1Hopfentrocknung mit Gas8. Dezember 2009 – 15. Arbeitszirkel Hopfenring e.V., Aiglsbach

Hopfentrocknung mit Gas

Dietmar JelinekBayerngas GmbH

Poccistraße 980336 München

Telefon: 089/7200-384Email: dietmar.jelinek@bayerngas.de

2Hopfentrocknung mit Gas8. Dezember 2009 – 15. Arbeitszirkel Hopfenring e.V., Aiglsbach

Vortragsgliederung

• Erdgas – der ideale Brennstoff für direkte Trocknungsprozesse

- Definition der direkten Trocknung- Verfahrenstechnische Vorteile- Emissionen

• Schadstoffarme Direkttrocknung mit Erdgasverbrennungsgasen

- Technische Möglichkeiten (Brennertechnik)- Energieeinsparung durch Direktbefeuerung- Sonstige Vorteile

• Praxisbeispiel- Energieverbund zwischen einem erdgasbefeuertem

Blockheizkraftwerk und einer Bandtrocknungsanlage zur Gemüse- und Kräutertrocknung

3Hopfentrocknung mit Gas8. Dezember 2009 – 15. Arbeitszirkel Hopfenring e.V., Aiglsbach

Definition Direkttrocknung

Die direkte Trocknung mit Erdgas wird dadurch charakterisiert, dass die heißen Verbrennungsgase (Abgase) von Brennern, Gasmotoren, Gasturbinen usw. direkt zur Trocknung eingesetzt werden.

Das Verbrennungsgas erwärmt dabei das zu trocknende Gut im direkten Kontakt, nimmt die Feuchte auf und führt sie ab.

4Hopfentrocknung mit Gas8. Dezember 2009 – 15. Arbeitszirkel Hopfenring e.V., Aiglsbach

Vorteile der Direkttrocknung

• Direkte Umsetzung von Primärenergie in Nutzenergie

• Günstige Anpassungsmöglichkeiten der Anlagenkonzeption an die Gutsstruktur (Einzelgegenstände; laufende Bahnen; Haufengüter; Flüssigkeiten; pastöse Stoffe)

• Geringes spezifisches Investitionsvolumen bezogen auf die Trocknerleistung

• Hohe Flexibilität in Bezug auf betriebsspezifische Anforderungen

• Breites Temperaturspektrum und gute Regelbarkeit

5Hopfentrocknung mit Gas8. Dezember 2009 – 15. Arbeitszirkel Hopfenring e.V., Aiglsbach

Erdgas und Schadstoffe

Quelle: E.ON Ruhrgas AG

6Hopfentrocknung mit Gas8. Dezember 2009 – 15. Arbeitszirkel Hopfenring e.V., Aiglsbach

Direkte Trocknung von Lebensmittelprodukten

• Grundsätzlich dürfen Lebensmittel mit Erdgas-Ver-brennungsgasen getrocknet werden, wenn sichergestellt ist, dass von diesen nur technisch unvermeidbare sowie gesundheitlich und geschmacklich unbedenkliche Anteile auf die Lebensmittel einwirken (§ 31 Lebensmittel- und Bedarfsgegenständegesetz)

• Lebensmittelhygiene-Verordnung schreibt vor, dass Lebensmittel keiner nachteiligen Beeinflussung ausgesetzt werden dürfen

• Aufgrund dieser sehr allgemein gehaltenen Formu-lierungen Unsicherheit bei Anlagenherstellern, Ämtern und Betreibern Forderung nach indirekten Beheizungssystemen

7Hopfentrocknung mit Gas8. Dezember 2009 – 15. Arbeitszirkel Hopfenring e.V., Aiglsbach

Stickstoffoxid-(NOX)problematik

• Nitrosaminbildung aus proteinhaltigen Aminen (Trocknungsgut) und NOX aus Verbrennungsgasen

• Starke Abhängigkeit vom eingesetzten Trocknungsgut und den Temperaturverhältnissen

• Anfang der 80‘er Jahre bei der Malztrocknung direkter Zusammenhang zwischen Höhe der Nitrosaminbelastung und NOX-Gehalt Rauchgase

8Hopfentrocknung mit Gas8. Dezember 2009 – 15. Arbeitszirkel Hopfenring e.V., Aiglsbach

Innovative Gasverbrennungssysteme

9Hopfentrocknung mit Gas8. Dezember 2009 – 15. Arbeitszirkel Hopfenring e.V., Aiglsbach

Erdgas-Flächenbrenner

Gaszufuhr

Luftdüsen

Gasdüsen

Quelle: Maxon

10Hopfentrocknung mit Gas8. Dezember 2009 – 15. Arbeitszirkel Hopfenring e.V., Aiglsbach

Prinzip des Flächenbrenners

11Hopfentrocknung mit Gas8. Dezember 2009 – 15. Arbeitszirkel Hopfenring e.V., Aiglsbach

Direkttrocknung mit Erdgas ist Stand der Technik

• Zu den Anwendern der Direkttrocknung gehören renommierte Firmen wie Kraft Food, Tchibo, McDonalds und Emsland Stärke

• Direktbeheizung mit Erdgas wird im gesamten europäischen Raum angewandt

• Energetischer Vorteil: Wegfall der Umwandlungsverluste im Wärmetauscher (feuerungstechnische Wirkungsgrade 90…92% Nutzungsgrade nach Einrechnung der Betriebsbereitschaftsverluste + Strahlungsverlust <90%)

12Hopfentrocknung mit Gas8. Dezember 2009 – 15. Arbeitszirkel Hopfenring e.V., Aiglsbach

Energieeinsparung bei Direkttrocknung ggü indirekt beheizten Systemen

• Beispiel Hordendarre mit Wärmeenergiebedarf 12.000 l Heizöl/a – zweistufiger Öl-Gebläsebrenner

• Abgasmessung Brennkammer- Sauerstoffgehalt Abgas 7,4 Vol-%- Abgastemperatur 171 °C- Abgasverlust 8,4%

• Über Direkttrocknung Vermeidung Brennkammer-Abgasverlust

- 8,4% von 12.000 l Öl = 1008 l Öl bzw. 10.100 kWh- Bei Energiepreis

• 45 Ct/l Einsparung 454 €

• 80 Ct/l Einsparung 806 €

13Hopfentrocknung mit Gas8. Dezember 2009 – 15. Arbeitszirkel Hopfenring e.V., Aiglsbach

Abgasmessung Brennkammer

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9

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5

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2

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4

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6

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8

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0

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2

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9

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1

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3

15:3

5

16:1

7

Vo

l-%

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100

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200

250

°C

Sauerstoffrestgehalt Abgas [Vol-%] Abgastemperatur nach Brennkammer [°C]

14Hopfentrocknung mit Gas8. Dezember 2009 – 15. Arbeitszirkel Hopfenring e.V., Aiglsbach

Weitere Vorteile bei Direkttrocknung mit Gas

• Die Verbrennungsgase des Erdgases enthalten Wasserdampf. Deshalb läßt sich mit Ihnen häufig produktschonender trocknen als mit heißer Luft.

• Die Oberflächen des Trockengutes bleiben länger und besser durchlässig für den Abtransport der Feuchte. Dadurch wird eine gleichmäßige Trocknung erreicht, was bei einer zu getrockneten Oberfläche nicht möglich ist.

• Produktemissionen, die beim Trocknen freigesetzt werden, lassen sich durch Brüdenrückführung in die Brennkammer minimieren.

15Hopfentrocknung mit Gas8. Dezember 2009 – 15. Arbeitszirkel Hopfenring e.V., Aiglsbach

Spezifischer Wärmeaufwand

16Hopfentrocknung mit Gas8. Dezember 2009 – 15. Arbeitszirkel Hopfenring e.V., Aiglsbach

Praxisbeispiel direkt befeuerter Bandtrockner

17Hopfentrocknung mit Gas8. Dezember 2009 – 15. Arbeitszirkel Hopfenring e.V., Aiglsbach

Schema Wärmeverbund

18Hopfentrocknung mit Gas8. Dezember 2009 – 15. Arbeitszirkel Hopfenring e.V., Aiglsbach

NOX-Messungen

Meßpunkt NOX mg/m3 tr

NOX ppm

O2 Vol-%

Brennerrohrende Brenner 1 5,3 2,6 20,0

Brennerrohrende Brenner 2 9,7 4,7 19,3

Brennerrohrende Brenner 3 3,3 1,6 20,3

Brennerrohrende Brenner 4 2,5 1,2 20,7

Abluft Trockner gesamt 3,7 1,8 20,3

19Hopfentrocknung mit Gas8. Dezember 2009 – 15. Arbeitszirkel Hopfenring e.V., Aiglsbach

Energiebilanz

• Systemgrenze Trockner (ohne BHKW)• Energieinput

- BHKW-Abwärme 47 kW- Gasbrenner 933 kW- Abluft-Kondensationswärmetauscher 276 kW- Gesamt 1256 kW

• Energieoutput- Abluftenergie 216 kW- Verdampfungswärme (1,54 t H2O/h) 1005 kW- Restglied (Strahlung, Rohrleitung etc) 35 kW- Gesamt 1256 kW

• Spez. Erdgasbedarf/kg H2O-Verd. 0,64 kWh/kg bzw. 547 kcal/kg

20Hopfentrocknung mit Gas8. Dezember 2009 – 15. Arbeitszirkel Hopfenring e.V., Aiglsbach

Meßwertevergleich Sommer-Winter

Vergleich Zuluftzustand Sommer – Winter

Meß-/Berechnungs- Einheit Messung Messung

größe August 2000 Dezember 2001

Frischlufttemperatur °C 19 5

Zulufttemp. nach WT °C 62 56

Zuluftvolumenstrom m3/h 17.000 17.600

Wärmerückgewinnung kW 260 320

(WT 2 und BHKW-WT)

Erdgasvolumenstrom Nm3/h 82 93

Spezifischer Gasbedarf kWh/kg H2O 1,23 0,64

21Hopfentrocknung mit Gas8. Dezember 2009 – 15. Arbeitszirkel Hopfenring e.V., Aiglsbach

Technische Daten Gas-BHKW

22Hopfentrocknung mit Gas8. Dezember 2009 – 15. Arbeitszirkel Hopfenring e.V., Aiglsbach

BHKW-Nutzungsgrad

Mess-, Zählwert- Einheit MittelwertRechengrößeSauerstoffrestgehalt Vol-% 0,0Kohlenmonoxid mg/m3 110Stickstoffoxide (NOX) mg/m3 514Methan mg/m3 2002Kohlendioxidgehalt Vol-% 11,7Abgastemperatur °C 97Abgasverlust % 4,1Erdgasvolumenstrom m3/h 44,8Erdgasenergieeinsatz kWh Hi/h 447Wärmeerzeugung kWh/h 263 th 58,9 %Stromerzeugung kWh/h 130 el 29,1 %Gesamtenergienutzung kWh/h 393 g 88,0 %

Die Abgasanalysenwerte beziehen sich auf das trockene Abgas. Die Meßwerte für CO, NOX und CH4 beziehen sich auf einen Restsauerstoffgehalt von 5 Vol-%.

23Hopfentrocknung mit Gas8. Dezember 2009 – 15. Arbeitszirkel Hopfenring e.V., Aiglsbach

Anwendungstechnischer Service

• Unterstützung der (potenzieller) Kunden bei der Optimierung des Energieeinsatzes

• Durchführung wärmetechnischer Messungen zur Erfassung des wärmewirtschaftlichen Istzustandes

• Erfassung relevanter Größen in der Trocknung - Volumenströme- Feuchte- Temperaturen- Abgas-/Abluftanalyse- Emissionen

24Hopfentrocknung mit Gas8. Dezember 2009 – 15. Arbeitszirkel Hopfenring e.V., Aiglsbach

Beispiel wärmetechnische Messung

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009

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4. auf 5. November 2008

°C;

g/k

g

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50

60

70

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150

160

m3/h

Abgastemperatur Brennkammer nach WT [°C] Aussenlufttemperatur [°C] Warmlufttemperatur unter Darre [°C]

Feuchtablufttemperatur [°C] Feuchtebeladung Abluft [g/kg] Warmlufttemperatur über Darre [°C]

Erdgasvolumenstrom [m3/h]

25Hopfentrocknung mit Gas8. Dezember 2009 – 15. Arbeitszirkel Hopfenring e.V., Aiglsbach

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!