Résumé:
Zusammenfassung
XyloClean ist ein Projekt, das darauf abzielt, Lösungen für die Abgasreinigung von Holzöfen und -kessel
mit niedriger Leistung (<150 kW) zu entwickeln, um deren Gesundheits- und Umweltbelastung zu
reduzieren. Vorstudien zu diesen Anlagen haben das hohe Potenzial verschiedener geschlossener
Partikelfilter aufgezeigt, die ursprünglich für die Reinigung der Verbrennungsgase von Dieselmotoren
entwickelt wurden.
Die Effizienz dieser Technologie ist an einem Holzofen mit einer Leistung von weniger als 8 kW bestätigt
geworden, mit einer Reduzierung der Feinstaubemissionen von mehr als 95 % (Masse und Anzahl).
Damit wurde die Emissionsrate von Feinstaub unter 5 mg·Nm⁻³ gebracht. Eine Reduzierung zwischen
56% und 93% der Kohlenmonoxid-(CO)-Emissionen sowie eine vollständige Eliminierung von
polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAKs) konnte festgestellt werden. Um diese
Technologie zur Kommerzreife zu bringen, müssen noch ein spezifischer Ventilator und ein
effizienteres Regenerationssystem entwickelt werden als die bisherigen Testkomponenten.
Trotz einer sehr hohen Filtrationsleistung (Emissionsrate unter dem messbaren Schwellenwert von 1
mg·Nm⁻³) ist diese Abgasreinigungstechnologie nicht auf Holzkessel anwendbar. Sogar mit
Vorfiltrierung der Abgase mittels eines Zyklons der die Masse der Partikel um 10 bis 60% reduzierte,
war der geschlossene Partikelfilter schon nach nur 200 kg verbranntem Holz (d.h. etwa 1 % der
Jahresmenge) gesättigt. Wenn man dazu noch die Unmöglichkeit der Filterregeneration betrachtet, ist
diese Abgasreinigungstechnologie für Holzkessel nicht kommerziell umsetzbar. Vorversuche mittels
Gewebefilter wurden daher durchgeführt.
Diese Versuche haben gezeigt, dass ein Staubabscheidegrad
von mehr als 95% erreicht werden kann und dies unabhängig von der Verbrennungsphase. Da bei
Gewebefiltern das Filtermedium flexibel ist, sind regelmäßige und automatische
Filterreinigungsmechanismen möglich.
Résumé
XyloClean est un projet qui a pour but de développer des solutions de filtration des fumées issues des
poêles et chaudières à bois de petites puissance (<150 kW) afin d’en réduire l’impact sanitaire et
environnemental. Des études préliminaires sur ces installations ont mis en évidence le fort potentiel
de différents filtres à particules fermés, développés initialement pour l’épuration des gaz de
combustion des moteurs diesel.
L’efficacité de cette technologie a pu être validée sur un poêle à bois d’une puissance inférieure à 8 kW,
avec une réduction des particules fines émises d’au moins 95% (en masse et en nombre), amenant le
taux d’émission sous les 5 mg·Nm⁻³. Il a également été constaté, une réduction comprise entre 56 et
93% des émissions de monoxyde de carbone (CO) et une élimination complète des hydrocarbures
aromatiques polycycliques (HAP). L’adaptation commerciale de cette technologie nécessite toutefois
encore le développement d’un ventilateur spécifique et d’un dispositif de régénération plus
performant que ceux testés dans ce projet.
En revanche, cette technologie ne s’avère pas applicable aux chaudières à bois. Malgré une
préfiltration des fumées à l’aide de cyclone réduisant de 10 à 60% la masse de particules à traiter, la
saturation du filtre intervenue après seulement 200 kg de bois brûlé (soit env. 1% de la quantité
annuelle) et l’impossibilité de le régénérer ne permettent pas de l’envisager comme solution
commerciale, malgré ses performances élevées de filtration (masse de particules émises sous
1 mg·Nm⁻³). Cela a conduit à étudier une technologie voisine : les filtres à manches.
Ces médias filtrants sont souples et permettent d’envisager une régénération de leur capacité de
filtration de manière régulière et automatique. Des essais préliminaires ont permis de confirmer leur
grande efficacité de filtration, avec une réduction minimale de 95% du nombre et de la masse des
particules émises et ce, quelle que soit la phase de combustion.
Summary
XyloClean is a project that aims to develop solutions for filtering exhaust gases from small wood stoves
and boilers (<150 kW) in order to reduce their health and environmental impact. Preliminary studies
on these installations have shown the high potential of different closed particle filters, initially
developed to clean the combustion gases of diesel engines.
The efficiency of closed particle filter technology has been validated on a wood stove with a power of
less than 8 kW. With the filter, a reduction of fine particles emissions of more than 95% (by mass and
number) has been achieved, bringing the emission rate below 5 mg·Nm⁻³. It was also found that carbon
monoxide (CO) emissions were reduced between 56 and 93% and polycyclic aromatic hydrocarbons
(PAHs) were completely eliminated. However, the commercial adaptation of this technology still
requires the development of a specific fan and a more efficient regeneration system than those tested
in this project.
However, this filtering technology is not applicable to wood-fired boilers even if it has a high filtration
efficiency (reduction of the mass of particle emitted below the measurable threshold of 1 mg·Nm⁻³)
The problem lies in that even with pre-filtration of the exhaust gas using cyclones (reducing the mass
of particles to be treated by 10 to 60%) the filter is saturated after only 200 kg of burned wood (i.e.
about 1% of the annual quantity). This, combined with the impossibility of filter regeneration
disqualifies this technology as a commercial solution for wood boiler exhaust gas cleaning. Preliminary
test with bag filters were therefore conducted.
The efficiency of these filters is also very high, with a
reduction of at least 95% of particles emitted, both in number and mass, and this regardless of the
combustion phase. Furthermore, the fact that in this case the filtering media is flexible makes it
possible to consider a regular and automatic regeneration of the filter.
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