Prallreaktor, mehr Gas durch mechanischen Aufschluss

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: 1.000 x 800 x 1.500 (LxBxH - mm) • Prallrotor: 500 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