Formation and behavior of aerosols from wood combustion

Английский. Aerosols from wood combustion originate from two sources: From unburnt carbon and soot as a result of incomplete combustion and from mineral matter which is released as fly ash. Earlier investigations on aerosols from wood combustion were focussing on unburnt pollutants emitted from wood stoves and open fireplaces. Present investigations from well designed and operated automatic wood furnaces show, that a carbon content in the fly ash below 1 wt.-%. to 10 wt.-%. can be achieved. Therefore, unburnt carbon is not the prime source of aerosol emissions in well operated automatic furnaces. The particles generally show a unimodal size distribution with a maximum in the range between 0,05 microm and 0,2 microm. More than 80 mass-% of the particles are found in the submicrom range. One exception is the combustion of bark where a bimodal size distribution with a second maximum at approximately 5 microm is found. Cyclones are not able to reduce the submicron particles significantly. The emissions of submicron particles from wood furnaces are much higher compared to gas or light fuel oil combustors. Since automatic wood furnaces use a renewable energy source and hence contribute to the aim of global sustainability, measures of reducing the aerosol emissions should be considered in the future. The present paper gives an introduction to the main aerosol formation pathes and presents recent results from different investigations.

Немецкий. Aerosole aus Verbrennungsprozessen stammen aus zwei Quellen: Russ und kohlenstoffhaltige Verbindungen aus unvollstandiger Verbrennung sowie mineralische Bestandteile aus der Holzasche. Auf den Oberflachen konnen zudem unverbrannte Kohlenwasserstoffe angelagert sein. Aerosole aus Verbrennungsprozessen gelten deshalb als toxikologisch relevant, wobei die lungengangigen Aerosole im Grossenbereich unter 1 microm von besonderer Bedeutung sind. In fruheren Untersuchungen an einfachen Ofen und offenen Kaminen war der Hauptteil der Aerosole auf Produkte einer unvollstandigen Verbrennung zuruckzufuhren. Neuere Untersuchungen zeigen hingegen, dass die Partikelemissionen bei gut betriebenen automatischen Holzfeuerungen hauptsachlich auf Aschebestandteile zuruckzufuhren sind. Die Kohlenstoffgehalte liegen in der Regel zwischen rund 10 Gew.-% bis unter 1 Gew.-%, wobei ublicherweise mehr als 80 Gew.-% der Partikel kleiner als 1 microm sind und die Partikel eine unimodale Korngrossenverteilung mit einem Maximum zwischen 0,05 microm und 0,2 microm aufweisen. Vor allem bei Rinde kann ein zweites Maximum bei grosseren Partikeln um 5 microm auftreten. Ein Grossteil der Staube aus modernen Holzfeuerungen ist somit im Grossenbereich unter 1 microm, in welchem Tragheitsentstauber praktisch wirkungslos sind. Da die Aerosolimmissionen heute verstarkt beachtet werden und Holzfeuerungen deutlich hohere Aerosolemissionen als Gas- und Olfeuerungen verursachen, kommt den Mechanismen zur Aerosolbildung und potentiellen Minderungsmassnahmen in Zukunft erhohte Prioritat zu. Der vorliegende Beitrag gibt eine Einfuhrung in die Thematik der Aerosolbildung in Holzfeuerungen, und er stellt Resultate aus Untersuchungen an verschiedenen Feuerungsanlagen vor.