Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum thermischen Verwerten von nassen Biertrebern, 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 Biertrebern 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 "Brauwelt" Nr. 26 (1988), Seiten 1156 bis 1158, "Die energetische Verwertung von Biertrebern", ist ein Verfahren zur Energiegewinnung aus Biertrebern, 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 fiir 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 Trebern enthaltenen Kapillarwassers können auch zusätzlich zur mechanischen und thermischen Trocknung andere Trocknungsverfahren herangezogen werden, beispielsweise eine Trocknung mit Hilfe von Hochfrequenzfeldem 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.

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 Biertrebern, 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 Biertrebern in speziellen Verbrennungskesseln fiir 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 NO_x-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 NO_x-Wert und CO-Wert ist damit möglich. Eine weitere Möglichkeit der NO_x-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.