Stroh als Brennstoff

Stroh als Brennstoff

Das wichtigste Argument für die Nutzung von Stroh zu Energiezwecken ist, daß dieser Brennstoff CO2-neutral ist, den CO2-Gehalt der Atmosphäre daher nicht
erhöht und den Treibhauseffekt nicht verstärkt.
Stroh, das als Brennstoff genutzt werden soll, enthält normalerweise 14- 20% Wasser, das während des Verbrennens verdampft. Die übrigbleibende
Trockenmasse besteht aus knapp 50% Kohlenstoff, 6% Wasserstoff, 42% Sauerstoff sowie geringen Mengen Stickstoff, Schwefel, Silicium und anderen Mineralstoffen, u.a. Alkali (Natrium, Kalium) und Chlorid. Die Verbrennung erfolgt in 4 Phasen. Zuerst verdampft die
freie Feuchtigkeit. Danach kommt es zu einer Pyrolyse (Vergasung), bei der je nach Temperatur brennbare Gase entstehen.
Es gibt immer einen gewissen Gehalt an Kohlenstoff (CO), Wasserstoff (H2), Methan (CH4) und anderen Kohlenwasserstoffen.
Die dritte Phase ist die Gasverbrennung. Wenn ausreichend Sauerstoff zugeführt wird, erfolgt eine vollständige Verbrennung, bei der als
Restprodukte CO2 und Wasser anfallen.
Bei unzureichender Sauerstoffzufuhr entstehen Kohlenmonoxid, Ruß (reiner Kohlenstoff), Teer und unverbrannte Kohlenwasserstoffe. In der vierten Phase
verbrennt der Koksrest. Bei einer vollständigen Verbrennung bildet sich Kohlendioxid, bei unzureichender Sauerstoffzufuhr Kohlenmonoxid. Zum Schluß
bleibt nur Asche zurück, die aus nicht brennbaren, anorganischen Stoffen besteht.
Bei unzureichender Verbrennung kann die Asche auch nicht verbrannte Strohreste enthalten.
Die Luft, die über die theoretisch erforderliche Verbrennungsluft hinaus zugeführt wird, wird als Luftüberschuß bezeichnet.
Ein gewisser Luftüberschuß ist notwendig, damit überall dort genug Luft vorhanden ist, wo die Gase brennen sollen, obwohl das Gas/Luftgemisch nie
völlig einheitlich ist. Das Verhältnis zwischen zugeführter und theoretisch erforderlicher Luft wird als Luftüberschußzahl
(Lambda) bezeichnet. Durch Kesselwände und Rauchgasrohre wird der größte Teil der Verbrennungswärme an das Kesselwasser abgegeben,
der Rest gelangt als Gemisch aus Kohlendioxid, Wasserdampf und geringen Mengen an Kohlenmonoxid und anderen Gasarten, u.a. Teer- und Chlorverbindungen, durch den Schornstein in die Atmosphäre. Der Rauch enthält außerdem kleine Aschepartikel und Alkalisalze.

Das Vorhandensein von Chlor und Alkali im Rauchgas stellt ein Problem dar, denn diese Stoffe reagieren als Natrium-und Kaliumchlorid stark aggressiv
und greifen den Stahl in Kesseln und Rohren an, besonders bei hohen Temperaturen.

Auch die Asche ist nicht ohne Probleme, denn ihre Erweichungstemperatur liegt im Vergleich zu anderen Brennstoffen relativ niedrig, beginnend bei 800-850ºC. Es hat sich sogar gezeigt, daß sie schon bei 600ºC klebrig werden kann. Dies spielt besonders in Kraftwerken eine Rolle, wo man zur Erzielung eines hohen Wirkungsgrades mit einer hohen Dampftemperatur arbeiten will. Dies erfordert eine hohe Überhitzertemperatur, dabei kann es zu umfassenden Belägen auf den Überhitzerrohren kommen.
Wo eine Kombination von Stroh und Kohle als Brennstoff benutzt wird, bedeutet das Vorhandensein alkalischen Materials in der Asche, daß sie - im
Gegensatz zu reiner Kohleasche - nicht als Zuschlagstoff in Baustoffen verwendet werden kann, sondern auf einer überwachten Deponie entsorgt werden
muß.