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Gärrestverdampfung
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Gärrestverdampfung Vapogant

Unsere Anlage bereitet den Gärrest der Biogasanlage soweit auf, dass ein nutzfähiger, konzentrierter Dünger mit reduziertem Wasseranteil entsteht.
Wir entziehen dem Gärrest durch Vakuumverdampfung mit der Abwärme des BHKWs einen Großteil des Wassers. Gleichzeitig wird flüchtiger Stickstoff gebunden, so dass Verluste beim Ausbringen minimiert werden und der Stickstoff in Form von Ammoniumsulfat-Lösung (ASL) zur Verfügung steht.
Ziel ist es, mit der verfügbaren Abwärme 100% der Gärprodukte, die in der Biogasanlage entstehen, einzudicken bzw. zu veredeln. Das gelingt durch eine sehr hohe Verdampfungsleistung von 2,5 Liter pro kW thermischer Leistung. Dies entspricht bei einer Anlagengröße von 500 kW thermisch einer Volumenreduktion von ca. 10.000 m³ pro Jahr.
Die Anlage ist in einer Modulgröße von 400 kW oder 500 kW erhältlich.

Daraus ergeben sich folgende Vorteile:

Lagerung

► Der eingedickte Gärrest hat wesentlich weniger Volumen und spart bis zu 70% der Gärrestlagerkapazitäten.
► Gärrestverdampfung als Alternative zum Bau zusätzlicher Gärrestlager.
► Durch Novellierung der AwSV und Düngerverordnung kein weiteres Gärrestlagerproblem.

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Lagerkapazität einsparen

Transport

► Weniger Volumen bedeutet weniger Fahrten (Entlastung von Straßen und Bevölkerung).
► Weniger Überfahrten auf dem Feld durch Nährstoffe in konzentrierter Form.
► Das Witterungsrisiko wird gesenkt und die Schlagkraft bei der Ausbringung erhöht.
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Transporte reduzieren

Nährstoffmanagement

► Aufwertung des Gärrests zu transportfähiger Ammoniumsulfat-Lösung (ASL) und konzentriertem Dünger.
► Weniger Stickstoffverluste durch Ammoniakemissionen auf dem Feld, somit auch Einsparung von Stickstoffzukauf.
► Besseres Nährstoffmanagement:
    Nährstoffe können durch die getrennten Nährstofffraktionen viel effektiver und gezielter eingesetzt werden.
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Nährstoffmanagement verbessern

Wärmenutzung

► Effektive und ganzjährig sinnvolle Wärmenutzung.
► Sicherer KWK-Bonus durch effiziente Düngermittelproduktion.
► Einfache Integration bei Bestandsanlagen (auch bei Teilwärmenutzung).
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Wärmenutzung optimieren


Aufbau

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Vapogant Übersicht
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Verdampfer in der Anlage
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Verdampfer in der Anlage


Verfahrensbeschreibung: Eindickung und Brüdenwäsche


Der Gärrestverdampfung wird eine mechanische Separation vorgeschaltet, die den Gärrest durch ein engmaschiges Sieb (z.B. 0,5 mm) in eine flüssige und feste Phase trennt.

Der Feststoff (feste Phase) wird auf einer geeigneten Fläche zwischengelagert und kann für eine gezielte, bedarfsgerechte Düngung verwendet werden. In der ausbringfreien Zeit kann dieser z.B. auf Freiflächen oder in der Fahrsiloanlage gelagert werden.
Die Flüssigphase wird dem Prozess der Gärrestverdampfung zugeführt.

In der Anlage wird die flüssige Phase erhitzt und unter Vakuum gesetzt. Hierbei verdampft ein Teil der flüssigen Phase, der Gärrest wird somit eingedickt und aufkonzentriert. Dieser Vorgang wiederholt sich in einem weiteren Verdampfer. Durch Wärmerückgewinnung ist das energieeffizientes Eindampfen und die mehrfache Nutzung der Wärme möglich.

Die durch Wärme und Vakuum erzeugte Gasphase wird mittels Zugabe von Schwefelsäure im Brüdenwäscher von Ammoniak befreit. Bei diesem Vorgang wird das Ammoniak zu Ammoniumsulfat umgewandelt und aufkonzentriert.
Die Lagerung der Ammonumsulfat-Lösung (ASL) kann in separaten Behältern erfolgen.

Der im Prozess entstandene, von Ammoniak befreite Dampf wird in Wärmetauschern zu Wasser kondensiert (Destillat), wobei die zurückgewonnene Wärme genutzt wird. Das Destillat wird in Lagertanks zwischengelagert. Nach Abkühlung im Trocken- oder Nasskühlturm wird das nun gekühlte Destillat als Kühlmedium z. B. in den Wärmetauschern des Kondensators verwendet.

Die hermetische Dichtheit der Anlage macht das Verfahren zu einem emissionsarmen Prozess.

Das zur energieeffizienten Verdampfung notwendige Vakuum wird durch eine Vakuumpumpe erzeugt. Diese ist druckseitig an den Gasraum der Biogasanlage angeschlossen, somit werden aus dem Gärprodukt austretende Restgase sicher in die Biogasanlage rückgeführt.
Dort werden sie entweder mikrobiell verstoffwechselt (z.B. H2S, welches in Schwefel überführt wird) oder im BHKW verbrannt (CH4).

Das Konzentrat (die eingedickte Flüssigkeit des Gärrests) wird am Ende des Prozesses vakuumdicht aus dem Prozess ausgeschleust. Dieser Gärrest ist nun konzentriert und enthält alle Nährstoffe, die sich auch in unbehandeltem, ungetrocknetem Gärrest befinden – mit Ausnahme von Ammoniak. Dieser leicht flüchtige Stoff wird in Form von Ammoniumsulfat-Lösung (ASL) aufkonzentriert.
ASL wird dabei anschließend in einem oder mehreren separaten Tanks gespeichert oder dem eingedickten Gärrest zugeführt.

Verdampfungsleistung der Anlage

Die Gärrestverdampfung Vapogant ist modular aufgebaut. Die Verdampfungsleistung beträgt bis zu 2,5 Liter pro kW (therm), abhängig von Vorlauftemperatur, Temperaturspreizung und TS-Gehalt im Zu- und Ablauf der Anlage.


Kreislauf einer Biogasanlage mit Vapogant
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Kreislauf Biogasanlage


Substratfluss
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Substratfluss


Massenbilanz
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Massenbilanz


Zusammensetzung des Gärrests
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Bestandteile des Gärrests

1 Gärrest aus Fermenter
2 Feststoff durch Separation
3 Flüssigphase nach Separation
4 Destillat: Das dem Gärrest entzogene Wasser zum Einleiten, Verdunsten oder zur Verwendung als Prozesswasser
5 Flüssigphase als Konzentrat
6 Ammoniumsulfat-Lösung (ASL)


Destillatverwertung


Mit dem aus dem Verdampfungsprozess ausgeschleusten Destillat, das mittels Brüdenwäscher gereinigt wurde, kann je nach Kundenwunsch unterschiedlich weiter verfahren werden.

Nutzung des Destillats für betriebliche Zwecke
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Nutzung für betriebliche Zwecke

Verschiedene Möglichkeiten der betrieblichen Nutzung bieten sich hier an:
Speicherung des Wassers für die Nutzung als Waschwasser für Stall und Flächen, als Verdünnungswasser für Pflanzenschutzmittel und flüssige Düngermittel etc..

Verdunstung des Destillats über den Nasskühlturm
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Verdunstung über Kühlturm

Da ein Kühlaggregat für den Betrieb der Anlage notwendig ist, kann ein Teil des Wassers auch direkt kontinuierlich über einen Kühlturm verdunstet werden. Zusätzlich wird das gekühlte Wasser als Kühlmedium verwendet.

Indirekt- und Direkteinleitung des Destillats
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Direkteinleitung des Destillats

Das Wasser wird kontinuierlich, ggf. kombiniert mit einem vorgeschalteten Destillataufbereitungsmodul in einen Vorfluter eingeleitet oder kann versickert werden.


ASL-Lagerung bzw. Eindosierung in den Gärrest

Mit dem in der Anlage anfallenden Ammoniumsulfat kann nach Kundenwunsch verschieden verfahren werden:

Direkte Eindosierung in den Gärrest
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Direkte Eindosierung

Das ASL wird direkt in den Gärrest (eingedickte Flüssigphase) eindosiert:
Einfachste Einbindung ins System bei vollem Nutzen des Stickstoffs.

Separate Lagerung
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ASL-Lagertank

Das ASL wird in separaten Lagertanks (z.B. 100 m³, liegend) gespeichert, um anschließend mit einer Feldspritze ausgebracht zu werden. - Ideal, um die Pflanzen bedarfsgerecht mit Stickstoff zu versorgen.


Schwefelsäurelager

Schwefelsäure wird zum Prozess hinzugegeben. Sie bindet den Ammoniak und es entsteht somit eine Ammoniumsulfat-Lösung (ASL).

Es gibt verschiedene Möglichkeiten zur Lagerung der Schwefelsäure.
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Stationäres Säurelager
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IBC-Vorratstank

Steuerung

Vollautomatisierte visualisierte Prozessdarstellung der Steuerung auf einem 15“ Multitouch-Bildschirm

Technische Daten

Leistungsdaten der 2-stufigen Anlage mit Wärmeabnahme bis 400 kW

Ansaugvolumen: bis 2000 l/h Gärrest bei 40° C*
TS-Gehalt: max. 6%
Partikelgröße im Gärrest: < 0,5 mm
Aufkonzentrierung auf TS-Gehalt: bis 15% **
Destillat Leistung: ca. 2,5 l/kWh thermisch ***
Destillat Strom: ca. 1000 l/h **
Vorlauftemperatur: 86° C
Rücklauftemperatur: bis 73° C
Wärmeabnahme: bis zu 400 kW
Abmessungen L x B x H in m: 16,5 x 4 x 6,4

    * Gärrest aus landwirtschaftlich beschickten Biogasanlagen.
  ** Bei einer Aufkonzentrierung über 15% bis max. möglichen 25% TS reduzieren sich die Leistungsdaten.
*** Bei einer Wärmeauskopplung reduziert sich die Angabe entsprechend.


Leistungsdaten der 2-stufigen Anlage mit Wärmeabnahme bis 500 kW

Ansaugvolumen: bis 2000 l/h Gärrest bei 40° C*
TS-Gehalt: max. 6%
Partikelgröße im Gärrest: < 0,5 mm
Aufkonzentrierung auf TS-Gehalt: bis 13% **
Destillat Leistung: ca. 2,5 l/kWh thermisch ***
Destillat Strom: ca. 1250 l/h **
Vorlauftemperatur: 86° C
Rücklauftemperatur: bis 73° C
Wärmeabnahme: bis zu 500 kW
Abmessungen L x B x H in m: 16,5 x 4 x 6,4

    * Gärrest aus landwirtschaftlich beschickten Biogasanlagen.
  ** Bei einer Aufkonzentrierung über 13% bis max. möglichen 25% TS reduzieren sich die Leistungsdaten.
*** Bei einer Wärmeauskopplung reduziert sich die Angabe entsprechend.


Die Leistungsdaten der beiden Anlagen beziehen sich auf eine konstante Vorlauftemperatur und eine max. Luftumgebungstemperatur von 27° C.

Downloads

101 014 00 BRO VVT GRV EN WEB Doppelseite.pdf
101 015 00 BRO VVT GRV FR WEB Doppelseitig.pdf
100 010 00 OR Deutschlandkarte GRV Referenzkunden DE.pdf
18-003-04_FO_Fragebogen Gärrestverdampfung_DE
101-012-00_BRO_VVT-GRV_DE.pdf