Domtrocknungsverfahren und Hackschnitzelqualitäten Dr.-Ing. Joachim Brummack, TU Dresden Institut für Verfahrenstechnik und Umwelttechnik Arbeitsgruppe Umwelttechnik
Hackschnitzelqualität = Eigenschaften eines Brennstoffes chemische Eigenschaften physikalische Eigenschaften biologische Eigenschaften Zusammensetzung des Holzes: Lignin, Zellulose, organ. Holznebenbestandteile, anorganische Bestandteile Wassergehalt, Partikelgrößenspektrum, Partikelgrößenverteilung, Haufwerkseigenschaften Gehalt an Pilzsporen Holzstaub Holzart (Laub-, Nadelholz), Pflanzenalter (Rindenanteil ) Holzart (Laub-, Nadelholz), Pflanzenalter (Rindenanteil ), Ernte-, Aufbereitungsverfahren Trocknung und Speicherung Zielwerte: maximaler (und konstanter) Heizwert optimale Reaktionsfähigkeit problemloses handling physiologisch unbedenklich
Schritt Rohstoff Erreichung der Zielwerte Optimalwerte Stammholzanteil signifikant Alltag hoher Dünnholzanteil (maximal bei KUP) Ernte Zerkleinerung Reinigung Trocknung verunreinigungsfrei Hackereinstellung auf P-Wert Abtrennung Fein- und Überkorn schnellstmöglich auf WG>25% abhängig von Erntetechnik und Witterung Hackerzustand, -einstellung ökonomisch meist nicht machbar? Trocknung (Energie?) und qualitätserhaltende Lagerung sind die größten Herausforderungen für die effektive Energieholznutzung.
Trocknung - Kernprozess der Bereitstellungskette 20 ( ) ( 1 ) ( ϑ ϑ ) H = WG H WG c + H i i, atro ph 2 O, fl S Br V 18 16 14 Heizwert Feststoffanteil Energiebedarf für Wassererwärmung und -verdampfung Heizwert [MJ/kg] 12 10 8 6 Tanne Pappel l 4 2 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Wassergehalt [%] Zusammenhang zwischen Heizwert H und Wassergehalt WG
Argumente zur Trocknung zu teuer Trocknung in Biogasanlage Trocknung in Biogasanlage Ofen verbrennt alles Anschaffung Trommeltrockner trocknet von allein Trocknung im Futterwerk Eigenbau Eigenbau Satztrockner Satztrockner Konflikt: konvektive Trocknung im Trommeltrockner = prozesstechnisches Optimum, ökonomisch (ggfs. auch ökologisch) nicht tragbar
Das Domtrocknungsverfahren (DTV)- Alternative zur Lösung des Konfliktes: Kosten kein Energiebedarf Nutzung spontan ablaufender Prozesse weitgehende Entkopplung von Umgebungsgbedingungen Orts- und Medienunabhängigkeit Kombinierbar mit Lagerung Wartungsfreie Trocknung effektives Minimum Energie- und -bereitstellungskosten = 0 kein zusätzlicher Biomasseverlust Versorgungssicherheit!!! Berücksichtigung Anfallbedingungen Brennstofflogistik keine zusätzlichen Kosten ABER: DTV ist keine klassische thermische Trocknung ohne Oberflächenisolation Kondensschicht unvermeidbar unterschiedliche Rohstoffe führen zu unterschiedlichen Trocknungsverläufen zeitnaher Mietenaufbau erforderlich trotz einfacher Funktion, solider Aufbau erforderlich
Abluft Abluftrohr Mietenabdeckung Hackgut Zuluft Zuluft Abluftdom Zuluftkanal Außenkontur der Miete Verfahrensprinzip Domtrocknungsverfahren (EP 1 789 740)
DTV extrem : einfacher Aufbau versus komplexe innere Prozesse unübliche Strategie für praktische Umsetzung 1. großtechnische Versuche (mit typischen Rohstoffen) 2. Ableitung von Detailuntersuchungen 3. Gewinnung von Informationen für Modifizierung Diese Strategie ist alternativlos, jedoch mit vielen Nachteilen behaftet: Arbeiten müssen unter Praxisbedingungen erfolgen Beobachtung durch die Öffentlichkeit unvermeidbar unvermeidbare Informationen, individuelle Interpretationen
Extreme: Mietenaufbau bei -27 C Abbruch wegen Maschinenbrand Dauer Aufbau: 3 Wochen Standortproblem: Unterströmung der Miete mit Regenwasser Hackgut: Pappel aus KUP WG in =58% Versuchsergebnisse DTV - Versuchsmiete Lauta, März bis Oktober 2012
Bedingt durch Ernte mit Silvatec (Einzelbaum): Maschinenleistung: 20 m 3 /d Aufbauzeit 3 Wochen nach Zwischenspeicherung Produkt: bereits visuell schlechte Eigenschaften, Durchsetzung mit Pilzen oder Strahlenpilzen Hackgut: Pappel aus KUP WG in =57% Versuchsergebnisse DTV - Versuchsmiete Malitschkendorf, März bis Oktober 2013
Hackgut: rindenfreies Fichtenstammholz WG in =54% WG out = 49% Ergebnis: 10 Prozentpunkte trockner gegenüber konventioneller Freilagerung und kein Biomasseverlust feststellbar Großmiete: Hackgutvortrocknung Spanplattenwerk Produkt, rechts: leichte Braunfärbung Miete nach Fertigstellung (1500 m 3 )
fertige Trockenmiete Hackgut: Waldschredder WG in = 55 % nach maximal 3 Wochen Zwischenspeicherung Füllen Probebeutel für Bestimmung Biomasseverlust Versuchsergebnisse DTV - Versuchsmiete Kostbrau, Oktober 2013 bis?
1 m 3 - Schüttschichtreaktor mit Begleitheizung und Zuluftkonditionierung, im Aufbau Januar 2014