Prallreaktor, mehr Gas durch mechanischen Aufschluss

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1 Prallreaktor, mehr Gas durch mechanischen Aufschluss
Dipl.-Ing. Elmar Brügging, M.Sc.

2 Inhalt Ziele des mechanischen Aufschlusses Mechanischer Aufschluss
Laborversuche mit Stroh Versuche mit dem Prallreaktor Versuchsergebnisse – Prallreaktor Fazit

3 1 Ziele des mechanischen Aufschlusses
Der Aufschluss von Biomasse optimiert die Substratumsetzung 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

4 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 Hohe Umdrehungen notwendig Breites Zerkleinerungsergebnis Zerfaserte Bruch- und Risskanten Hohe spezifische Oberflächen Zellstrukturen werden zerstört Eingeschlossene Cellulose wird frei Höherer Umsatz Höherer Biogasertag

5 2 Laborversuche mit Stroh
Mahlversuche von Stroh mittels Schnitt- und Prallsatz Partikelgrößenverteilung Schnitt bzw. Bruchoptik Methangaserträge der Partikelfraktionen Mehrerträge durch Aufschluss? Mahlversuche mit einer Labormühle

6 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

7 2 Laborversuche mit Stroh
Schnittzerkleinerung Prallzerkleinerung

8 3 Versuche mit dem Prallreaktor
Versuch im technischem Maßstab Größe: x 800 x (LxBxH - mm) Prallrotor: mm Durchsatz: 20 – 200 kg/h Antrieb: 5,5 kWel Klassiersieb: 20 mm Untersuchung von Sommergerste Sommertriticale Hafer Sonnenblumen Zuckerrüben Stroh Grasssilage

9 2 Prallreaktor

10 4 Versuchsergebnisse - Prallreaktor

11 4 Versuchsergebnisse - Prallreaktor
gewelktes Heu 219 l/kgoTM (-4 %) – 228 l/kgoTM

12 4 Versuchsergebnisse - Prallreaktor
Sommertriticale 209 l/kgoTM (4 % mehr) – 200 l/kgoTM

13 4 Versuchsergebnisse - Prallreaktor
Hafer 311 l/kgoTM (8 % mehr) – 289 l/kgoTM

14 4 Versuchsergebnisse - Prallreaktor
Zuckerrübe 304 l/kgoTM (9 % mehr) – 280 l/kgoTM

15 4 Versuchsergebnisse - Prallreaktor
Stroh 167 l/kgoTM (25 % mehr) – 129 l/kgoTM

16 4 Versuchsergebnisse - Prallreaktor
Sonnenblume 318 l/kgoTM (34 % mehr) – 238 l/kgoTM

17 4 Versuchsergebnisse - Prallreaktor
Sommergerste 274 l/kgoTM (51 % mehr) – 182 l/kgoTM

18 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

19 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 des neuen GrennGas Projektes fortgesetzt