AiF-FV-Nummer 241 ZBG

Entwicklung eines Schnelltests zur Produktoptimierung von Ersatz- und Sekundärbrennstoffen

Status & Laufzeit

Abgeschlossen: 01.03.2007 bis 31.07.2009

Forschungsstellen

Zusammenfassung

Ziel des Forschungsvorhabens war die Entwicklung eines Schnelltestsystems für Ersatzbrennstoffe, dass eingesetzt werden kann, um die Qualität der EBS im Herstellungs- bzw. Produktionsprozess zeitnah zu überprüfen. Das Schnelltestsystem soll die Erfassung der wichtigsten Parameter wie, Heizwert, Wasser-, Asche und Chlorgehalt ermöglichen. Bei der Entwicklung galt es auch aufwändige Probenahmeprozeduren zu vereinfachen und an die Anforderungen eines Schnelltestsystems anzupassen. Als Ergebnis der Untersuchungen zur Probennahme ist die Analyse von ein bis drei ausreichend großen Einzelproben für die Analyse des Wassergehaltes, des Aschegehaltes und des Heizwertes mit einer Messwertstreuung <10 % ausreichend. Die Chloranalyse erfordert die Ziehung von Mischproben aus mehreren Einzelproben, was zu einem höheren Gesamtprobenvolumen führt. Die Zerkleinerung des Probenmaterials auf <4 mm ist ausreichend und kann damit wesentlich vereinfacht werden. Die Bestimmung der o.g. Parameter erfolgt mit Hilfe eines thermischen Aufschlusses. Im ersten Schritt wird das physikalisch im Brennstoff enthaltene Wasser thermisch freigesetzt und quantitativ erfasst. Mit Hilfe der jeweiligen Probenmasse kann der Wassergehalt des Brennstoffs 14 berechnet werden. Durch oxidative Zersetzung (Verbrennung) der Brennstoffprobe bei höheren Temperaturen wird enthaltener Kohlenstoff in Kohlendioxid (CO2), Wasserstoff in Wasser (H2O) und organisch gebundenes Chlor in Chlorwasserstoff (HCl) umgesetzt und Salze teilweise verdampft. Durch die messtechnische Erfassung von HCl im Verbrennungsgas bzw. von Chloriden kann der Chlorgehalt des Brennstoffs ermittelt werden. Die Erfassung von CO2 ermöglicht unter bestimmten Voraussetzungen die Berechnung des Heizwertes. Der Aschegehalt ergibt sich aus dem Masseverlust der Proben beim Aufschluss. Es wurden analytische Methoden mit einem Aufschlusssystem, welches im Kern aus einem Verbrennungsofen besteht, entwickelt und verschiedene Schnelltestsysteme zur Analyse von CO2 und Chlorid untersucht. Die Ergebnisse wurden mit den Ergebnissen genormter Methoden verglichen. Aus den Vorversuchen ergaben sich die Spezifikationen für den Demonstrator. Der Demonstrator ermöglicht es eine Probeneinwaage von bis zu fünf Gramm zu untersuchen, was deutliche Vorteile bei der Untersuchung von heterogenen Ersatzbrennstoffen bietet. Die Erfassung, der bei der Verbrennung entstehenden Chloride erfolgt bei dem Demonstrator mit einer chlorsensitiven Elektrode und die Erfassung von CO2 mit einem IR-Sensor. Auf Grundlage der Brennwertberechnungsformel nach Nelles ist es möglich mit Hilfe dieser Daten den unteren und oberen Heizwert zu ermitteln. Somit konnte ein Schnelltestsystem entwickelt werden, bei dem Wassergehalt, Chlorgehalt und den Heizwert mit den Analysenergebnissen aus genormten Verfahren für Ersatzbrennstoffe vergleichbar sind. Nach Abschluss des Projektes wird angestrebt die Ergebnisse zur Entwicklung eines automatisierten, marktgängigen Gerätes zu nutzen.

Förderhinweis

Das Forschungsvorhaben der Forschungsvereinigung Umwelttechnik wird / wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Dokumente