Projekt 05913/01

Verfahren zur rationellen Energieanwendung und Abgasreinigung an einer Wirbelschichtröstanlage

ProjekttrÀger

Röstfein Kaffee GmbH
Hafenstr. 9
39106 MagdeburgZielsetzung und Anlass des Vorhabens Beim Kaffeerösten entstehen geruchsintensive Abgase. An einer hocheffektiven Wirbelschichtröstanlage wurde durch eine thermische Nachverbrennung das Problem der Geruchsbelastung der Umwelt gelöst. Gleichzeitig wird die VerbrennungswĂ€rme fĂŒr die Kaffeeröstung verwendet. Dazu wurde die elektrische Beheizung des Röstgases durch eine erdgasbefeuerte Brennkammer ersetzt. Der EnergietrĂ€gerwechsel von Elektroenergie auf Erdgas minimiert die globale CO2-Emission bei der Beibehaltung der bewĂ€hrten indirekten Beheizung des Röstgutes. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenAn einem Wirbelschichtchargenröster mit indirekter Beheizung und KreislauffĂŒhrung der Wasserdampf-Röstgas-AtmosphĂ€re wurden Untersuchungen des ausgeschleusten Röstabgases durchgefĂŒhrt. Die Eigenschaften des Röstabgases wurden zwecks Auswahl eines geeigneten Abgasreinigungsverfahrens untersucht. Die thermische Nachverbrennung ist fĂŒr diese Anlagenkonfiguration die geeignetste Variante zur Abgasreinigung. Bei dieser Wirbelschichtröstanlage wird das Röstgas im Kreislauf gefĂŒhrt. Das Röstgas wurde ursprĂŒnglich in einem ElektrowĂ€rmeĂŒbertrager auf das erforderliche Temperaturniveau erwĂ€rmt. Durch einen EnergietrĂ€gerwechsel wird das Röstgas nun indirekt mit Erdgas beheizt. Der dazu benötigte RohrbĂŒndelwĂ€rmeĂŒbertrager trĂ€gt die Brennkammer huckepack. Das im Chargenröstprozeß diskontinuierlich anfallende Röstabgas wird in einem PufferbehĂ€lter aufgefangen. Von hieraus wird dem erdgasbefeuerten Duobrenner Röstabgas kontinuierlich zur Nachverbrennung (ca.800°C) zugefĂŒhrt. Die organischen aromatischen Verbindungen werden bei einem LuftverhĂ€ltnis von l=1,4 gecrackt. Die VerbrennungswĂ€rme wird gleichzeitig zur Beheizung des Röstgases genutzt. Damit wird nicht nur die Geruchsemission stark gesenkt. Die Abgaswerte unterschritten die von der TA-Luft vorgeschriebenen Grenzwerte deutlich. Durch die dezentrale Energieerzeugung im Moment der Abnahme wird die globale CO2-Emission drastisch gesenkt. Mitte Mai 1997 begannen die Abrißarbeiten des alten ElektrowĂ€rmeĂŒbertragers. Die Lieferung und Montage der neuen Aus-rĂŒstung war Mitte Juni 1997 abgeschlossen. Die Inbetriebnahme begann Ende Juni 1997. Ergebnisse und Diskussion Nach dem planmĂ€ĂŸigen Umbau der Röstanlage und dem EnergietrĂ€gerwechsel traten im Probebetrieb große Verunreinigungen im Bereich der thermischen Nachverbrennung (TNV) auf. Alle neuen Rohrleitungen, der PufferbehĂ€lter, der MischgaslĂŒfter sowie der Brenner wurden durch sublimierende organische Verbindungen nach wenigen Betriebsstunden so stark zugesetzt, daß sich die transportierte Abluftmenge sehr stark reduzierte. Die TNV funktionierte nicht mehr wie vorgesehen. Erst nach umfangreichen Reinigungsarbeiten an den beschriebenen Stellen konnte der Versuchsbetrieb fortgefĂŒhrt werden. Ein Brand der TNV zerstörte alle Kompensatoren und machte den Versuchsbetrieb unmöglich. Nach der Untersuchung der Sublimate stellte sich als Ursache der starken Ablagerungen eine unerwĂŒnschte Taupunktunterschreitung heraus. Durch eine Abgasrezirkulation wird dem PufferbehĂ€lter nunmehr heißes Reingas direkt aus dem Schornstein zugefĂŒhrt. Dadurch kann die Temperatur im PufferbehĂ€lter und den angrenzenden Baugruppen ĂŒber den kritischen Taupunkt angehoben werden. Seit dem 20.01.1998 ist die Anlage offiziell in Betrieb. Erste Probemessungen wiesen eine deutliche Unterschreitung der relevanten Grenzwerte auf. Bei den geruchsbildenden organischen Verbindungen wird der Grenzwert um ca. 1/3 unterschritten. Der tatsĂ€chliche Erdgasverbrauch liegt je nach Röstregime bei 120 - 130 mÂł/h. Damit wird die Umwelt weit weniger belastet als in der ĂŒberschlĂ€glichen Rechnung (135 mÂł/h) ausgelegt. Durch den Einbau einer temperaturabhĂ€ngigen Zumischung von Frischluft in der Abgasrezirkulation konnten die Reinigungsintervalle des Brenners bedeutend verlĂ€ngert werden. Damit stieg die VerfĂŒgbarkeit der Röstanlage. Auf-grund der guten Ergebnisse mit der umgebauten Anlage entschied man sich fĂŒr den sofortigen Umbau der zweiten, fast baugleichen Röstanlage. Mit nur geringfĂŒgigen Änderungen aus den Erfahrungen mit der ersten Anlage wurde die zweite Anlage umgebaut. Folgende Änderungen wurden bei der zweiten Anlage vorgenommen: Wegen des grĂ¶ĂŸeren Mischgasvolumens wurde ein grĂ¶ĂŸerer PufferbehĂ€lter ausgelegt. Um eine Temperaturschichtung zu vermeiden, sind andere Ein- und Ausströmrohre gewĂ€hlt worden. Die gesamte KondensateindĂŒsung und Rohrleitungen vom PufferbehĂ€lter konnten entfallen. Neue, bessere Kompensatoren sind im Testeinsatz. Öffentlichkeitsarbeit und PrĂ€sentation Diese effizienten Röstanlagen wurden am 19.05.1998 im Rahmen des FirmenjubilĂ€ums der Öffentlichkeit vorgestellt. Breites Interesse fand die Wirbelschichtröstung allgemein, besonders auch die innovative Lösung der TNV. Fazit FĂŒr die Anwohner ist das Rösten des Kaffees nun keine GeruchsbelĂ€sti-gung mehr. Die Umwelt wurde durch die drastische Senkung der Emission stark entlastet. Die globale CO2-Emission konnte stark reduziert werden. Der ehemalige Elektroenergiegroßverbraucher Röstfein ist fĂŒr die StĂ€dtischen Werke Magdeburg zu einem berechenbaren Normalverbraucher geworden. Das Vorhalten nicht speicherbarer Elektroenergie entfĂ€llt und entlastet die Kraftwerke. Energiesparen und Umweltentlastung beginnt bei der Wahl der PrimĂ€renergie.

Übersicht

Telefon

0391/568310

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Bundesland

Sachsen-Anhalt

Fördersumme

255.645,94 €

Förderzeitraum

16.09.1996 - 12.07.1999