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Untersuchung der Einfluesse von Wasser- und Methanolzusaetzen auf den Wirkungsgrad sowie die Russ- und NOx-Emissionen des Dieselmotors

Das Projekt "Untersuchung der Einfluesse von Wasser- und Methanolzusaetzen auf den Wirkungsgrad sowie die Russ- und NOx-Emissionen des Dieselmotors" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Motorenbau Huber durchgeführt. Durch Zusaetze von Wasser und Methanol koennen die Schadstoffemissionen des Dieselmotors verringert werden. Die dabei auftretenden physikalischen und chemischen Wirkungsmechanismen sind im Hinblick auf einen gezielten und effektiven Einsatz dieser Zusaetze von besonderem Interesse. Zu deren Erforschung wurden drei Wege beschritten: 1. die Untersuchung der Einfluesse von Art, Ort und Zeitpunkt der Zugaben auf den Kraftstoffverbrauch und die Schadstoffemissionen des Motors; 2. die Aufnahme von Hochgeschwindigkeits-Farbschlierenfilmen zur optischen Darstellung der Wirkungen auf den Gemischbildungs- und Verbrennungsablauf; 3. die Berechnung der sich durch Wasser bzw. Methanol aendernden Verbrennungstemperaturen und Abgaszusammensetzungen auf der Basis von Reaktionsgleichgewichten. Wasser- und Methanolzugaben senken den kritischen lambda-Wert, bei dem die Russbildung einsetzt, so dass Russ erst bei groesserem Luftmangel zu entstehen beginnt. Der wesentlich staerkere Einfluss ist im Waermeentzug durch die Verdampfung zu sehen, der insbesondere bei Wasserzusatz den Zuendverzug und damit die Gemischbildungszeit verlaengert und die Verbrennungstemperatur absenkt. Dies fuehrt zu geringeren Rauchwerten und niedrigeren NO-Emissionen. Eine darueber hinausgehende Verbesserung der Gemischhomogenisierung durch vermeintliche Mikro-Explosionen konnte weder aus gezielten Motoruntersuchungen noch aus Filmaufnahmen festgestellt werden. Im Gegensatz dazu wird die Russverminderung durch Methanol im wesentlichen dadurch erreicht, dass es einen entsprechenden Anteil des Dieselkraftstoffes ersetzt und selbst russfrei verbrennt.

Charakterisierung der mit Natriumpyrophosphat löslichen organischen Bodensusbstanz mittels FT-IR

Das Projekt "Charakterisierung der mit Natriumpyrophosphat löslichen organischen Bodensusbstanz mittels FT-IR" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V., Institut für Bodenlandschaftsforschung durchgeführt. Zusammensetzung und Menge der organischen Bodensubstanz (OBS) werden durch die Landnutzungsform beeinflußt. Die OBS läßt sich nach ihrer Abbaubarkeit und nach ihrer Löslichkeit in verschiedene Pools einteilen. So kann die wasserlösliche organische Bodensubstanz (DOM) als Maßzahl für die abbaubare OBS herangezogen werden. Mit Natriumpyrophosphat-Lösung als Extraktionsmittel läßt sich ein weit größerer Anteil der OBS erfassen, da der stabilisierende Bindungsfaktor zwischen OBS und Bodenmineralen entfernt wird. Extrahiert man zuerst mit Wasser und anschließend mit Natriumpyrophosphat-Lösung, erhält man im letzten Schritt den schwer abbaubaren OBS-Anteil. Über die funktionelle Zusammensetzung der organischen Substanz dieser Pools und deren Abhängigkeit von Landnutzungsformen ist relativ wenig bekannt. Ziel der geplanten Untersuchung ist es, den Pool der löslichen abbaubaren und schwer abbaubaren OBS zu quantifizieren und deren funktionelle Zusammensetzung mittels FT-IR Spektroskopie zu erfassen. Die so gewonnenen Daten sollen der Validierung von Soil Organic Matter Turnover modellen (z.B. Roth 23.6) dienen und die im Modell berechneten Pools um einen qualitativen Term ergänzen. In Zusammenarbeit mit anderen Arbeitsgruppen sollen im DFG-Schwerpunktprogramm 1090: ;Böden als Quelle und Senke für CO2 die Pools der löslichen abbaubaren und schwer schwer löslichen, schwer abbaubaren organischen Bodensubstanz (OBS) quantifiziert, die funktionelle Zusammensetzung dieser Pools mittels FT-IR Spektroskopie erfasst und Abbaubarkeit der erhaltenen Extrakte überprüft werden, um Mechanismen, die zur Stabilisierung der OBS führen, aufzuklären.

Modelling of the impact on ozone and other chemical compounds in the atmosphere from airplane emissions

Das Projekt "Modelling of the impact on ozone and other chemical compounds in the atmosphere from airplane emissions" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), Institut für Physik der Atmosphäre Oberpfaffenhofen durchgeführt. General Information: Summary Observations have shown that ozone levels in the upper troposphere (UT) and the lower stratosphere (LS) have changed over the last two to three decades. The observed reductions in the LS, which has been seen in the Northern Hemisphere during the last decade most probably are caused by man made emissions (CFCs and bromine compounds) in conjunction with particles and PSCs formation. For the UT, observations have shown an ozone increase for at least two decades, but less so the last few years. The causes of these changes are poorly understood. Modelling studies have been used to estirnate the impact of different man made sources on the chemical composition, and on ozone in particular in the UT and the LS. These studies show that there are significant uncertainties in the estimates of the impact which are a result of limited knowledge of atmospheric processes and which have to be improved in order to come up with better estimates of the impact of aircraft emissions on ozone in the UT and the LS. Emissions from aircraft (NOx, H20, SO2 and soot) at cruising altitudes are likely to affect the ozone chemistry in the UT and the LS in two ways: directly through enhanced photochemical activity (emission of NOx and water vapour), and through enhanced particle formation from NOx, water vapour and SO2. The impact of aircraft emissions is of particular importance to study, as the emissions are projected to grow rapidly over the next two decades compared to emissions from most other sources, and because there are significant regional differences in the impact on ozone and in the projected growth in the emissions. It is therefore likely that future aircraft emissions have the potential to perturb ozone levels significantly. The overall objective of the study is to improve our scientific basis for estimates of the impact of aircraft emissions on the chemical composition in the UT and in the LS, and to perform 3-D model studies of the large scale (regional to hemispheric) perturbation of ozone from a projected future fleet of subsonic and supersonic aircraft. Focus in the study will be on two main areas: a) The role of heterogeneous processes in the UT and the LS and how these processes can be parameterised in global 3-D CTMs, and b) modelling studies of the future impact of subsonic as well as supersonic traffic on the ozone in the UT and the LS, with particular emphasis on the regional contribution to global scale ozone from regions with the largest projected traffic (Europe - US, South Asia and surrounding areas). The tools for these studies will be state of the art 3-D CTMs (Chemical Tracer Models) available among the participating groups. The CTMs have different spatial resolution, transport parameterisation, and parameterisation of the chemical processes, including heterogeneous chemistry,... Prime Contractor: University of Oslo, Department of Geophysics; Oslo; Norway.

330 MWE power plant with pressurized fluidized bed combustion and combined cycle gas and steam turbine (Design Stage)

Das Projekt "330 MWE power plant with pressurized fluidized bed combustion and combined cycle gas and steam turbine (Design Stage)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Dawid-Saar durchgeführt. Objective: To design a 330 MWe demonstration power plant with pressurised fluidised bed combustion and combined cycle of gas and steam turbine. General Information: The project involves the complete design of a demonstration power plant, characterized by: - the combination of a pressurized fluidised bed firing system with a steam generator directly connected, a multi-shaft gas turbine plant and waste heat utilisation systems arranged downstream and integrated into the steam circuit for an electric power output of a total of approximately 330 MW. - very compact construction by means of a high pressure stage (16 bar) and housing of particularly critical heat-exposed components such as firing system, dust separator etc. in a spherical pressure containment. In addition to the recognized advantages of the fluidised bed firing system, such as: - considerable improvement of the emission characteristics due to the binding of noxious matter to a large extent - especially of SO2 - by the addition of absorbent directly into the fluidised bed, - drastically reduced nitrogen oxide and carbon monoxide formation as a result of low combustion temperatures and controlled combustion reaction. Further considerable advantages can be expected because of the complete plant design conceived in this case compared with conventional technology due to: - a marked increase in the degree of conversion of primary energy into electrical energy as compared with the usual hard coal fired power station with flue gas desulphurization plants from previously 38,6 per cent to 41,2 per cent, related to plant net power. - a reduction of the investment costs by 10-15 per cent with a simultaneously considerably reduced space requirement, a fact which is due in particular to the absence of flue gas desulphurization. - a considerable expansion of the fuel spectrum to include qualities containing large amounts of inerts and noxious matters (i.e. especially sulphur). - simple construction for flexible separation of heat. - significantly more compact design than AFBC. The total cost of the design phase, represented by this project, amounts to DM 10 million for which a 40 per cent subsidy has been granted.

Geraet fuer die Feststellung von Quecksilber bei der kontinuierlichen Ueberwachung von Emissionen

Das Projekt "Geraet fuer die Feststellung von Quecksilber bei der kontinuierlichen Ueberwachung von Emissionen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von VEREWA Mess- und Regeltechnik durchgeführt. Objective: The project is to develop, manufacture, and test a sampling and measuring device for the continuous determination of mercury and its compounds in the flue gas of incineration plants. In addition, the sampling device will be capable of collecting other heavy metals, such as arsenic, cadmium, chromium, lead, copper, manganese, and nickel. Mercury will be determined photo metrically. The detection limit for Hg is approximately 2 mug/m3. The tests will take place in the industrial environment of a municipal waste incineration plant. The basic principle of the device has been patented. General Information: Mercury (Hg) and its compounds are highly toxic chemicals; emissions from plants, such as waste incinerators, should be prevented as far as possible. Typically, filters are used in order to remove the remaining emissions; for new municipal refuse incineration plants, the EC Directive 89/369 limits Hg emissions after the filters to 200 mug/m3. A device for the continuous control of Hg has been recently developed by the Essen-based VEREWA MESS- UND REGELTECHNIK GMBH. The EC Commission assisted the development and testing of an industrial-environment measuring device at 50 per cent of the project costs. The Hg measuring device consists of a sampling and the measuring part proper. The isokinetic sampling device is capable of sampling not only Hg but other heavy metals as well, such as Cu, Ni, Zn, Sn, Sb, Ba, Pb, Mn. The average Hg retrieval statistics is approximately 93 per cent. The measuring device proper determines the Hg concentration in the dried flue gas by UV AA photometry, the detection limit is approximately 2 mug/m3. The measuring device may be calibrated at any time, allowing for the check of the zero and reference points and of the linearity of the device. Idle time between each taking is in the range of ms; the measured values are shown on the monitor every 2 seconds; the measuring protocols may average the values to convenience. Overall standard deviations are approximately 5 per cent; thus, the device can be used for process control. Further extensions of the measuring device are possible to allow for the determination of heavy metals other than Hg as well. The device has been successfully tested and optimized for several months in the heavy-duty industrial environment of the flue gas stack of a municipal waste incineration plant. Working entirely automatically, the device meets the need for a reference device for the control of emissions from refuse incinerators, as stipulated by the EC Directive 89/369. Achievements: A device for the continuous control mercury has been recently developed. The measuring device consists of a sampling part and the measuring part proper. The isokinetic sampling device is capable of sampling not only mercury but other heavy metals as well, such as copper, nickel, zinc, tin, antimony, barium, lead and manganese. The average mercury retrieval is approximately 93 per cent...

Reaktionen von 3,4 Benzpyren mit Proteinen im Licht

Das Projekt "Reaktionen von 3,4 Benzpyren mit Proteinen im Licht" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Frankfurt, Institut für Physikalische Biochemie durchgeführt. Modellversuche zur Karzinogenese; 3,4 Benzpyren zerstoert Proteine in Gegenwart von Sauerstoff und Licht; angegriffene Gruppe ist Tryptophan; Ziel: Aufklaerung des Reaktionsmechanismus und Auffindung von Schutzmassnahmen; 3,4 Benzpyren ist Bestandteil von Abwaessern und Abgasen.

Einfluss des Kraftstoffs auf die Abgasemission von Gasturbinen

Das Projekt "Einfluss des Kraftstoffs auf die Abgasemission von Gasturbinen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsche Forschungs- und Versuchsanstalt für Luft- und Raumfahrt, Institut für Flugtreib- und Schmierstoffe durchgeführt. Abgasemission von Brennkammern (Gasturbinen) in Abhaengigkeit vom Kraftstoff.

Die Bildung von Stickstoffoxid bei der Verbrennung von Methanol und Kohlenwasserstoffen mit Luft

Das Projekt "Die Bildung von Stickstoffoxid bei der Verbrennung von Methanol und Kohlenwasserstoffen mit Luft" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Fachgebiet Strukturforschung durchgeführt. Die Verwendung von Methanol als Treibstoff oder als Treibstoffzusatz fuer Verbrennungsantriebe in Kraftfahrzeugen ist in letzter Zeit staerker diskutiert worden und auch an Prototypen erprobt worden. Bei der Verwendung von Methanol als Kraftstoff oder als Komponente in einem Kraftstoffgemisch verringert sich die Emission von Stickstoffoxid und unverbrannten Kohlenwasserstoffen mit dem Abgas. Dies liegt zum einen daran, dass Methanol andere brenntechnische Eigenschaften - Flammengeschwindigkeit, Flammentemperatur - aufweist als Kohlenwasserstoffe. Andererseits unterscheidet sich auch der Mechanismus der Verbrennung von Methanol von dem Mechanismus der Verbrennung von Kohlenwasserstoffen, so dass die Bildung von z.B. Stickstoffoxid in Methanol-Luft Flammen langsamer erfolgt als in Kohlenwasserstoff-Luft Flammen. Mit diesem Forschungsprojekt soll der Mechanismus der Verbrennung von Methanol mit Luft so weit aufgeklaert werden, dass quantitative Aussagen ueber die Bildung von Schadstoffen - insbesondere Stickstoffoxid - bei der Verbrennung von Methanol im Vergleich mit der Verbrennung von Kohlenwasserstoffen moeglich werden. Hierfuer wird unter Verwendung verschiedener Messmethoden versucht, die Struktur (Konzentrationsprofile, Temperaturprofile) von Methanol-Luft Flammen und Flammen einfacher Kohlenwasserstoffe (Methan, Propan) mit Luft so weit zu erfassen, dass hieraus ein Mechanismus fuer die Verbrennung einschliesslich der Bildung der verschiedenen Schadstoffe abgeleitet werden kann.

Rueckgewinnung von Konvertergas in der Stahlproduktion nach dem KMS-Verfahren

Das Projekt "Rueckgewinnung von Konvertergas in der Stahlproduktion nach dem KMS-Verfahren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Maximillianshuette durchgeführt. Objective: In converter steel plants operating in accordance with the KMS process (Kloeckner-Maximilianshütte-Stahl), the production of steel from hot metal and scrap results in waste gases with high CO contents, which have been flared through stacks to date. Three converter plants of the Maximilianshütte are to be equipped with a controlled gas suction and gas recovery system to permit the application of the usable converter gas for the production of process heat and steam by way of intermediate storage. It is to be expected that the annual energy saving at project level will be 6.500 TOE for the production of raw steel, as proposed in this project. General Information: The project is part of an extensive programme for the conservation of energy in the Sulzbach-Rosenberg works. The Maximilianshütte operates a KMS-steelworks there equipped with three converters, each having a capacity of 60 t. The converters are equipped with cleaning systems based on a wet cleaning process. These operate with the assistance of two Venturi stages. A controlled gas collection system is used for suction at the mouth of the converter to prevent combustion of the waste gases containing CO above the mouth. The most important components of this gas suction system, e.g. A controlled skirt which can be moved upwards and downwards, were installed during the construction of the steelworks. Within the scope of this project, the actual gas recovery and gas storage facility is to be developed, erected and tested. Gas recovery requires switch-over stations as well as diverse closed-loop control and control systems, which permit switch-over to gas recovery during the blowing process depending on the CO content of the converter gas (switch-over point at a CO content of about 40 per cent). Pneumatic drives are provided for all switch-over elements. The gas will probably be stored in a low pressure telescopic gasometer equipped with a special shell sealing. Gas storage serves to equalize the irregular gas production. In the first phase of the project, a measuring programme will be implemented following the installation of diverse measuring instruments. Its purpose is to determine the data on the temporal decrease in the amount of gas, the composition of the converter gas and the gas curves occurring behind the cleaning facility in the course of one heat. Such data are required to dimension and design the necessary facilities. These results will be used to determine the process course for the recovery of gas and to design and plan the facilities. Following the erection, the overall facility will be tested in the course of an 8 month demonstration period and final evaluation will be effected. Achievements: The 3 gas analysis systems were commissioned on march 3RD 1985. After this, measurements were carried out on the 3 converter plants during the month of July 1985. A description of the gas analysis system follows; the converter gas is taken via 2 gas sample probes which are ...

Entwicklung und Erprobung eines neuartigen Verfahrens zur Reinigung von Deponie- und Klärgasen

Das Projekt "Entwicklung und Erprobung eines neuartigen Verfahrens zur Reinigung von Deponie- und Klärgasen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Pro2 Anlagentechnik GmbH durchgeführt. Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Die Anteile von Spurenstoffen wie z. B. Siloxane (die bei der motorischen Verbrennung u. a. kristallines Silizium bilden, was zu extremen Motorbelastungen führt, die einen wirtschaftlichen Anlagenbetrieb gefährden) nehmen im Deponiegas stetig zu. Um dieses Gas in einem größeren Maße motorisch zu nutzen, soll im Rahmen des Vorhabens eine dem Motor vorgeschaltete Gasreinigungstechnik basierend auf Adsorption an Aktivkohle entwickelt und getestet werden. Durch die Brenngasreinigung soll ein bisher nicht praktikabler Abgaskatalysatoreinsatz bei der Sondergasnutzung realisierbar werden und so einen Anlagenbetrieb zu den halbierten Abgasgrenzwerten der TA-Luft ermöglichen. Das Projekt hat gezeigt, dass ein Anlagenbetrieb mit einer Gasaufbereitung wirtschaftlich möglich ist und eine Alternative zu kürzen Wartungsintervallen und somit gesteigerten Wartungskosten darstellt. Was die vorzuziehenden Lösung ist, hängt von den Randbedingungen des einzelnen Projektes ab. Als Adsorbermaterial führt an Aktivkohle zur Zeit kein Weg vorbei. Im Preis-Leistungsvergleich ist sie allen anderen Produkten überlegen. Bei der Auswahl der einzusetzenden Aktivkohlen stellten sich keine signifikanten Unterschiede zwischen den einzelnen Herstellern heraus. Der Auswahlgrund bei der Wahl des einzusetzenden Materials wird daher auf absehbare Zeit der Einkaufspreis bleiben. Beim Handling werden sich Wechselbehältersysteme durchsetzen. Sie erlauben im Vergleich zu einer Befüllung und Entleerung vor Ort einen sicheren und weniger zeitintensiven Wechsel der Aktivkohle. Die fachgerechte Entsorgung wird dabei vom Kohlelieferanten/-hersteller durchgeführt, der den wiederbefüllten Standardbehälter zum Anlagenstandort anliefern lässt. Den Adsorbern ist in den meisten Fällen eine Gaskonditionierung zur 'Entfeuchtung' des Gases vorgeschaltet, da eine hohe relative Feuchte im Gas die Wirkung des Adsorptionsmittels stark minimiert. Hierbei kommen zwei Methoden zum Einsatz. Entweder wird das Gas mittels Kühlung entfeuchtet und vor dem Eintritt in den Adsorber wieder vorgewärmt oder es kommt nur zu einer Vorwärmung des Gases. Die zweite Methode bietet gegenüber der ersten den Vorteil geringerer Investitions- und Betriebskosten. Nachteilig ist die schlechtere Adsorptionsleistung bei höheren Gastemperaturen. Eine, wie im Antrag beschriebene Steigerung der Verwertung bisher ungenutzter Potentiale auf kleineren Deponie ist bisher nicht erkennbar. Dies liegt weniger an der zur Verfügung gestellten Technik, sondern an der Tatsache, dass sich Deponiebetreiber in Deutschland zur Zeit stark auf die Umsetzung der TASi konzentrieren und dort investieren. Zusätzlich sind auf Grund der Haushaltslage die Finanzmittel der öffentlichen Hand und der mit ihr verbundenen Unternehmen ebenfalls begrenzt.

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