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Praxisberichte

Beim Band in guter Hand

TEAtherm kombiniert Biomasseheizkraftwerk mit zukunftsweisender Klärschlammtrocknung

Fünf Unternehmer entwickelten im mittelfränkischen Dinkelsbühl ein Konzept, das lokale Wertschöpfung und Nachhaltigkeit beispielhaft vereint. Von dem gemeinsam gegründeten Unternehmen TEAtherm GmbH profitieren Natur, Bürger und jeder der Betriebe der Gründer gleichermaßen. Basis war ein in der Insolvenz befindliches Biomasseheizkraftwerk mit thermischer Klärschlammverwertungsanlage: Die fünf Gesellschafter mit synergetischen Kompetenzen in den Bereichen Abfallwirtschaft, Verwertung und Stromerzeugung erwarben es zu gleichen Anteilen. Im April 2013 nahm die neu gegründete TEAtherm GmbH ihren Betrieb auf und produziert heute 64.000 Megawattstunden Ökostrom, mit dem rund ein Drittel der Haushalte im Landkreis versorgt wird. Wirtschaftlicher Clou des Konzeptes ist jedoch die Nutzung der als Nebenprodukt bei der Stromerzeugung anfallenden Wärme: Größter Abnehmer ist einer der Gesellschafter, eine hochmoderne Gärtnerei, der sie zur Beheizung seines zehn Hektar großen Gewächshauses in unmittelbarer Nachbarschaft des Kraftwerks einsetzt. Darüber hinaus wird ein Teil der Wärme in das Fernwärmenetz der Stadtwerke Dinkelsbühl zur Versorgung von Betrieben im Industriegebiet Waldeck, Wohnhäusern und einer Hotelanlage eingespeist. Ein weiterer Teil wird im eigenen Bandtrockner zur Trocknung von kommunalen Klärschlämmen aus rund 40 verschiedenen Kläranlagen verwendet. Maßgeblichen Anteil an der hohen Effizienz der Klärschlammtrocknung hat das in dem Trockner eingesetzte Prozessband vom Typ 5099 PPS der GKD Gruppe (GKD – Gebr. Kufferath AG). Nach siebenjähriger Laufzeit wurde es erstmals gewechselt und das TEAtherm-Team in der Bandmontage geschult.

 

8.200 Stunden pro Jahr – das entspricht einer Verfügbarkeit von 93 Prozent – produziert das Kraftwerk mit einer Leistung von acht Megawatt Strom. Als Brennstoff kommt ausschließlich Landschaftspflegeholz zum Einsatz – also Holz, bei dem nicht die Nutzung im Baugewerbe oder für Möbel das Ertragsziel ist. Dieses beispielsweise bei der Rodung im Straßen-, Strom- oder Bahntrassenpflege anfallende Material unterliegt bei TEAtherm einem strengen Qualitätsmanagement mit zertifiziertem Herkunftsnachweis. Bereits bei der Anlieferung der fertig aufbereiteten Brennstoffe erfolgt die Qualitätseinstufung jeder einzelnen LKW-Ladung: Anhand von optischen Kriterien wie Korngrößenverteilung, Anteil von Nadeln, Laub und Rinde werden die Brennstofflieferungen in Qualitätsklassen eingestuft und in getrennten Fraktionen gelagert. Durch diese Eingangskontrolle wird zugleich sichergestellt, dass keine Störstoffe oder Altholz angeliefert wurden. Von jeder angelieferten Ladung wird überdies eine Probe gezogen, um den Wassergehalt als Basis für die Abrechnung zu bestimmen. Zur Dokumentation der Qualitätseinstufung werden außerdem jeweils mehrere Fotos erstellt. Dieses strikte Qualitätsmanagement ist das Ergebnis weitreichender Prozessoptimierungen. Damit werden nicht nur die Auflagen zum Erhalt der EEG-Vergütung erfüllt, sondern auch Brennstoffeinsatz, Anlagenausfälle und Ascheentsorgung minimiert.

 

90.000 Tonnen nachwachsender Brennstoff

Von rund 80 regionalen Brennstofflieferanten erhält das Kraftwerk im Jahr 90.000 Tonnen Landschaftspflegeholz – 70 bis 100 LKW-Ladungen in der Woche. TEAtherm setzt nur frisches, ungetrocknetes Landschaftspflegeholz ein: Um die Anlage auf voller Leistung fahren zu können, müssen der Wassergehalt und die Brennstoffqualität stimmen. Über Vibrorinne, Trogkettenförderer und hydraulische Einschieber gelangt der Brennstoff auf den Vorschubrost. Das Heizkraftwerk mit Dampfturbine hat eine max. elektrische Leistung von 9,6 Megawatt und wird mit 36 Tonnen Dampf pro Stunde gespeist. Der Turbinen-Abdampf wird bei einer Temperatur von 45 Grad Celsius kondensiert und zur Beheizung des benachbarten Gewächshauses genutzt. Im Vergleich zu konventionellen Fernwärmenetzen mit einer Temperatur von 90°C wird durch diese Abdampfnutzung nicht nur der Stromverlust durch Dampfentnahme aus der Turbine vermieden, sondern auch der elektrische Wirkungsgrad der Anlage gesteigert. Das Gewächshaus ist mit 40.000 Megawattstunden pro Jahr schon jetzt der mit Abstand größte Wärmeabnehmer. Bis Ende 2021 wird die Gewächshausfläche jedoch nochmals um fünf Hektar vergrößert und dann weitere 15.000 Megawattstunden Wärme abnehmen.

 

Trocknung von 20.000 Tonnen Nassschlamm

Für den Betrieb des Klärschlammtrockners werden bei TEAtherm rund 13.000 Megawattstunden Wärme eingesetzt. Der Bandtrockner der Firma Andritz hat eine Trocknungskapazität von 22.000 Tonnen Nassschlamm pro Jahr. Der jährliche Trockengutanfall beträgt 4.800 Tonnen. 20 Meter lang und zehn Meter breit, hat der Trockner einen Durchsatz von 2,7 Tonnen Nassschlamm pro Stunde. Für den Trockenprozess werden die mit 78 Prozent Wassergehalt angelieferten Schlämme in 80 Millimeter Schichtdicke auf ein sich langsam vorwärts bewegendes Prozessband aus PPS aufgegeben und gleichmäßig verteilt. Über zwei Umluftgebläse wird die Luft im Trockner umgewälzt, in Wärmetauschern erhitzt und durch das Produkt zur Trocknung geführt. Gespeist wird der Trockner mit acht bar 200 Grad Celsius heißem Dampf.
So durchläuft der Schlamm auf dem Prozessband 30 bis 50 Minuten lang verschiedene Temperaturzonen – von 140 Grad Celsius am Trockneranfang bis 100 Grad Celsius am Ende. Dabei verdampft das Wasser im Schlamm und der Wassergehalt sinkt von 78 auf unter zehn Prozent am Trocknerausgang. Ein Teil des ausgebrachten Trockenguts wird in der Mischerschnecke am Trocknereingang wieder dem nassen Klärschlamm beigemischt, um ein Granulat mit besseren Trocknungseigenschaften zu erhalten. Die Abluft wird über einen weiteren Lüfter zur Reinigung über einen Wäscher und Biofilter geführt. Bei der Abluftreinigung wird eine Ammoniumsulfat-Lösung in Düngemittelqualität produziert.

 

Sieben Jahre Bandlaufzeit im Dauerbetrieb

Bei der Inbetriebnahme der Anlage durch TEAtherm war auf dem Trockner noch ein GKD-Prozessband vom Typ 5099 PPS – rund 36 Meter lang, 3,80 Meter breit, mit L-Naht und Randbeschichtung – vorhanden. Werkstoffbedingt tritt bei diesem Bandtyp – anders als Polyesterbändern – keine Hydrolyse auf, sodass die Gewebekonstruktion aus robusten Monofilen den hohen Flächengewichten dauerhaft standhält. In 3/2 Köperbindung gewebt, ist das Band auf der Unterseite durch seine Flächigkeit besonders resistent gegen Abschliff. Mit einer optimal auf den Trocknungsprozess abgestimmten Luftdurchlässigkeit von 4.300 l/m²/s und einem CFM-Wert von 660 gewährleistet es trotz der sehr geschlossenen Oberfläche einen effizienten Trocknungsprozess. Gleichzeitig reduziert die Webart bedingte, geringere Anzahl direkter Öffnungen den Staubdurchlass. Formstabilität bis 200 Grad Celsius und Resistenz gegen chemische Einflüsse bis pH-Wert 14 zeichnen es überdies aus. „Einfach ein zuverlässiges Band, das uns sieben Jahre lang gute Dienste geleistet hat“, lobt Jakob Friedrich, Geschäftsführer bei TEAtherm die ersten Erfahrungen mit dem GKD-Band. Er ergänzt: „Wir wissen von anderen Anlagenbetreibern, dass diese teilweise einmal pro Jahr ihr Band wechseln müssen.“

Rundum-Service mit perfekter Schulung

Als im siebten Einsatzjahr ein Bandriss auftrat, wollte TEAtherm ein ebenfalls noch vorhandenes Reserveband von GKD aufziehen. Allerdings fehlte der Mannschaft um Maschinenbauingenieur Friedrich dazu die nötige Erfahrung, sodass GKD um Hilfe gebeten wurde und diese auch prompt leistete. Zwei Tage lang war der von GKD entsandte Monteur vor Ort, um das Ersatzband aufzuziehen und gleichzeitig das TEAtherm-Team in der Bandmontage zu schulen. Er wusste nicht, dass Jakob Friedrich Teil des Teams war, um sich selber ein Bild von dem Prozess zu machen. „Wenn man sich als Techniker eine valide Meinung bilden will, schaut man sich das an und arbeitet auch mit, damit man im Kontakt mit den Kollegen mitreden kann, was funktioniert und was nicht“, erläutert Friedrich sein Vorgehen. GKD liefert derartige Prozessbänder mit einer spezifischen Abrollmöglichkeit in den Transportkisten. Sie ermöglicht es, dass das schwere Band direkt aus der Kiste mit einer speziellen, Einzugshilfe mit Gurten in die Maschine eingezogen werden kann. Das ermöglicht nicht nur eine kräftesparende Montage ohne Kran, sondern macht sie auch materialschonender, da das Band nicht über den Boden in den Trockner gezogen wird. „Der GKD-Mitarbeiter hat den Wechsel mit unserem Personal super durchgeführt und uns auch sonst sehr gut unterstützt.“, erinnert sich Jakob Friedrich. Von diesem Engagement und Service war er so begeistert, dass er gleich ein neues Band bestellte. Wie wichtig diese Unterstützung war, zeigte sich bereits nach einem Jahr: Das vorgefundene Reserveband erwies sich als gebrauchtes Band, das deshalb ebenfalls ersetzt werden musste. „Wir haben das neue Band ohne Problem selber aufgezogen“, sagt Friedrich und führt diesen Erfolg auf den hochwertigen Schulungsservice von GKD zurück. Auch die spezifischen Anforderungen von TEAtherm an ein Trocknerband erfüllt das 5099 PPS in jeder Hinsicht: Verschleißarm mit prozessspezifisch angepasster Luftdurchlässigkeit, reißfest bei Störstoffen und langen Standzeiten bietet es die Gewähr für einen dauerhaft effizienten Trocknungsprozess. Deshalb bestellte das Unternehmen auch umgehend ein neues Reserveband, denn das Fazit von Jakob Friedrich zu dem Prozessband und GKD fällt durchweg positiv aus: „Schnelle Lieferzeit, zuverlässiges Band und ein Service, auf den wir uns verlassen können.“ Beste Voraussetzungen für eine bereits angedachte Kapazitätserweiterung in der Klärschlammtrocknung.

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