Über den Kunden
Royal Avebe ist ein Zusammenschluss von etwa 2.000 Landwirten aus den Niederlanden und Deutschland. Die Stärkekartoffeln dieser Mitglieder werden jährlich zu hochwertigen Zutaten auf der Basis von Kartoffelstärke und -protein verarbeitet, wo sie weltweit einen Mehrwert in Lebensmitteln, aber auch in industriellen Anwendungen bieten.
In der Kartoffelstärkefabrik (AMF) in Ter Apelkanaal werden Kartoffeln, Stärke und Eiweiß extrahiert. Zu diesem Zweck verwendet Avebe Trockner zur Verarbeitung der Kartoffelrohstoffe. Dabei entstehen durch die Trocknungsprozesse Emissionen von Feinstaub. Um die immer strengeren Vorschriften zu erfüllen und die Auswirkungen auf die Umwelt zu minimieren, hat Avebe das Ziel, die Emissionen dieser Trockner drastisch zu reduzieren.
Herausforderung
Avebe sah sich mit der Herausforderung konfrontiert, die Emissionen von 3 Trocknern auf maximal 20 mg/m³ zu reduzieren, was den Anforderungen der Genehmigung entsprach. Dies erforderte eine erhebliche Aufrüstung der bestehenden Anlagen zur Emissionsminderung, wie z.B. der Nasswäscher. Außerdem musste die Umsetzung rechtzeitig abgeschlossen sein, um den Betrieb vor Beginn der jährlichen Erntekampagne im September sicherzustellen.
Neben der Emissionsreduzierung war Avebe auch an einer möglichen Wärmerückgewinnung zur Verbesserung der Energieeffizienz interessiert. Das bedeutete, dass nicht nur die Staubreduzierung und die Emissionsreduzierung in Betracht gezogen wurden, sondern auch Möglichkeiten zur Energierückgewinnung aus den Rauchgasen.
Annäherung
JOA führte eine umfangreiche Pre-Engineering-Studie durch, um eine optimierte Lösung zu entwickeln. Der Ansatz bestand aus den folgenden Schritten:
Besichtigungen und Messungen vor Ort:
- Inspektion der aktuellen Produktionslinieneinrichtung.
- Messungen der vorhandenen Nassfallen, einschließlich Luftdruck, Temperatur und Feuchtigkeit.
- Interviews mit Betreibern und Wartungspersonal, um betriebliche Herausforderungen zu identifizieren.
Lufttechnische Modellierung und CFD-Simulationen:
- Erstellung eines lufttechnischen Modells für die AMF-Linien auf der Grundlage von Messdaten.
- CFD-Modellierung der Nassfallen, um das Verhalten des Luftstroms und der Tröpfchenbildung besser zu verstehen.
- Simulationen zur Analyse der Interaktion zwischen dem Luftstrom und den Düsen mit dem Ziel, eine höhere Effizienz bei der Staubabscheidung zu erreichen.
Entwicklung von Lösungsansätzen: JOA präsentierte Avebe während einer 50% Sitzung drei mögliche Lösungen
- Aufrüstung des bestehenden Nasswäschers: Anpassungen der Nasswäscheranlagen pro Trockner, wie z.B. verbesserte Düsen und ein höheres Flüssigkeits-zu-Gas-Verhältnis.
- Zentrale Aufrüstung von Nassfallen: Optimierung der Rezirkulation und Wiederverwendung von Wasser in einem zentralen Tank.
- Ersetzen der Nassabscheider durch Wäscher: Einführung von JOA Inline-Venturi-Wäschern, die eine effizientere Erfassung von Staubpartikeln gewährleisten und einen niedrigen Emissionsgrenzwert ermöglichen.
Konzeptentwurf und Kostenvoranschlag:
- Entwicklung von konzeptionellen Layout-Zeichnungen und Planung der Umsetzung und des Budgets.
- Analyse der Auswirkungen auf den Energieverbrauch und den Druckabfall.
- Vorschlag für einen stufenweisen Ansatz, bei dem zunächst ein Nasswäscher als Proof-of-Concept angepasst wird.
Ergebnis
Nach der Bewertung der vorgeschlagenen Lösungen entschied sich Avebe für die zentrale Aufrüstung der Nassabscheider. Dieser Ansatz bot ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Kosten, Implementierungszeit und Effektivität. Die Lösung umfasst:
- Reibungsloser Umsetzungsprozess: Dank der Pre-Engineering-Studie wurde ein straffer Implementierungsplan erstellt, der die Zeit der Kartoffelernte berücksichtigte. So konnte das System sofort implementiert werden, ohne die Produktion zu verzögern.
- Ersatz der vorhandenen Düsen durch spiralförmige Vollkegeldüsen, die eine kleinere Tröpfchengröße und eine höhere Effizienz bei der Staubabscheidung gewährleisten.
- Erhöhen Sie das Verhältnis von Flüssigkeit zu Gas von 0,18 auf 0,4, um eine bessere Wechselwirkung zwischen Staubpartikeln und Wassertröpfchen zu erreichen.
- Installation von Tropfenabscheidern am Auslass des Nasswäschers, um den Verlust von kleinen Wassertröpfchen zu minimieren.
- Umwandlung des Wassertanks der Nassfalle in einen Rezirkulationstank, wodurch das System effizienter arbeiten kann, ohne dass zusätzliche Tanks in der Trockenzone aufgestellt werden müssen.
- Verbesserung des Luftstroms und der Druckverteilung durch optimierte Rohrdurchmesser und Pumpenkapazitäten.
Mit dieser neuen Konfiguration wird der Emissionsgrenzwert von 20 mg/m³ erreicht und bietet möglicherweise Möglichkeiten für eine weitere Optimierung in der Zukunft.
Außerdem wurde untersucht, wie der Energiegehalt des Abgasstroms zur Wärmerückgewinnung genutzt werden kann. Durch den Einsatz einer Wärmepumpe könnte die Restwärme des Abgases möglicherweise für andere Prozesse innerhalb von Avebe genutzt werden.
Dieses Projekt ist ein Beispiel dafür, wie innovative technische Lösungen zu erheblichen ökologischen und wirtschaftlichen Vorteilen führen können und so die weltweiten Bemühungen um Nachhaltigkeit und Energieeffizienz unterstützen.
Fazit
Dank der Pre-Engineering-Studie verfügt Avebe über eine effektive und praktikable Lösung, um die strengen Emissionsstandards zu erfüllen. Der gewählte Ansatz bietet nicht nur eine direkte Emissionsreduzierung, sondern auch betriebliche Vorteile wie eine effizientere Wassernutzung und Möglichkeiten zur Wärmerückgewinnung.
Auf der Grundlage der Pre-Engineering-Studie hat die gewählte Lösung zu einer erfolgreichen Implementierung geführt. Die Emissionsziele werden erreicht und die Produktion wurde während der Installation des Systems nicht verzögert.
Dieser Fall zeigt, wie eine gründliche Analyse, Modellierung und Simulation in einem frühen Stadium zu besseren und kosteneffizienten Lösungen für industrielle Emissionsprobleme führen.
