Verwendung und Arten von Katalysatoren für Holzöfen

Bei der Verbrennung von Holz entstehen Schadstoffe, die sich negativ auf die Umwelt und die menschliche Gesundheit auswirken. Die Menge der Emissionen dieser Stoffe wird hauptsächlich von der Art des Brennstoffs, der Art der Feuerungsanlage und auch vom Zustand der Feuerungsanlage (Qualität der Installation, regelmäßige Wartung) beeinflusst.

Und deshalb werden die Emissionsgrenzwerte für Schadstoffe aus Kleinfeuerungsanlagen immer strenger. Diesen Emissionsgrenzwerten gelingt es den Geräteherstellern bisher vor allem durch primäre Maßnahmen erfolgreich nachzukommen, in Zukunft ist aber auch mit dem Einsatz sekundärer Maßnahmen (z. B. Einbau von Rauchgaskatalysatoren) zu rechnen, weshalb wir Ihnen hier eine Klassifizierung der Katalysatoren vorstellen Reduzieren Sie die Abgasemissionen Ihrer Holzfeuerungsanlage.

Keramische Oxidationskatalysatoren

Die wirtschaftlichste Variante für Biomasseöfen.

Keramische Oxidationskatalysatoren werden üblicherweise aus einem speziellen porösen Keramikmaterial namens „Cordierit“ hergestellt, das dann mit einem katalytischen Material beschichtet wird. Flüssiger Cordierit wird durch eine Form gepresst und dann gebrannt, damit er trocknet und aushärtet. Durch die Verwendung unterschiedlicher Formen können unterschiedlich große Katalysatoren extrudiert und auch die Größe der Kanäle (oder Zellen) verändert werden.

Keramikkatalysatoren eignen sich am besten für mittlere oder große Volumenanforderungen, wenn eine Standardgröße nicht verwendet werden kann. Keramische Waben sind im Allgemeinen die wirtschaftlichste Option für Verbrauchergeräte wie Biomasseöfen und pyrolytisch selbstreinigende Öfen.

Die Zellgröße ist eine Schlüsselvariable, die zur Katalysatorleistung beiträgt. Anstatt sich jedoch direkt auf die Zellgröße zu beziehen, ist es üblich, die Anzahl pro Flächeneinheit zu quantifizieren, z. B. Zellen pro Quadratzoll (cpsi) oder Zellen pro Quadratzentimeter.
Je größer die Anzahl der Zellen pro Flächeneinheit, desto größer die Oberfläche und desto größer das Potenzial zur Reduzierung unerwünschter Verbindungen. Der Nachteil besteht darin, dass mehr Zellen mehr Wände zwischen den Zellen und damit eine stärkere Behinderung des Rauchgasstroms bedeuten.

Bei der Auswahl der Zelldichte ist auch die Möglichkeit einer Verstopfung durch Feststoffe wie Asche oder Lebensmittel zu berücksichtigen – diese ist weniger wahrscheinlich, wenn die Zellen größer sind als die Feststoffe.

Um den Einbau von Keramikkatalysatoren in Geräte oder Öfen, die größtenteils aus Metall bestehen, zu erleichtern, ist eine sorgfältige Dichtungskonstruktion unerlässlich, um Probleme durch unterschiedliche Wärmeausdehnungsraten zu vermeiden. Dichtungen bestehen normalerweise entweder aus Vermiculit oder geflochtenem Draht.

Metallische Oxidationskatalysatoren

Ideal zur Kontrolle von Dämpfen aus gewerblichen Öfen.

Metallische Oxidationskatalysatoren ähneln einer Bienenwabe mit vielen kleinen Kanälen, auf die eine katalytische Beschichtung aufgebracht ist. Metallische Oxidationskatalysatoren bestehen aus extrem dünner Metallfolie, typischerweise nur 0,05 mm dick. Im Vergleich dazu können die Wände eines Keramikkatalysators bis zu viermal dicker sein. Aus diesem Grund bieten Metallkatalysatoren dem Gasstrom einen geringeren Widerstand als die Keramikalternative.

Die meisten Metallkatalysatoren, die bei der Verbrennung von Biomasse verwendet werden, haben zwischen 25 und 40 Zellen pro Quadratzoll (cpsi), während die beim Kochen am häufigsten verwendeten Zelldichten zwischen 50 und 100 cpsi liegen.

Metalloxidationskatalysatoren können in verschiedenen Profilen hergestellt werden, am häufigsten sind runde, quadratische und rechteckige Profile.

Ein großer Vorteil von Metallkatalysatoren gegenüber der Keramikalternative besteht darin, dass sie ohne Dichtungen direkt an andere Metallbauteile angebaut werden können.

Metallische Reduktionskatalysatoren

Eine kompaktere Alternative, wenn der Platz knapp ist.

Metallreduktionskatalysatoren werden häufig zur Reduzierung von NOx aus groß angelegten Biomasseverbrennungsprozessen eingesetzt.

Der Katalysator besteht aus einer sehr dünnen (typischerweise 0,05 mm) Folie aus Fecralloy, einer Legierung aus Eisen, Chrom und Aluminium. Der Zusammenhalt erfolgt durch Vakuumlöten, bei sehr großen Durchmessern oft auch durch Stützstäbe.

Metallkatalysatoren haben für diesen Katalysatortyp mehrere Vorteile:

  • Sie können bis zu einem Durchmesser von 1200 mm in einem Stück gefertigt werden
  • Der Druckabfall ist bei gegebener Größe geringer als bei einem Keramikkatalysator
  • Dank der hohen Wärmeleitfähigkeit von Fecralloy kann eine lokale Überhitzung verhindert werden
  • Die katalytische Beschichtung ist normalerweise entweder eine Kombination aus Vanadiumoxid, Titandioxid und Wolfram oder ein Zeolith.

Die Zelldichten liegen typischerweise zwischen 25 Zellen pro Quadratzoll (cpsi) und 200 cpsi. Die Größe der Zellen wird auf der Grundlage der Größe etwaiger Feststoffpartikel im Rauchgas gewählt, sodass diese nicht leicht verstopfen.

Keramische Reduktionskatalysatoren

Industriestandard für NOx-Reduktion.

Keramische Reduktionskatalysatoren werden häufig zur Reduzierung von NOx aus groß angelegten Biomasseverbrennungsprozessen eingesetzt.

Bei der Herstellung keramischer Reduktionskatalysatoren gibt es zwei unterschiedliche Ansätze: Entweder kann der gesamte Katalysator aus einer Mischung von Materialien mit katalytischen Eigenschaften hergestellt werden, oder der Katalysator selbst wird aus einem Trägermaterial hergestellt und anschließend wird eine katalytische Beschichtung aufgebracht.

Beim ersten Typ besteht der Katalysator meist aus Vanadiumoxid, Titan und Wolfram. Diese homogenen Katalysatoren sind ideal für Situationen, in denen das Rauchgas abrasive Partikel enthält, da die Oberfläche des Katalysators ohne Aktivitätsverlust abgerieben werden kann.

Beim zweiten Typ besteht der Katalysator meist aus Cordierit. Anschließend wird dieser entweder mit einem Vanadium- oder einem Zeolith-Katalysator beschichtet.

Da keramische Reduktionskatalysatoren oft in großem Maßstab eingesetzt werden, ist es üblich, mehrere Katalysatoren zur Herstellung eines Gitters zu verwenden. Die Standardgröße des Katalysators ist 150 mm hoch, 150 mm breit und in verschiedenen Längen erhältlich.

Typischerweise werden entweder homogene Katalysatoren oder beschichtete keramische Reduktionskatalysatoren mit Zelldichten im Bereich von 16 Zellen pro Quadratzoll (cpsi) bis zu 200 cpsi hergestellt. Die optimale Zelldichte wird unter Berücksichtigung aller im Rauchgas enthaltenen Feststoffe (z. B. Asche) ermittelt, da die Zellgröße größer als die Feststoffgröße sein sollte, um Verstopfungen zu vermeiden.

Standardmäßig bieten wir Katalysatoren für Holzöfen an, um die Rauchgasemissionen zu reduzieren und so dem Welttrend und dem Umweltschutz gerecht zu werden.

Für diesen Artikel verwendete Quellen:

  • https://vytapeni.tzb-info.cz/vytapime-pevnymi-palivy/10022-potencial-vyuziti-katalyzatoru-pri-spalovani-dreva-v-domacnostech
  • https://whitebeam.net/products/

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