Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Analyse des Einflusses von Feinanteil und Feuchtigkeit auf Förderung und Lagerung von Holzpellets in häuslichen Lagerstätten

Die Bevorratung von Holzpellets erfordert bei einer industriellen Nutzung zumeist nur kurze Lagerzeiten. Dagegen sind in häuslichen Lagerstätten längere Lagerzeiten üblich, die zusammen mit der Segregation von Feinanteilen und dem Eintrag von Umgebungsfeuchte häufig zu Betriebs-problemen führen. Ursächlich sind hierfür Staubnester, Materialbrücken und Ablagerungen, die bei zusätzlichem, entlang der Lieferkette unvermeidlich entstehendem Feinanteil, vermehrt auftreten. Zusammen mit den vielfältigen Lagerungs- sowie Befüll- und Entnahmebedingungen ergeben sich viele Faktoren, welche die Staubnestbildung und somit Lagerkapazität und Wartungsaufwand beeinflussen.

Um konkrete Maßnahmen ableiten zu können, die solchen Störungen entgegenwirken, soll in diesem Vorhaben zunächst das Verständnis der Mechanismen, die das Förder- und Fließverhalten der Pellets bei Einlagerung und Austrag beeinflussen, erweitert werden. Dazu sind Experimente und DEM/CFD-Simulationen vorgesehen. Zunächst wird die Abhängigkeit des Förder- und Fließverhaltens von Materialfeuchte und Feinanteil ermittelt. Es folgen Experimente und Simulationen zu Segregationseffekten während des Ein- und Austrags mit den verschiedenen Fördersystemen.

Die im Projekt geplanten Arbeiten haben besondere Relevanz für KMU. Hersteller von Lagersilos und Heizungskesseln können sie bei der Konstruktion von Lagerstätten und Entnahmesystemen nutzen; dazu fließen die Ergebnisse in die „Empfehlungen zur Lagerung von Holzpellets“ des DEPI ein. Zudem können Heizungsinstallateure die Informationen beim Einbau von Heizsystemen nutzen und Pelletlieferanten dieses Knowhow beim Anlieferungsvorgang berücksichtigen. Die kombinierten Maßnahmen verbessern letztlich die Akzeptanz von Pelletheizungen, verbunden mit langfristig höheren Verkaufszahlen und ökologischem Nutzen.

Ergebniszusammenfassung:

Die Ergebnisse zeigen, dass ein Schrägbodenwinkel von 45 ° oder größer sowie eine möglichst glatte Oberfläche für den Schrägboden essentiell für einen zuverlässigen automatischen Abtransport der Schüttung mittels Saugsonde oder Förderschnecke erforderlich ist. Bei mehrfachen Befüllvorgängen, zwischen denen nur ein Teil des Silos entleert wurde konnte die Bildung von Staubnestern, und deren Wachstum nach mehreren Wiederholungen festgestellt werden. Hier ist eine Einhaltung des vorgeschriebenen Wartungsintervalls für die vollständige Entleerung des Silos unverzichtbar. Staubnester begünstigen Blockaden wie Brückenbildung innerhalb der Schüttung, wodurch ein zuverlässiger Betrieb des Silos gestört werden kann.

Auch die Austragskomponenten Saugsonde und Förderschnecke wurden in diesem Projekt untersucht. Hier konnte gezeigt werden, dass beide Komponenten direkt – und indirekt durch zu hohen Feinanteil in der Schüttung beeinträchtigt werden. Im Falle der Saugsonde führt hoher Feinanteil zu einer Reduktion des Wirkbereichs, bei der Förderschnecke für eine Aufwirbelung von Feinanteil im Schneckentrog zu einer unregelmäßigeren Beschickung der Schnecke mit Pellets. Das Verhalten der Schüttung im Bereich der Austragskomponenten wurde in einer DEM Simulation in beiden Fällen simuliert und konnte abgebildet werden.

Auch der Einfluss der Umgebungsfeuchte wurde im Detail untersucht. Hier konnte nachgewiesen werden, dass die Partikelschicht unmittelbar an der Oberfläche bei einer Umgebungsluftfeuchte von 80 % und höher Qualitätsverluste hinsichtlich der mechanischen Festigkeit und der Fließeigenschaften aufweisen.

Insgesamt lässt sich Schlussfolgern:

- Schrägbodenwinkel in Silos sollte 45 ° oder größer mehr

- Anforderung an die Oberflächenbeschaffenheit des Schrägbodens: möglichst glatt

- Vollständige Entleerung des Silos zur Verhinderung von Staubnestern

- Eintrag von Wasser/Feuchtigkeit in die Schüttung vor Einlagerung und im Silo muss vermieden werden