichtenholz in verschied...     »