Neue Emissionsgrenzwerte für Feuerungsanlagen - Einfluss der Druckgeräterichtlinie auf die Konstruktion von Großwasserraumkesseln - IHKS ...

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Neue Emissionsgrenzwerte für Feuerungsanlagen - Einfluss der Druckgeräterichtlinie auf die Konstruktion von Großwasserraumkesseln - IHKS ...
HEIZUNG

Neue Emissionsgrenzwerte
für Feuerungsanlagen
Einfluss der Druckgeräterichtlinie auf die Konstruktion von Großwasserraumkesseln
Dipl.-Ing. Thomas Schmidt, Forschung & Entwicklung Großbrenner
Dipl.-Ing. Ralf Brämer, Entwicklung Mittel- und Großkessel

In den vergangenen Jahren wurden seitens des Parlamentes und
des Rates der EU viele Richtlinien zur Harmonisierung des euro-
päischen Marktes und des Umweltschutzes in Europa erlassen.
Dies betrifft auch den Sektor industrieller Feuerungsanlagen. Ge-
nannt seien hier stellvertretend folgende europäische Richtlinien:

- 97/23/EG Druckgeräterichtlinie
- 96/61/EG IVU-Richtlinie (Richtlinie zur integrierten Vermeidung und
  Verminderung der Umweltverschmutzung)
- 97/11/EG UVP-Richtlinie (Umweltverträglichkeitsprüfung bei bestimm-
  ten öffentlichen und privaten Projekten)
- 2001/80/EG Richtlinie zur Begrenzung von Schadstoffemissionen von
  Großfeuerungsanlagen in die Luft vom 23.10.2001

Die Überführung in nationales Recht erfolgt dabei durch Novellie-
rung, Neufassung oder Änderungen der bestehenden Gesetze
durch die jeweiligen Landesregierungen der EU-Mitgliedsstaaten. Bezüglich der Emissionen aus Feuerungsanlagen (FA) wurde
in Deutschland der erste Schritt zur Umsetzung der EU-Richtlinien im Jahr 2001 getan. Im Gesetz zur Umsetzung der UVP-
Änderungsrichtlinie, der IVU-Richtlinie und weiterer EG-Richtlinien zum Umweltschutz vom 27.07.01, veröffentlicht im
Bundesgesetzblatt Nr. 40/2001, wurde in den Artikeln 2, 3 und 4 das Bundes-Immissionsschutzgesetz sowie die 1. und 4.
Verordnung zur Durchführung des BImSchG geändert.

Durch diese Novellierungen haben              Luft erlangte ihre Gültigkeit am          sich um die Summe der installierten
sich die Anzeige- und Genehmi-                01.10.2002. Zur vollendeten Umset-        Feuerungsleistung der Anlagen han-
gungspflicht von FA und auch die auf          zung der EU-Richtlinien wurde die No-     delt, die in einem „engen betrieblichen
die Feuerungswärmeleistung der An-            velle zur 13. BImSchV am 23.06.2004       bzw. räumlichen Zusammenhang“ ste-
lagen bezogenen Gültigkeitsgrenzen            vom Bundeskabinett beschlossen.           hen. Dieser ist zumindest dann gege-
der Verordnungen verändert.                   Damit sind in Deutschland neue Emis-      ben, wenn die FA im Betriebsgelände
Im zweiten Schritt wurde 2002 die TA-         sionsanforderungen für FA in einem        die gleichen Ver- bzw. Entsorgungs-
Luft mit den europäischen Richtlinien         sehr weiten Leistungsbereich definiert    anlagen nutzen. Weiterhin wird aus
harmonisiert. Die Neufassung der TA-          worden.                                   Tab. 1 der Entfall der Genehmigungs-
                                                                                        pflicht im Bereich der 1. BImSchV
                                                               Übersicht über           deutlich. Für diese Anlagen reicht es
                                                               die Geltungs-            aus, wenn der Betreiber bis spätestens
                                                               bereiche der             einen Monat vor Inbetriebnahme der
                                                               BImSchV                  zuständigen Behörde die Errichtung
                                                               Tab. 1 zeigt, für wel-   der Anlage anzeigt.
                                                               che Feuerungsanla-
                                                               genleistung bei Ein-     Die Änderungen zur 1. BImSchV
                                                               satz der entsprechen-    „Verordnung über kleine und
                                                               den Brennstoffe die 1.   mittlere Feuerungsanlagen“ —
                                                               BImSchV, die TA-Luft     Ergänzung des §11a
                                                               als Verwaltungsvor-      Bereits die Namensänderung für
                                                               schrift zur 4. BImSchV   diese Verordnung, die bisher als
                                                               u. die 13. BImSchV       Kleinfeuerungsanlagenverordnung
                                                               anzuwenden sind. Da-     bekannt gewesen ist, verdeutlicht
                                                               bei ist besonders zu     zum Teil den Inhalt der Tab. 1. Für die
Tabelle 1                                                      beachten, dass es        Hauptbrennstoffe Erdgas und Heizöl

84 FACH.JOURNAL 2004/05
Neue Emissionsgrenzwerte für Feuerungsanlagen - Einfluss der Druckgeräterichtlinie auf die Konstruktion von Großwasserraumkesseln - IHKS ...
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HEIZUNG

                                                                                                  Tabelle 2
                          EL wurde der Gültigkeitsbereich für        Anlage drei Einzelmessungen durch-
                          die 1. BImSchV auf 20 MW angeho-           zuführen. Sofern technisch möglich,
                          ben. Eine besonders wichtige Ände-         sollen dabei die Messungen bei
                          rung stellt die Ergänzung des              Schwachlast, Mittellast und Volllast
                          § 11a dar, in welchem die Emissions-       durchgeführt und als Halbstunden-
                          grenzwerte für Einzelfeuerungen mit        mittelwert ausgewiesen werden. Liegt
                          einer Feuerungsleistung von mehr als       das korrigierte und normierte Ergeb-
                          10 bis 20 MW festgeschrieben wer-          nis einer jeden Einzelmessung unter-
                          den. Dabei sind für diese FA die NOx-      halb der definierten Grenzwerte, gel-
                          Emissionen erstmals in Abhängigkeit        ten die Anforderungen der Verord-
                          von der Betriebstemperatur bzw. dem        nung als eingehalten. Die Mittelwert-
                          Betriebsdruck des Wärmeerzeugers           bildung aus den Messdaten ist nicht
                          gestaffelt. Einen Überblick gibt Tab. 2.   zulässig. Die erste Messung soll
                          Bei Einzelfeuerungen nach § 11a gilt       frühestens drei, spätestens jedoch
                          für Heizöl EL generell der Grenzwert       sechs Monate nach Inbetriebsetzung
                          von 250 mg NOx /m³ für Anlagen,            erfolgen. Wiederholungsmessungen
                          welche weniger als 300 h/a mit die-        sind bei wesentlicher Änderung der
                          sem Brennstoff betrieben werden. Die       Anlage und zumindest im Abstand
                          NOx-Emissionswerte der FA sind             von 3 Jahren durchzuführen. Bei
                          nach EN 267 bzw. EN 676 auf Norm-          Betrieb der FA mit flüssigen Brenn-
                          bedingungen für Temperatur und             stoffen ist die Abgastrübung (Ruß-
                          Feuchte der Verbrennungsluft (20°C,        zahl) fortlaufend zu messen und zu
                          10g/kg) zu korrigieren. Der Stickstoff-    registrieren. Unabhängig von den in
                          gehalt des Heizöles, der wesentlichen      der Tab. 2 dargestellten Emissions-
                          Einfluss auf die NOx-Emissionen von        grenzwerten, ist es den zuständigen
                          Ölfeuerungen hat, ist entsprechend         Behörden unbenommen, im Einzelfall
                          EN 267 auf die Referenz von                andere oder weiterführende Anforde-
                          140 mg/kg zu korrigieren. Zum Nach-        rungen zu stellen. Dem aufmerksa-
                          weis der Einhaltung der Emissions-         men Betrachter der Tab. 2 werden die
                          grenzwerte sind vom Betreiber der          beiden grauen Bereiche auffallen.

                                                                                                  Tabelle 3

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HEIZUNG

                                                                                               NEUPRODUKTE 2004

                                                                       Tabelle 4
                                                                                                              Der Markt
Für FA mit einer Feuerungwärmelei-       gegen Überschreitung. Für die unter-                                 fordert
stung größer 120 kW, die nicht unter     schiedlichen Gasarten werden diffe-
den §11a fallen, sind die NOx-Emis-      renzierte SOx-Werte gefordert und für
sionen „nach dem Stand der Technik“      Gase, die nicht aus der öffentlichen
zu begrenzen. Dessen genaue Defini-      Gasversorgung stammen, gilt generell
tion wird in der Verordnung jedoch       der NOx-Wert von 0,2g/m ³ (ausge-                                    Perspektiven
derzeit nicht ausgeführt. Mit einer      nommen Gruben-, Synthese- und
Detaillierung der Anforderungen für      Erdölgas). Für den Einsatz von Heizöl
NOx-Emissionsgrenzwerte in diesem        S und anderen flüssigen Brennstoffen                De Dietrich-Interdomo
Bereich bzw. der exakten Beschrei-       in Deutschland dürfte die Verschär-
bung des Standes der Technik durch       fung der NOx/SOx-Grenzwerte auf                     bietet dafür die
den Gesetzgeber ist in Zukunft zu        0,35mg /850mg/m ³ gravierende Aus-
rechnen. In der BImSchV sind Über-       wirkungen haben, da diese nur noch
gangsfristen für Anlagen festgelegt,     mit sehr hohem technischem Auf-
mit deren Errichtung vor Inkrafttreten   wand einzuhalten sind. Innerhalb der
am 03.08.01 bereits begonnen wor-        TA-Luft sind die NOx-Emissionsgren-
den war. Diese Anlagen müssen die        zen in der Maßeinheit g/m ³ ange-
maßgeblichen Anforderungen der           geben, wobei die Anwendung der
Verordnung bis spätestens zum            Rundungsregeln für die dritte Stelle
                                                                                                Gas-Brennwert-Wärmezentrum
30.10.07 einhalten.                      nach dem Komma zulässig ist. Identisch                 DIETRISOL-QUADRODENS
                                         zur 1. BImSchV sind zum Nachweis der
Anforderungen an Feuerungs-                                                                     Gas-Wandtherme CITY II
                                         Einhaltung der Emissionen drei Einzel-
anlagen im Geltungsbereich               messungen als Halbstundenmittelwert                    Öl-Brennwert-Standheizkessel
der neuen TA-Luft                        möglichst bei Schwach-, Mittel- und                    DIETRIJET
Innerhalb der TA-Luft sind in den        Volllast heranzuziehen.                                Holzvergaserkessel
Kapiteln 5.4.1.2.2 und 5.4.1.2.3 für     Allerdings gelten die Anforderungen                    HK 2 und HK 2 Lambda
die FA zur Erzeugung von Strom,          nur dann als eingehalten, wenn das                     Gas-Brennwert-Standheizkessel
Dampf, Warmwasser, Prozesswärme          Ergebnis jeder Einzelmessung zuzüg-                    ELIDENS
oder erhitztem Abgas die einzuhalten-    lich der Messunsicherheit den Grenz-                   Gas-Spezialheizkessel
den Emissionen und die von den           wert im Genehmigungsbescheid nicht                     ELITEC
Brennstoffen abhängigen Leistungs-       überschreitet. Sofern durch nachträg-
grenzen für eine kontinuierliche Über-   liche Anordnungen, die auf der Ermitt-
wachung bestimmter Abgaskompo-           lung von Emissionen beruhen, zusätzlich
nenten festgelegt. Wie schon in der 1.   Emissionsminderungsmaßnahmen ge-
BImSchV staffeln sich für Erdgas und     fordert werden, ist die Messunsicher-
Gase der öffentlichen Gasversorgung      heit zugunsten des Betreibers zu
sowie Heizöl, Methanol, Ethanol und      berücksichtigen.                          De Dietrich Heiztechnik
FAME die Emissionsgrenzen für NOx        Die TA-Luft lässt die Höhe der Mess-      Vertriebs-GmbH
                                                                                   Rheiner Straße 151
nach der Mediumtemperatur bzw. dem       unsicherheit für die jeweiligen Schad-    48282 Emsdetten
Mediumdruck des Wärmeerzeugers           stoffkomponenten jedoch offen. Aus        Tel. 0 25 72/23-5
Tab. 3. Maßgeblich für die Einordnung    diesem Grund wurde unter den im BDH       Fax 0 25 72/23-107
                                                                                   Mail: info@dedietrich.de
der Kessel ist der Einstellwert der      (Bundesindustrieverband Deutschland       www.dedietrich.com
Sicherheitseinrichtung (STB, SDB)        Haus-, Energie- und Umwelttechnik e.V.)
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HEIZUNG

                                                                                        generelle Übergangsfrist für Anlagen
                                                                                        im Bestand endet — wie in der 1. und
                                                                                        4. BImSchV — zum 30.10.07. Es sind
                                                                                        zahlreiche Ausnahmen für besondere
                                                                                        Anlagen definiert, die an dieser Stelle
                                                                                        leider nicht ausgeführt werden kön-
                                                                                        nen. Zusammenfassend kann zu den
                                                                                        neuen Emissionsanforderungen für FA
                                                                                        Folgendes konstatiert werden:
                                                                                        „ Obwohl die Emissionsgrenzwerte in
                                                                                           den neuen Verordnungen zum Teil
                                                                                           einheitlich erscheinen, sind die Basis
                                                                                           und die Randbedingungen für die
                                                                                           Bewertung der Messergebnisse im
Tabelle 5                                                                                  Detail stark different.
                                                                                        „ Für Anlagen im Bestand gelten
organisierten Unternehmen die Mess-          Die Novelle zur 13. BImSchV                   unterschiedliche Übergangs-
unsicherheit für NOx für flüssige            In der 13. BImSchV sind die NOx-              regelungen; wichtigster Termin ist
Brennstoffe auf 12mg/m³, für gasför-         Werte für Gase der öffentlichen Gas-          der 30.10.07.
mige Brennstoffe auf 10mg/m³ verein-         versorgung und Heizöl EL ebenfalls         „ Für die Planung von Neuanlagen
bart. Die Korrektur der NOx-Messwer-         von Temperatur bzw. Druck des                 sind die Festlegung der einzu-
te auf Referenzbedingungen (tLuft 20°C,      Wärmeerzeugermediums abhängig.                setzenden Brennstoffe, die Berück-
xLuft 10g/kg) ist nur für Heizöl EL vorge-   Allerdings gilt dies nur bis zu einer         sichtigung des Begriffes der betrieb-
sehen und für gasförmige Brennstoffe         max. Feuerungswärmeleistung von               lichen und räumlichen Nähe sowie
nicht zulässig.                              300MW bei Gas und 100MW bei Heiz-             die Einordnung des Wärmeerzeugers
Wird mit Heizöl EL nach DIN 51603, T1        öl EL. Eine Übersicht gibt Tab. 4. Die        in die jeweilige Temperatur- bzw.
gefeuert, so ist der im Brennstoff ent-      dargestellten Emissionswerte sind             Druckstufe sehr bedeutend.
haltene Stickstoffgehalt nach ASTM           Tagesmittelwerte, welche aus Halb-
4629–91 zu bestimmen und auf den             stundenmittelwerten       zu
Referenzwert von 140 mg/kg — wie in          berechnen sind. Die Emis-
der EN 267 beschrieben — zu korrigie-        sionsbegrenzung ist einge-
ren. Eine Ausnahmeregelung bezüg-            halten, wenn kein Tages-
lich der NOx-Anforderungen für Zwei-         mittelwert überschritten wird
stoff-Feuerungen, die nur eine geringe       und kein Halbstundenmit-
Anzahl von Betriebsstunden mit Heizöl        telwert das Doppelte eines
EL betrieben werden, gibt es innerhalb       Tagesmittelwertes übersteigt.
der TA-Luft 2002 nicht. Die Über-            Die Messunsicherheit bleibt
gangsfristen für die Einhaltung der          dabei unberücksichtigt. Für
neuen Grenzwerte für die Anlagen im          die Ermittlung der Emissio-
Bestand sind in Kapitel 6 der TA-Luft        nen sollen die FA mit der
ausgewiesen. Die generelle Über-             höchsten Leistung betrie-
gangsfrist endet am 30.10.07.                ben werden, für die sie mit
                                             Dauerbetrieb zugelassen                    Tabelle 6
                                             sind. Die NOx-Messergeb-
                                             nisse für Betrieb mit Heizöl EL sind bis   Auswirkungen auf
                                             zu einer Leistung von 100MW auf Refe-      die Konstruktion von
                                             renzbedingungen für die Verbrennungs-      Großwasserraumkesseln
                                             luft (20°C, 10g/kg) zu korrigieren. Der    Die beschriebenen Emissionsanforde-
                                             Brennstoffstickstoffgehalt ist nach DIN    rungen können nur erreicht werden,
                                             51444, Teil 3 (Ausg. 2003) zu analysie-    wenn Brenner und Kessel auf die
                                             ren und, wie in EN 267 beschrieben,        Anforderungen konstruktiv abge-
                                             auf den NOx-Emissionswert anzurech-        stimmt sind. Durch intensive Weiter-
                                             nen. (Referenzwert: 140 mg/kg Heizöl       entwicklung von Low-NOx-Brennern
                                             EL). Für Brenngase ist die Korrektur       für Heizöl EL und Gas und die exakte
                                             der Verbrennungsluftfeuchte und – tem-     Abstimmung bezüglich der erforder-
                                             peratur nicht vorgesehen. Eine Über-       lichen Brennraumgeometrie können
                                             sicht über die Randbedingungen für         die neuen Emissionsgrenzwerte heute
                                             die Einhaltung der Emissionsgrenz-         — bis auf wenige Ausnahmen — mit
                                             werte ist der Tab. 5 zu entnehmen. Die     modernen, auf interner Abgasrezirku-
Darstellung 1

88 FACH.JOURNAL 2004/05
Neue Emissionsgrenzwerte für Feuerungsanlagen - Einfluss der Druckgeräterichtlinie auf die Konstruktion von Großwasserraumkesseln - IHKS ...
HEIZUNG

                                                                                                                                     schlasse.de
lation bzw. Brennstoffstufung basierenden
Systemen eingehalten werden. Für die
Kesselkonstruktion müssen aber auch die
entsprechenden für befeuerte Druck-
behälter gültigen Vorschriften und Regel-
werke eingehalten werden. Dies sind für
Deutschland im Wesentlichen:

„   Richtlinie 97/23/EG (Druckgeräterichtlinie)
„   Betriebsicherheitsverordnung
„   anerkanntes Regelwerk zur Konstruktion
    und Herstellung des Kessels wie z.B.
    - TRD in Verbindung mit den Verbände-
      vereinbarungen                              GROSSE KLAPPE!
    - DIN EN 12953: Großwasserraumkessel

Das entscheidende Kriterium zur Erfül-
lung der Emissionsanforderungen ist die
Dimensionierung des Brennraums. Daher
soll im Folgenden vor allem dieser Aspekt
erörtert werden. Die Dimensionierung
des Brennraums hat großen Einfluss auf
die Gesamtabmessungen und damit auf
die Herstellkosten eines Großwasser-
raumkessels.

Leistungsbereich
Der Leistungsbereich der Großwasser-
raumkessel war früher durch die Ver-
bändevereinbarung 94/1 auf eine Feue-
rungsleistung von max. 10,5 MW pro
Flammrohr bei Ölfeuerungen bzw. 13,7
MW pro Flammrohr bei Gasfeuerungen
limitiert. Mit der DIN EN 12953 und der
neuen Verbändevereinbarung 2003/1 ist
der Leistungsbereich auf 14MW pro
Flammrohr bei Ölfeuerungen und 18,2MW
pro Flammrohr bei Gasfeuerungen erwei-              VIEL DAHINTER!
tert worden.
Damit kann man heute mit einem Ein-
flammrohrkessel Dampfleistungen von                 Da geht dem Ventil glatt die Luft aus. Absperren, regeln,
bis zu 26,4t/h bzw. Kesselnennleistungen
                                                    messen, egal ob Wasser, Gas oder Druckluft, von - 40 °C
von bis zu 17,3MW erreichen (jeweils mit
einem Kesselwirkungsgrad von 95%                    bis + 450 °C. EBRO Klappen können wirklich fast alles.
gerechnet). Die Verbändevereinbarung                 Breites Produktspektrum für fast alle Anwendungen
2003/1 schränkt allerdings diese Erweite-
rung national wieder durch die Vorgabe
                                                     Schnell und einfach zu montieren
eines Temperaturmesssystems zur Über-                Niedrige Montagekosten
wachung der Flammrohrwandtemperatur                  Unschlagbares Preis-/Leistungsverhältnis
bei höheren Feuerungsleistungen ein.
Diese      Flammrohr-Temperaturüberwa-
                                                     Wartungsfrei und absolut betriebssicher
chung ist hiernach ab einem lichten Durch-
messer von 1400mm oder einer Feue-
rungsleistung pro Flammrohr von 12MW
bei Öl bzw. 15,6MW bei Gas notwendig. In
der Tab. 6 sind die max. möglichen Kessel-
leistungen zusammengefasst.

                                                                                      Gebäudetechnik & Service GmbH

                                                              EBRO ARMATUREN Gebäudetechnik & Service GmbH
                                                  Berliner Straße 33 · 58135 Hagen · Tel.: (0 23 31) 4 84 57- 0 · www.ebro-gts.com
Neue Emissionsgrenzwerte für Feuerungsanlagen - Einfluss der Druckgeräterichtlinie auf die Konstruktion von Großwasserraumkesseln - IHKS ...
HEIZUNG

Diagramm 1                                                   Diagramm 2

Flammrohrdurchmesser                     len Stand der Technik. Die beiden        Feuerungsleistung sehr stark redu-
Für die Höhe der NOx-Werte ist aus       ebenfalls im Diagramm dargestellten      ziert sein (im Beispiel um 40 % auf ca.
heutiger Sicht der Brennraumdurch-       Geraden sind Mindestdurchmesser,         9,5 MW). Alle bisher genannten Krite-
messer die wichtigste Einflussgröße.     die sich aus der DIN EN 12953 bzw.       rien sind unabhängig vom zulässigen
Andere Parameter, wie z.B. die           der Verbändevereinbarung 2003/1          Betriebsdruck des Kessels, auf den
Brennraumlänge, sind demgegenüber        ergeben. Mit diesen Mindestanforde-      der Flammrohrdurchmesser aber
nachgeordnet. Während früher die         rungen für den Flammrohrdurchmes-        einen limitierenden Einfluss hat. Auf-
Feuerraumvolumenbelastung als ent-       ser soll sichergestellt werden, dass     grund von Wanddicken- und Werk-
scheidendes Kriterium angesehen          die Oberflächenbelastung der Flamm-      stoffbeschränkungen aus den Regel-
wurde (niedrige Volumenbelastung =       rohre bestimmte Maximalwerte nicht       werken ist das Flammrohr bei einem
niedrige NOx-Emissionen), ist heute      überschreitet.                           Einflammrohrkessel meist das den
die Flammrohrquerschnittsbelastung       Man erkennt im Diagramm 1, dass bei      Betriebsdruck beschränkende Bau-
und damit der Flammrohrdurchmes-         kleineren Kesselleistungen immer die     teil. Die max. zulässige Wanddicke
ser entscheidend, Darstellung 1.         Anforderungen aus der Flammengeo-        des Flammrohres nach TRD ist 20
                                         metrie der Brenner maßgebend sind.       mm (nach DIN EN 12953 sind es 22
                                         Ab einer Feuerungsleistung von ca. 8     mm). Im Diagramm 2 sind die max.
                                         MW wird zunächst der Mindestwert         möglichen Betriebsdrücke für zwei
                                         aus der DIN EN 12953 für Ölfeuerun-      unterschiedliche Anforderungen dar-
                                         gen wirksam, ab ca. 14 MW ist auch       gestellt. Die obere Kurve gibt die
                                         der Grenzwert aus der DIN EN 12953       max. zulässigen Betriebsdrücke für
                                         für Gasfeuerungen erreicht. Müssen       Flammrohre ohne besondere NOx-
                                         die erhöhten Anforderungen z.B. nach     Anforderungen an (Mindestgröße des
                                         neuer TA-Luft eingehalten werden, ist    Flammrohres). Die untere Kurve gibt
                                         der dafür notwendige Flammrohr-          die max. möglichen Betriebsdrücke
                                         durchmesser in den meisten Fällen        an, falls die erhöhten Anforderungen
                                         größer als nach DIN EN 12953 gefor-      gemäß Diagramm 1 eingehalten wer-
                                         dert. Die genauen Grenzen sind natür-    den sollen. Für die Berechnung wurde
                                         lich vom Brennertyp abhängig und hier    ein tiefgewelltes Flammrohr mit 22 mm
                                         nur beispielhaft dargestellt.            Wandstärke aus dem Werkstoff
Mit erhöhten Anforderungen an die        Eine weitere wichtige Grenzlinie ist     1.0481 (P295 GH) zugrunde gelegt.
NOx-Emissionen steigen — bei kon-        der lichte Flammrohrdurchmesser          Mit zunehmendem Flammrohrdurch-
stanter Flammrohrlänge — die erfor-      von 1400 mm. Wie bereits im vorheri-     messer nimmt der realisierbare zuläs-
derlichen Flammrohrdurchmesser. Im       gen Abschnitt erläutert, ist ab diesem   sige Betriebsdruck ab.
Diagramm 1 sind die notwendigen          Durchmesser in Deutschland eine
Flammrohrdurchmesser einmal ohne         Flammrohr-Temperaturüberwachung          Flammrohrlänge
besondere Anforderungen an NOx-          notwendig. Will man diese Überwa-        Die Flammrohrlänge ist für den Aus-
Emissionen und einmal für die Anfor-     chung vermeiden, kann man ohne           brand und damit für die CO- und
derung 110 / 200 mg/m³ (Erdgas/          besondere NOx-Anforderungen und          Ruß-Emissionen das entscheidende
Heizöl EL) nach TA-Luft in Abhän-        mit dem Brennstoff Erdgas eine Feu-      Kriterium. Der Einfluss auf die NOx-
gigkeit von der Feuerungsleistung        erungsleistung von 15,6 MW realisie-     Emission ist gering. Die für einen
dargestellt. Die Kurven sind Beispiele   ren. Bei erhöhten Anforderungen an       sauberen Ausbrand notwendigen
für Druckzerstäuber nach dem aktuel-     die Emissionen kann die mögliche         Brennraumlängen sind für Erdgas und

 90 FACH.JOURNAL 2004/05
Neue Emissionsgrenzwerte für Feuerungsanlagen - Einfluss der Druckgeräterichtlinie auf die Konstruktion von Großwasserraumkesseln - IHKS ...
HEIZUNG

Heizöl EL annähernd gleich. Beson-         Zusammenfassung                                         Leistungen an Großwasserraumkes-
dere Anforderungen bestehen bei            In Deutschland wurden die Emis-                         seln zu erreichen, ist es erforderlich,
Sonderbrennstoffen wie z. B. Heizöl S.     sionsanforderungen für FA im gesam-                     Low-NOx-Brenner weiter zu ent-
Es muss gewährleistet sein, dass die       ten Leistungsbereich neu definiert.                     wickeln, um auch bei hohen Quer-
Verbrennung im Flammrohr abge-             Die zutreffenden BImSchV sind nun                       schnittsbelastungen die geforderten
schlossen ist und die Flamme nicht auf     mit den europäischen Richtlinien                        Emissionswerte zu erreichen.
die hintere Wendekammerwand trifft.        harmonisiert. Die Randbedingungen                       Bei Planungen von Feuerungsanlagen
Bei größeren Kesselleistungen ab-          für die Messung, Auswertung und                         ist es wichtig, bereits im Vorfeld die
hängig von der Kessel-Konstruktion ab      Korrektur der Emissionen sind dabei                     beschriebenen Randbedingungen zu
etwa 1000 bis 3000 kW bestimmt die         unterschiedlich und müssen im Detail                    betrachten. Nur wenn diese Randbedin-
Flammrohrlänge die Kessellänge. Da-        betrachtet werden. Für die Anlagen                      gungen frühzeitig in die Anlagenkonzep-
her sollte das Flammrohr möglichst         im Bestand ist der 30.10.2007 der                       tion einfließen, kann eine technisch
nicht länger als erforderlich ausge-       wichtigste Termin zur Einhaltung der                    optimale und kostengünstige Gesamt-
führt werden. Weiterhin geht die Länge     neuen Anforderungen. Die dargestell-                    lösung realisiert werden.
in die Berechnung der Wanddicke des        ten Auswirkungen auf die Dimensio-
Flammrohres ein. Mit steigender            nierung des Kessel-Brennraums und                       Autoren:
Flammrohrlänge sind größere Wand-          damit auf die Gesamtkonstruktion                        Dipl.-Ing. Thomas Schmidt
dicken des Flammrohres notwendig.          eines Großwasserraumkessels sind                        Forschung & Entwicklung Großbrenner
Auch aus diesem Grund sollten die          beträchtlich. Zusammen mit den                          ELCO-Klöckner Heiztechnik, Hechingen
Flammrohrlängen auf die mindestens         aktuellen Regelwerken und Verord-                       www.elco-kloeckner.de
notwendigen Werte beschränkt blei-         nungen zum Kesseldruckkörper er-
ben. Allerdings ist der Einfluss der       geben sich Leistungsgrenzen und                         Dipl-Ing. Ralf Brämer
Länge bei gegebenem Druck auf die          Grenzen des zulässigen Betriebs-                        Entwicklung Mittel- und Großkessel
Wanddicke wesentlich geringer als          drucks für Kesselanlagen. Um auch                       Viessmann Werke, Berlin
der des Durchmessers.                      zukünftig die maximal zulässigen                        www.viessmann.com

        -IT REINEM 'EWISSEN SPAREN 
                                                                                                                                       CHT
                                                                                                                             TUNG BRAU
                                                                                                                 3PITZENLEIS E n )HRE
                                                                                                                          N K RÊ FT
                                                                                                                   3PITZE                  N
                                                                                                                               UNS ERFAHRE
                                                                                                                 #HANCE BEI WLOOSDE
                                                                                                                               W
                                                                                                                  3IE àBER W

                                                                                                              -ODERNE ,//3 +ESSELSYSTEME
                                                                                                               ZEICHNEN SICH DURCH NIEDRIGE
                                                                                                            %MISSIONEN HOHE 7IRTSCHAFTLICHKEIT
                                                                                                             UND &UNKTIONALITËT AUS -ODULARE
                                                                                                              7ËRMERàCKGEWINNUNGSSYSTEME
                                                                                                             FàR !BGAS +ONDENSAT !BWËSSER
                                                                                                             ODER "RàDENDAMPF NUTZEN SELBST
                                                                                                            DIE LETZTEN %NERGIERESERVEN SCHO
                                                                                                               NEN 5MWELT UND 'ELDBEUTEL

                                                                                                               ,//3 n DIE ERSTE !DRESSE FàR
                                                                                                            UMWELTFREUNDLICHE +ESSELTECHNIK

                                                      (EIZKESSEL s (EI”WASSERKESSEL s $AMPFKESSEL

                                                        ,OOS $EUTSCHLAND 'MB( s $  'UNZENHAUSEN
                                     4EL     s &AX    s WWWLOOSDE s VERTRIEB LOOSDE       UND DIE :UKUNFT HAT 1UALITËT

                                                                                                                      FACH.JOURNAL 2004/05 91
Neue Emissionsgrenzwerte für Feuerungsanlagen - Einfluss der Druckgeräterichtlinie auf die Konstruktion von Großwasserraumkesseln - IHKS ...
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