EP1007884A1 - Verfahren zum thermischen verwerten von biertrebern - Google Patents

Verfahren zum thermischen verwerten von biertrebern

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EP1007884A1
EP1007884A1 EP97911953A EP97911953A EP1007884A1 EP 1007884 A1 EP1007884 A1 EP 1007884A1 EP 97911953 A EP97911953 A EP 97911953A EP 97911953 A EP97911953 A EP 97911953A EP 1007884 A1 EP1007884 A1 EP 1007884A1
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EP
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spent grains
beer
thermal
brewery
plant according
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EP97911953A
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EP1007884B1 (de
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Leopold Werner Kepplinger
Dieter Pelz
Gerald Zanker
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Ziemann Energy GmbH
Original Assignee
BRAU UNION OSTERREICH AKTIENGE
Brau-Union Osterreich AG
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2201/00—Pretreatment
    • F23G2201/40—Gasification

Definitions

  • the invention relates to a method for the thermal utilization of wet beer grains, the wet beer spent grains being mechanically predried in a first drying stage, thermally dried in a further drying stage and finally thermally utilized by combustion or gasification, and a plant for carrying out the method.
  • beer spent grains are a valuable feed; however, it is difficult to use the spent grains cheaply as feed.
  • a problem-free possibility to sell it as feed is only available in winter - however, the beer spent grains are more abundant in summer than in winter.
  • spent grains cannot be stored without pre-drying. Drying is expensive because only indirect drying is possible due to the requirements for the animal feed; this means poor heat transfer. Appropriate dryers are expensive and the energy expenditure is high.
  • the sale of beer grapes as feed will be increasingly difficult in the future, as the number of cattle is declining. Conservation of the spent grains by fermentation again has the disadvantage that high costs can be expected (Brauwelt No. 39 (1991), pages 1704 to 1707).
  • a composting of the spent grains speaks for the fact that a high-quality product for soil improvement is formed, but the sales market is only small and the production is so expensive that it does not cover the costs.
  • Beer spent grains are also suitable for the production of biogas, but this requires high investment costs for a biogas plant.
  • Beer spent grains incinerators work less effectively because of the intensive pre-drying (beer spent grains initially contain 75 to 80% by mass of water) and because of the relatively poor calorific value of the beer spent grains.
  • the prerequisite for an energetic optimal use is the achievement of self-flammability, which is achieved with approx. 55% H 2 O content.
  • the invention aims to avoid these disadvantages and difficulties and has as its object to provide a method of the type described above and a system for carrying out the method, which have an energetically optimal, i.e. enable profitable recycling of beer grapes if possible.
  • the beer spent grains should be dried with as much external energy as possible so that the beer spent grains are thermally recycled without auxiliary firing, i.e. can be burned or gasified.
  • This object is achieved in a method of the type described above in that in the further drying stage the mechanically dewatered beer spent grains are heated with the help of a flue gas produced in the energy network of a brewery Steam generation.
  • gasification of pre-dried spent grains is also possible, with a combustible gas being produced as an intermediate product.
  • the gas produced during gasification is advantageously used for energy, preferably as an energy source for steam generation in the brewery network, e.g. as an additional gas to the natural gas, so that it can be used energetically by burning the boiler system in the brewery.
  • an additional drying to remove capillary water is preferably carried out with the help of electric fields or with the help of high-frequency fields.
  • the mechanical predrying is expediently carried out to a water content of at least 65, preferably at least 62,% by mass.
  • thermal drying of the mechanically pre-dried beer spent grains additional solar energy can expediently be used.
  • the thermal drying of the spent grains takes place advantageously to a water content which enables them to self-burn, preferably to at least 55% by mass of water.
  • press water formed in the mechanical predrying is processed anaerobically and the methane-containing gas formed in this way is used for energy, preferably as an energy source for steam generation in the brewery network.
  • Exhaust gases generated when the dried beer spent grains are burned are disposed of inexpensively together with exhaust gases formed in a steam boiler of the brewery.
  • mixtures of beer spent grains and other organic, biogenic waste are thermally utilized.
  • a system for carrying out the method with a mechanical dryer forming a first drying stage for beer spent grains and with a thermal dryer forming a further drying stage forming for mechanically dewatered beer spent grains and with a device for thermal recycling by burning or gasifying the dried beer spent grains is characterized in that the thermal dryer emits a flue gas leading from a steam boiler of the brewery energy network.
  • the device for thermal recycling of the spent grains preferably has a combustion boiler, the combustion boiler expediently being equipped with a steam generation device and the steam generation device advantageously being coupled to the energy network of the brewery.
  • a flue gas discharge from the combustion boiler opens into an exhaust system of a beer production system, with an exhaust line from the thermal dryer also advantageously opening into the exhaust system of the beer production system.
  • the device for thermal utilization has a gasification device, wherein a line which leads from the gasification device and which conducts gases generated in the gasifier expediently leads to a burner of a steam boiler of the brewery's energy network.
  • the mechanical dryer can preferably be designed as a belt press or as a screw press.
  • a convection dryer is useful as a thermal dryer.
  • the thermal dryer preferably has a drying device that can be operated with solar energy.
  • the thermal drying, the gasification and the combustion can be combined in one apparatus, whereby it is expedient to direct the hot exhaust gases from the device having the thermal drying, the gasification and the combustion to the steam boiler of the energy consumer of the brewery is led.
  • thermal drying can be extended by a drying device that can be operated with solar energy.
  • FIGS. 1 and 2 each illustrating a process diagram according to an embodiment variant.
  • a first drying stage 2 the wet beer spent grains 1 are brought to a water content in the range of about 65 to 62 mass% in a mechanical dryer 3, which is designed as a screw press according to FIG. 1. With this water content, it is not yet possible to burn the spent grains without auxiliary firing. For this reason, a further drying takes place in a further drying stage 4, in which the mechanically dewatered beer spent grains 5 are dried thermally.
  • This drum dryer 6 is heated directly with flue gas supplied via line 7, which comes from a boiler 10 installed in a beer production system 8.
  • the boiler 10 is heated with natural gas, which is supplied via line 9; the steam-carrying pipes are designated 11.
  • Part of the flue gas can be fed directly to an exhaust gas blower 13 of the flue gas disposal system via a branch line 12.
  • the flue gas discharge line 14 emerging from the drum dryer 6 also opens into this flue gas disposal system.
  • the dried beer spent grains 15 are burned by means of burners 16 in a combustion boiler 17 in which a steam generating device 18 is installed.
  • the steam generated in this steam generating device 18 is usefully used for beer production, ie natural gas for the natural gas burner 19 in the natural gas-fired boiler 10 can be saved.
  • the ash discharge is designated 20.
  • the wet beer spent grains 1 are first subjected to mechanical drying in a first drying stage 2 by means of a belt press 21.
  • the mechanically dewatered spent grains are then fed to a thermal dryer designed as a convection dryer 22 in the second drying stage 4, in which the spent beer 5 is dried to a water content below the self-burning limit using flue gas, which comes from a beer production system 8, as shown in FIG. 1.
  • the thermal utilization of the dry beer spent grains 15 takes place according to FIG. 2 in a gasifier 23, to which oxygen or an oxygen-containing gas, such as air, is supplied via a sieve plate 24.
  • the ash discharge is designated 20.
  • the gases produced in the gasifier 23 are highly flammable and can replace part of the natural gas used in the beer production plant as fuel gases; they are fed to the natural gas burner 19 via line 25.
  • the advantage of this method compared to the combustion is that no additional solid combustion boiler is required and that the nitrogen and sulfur oxides generated during the combustion are avoided.
  • Gasification produces a gas that consists primarily of carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen and molecular nitrogen.
  • drying methods can also be used in addition to the mechanical and thermal drying, for example drying with the aid of high-frequency fields or electromagnetic fields.
  • Natural energy such as solar energy, can also be used to support the thermal drying, the solar energy being supplied before or after the thermal drying stage 4 - depending on the dew point of the flue gas.
  • Beer spent grains 1 with a water content of approx. 80% by mass per year.
  • the accruing Beer spent grains 1 are mechanically pre-dried with a press (eg screw press 3) to a water content of approx. 62% by mass.
  • a press eg screw press 3
  • With a quantity of 24,000 t wet beer grains, which are mechanically dewatered to a water content of 62% by mass, 11,370 t press water / a are obtained.
  • the resulting press water 26 is advantageously fed to an anaerobic water purification - which is not shown in the figures - in which a combustible gas containing methane is obtained. Approx.
  • drying methods for reducing the capillary water can be used to further reduce the water content.
  • Water transport in an electric field (electro-osmosis) or exposure to high-frequency fields can be used to mobilize part of the bound water, which can then be made accessible to further mechanical pressing.
  • thermal drying is then carried out to a greater or lesser extent in order to achieve the self-burning degree.
  • the mechanically and alternatively pre-dried beer spent grains 5 are continuously conveyed via a buffer tank into a directly heated dryer (e.g. drum dryer 6) and with the 140 to 160 ° C hot flue gases from natural gas combustion by convection to at least the self-burning degree of approx. 55 Ma. -% water dried.
  • the dry material 15 is now fed to a combustion boiler 17 for biogenic waste and burned.
  • the calorific value of the spent grains is linearly dependent on the water content and is 55 Ma .-% water at approx. 7.68 MJ / kg.
  • Approximately 190 m 3 of natural gas can be substituted by burning one ton of spent grain.
  • a total of 4.5 million Nm 3 natural gas / a is required in a brewery of the size mentioned. Of this, 2 million m 3 natural gas / a, which is more than a third, can be substituted by spent grain combustion.
  • the NO x emissions can be minimized.
  • Another problem is the sulfur dioxide produced during the combustion.
  • the CO value can also be checked by adjusting the ⁇ value, thus optimizing the NO x value and the CO value.
  • Another way of reducing NO x is, for example, the injection of NH 3 .
  • the invention is not limited to the examples described above, but can be modified in various ways.
  • the drying of the wet beer spent grains can be accomplished with any number of drying stages, however, at least one mechanical drying stage 2 and at least one thermal drying stage 4 are essential.
  • combined apparatus designs for thermal predrying, gasification and combustion are possible, which also meet the criteria mentioned above .
  • the method according to the invention can be expanded insofar as, in addition to the beer spent grains, other biogenic waste such as sewage sludge are also included in the process in order to be able to increase the energy content and thus the production of steam.
  • biogenic waste such as sewage sludge
  • the mixture of spent grains and other biogenic waste is treated in the same way as explained in the process description.

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Abstract

Bei einem Verfahren zum thermischen Verwerten von nassen Biertrebern (1) werden die nassen Biertreber (1) in einer ersten Trocknungsstufe (2) mechanisch vorgetrocknet, in einer weiteren Trocknungsstufe (4) thermisch getrocknet und schliesslich durch Verbrennen oder Vergasen thermisch verwertet. Um ein Verfahren dieser Art wirtschaftlich durchführen zu können, werden in der weiteren Trocknungsstufe (4) die mechanisch entwässerten Biertreber (15) mit Hilfe eines im Energieverbund einer Brauerei anfallenden Rauchgases erwärmt.

Description

Verfahren 7iιm thermischen Verwerten von Biertrebem
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum thermischen Verwerten von nassen Biertrebem, wobei die nassen Biertreber in einer ersten Trocknungsstufe mechanisch vorgetrocknet, in einer weiteren Trocknungsstufe thermisch getrocknet und schließlich durch Verbrennen oder Vergasen thermisch verwertet werden, sowie eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.
Bei der Bierherstellung bildet der in großen Mengen anfallende nasse Biertreber ein Problem bei der Entsorgung bzw. Verwertung. Pro Hektoliter Bier fallen etwa 20 kg nasse Biertreber an, so daß bei Großbrauereien hunderte Tonnen Biertreber pro Woche zu entsorgen bzw. zu verwerten sind.
Zwar sind Biertreber aufgrund ihrer Zusammensetzung ein wertvolles Futtermittel; es ist jedoch schwierig, die Biertreber günstig als Futtermittel einzusetzen. Eine problemlose Absetzmöglichkeit als Futtermittel ist nur im Winter gegeben - die Biertreber hingegen fallen im Sommer in größerer Menge an als im Winter. Zudem kann man Biertreber nicht ohne Vortrocknung lagern. Die Trocknung ist teuer, da aufgrund der Anforderungen an das Futtermittel nur eine indirekte Trocknung möglich ist; dies bedeutet einen schlechten Wärmeübergang. Entsprechende Trockner sind teuer und der Energieaufwand ist hoch. Zudem wird der Absatz von Biertrebem als Futtermittel in Zukunft immer schwieriger, da der Viehbestand rückläufig ist. Ein Haltbarmachen der Biertreber durch Fermentation bringt wieder den Nachteil mit sich, daß mit hohen Kosten zu rechnen ist (Brauwelt Nr. 39 (1991), Seiten 1704 bis 1707).
Für eine Kompostierung der Biertreber spricht zwar, daß ein hochwertiges Produkt zur Bodenverbesserung gebildet wird, jedoch ist der Absatzmarkt nur klein und die Herstellung so kostenintensiv, daß sie nicht kostendeckend ist.
Biertreber eignen sich auch zur Herstellung von Biogas, jedoch sind hierzu hohe Investitionskosten für eine Biogasanlage erforderlich.
Ein energetisch praktikables Verwertungsverfahren für Biertreber ist die direkte Verbrennung. Aus der Zeitschrift ,3rauwelt" Nr. 26 (1988), Seiten 1156 bis 1158, „Die energetische Verwertung von Biertrebem", ist ein Verfahren zur Energiegewinnung aus Biertrebem, wie eingangs beschrieben, bekannt. Biertreber-Verbrennungsanlagen arbeiten jedoch wegen der intensiv durchzuführenden Vortrocknung (Biertreber enthalten zunächst 75 bis 80 Ma.-% Wasser) und wegen des relativ schlechten Heizwertes der Biertreber wenig effektiv. Vorasussetzung für eine energetische optimale Nutzung liegt bei Erreichung der Selbstbrennbarkeit, welche bei ca. 55 % H2O-Gehalt erreicht ist.
Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art sowie eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, welche eine energetisch optimale, d.h. nach Möglichkeit gewinnbringende Verwertung von Biertrebem ermöglichen. Insbesondere soll die Trocknung der Biertreber mit möglichst externem Energieaufwand so weit vorgenommen werden können, daß die Biertreber ohne Stützfeuerung thermisch verwertet, d.h. verbrannt oder vergast werden können.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß in der weiteren Trocknungsstufe die mechanisch entwässerten Biertreber mit Hilfe eines im Energieverbund einer Brauerei anfallenden Rauchgases erwärmt werden.. Das beim Erzeugen von Bier anfallende Rauchgas entsteht beim Verbrennen von Erdgas zum Zweck der Dampferzeugung.
Neben der Verbrennung ist auch eine Vergasung von vorgetrocknetem Biertreber möglich, wobei als Zwischenprodukt ein brennbares Gas anfällt.
Vorteilhaft wird das bei der Vergasung entstehende Gas energetisch genützt, vorzugsweise als Energieträger für die Dampferzeugung im Brauereiverbund, z.B. als Zusatzgas zum Erdgas, so daß es durch die in der Brauerei vorhandene Kesselanlage energetisch durch Verbrennen genutzt werden kann.
Vorzugsweise wird zur mechanischen Vortrocknung der Biertreber eine ergänzende Trocknung zur Entfernung von Kapillarwasser mit Hilfe von elektrischen Feldern oder mit Hilfe von hochfrequenten Feldern durchgeführt.
Die mechanische Vortrocknung erfolgt zweckmäßig auf mindestens 65, vorzugsweise mindestens 62 Ma.-% Wassergehalt.
Für die thermische Trocknung der mechanisch vorgetrockneten Biertreber kann zweckmäßig zusätzlich Solarenergie eingesetzt werden. Die thermische Trocknung der Biertreber erfolgt vorteilhaft auf einen deren Selbstbrennung ermöglichenden Wassergehalt, vorzugsweise auf mindestens 55 Ma.-% Wassergehalt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird bei der mechanischen Vortrocknung gebildetes Preßwasser anaerob aufbereitet und das hierbei entstehende methanhältige Gas energetisch genutzt, vorzugsweise als Energieträger für die Dampferzeugung im Brauereiverbund eingesetzt.
Bei Verbrennung der getrockneten Biertreber entstehende Abgase werden kostengünstig gemeinsam mit in einem Dampfkessel der Brauerei gebildeten Abgasen entsorgt.
Gemäß einer bevorzugten Variante werden Gemische aus Biertreber und anderen organischen, biogenen Abfällen thermisch verwertet.
Eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens mit einem für Biertreber eine erste Trocknungsstufe bildenden mechanischen Trockner und mit einem für mechanisch entwässerte Biertreber eine weitere Trocknungsstufe bildenden thermischen Trockner sowie mit einer Einrichtung zum thermischen Verwerten durch Verbrennen oder Vergasen der getrockneten Biertreber, ist dadurch gekennzeichnet, daß in den thermischen Trockner eine Rauchgas aus einem Dampfkessel des Brauereienergieverbundes ableitende Leitung mündet.
Vorzugsweise weist die Einrichtung zum thermischen Verwerten der Biertreber einen Verbrennungskessel auf, wobei zweckmäßig der Verbrennungskessel mit einer Dampferzeugungseinrichtung ausgestattet ist und die Dampferzeugungseinrichtung vorteilhaft mit dem Energieverbund der Brauerei gekoppelt ist.
Investitionssparend mündet eine vom Verbrennungskessel ausgehende Rauchgasableitung in eine Abgasanlage einer Biererzeugungsanlage, wobei zweckmäßig eine Abgasleitung vom thermischen Trockner ebenfalls in die Abgasanlage der Biererzeugungsanlage mündet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Einrichtung zur thermischen Verwertung eine Vergasungseinrichtung auf, wobei zweckmäßig eine von der Vergasungseinrichtung ausgehende und im Vergaser erzeugte Gase ableitende Leitung zu einem Brenner eines Dampfkessels des Energieverbundes der Brauerei führt.
Der mechanische Trockner kann vorzugsweise als Siebbandpresse oder als Schneckenpresse ausgebildet sein. Als thermischer Trockner bietet sich zweckmäßig ein Konvektionstrockner an.
Vorzugsweise weist der thermische Trockner eine mit Solarenergie betreibbare Trockeneinrichtung auf.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die thermische Trocknung, die Vergasung und die Verbrennung in einer apparativen Einrichtung zusammengefaßt, wobei zweckmäßig eine die heißen Abgase aus der die thermische Trocknung, die Vergasung und die Verbrennung aufweisenden Einrichtung ableitende Leitung direkt zu dem Dampfkessel des Energieverbrauchers der Brauerei geführt ist.
Zusätzlich kann die thermische Trocknung um eine mit Solarenergie betreibbare Trockeneinrichtung erweitert werden.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, wobei die Fig. 1 und 2 jeweils ein Verfahrensschema nach einer Ausführungsvariante veranschaulichen.
Zunächst werden die nassen Biertreber 1 in einer ersten Trocknungsstufe 2 in einem mechanischen Trockner 3, der gemäß Fig. 1 als Schneckenpresse ausgebildet ist, auf einen Wassergehalt im Bereich von etwa 65 bis 62 Ma.-% gebracht. Eine Verbrennung der Biertreber ist bei diesem Wassergehalt jedoch noch nicht ohne Stützfeuerung möglich. Aus diesem Grund erfolgt eine weitere Trocknung in einer weiteren Trocknungsstufe 4, in der die Trocknung der mechanisch entwässerten Biertreber 5 thermisch durchgeführt wird.
Gemäß Fig. 1 ist zu diesem Zweck ein thermischer Trockner 6, der als Trommeltrockner ausgebildet ist, vorgesehen. Dieser Trommeltrockner 6 wird direkt mit über die Leitung 7 zugeführtem Rauchgas beheizt, das von einem in einer Biererzeugungsanlage 8 installierten Kessel 10 stammt. Der Kessel 10 wird mit Erdgas, das über die Leitung 9 zugeführt wird, beheizt; die dampfführenden Rohre sind mit 11 bezeichnet. Ein Teil des Rauchgases kann über eine Zweigleitung 12 direkt einem Abgasgebläse 13 der Rauchgasentsorgungsanlage zugeführt werden. In diese Rauchgasentsorgungsanlage mündet auch die vom Trommeltrockner 6 ausgehende Rauchgasableitung 14.
Mit Hilfe dieser thermischen Trocknung gelingt es, den Wassergehalt auf unter 55 Ma.-% zu senken, so daß die Biertreber 15 nach dem Zünden von selbst, d.h. ohne Stützfeuerung, brennen. Die Verbrennung der getrockneten Biertreber 15 erfolgt mittels Brenner 16 in einem Verbrennungskessel 17, in dem eine Dampferzeugungseinrichtung 18 eingebaut ist. Der in dieser Dampferzeugungseinrichtung 18 erzeugte Dampf wird sinnvollerweise für die Bierherstellung benützt, d.h. daß Erdgas für den Erdgasbrenner 19 im Erdgas-befeuerten Kessel 10 eingespart werden kann. Der Ascheaustrag ist mit 20 bezeichnet.
Gemäß der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform werden die nassen Biertreber 1 zunächst in einer ersten Trocknungsstufe 2 mittels einer Siebbandpresse 21 einer mechanischen Trocknung unterzogen. Sodann werden die mechanisch entwässerten Biertreber einem als Konvektionstrockner 22 ausgebildeten thermischen Trockner der zweiten Trocknungsstufe 4 zugeführt, in der die Biertreber 5 ebenso wie gemäß Fig. 1 mit Rauchgas, das aus einer Biererzeugungsanlage 8 stammt, auf einen Wassergehalt unter der Selbstbrenngrenze getrocknet werden.
Die thermische Verwertung der trockenen Biertreber 15 erfolgt gemäß Fig. 2 in einem Vergaser 23, dem über einen Siebboden 24 Sauerstoff oder ein sauerstoffhältiges Gas, wie Luft, zugeführt wird. Der Ascheaustrag ist mit 20 bezeichnet.
Die im Vergaser 23 entstehenden Gase (CO, H2, CO2, N2) sind gut brennbar und können als Brenngase einen Teil des in der Biererzeugungsanlage eingesetzten Erdgases ersetzen; sie werden dem Erdgasbrenner 19 über die Leitung 25 zugeführt. Der Vorteil dieser Methode gegenüber der Verbrennung besteht darin, daß kein zusätzlicher Feststoffverbrennungskessel erforderlich ist und daß die bei der Verbrennung entstehenden Stick- und Schwefeloxide vermieden werden. Bei der Vergasung entsteht ein Gas, das vor allem aus Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Wasserstoff und molekularem Stickstoff besteht.
Zur Reduktion bzw. Entfernung des in den Trebem enthaltenen Kapillarwassers können auch zusätzlich zur mechanischen und thermischen Trocknung andere Trocknungsverfahren herangezogen werden, beispielsweise eine Trocknung mit Hilfe von Hochfrequenzfeldern oder elektromagnetischen Feldern. Zur Unterstützung der thermischen Trocknung kann auch natürliche Energie, wie Solarenergie, herangezogen werden, wobei die Solarenergie vor oder nach der thermischen Trocknungsstufe 4 zugeleitet wird - in Abhängigkeit des Taupunktes des Rauchgases.
Beispiel:
In einer Brauerei mit einer Jahresproduktion von ca. 1,2 Mio hl Bier fallen ca. 24.000 t
Biertreber 1 mit einem Wassergehalt von ca. 80 Ma.-% pro Jahr an. Die anfallenden Biertreber 1 werden mechanisch mit einer Presse (z.B. Schneckenpresse 3) auf einen Wassergehalt von ca. 62 Ma.-% vorgetrocknet. Bei einer Menge von 24.000 t nassen Biertrebem, die auf 62 Ma.-% Wassergehalt mechanisch entwässert werden, fallen 11.370 t Preßwasser/a an. Damit entsteht eine Abwasserbelastung von 113.700 kg CSB/a. Das entstehende Preßwasser 26 wird vorteilhaft einer anaeroben Wasserreinigung - die in den Figuren nicht näher dargestellt ist - zugeführt, in der ein brennbares, methanhältiges Gas gewonnen wird. Aus der genannten Menge Preßwasser entstehen ca. 36.400 m3 Biogas/a. Gewonnen werden durch die Verbrennung dieses 85 % Methan enthaltenden Gases in etwa 300.000 kWh/a; dies ergibt einen zusätzlichen Erlös. Der Wassergehalt der Biertreber 5 beträgt nach der mechanischen Trocknung ca. 62 Ma.-%. Zur Gewährleistung der Selbstbrennbarkeit soll ein Wert von 55 Ma.-% Wasser erreicht werden.
Zu einer weiteren Senkung des Wassergehaltes können, wie oben beschrieben, alternative Trocknungsmethoden zur Reduktion des Kapillarwassers eingesetzt werden. Hierfür bieten sich der Wassertransport im elektrischen Feld (Elektroosmose) oder die Beaufschlagung mit hochfrequenten Feldern zur Mobilisierung eines Teiles des gebundenen Wassers an, das in der Folge einer weiteren mechanischen Abpressung zugänglich gemacht werden kann.
Je nach Wirksamkeit der alternativen Trocknungsverfahren wird anschließend eine thermische Trocknung von mehr oder weniger großem Ausmaß durchgeführt, um den Selbstbrenngrad zu erreichen. Die mechanisch und alternativ vorgetrockneten Biertreber 5 werden über einen Pufferbehälter kontinuierlich in einen direkt beheizten Trockner (z.B. Trommeltrockner 6) gefördert und mit den 140 bis 160°C heißen Rauchgasen aus der Erdgasverbrennung auf konvektivem Weg bis mindestens auf den Selbstbrenngrad von ca. 55 Ma.-% Wasser getrocknet.
Das Trockengut 15 wird nun einem Verbrennungskessel 17 für biogene Abfälle zugeführt und verbrannt. Der Heizwert der Biertreber ist linear vom Wassergehalt abhängig und liegt bei 55 Ma.-% Wasser bei ca. 7,68 MJ/kg. Es können durch die Verbrennung einer Tonne Biertreber somit ca. 190 m3 Erdgas substituiert werden. Insgesamt werden in einer Brauerei der genannten Größe 4,5 Mio Nm3 Erdgas/a benötigt. Davon können durch die Treberverbrennung 2 Mio m3 Erdgas/a, das ist mehr als ein Drittel, substituiert werden.
Bei der Verbrennung von Biertreber 15 wurden aufgrund ihrer hohen Stickstoffgehalte hohe Stickoxid-Emissionen erwartet. In Versuchen mit Biertrebem in speziellen Verbrennungskesseln für Sägespäne konnte aber ermittelt werden, daß sich nur 10 % der erwarteten, theoretisch möglichen Stickoxidwerte ergeben. Durch eine geeignete Prozeßführung bei der Verbrennung (niedrige
Verbrennungstemperaturen) kann der NOx-Ausstoß minimiert werden. Ein weiteres Problem stellt das bei der Verbrennung entstehende Schwefeldioxid dar. Durch die gemeinsame Einleitung der Treberverbrennungsgase mit den aus der Erdgasverbrennung erhaltenen Rauchgasen in eine Rauchgasreinigungsanlage kann sichergestellt werden, daß die Grenzwerte für Kessel zur Verbrennung biogener Abfälle eingehalten werden können. Ebenfalls kann der CO-Wert durch Einstellen des λ- Wertes kontrolliert werden, eine Optimierung zwischen NOx-Wert und CO-Wert ist damit möglich. Eine weitere Möglichkeit der NOx-Minderung stellt z.B. die Eindüsung von NH3 dar.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die oben beschriebenen Beispiele, sondern kann in verschiedener Hinsicht modifiziert werden. So kann die Trocknung der nassen Biertreber mit beliebig vielen Trocknungsstufen bewerkstelligt werden, wesentlich ist jedoch zumindest eine mechanische Trocknungsstufe 2 und mindestens eine thermische Trocknungsstufe 4. Weiters sind kombinierte apparative Ausführungen an thermischer Vortrocknung, Vergasung und Verbrennung möglich, welche ebenfalls den oben angeführten Kriterien entsprechen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann insofern erweitert werden, als neben dem Biertreber auch andere biogene Abfälle, wie Klärschlamm, in den Prozeß einbezogen werden, um den Energieinhalt und damit die Gewinnung von Dampf erhöhen zu können. Die Behandlung der Mischung aus Biertreber und anderen biogenen Abfällen erfolgt auf die gleiche Weise, wie in der Verfahrensbeschreibung erläutert.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zum thermischen Verwerten von nassen Biertrebem (1), wobei die nassen Biertreber (1) in einer ersten Trocknungsstufe (2) mechanisch vorgetrocknet, in einer weiteren Trocknungsstufe (4) thermisch getrocknet sowie schließlich durch Verbrennen oder Vergasen thermisch verwertet werden, dadurch gekennzeichnet, daß in der weiteren Trocknungsstufe (4) die mechanisch entwässerten Biertreber (15) mit Hilfe eines im Energieverbund einer Brauerei anfallenden Rauchgases erwärmt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Brauerei anfallende Rauchgas beim Verbrennen von Erdgas zum Zweck der Dampferzeugung gebildet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das bei der Vergasung von Biertreber entstehende Gas energetisch genützt wird, vorzugsweise als Energieträger für die Dampferzeugung im Brauereiverbund, eingesetzt wird (Fig. 2).
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur mechanischen Vortrocknung der Biertreber eine ergänzende Trocknung zur Entfernung von Kapillarwasser mit Hilfe von elektrischen Feldern durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur mechanischen Vortrocknung der Biertreber (1) eine ergänzende Trocknung zur Entfernung von Kapillarwasser mit Hilfe von hochfrequenten Feldern durchgeführt wird.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Vortrocknung der Biertreber auf mindestens 65, vorzugsweise mindestens 62 Ma.-% Wassergehalt durchgeführt wird.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für die thermische Trocknung der mechanisch vorgetrockneten Biertreber (5) zusätzlich Solarenergie eingesetzt wird.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der weiteren Trocknungsstufe (4) die Biertreber (5) auf einen deren Selbstbrennung ermöglichenden Wassergehalt, vorzugsweise auf mindestens 55 Ma.-% Wassergehalt, getrocknet werden.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei der mechanischen Vortrocknung gebildetes Preßwasser anaerob aufbereitet und das hierbei entstehende methanhältige Gas energetisch genutzt wird, vorzugsweise als Energieträger für die Dampferzeugung im Brauereiverbund eingesetzt wird.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verbrennung der getrockneten Biertreber (15) entstehende Abgase gemeinsam mit in einem Dampfkessel der Brauerei gebildeten Abgasen abgeführt werden (Fig. 1).
11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Gemische aus Biertreber und anderen organischen, biogenen Abfällen thermisch verwertet werden.
12. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, mit einem für Biertreber (1) eine erste Trocknungsstufe (2) bildenden mechanischen Trockner (3; 21) und mit einem für mechanisch entwässerte Biertreber (5) eine weitere Trocknungsstufe (4) bildenden thermischen Trockner (6; 22) sowie mit einer Einrichtung (17; 23) zum thermischen Verwerten durch Verbrennen oder Vergasen der getrockneten Biertreber (15), dadurch gekennzeichnet, daß in den thermischen Trockner (6; 22) eine Rauchgas aus einem Dampfkessel des Brauereienergieverbundes ableitende Leitung (7) mündet.
13. Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum thermischen Verwerten der Biertreber einen Verbrennungskessel (17) aufweist (Fig. 1).
14. Anlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungskessel (17) mit einer Dampferzeugungseinrichtung (18) ausgestattet ist (Fig. 1).
15. Anlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die
Dampferzeugungseinrichtung (18) mit dem Energieverbund der Brauerei gekoppelt ist (Fig. 1).
16. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine vom Verbrennungskessel (17) ausgehende Rauchgasableitung in eine Abgasanlage einer Biererzeugungsanlage (8) mündet (Fig. 1).
17. Anlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abgasleitung (14) vom thermischen Trockner (6) in die Abgasanlage der Biererzeugungsanlage (8) mündet (Fig. 1).
18. Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur thermischen Verwertung eine Vergasungseinrichtung (23) aufweist (Fig. 2).
19. Anlage nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine von der Vergasungseinrichtung (23) ausgehende und im Vergaser erzeugte Gase ableitende Leitung (25) zu einem Brenner (19) eines Dampfkessels des Energieverbundes der Brauerei (8) fuhrt (Fig. 2).
20. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der mechanische Trockner eine Siebbandpresse (21) aufweist (Fig. 2).
21. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der mechanische Trockner eine Schneckenpresse (3) aufweist (Fig. 1).
22. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der thermische Trockner einen Konvektionstrockner (22) aufweist (Fig. 2).
23. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, daß der thermische Trockner eine mit Solarenergie betreibbare Trockeneinrichtung aufweist.
24. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Trocknung, die Vergasung und die Verbrennung in einer apparativen Einrichtung ∑πisarnmengefaßt sind.
25. Anlage nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß eine die heißen Abgase aus der die thermische Trocknung, die Vergasung und die Verbrennung aufweisenden Einrichtung ableitende Leitung direkt zu dem Dampfkessel des Energieverbrauchers der Brauerei geführt ist.
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