Transcript Titel presentatie

Prallreaktor, mehr Gas durch
mechanischen Aufschluss
Dipl.-Ing. Elmar Brügging, M.Sc.
Inhalt
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Ziele des mechanischen Aufschlusses
Mechanischer Aufschluss
Laborversuche mit Stroh
Versuche mit dem Prallreaktor
Versuchsergebnisse – Prallreaktor
Fazit
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1 Ziele des mechanischen
Aufschlusses
• Der Aufschluss von Biomasse optimiert die Substratumsetzung
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Weniger Einsatzmengen an Substrat für die gleiche erzeugte Energie
Weniger Reststoffe, Gärreste durch besseren Umsatz in der Fermentation
Kleinere Fermenter für die gleiche elektrisch installierte Leistung
Kleinere Substratlager, Silolager für die gleiche Biogasanlage
• Der Aufschluss verbessert den Prozess
– Kleinere Partikelgrößen erleichtern Pump- und Rührprozesse, weniger Kosten für
Instandhaltung
– Größere spezifische Oberflächen beschleunigen die Umsetzungsvorgänge
– Faserige Substrate, wie Grassilage, werden effizienter umgesetzt
• Der Aufschluss verbessert die Nutzung von biogenen Reststoffen
– Auch teilverholzte Substrate können vergoren werden
– Grassilagen, Landschaftsschutzgras und Straßenbegleitgrün sind technisch leichter
einsetzbar
– Zwischenfrüchte können äquivalent zu Silomais eingesetzt werden
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2 Mechanischer Aufschluss
• Der mechanische Aufschluss teilt sich in verschiedene
Zerkleinerungsarten auf
– Mechanische Zerkleinerung durch Schnitt
• Auch bei geringen Umdrehungen laufsicher
• Eindeutiges Zerkleinerungsergebnis
• Scharfe Schnittkanten
– Mechanische Zerkleinerung durch Prall
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•
•
•
Hohe Umdrehungen notwendig
Breites Zerkleinerungsergebnis
Zerfaserte Bruch- und Risskanten
Hohe spezifische Oberflächen
• Zellstrukturen werden zerstört
– Eingeschlossene Cellulose wird frei
– Höherer Umsatz
– Höherer Biogasertag
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2 Laborversuche mit Stroh
• Mahlversuche von Stroh mittels Schnitt- und Prallsatz
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–
–
–
Partikelgrößenverteilung
Schnitt bzw. Bruchoptik
Methangaserträge der Partikelfraktionen
Mehrerträge durch Aufschluss?
• Mahlversuche mit einer Labormühle
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2 Laborversuche mit Stroh
• Klare Unterscheidbarkeit des
Zerkleinerungsergebnisses
– Schnittzerkleinerung
• Scharfe Schnittkante
• Enge Partikelgrößenverteilung
– Prallzerkleinerung
• Grobe, zerfaserte Bruchkante
• Breite Partikelgrößenverteilung
• Methangaserträge
– Schnitt: Höhere Erträge (15 %) durch feiner werdende
Partikel
– Prall: Hohe Erträge (22 %) auch bei groben Partikeln
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2 Laborversuche mit Stroh
Schnittzerkleinerung
Prallzerkleinerung
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3 Versuche mit dem
Prallreaktor
• Versuch im technischem Maßstab
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–
–
Größe:
Prallrotor:
Durchsatz:
Antrieb:
Klassiersieb:
1.000 x 800 x 1.500 (LxBxH - mm)
500 mm
20 – 200 kg/h
5,5 kWel
20 mm
• Untersuchung von
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–
–
–
–
Sommergerste
Sommertriticale
Hafer
Sonnenblumen
Zuckerrüben
Stroh
Grasssilage
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2 Prallreaktor
4 Versuchsergebnisse Prallreaktor
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4 Versuchsergebnisse Prallreaktor
gewelktes Heu
219 l/kgoTM (-4 %) – 228 l/kgoTM
4 Versuchsergebnisse Prallreaktor
Sommertriticale
209 l/kgoTM (4 % mehr) – 200 l/kgoTM
4 Versuchsergebnisse Prallreaktor
Hafer
311 l/kgoTM (8 % mehr) – 289 l/kgoTM
4 Versuchsergebnisse Prallreaktor
Zuckerrübe
304 l/kgoTM (9 % mehr) – 280 l/kgoTM
4 Versuchsergebnisse Prallreaktor
Stroh
167 l/kgoTM (25 % mehr) – 129 l/kgoTM
4 Versuchsergebnisse Prallreaktor
Sonnenblume
318 l/kgoTM (34 % mehr) – 238 l/kgoTM
4 Versuchsergebnisse Prallreaktor
Sommergerste
274 l/kgoTM (51 % mehr) – 182 l/kgoTM
4 Versuchsergebnisse Prallreaktor
• Alle Substrate bis auf das gewelkte Heu und das Stroh konnten
optisch gut zerkleinert bzw. zerfasert werden
• Die Methangaserträge steigen durch den Prall vor Allem bei
den feuchteren Substraten (höhere Dichte)
• Die Stromaufnahme lag bei allen Substraten ungefähr bei
10 kWh/tFM
Methangasertrag
Grassilage
Sommertriticale
Hafer
Zuckerrübe
Stroh
Sonnenblume
Sommergerste
Trockenrückstand Vorher Nach dem Prallreaktor Mehrertrag
[% v. FM]
[l/kg oTM]
[l/kg oTM]
[%]
82,26
227,98
219,12
-4 %
20,6
201,11
209,85
4%
21,45
289,02
311,54
8%
12,48
280,33
304,67
9%
88,78
129,12
161,66
25 %
16,66
238,11
318,28
34 %
12,53
182,32
274,75
51 %
5 Fazit
• Der Prallreaktor ist für verschiedene Substrate geeignet
und erhöhte den Methangasertrag im Mittel um 18 % bei
einem Strombedarf
von rund 10 kWhel/tFM
• Sehr trockene Substrate sind für den technischen
Aufschluss tendenziell ungeeignet
• Es besteht bei den meisten Substraten ein großes
Potenzial
• Hafer und Sonnenblumen erreichen in den bisherigen
Untersuchungsreihen die höchsten Biogaserträge (ca. 90
% Silomais-Äquivalent)
• Diese ersten Untersuchungsreihen werden im Rahmen
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des neuen GrennGas Projektes fortgesetzt