Gut zu wissen

Wie einen großen, flachen Kochtopf mit nicht ganz geschlossenem Deckel muss man sich das Prinzip des Colak Trockners CF500 vorstellen. Heiße Abgase, z. B. von einem Biogas-Bhkw, strömen unter dem Boden des 2 500 l fassenden Trocknungsbeckens entlang und durch den Deckel über die Flüssigkeit im Becken hinweg. Dabei erhitzt sich die flüssige Biomasse im „Topf“, bis sie siedet. Ammoniakhaltiger Wasserdampf entsteht, der vom Abgasstrom mitgerissen wird. Dieses Mitreißen von Dampf beschleunigt den Prozess, weil das Abgas den Dampf aus dem „Topf“ zieht. Das erhöht die Effizienz des Verdampfens.

Schlaue Abgasführung

Für die Abgasführung um das Trocknerbecken herum, hat die Firma Colak ein ausgeklügeltes System mit Klappensteuerung entwickelt. Geschäftsführer Abuzer Colak erklärte uns dieses an einem noch nicht wärmegedämmten Trockner der Serie CT500. Dieser ist zum Trocknen von bereits entwässerter Biomasse ab 30 % TS geeignet. Das Innenleben des CT500 sieht zwar etwas anders aus als beim CF500 für flüssige Biomasse, doch das Prinzip der Abgasluftführung ist das Gleiche.
Das Bhkw-Abgas geht beidseitig von der Seite in den Trockner hinein. Ein Verteiler mit sechs Rohrabzweigen auf jeder Seite leitet die heiße Luft in eine Kammer. Sowohl in den Verteilerzuleitungen als auch in der Kammer selbst sind Klappen eingebaut. Die Anlagensteuerung kann jede Klappe bei Bedarf öffnen oder schließen. Ziel der patentierten Klappensteuerung ist, dass sich die heiße Luft gleichmäßig bis in jede Ecke verteilt. „Ohne die Klappenführung würde sich die Abgasluft den einfachsten und kürzesten Weg suchen, so dass sich die Kammer nicht gleichmäßig erwärmen würde“, sagt Abuzer Colak. Durch Öffnen und Schließen der Klappen verhindert die Steuerung auch, dass im Abgassystem ein Gegendruck entsteht.

Hitze hinein schaufeln

Die flüssige Biomasse kann z. B. Gülle, Gärrest oder Bioabfall sein. Durch den flüssigen Biomassebrei im Becken bewegt sich eine umlaufende Kette mit speziell gefertigten Schaufeln. Die oberen Schaufeln ragen aus dem Flüssigen heraus. So kann das heiße Bhkw-Abgas daran vorbeistreichen. Während die Schaufeln entgegen der Luftströmung vorwärtslaufen, erhitzen sie sich.
Damit die als Wärmespeicher dienenden Schaufeln möglichst viel Wärme aufnehmen, sind sie mit Rippen und Drähten aus Edelstahl bestückt. Dann tauchen die heißen Schaufeln wieder in den „Brei“ ein und geben die Wärme ab. Das steigert die Effizienz beim Erhitzen der flüssigen Biomasse.

Gegen Anbacken

Eine zweite wichtige Funktion der Schaufelkette ist, Anbackungen am Behälterboden zu verhindern. Dafür ragen einzelne Schaufeln bis auf den Boden des Trocknerbeckens, so dass sie ständig am Boden entlang schaben. Denn Anbackungen würden wie eine Dämmschicht wirken und die Wärmeübertragung in den Trocknerinhalt verzögern.
Sollte ein Fremdkörper im Substrat die Vorwärtsbewegung der Schaufelkette blockieren, so stoppt diese und reversiert für einen kurzen Moment. Anschließend läuft die Kette wieder vorwärts an. Die Schaufeln nehmen kleine Fremdkörper in der Regel auf und transportieren sie weiter. Gelingt dies beim ersten Mal nicht, wiederholt die Anlage das Reversieren. Erst wenn die Kette nach dem dritten Versuch immer noch nicht ohne Blockade vorwärtsläuft, unterbricht die Anlage den Betrieb und sendet eine Alarmmeldung. Der Betreiber muss in diesem Fall die Kette manuell gesteuert rückwärtslaufen lassen. Die Schaufeln schieben dann (hoffentlich) das Hindernis bis zu einem Kontrollschacht, in dem es sich entnehmen lässt.

Automatische Steuerung

Zur Prozesssteuerung messen Sensoren die Temperatur der flüssigen Biomasse im Trocknerbecken. Bei niedriger Temperatur laufen die Schaufeln langsam hindurch, denn zunächst soll sich der Beckenboden aufheizen. Je heißer der Inhalt im Trockner wird, desto schneller müssen die Schaufeln laufen. Sie sollen nun den Biomassebrei aufrühren und dafür sorgen, dass möglichst viel Wasserdampf in kurzer Zeit entweicht.
Die Beschickung des Trockners erfolgt chargenweise. Wobei das Trocknerbecken nicht nach jedem Trocknungsdurchlauf entleert werden muss. Dies ist erst erforderlich, wenn der gewünschte TS-Gehalt im Becken erreicht ist.
Die Anlage kann sehr flüssige Biomassen ab 3 Prozent TS-Gehalt auf bis zu 30 Prozent Trockensubstanz trocknen. Wichtig ist aber, dass das Substrat noch fließ- und pumpfähig bleibt. Daher sollten Gülle und Gärreste, die für die Ausbringung auf dem Feld vorgesehen sind, maximal bis zu einem TS-Gehalt von 15 Prozent, besser nur bis 10 oder 12 Prozent getrocknet werden.

Eindickung kontrollieren

Den Eindickungsgrad bestimmt die Anlagensteuerung aus dem Drehmoment am Kettenantrieb und dem Gewicht des Trockner­inhalts bei bekanntem Füllstand. Das Becken ist dafür auf Wiegezellen gelagert und mit einem Füllstandsmesser versehen.
Da sich die Flüssigkeitsoberfläche durch die umlaufenden Schaufeln ständig bewegt, muss die Schaufelkette für eine endgültige Füllstandsmessung kurz anhalten. Das tut sie, sobald sich die Messwerte dem Niveau der vorgegebenen Restmenge nähert. Wenn sich dann 30 Sekunden lang die Messwerte nicht ändern, setzt die Anlage den Prozess fort — oder lässt die nächste Charge in das Trocknungsbecken.
Die Restmenge ist bis zu einer Mindestmenge einstellbar. Aus Brandschutzgründen ist der Prozess so programmiert, dass immer Material mit einer Restfeuchte im Trockner bleibt. Sobald nach etwa 20 bis 25 Minuten aus dem Substrat im Trocknungsbecken so viel Flüssigkeit verdampft ist, dass die nächste Charge hineinpasst, öffnet ein Schieber. Das vollständige Entleeren des Beckens ist in der Regel nur einmal im Monat erforderlich. Dafür hebt ein Hydraulikzylinder das Becken ähnlich wie einen Kipper vorne an. Hinten befindet sich am Boden ein Auslauf.

Ammoniak binden

Beim Erhitzen von Gülle und Gärresten verdampft nicht nur Wasser, sondern auch Ammoniak. Um zu verhindern, dass zu viel Ammoniak entweicht, hat Colak eine chemische Aufbereitung in die Trocknungsanlage CF500 integriert. Jede Charge fließt zunächst durch einen sogenannten Röhrenflokkulator, bevor sie in das Trocknungsbecken gelangt. Am Anfang der schlangenförmig verlegten Rohre injiziert eine Pumpe Eisen-III-Chloridsulfat in die hindurchfließende Masse. Eisen-III-Chloridsulfat ist ein Flockungsmittel, welches bei der Abwasser­aufbereitung zur Phosphatfällung und für die Bindung von Schwefelwasserstoff verwendet wird. Das saure Präparat hat einen weiteren Effekt: Es bindet den flüchtigen Ammoniak in Form von Ammonium.

Hohe Leistung laut Hersteller

Wir haben die Pilotanlage des Colak-Trockners CF500 leider nicht im Einsatz gesehen. Sie ist auf der Biogasanlage des Betriebs Kraft in 56727 Mayen installiert. Die Biogas­anlage dort vergärt neben Rindergülle auch Lebensmittelreste und die Abfälle aus der Biotonne. Etwa 200 kW Abgaswärme stehen hier dem CF500 zur Verfügung.
Laut Colak verdampft dieser pro Kilowatt Wärme 1,5 bis 1,7 l Wasser je Stunde. Das entspricht bei 200 kW Abgaswärme einer Menge von 300 bis 340 l pro Stunde. Der Trockner kann bis zu 600 kW Wärme aufnehmen. Stehen nur 200 kW Wärme zur Verfügung, ändert die Steuerung die Abgaszufuhr über das Klappensystem. Sensoren messen die Abgastemperatur, die Abgasgeschwindigkeit und die Luftmenge. Diese drei Faktoren ergeben die Trocknungsleistung, welche wiederum bestimmt, mit wie viel Gülle oder Gärrest das Trocknungsbecken chargenweise befüllt werden kann.

Was uns sonst noch auffiel:

Bildergalerie

Tabellen und Grafiken

Die Colak Group

Fazit

Fazit

Der Trockner CF500 von Colak kann flüssige Biomasse eindampfen. Dafür nutzt er die Wärme von Bhkw-Abgas, das über eine Abgasführung mit intelligenter Klappensteuerung den Trocknungsbehälter erhitzt und Dampf aus der heißen Biomasse aufnimmt. Ob sich die vollautomatisch arbeitende Anlage bewährt, muss die Praxis noch zeigen. Interessant ist sie für Biogasanlagenbetreiber, die Wärme übrig und wenig Lagerkapazität haben.