Seit Jahrzehnten als Technologie im Markt etabliert, zeigen sich vermehrt gerade unter den aktuellen Rahmenbedingungen die Nachteile der Trockenvermahlung – vor allem beim Potenzial zum Einsparen von Energie und Kosten. Ein bekannter, alternativer Lösungsansatz dazu ist die Flachmatrizentechnologie von Amandus Kahl, Reinbek/DE. Bei dieser Methode zeigt sich, dass die Partikelgröße ungeahnte Einsparpotenziale birgt.
Ein Vorteil der Flachmatrizentechnologie besteht darin, dass durch Scherwirkung gröbere Partikel zu Pellets verarbeiten werden können als beispielsweise mit Ringmatrizenpressen. Gerade bei der Pelletierung von faserigen Materialien, wie zum Beispiel Holz, hat diese Eigenschaft einen erheblichen wirtschaftlichen Vorteil. Nicht zuletzt deshalb stellt sich die Frage: Ist die Trockenvermahlung mittels Hammermühle vor der Pelletierung überhaupt noch notwendig? Amandus Kahl nimmt die Antwort vorweg: In vielen Fällen benötigt man diesen Produktionsschritt mit der Flachmatrizentechnologie nicht mehr. Vielmehr ergeben sich für Pelletsproduzenten sehr große Einsparpotenziale bei den wesentlichen Benchmarks, wie Investitionen, Energieverbrauch, Betriebs- und Wartungskosten.
Ein grundlegender Faktor sind Pellets ohne Partikelgrößenanforderungen. Solche werden in der Regel komplett im Hausbrand verbrannt – beispielsweise die gängigen Pellets nach EN Plus-Standard. Darüber hinaus gibt es Pellets, die in Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen (KWK) oder vergleichbaren Anwendungen zum Einsatz kommen. Das Marktvolumen für diese Art der Presslinge ist riesig: Für das Jahr 2023 wird für EN Plus-zertifizierte Pellets eine weltweite Produktion von rund 14 Mio. t erwartet.
Etabliert, aber teuer
Das Design für Pelletieranlagen in der europäischen Holzpelletsproduktion mit Ringmatrizensystemen sieht üblicherweise als Trockenvermahlung Hammermühlen zwischen dem Trockner und der Pelletspresse vor. Diese Mühlen haben in der Regel Siebe mit einer 6 mm-Lochung. Je nach Materialkorngröße, die aus der Vorlinie der Mahlanlage zur Verfügung gestellt wird, benötigen die Hammermühlen zur Biomassezerkleinerung einen Energieaufwand von 25 bis 35 kWh/t. Hinzu kommen die Kosten für Installation, Betrieb und Wartung der Hammermühlen. Nicht zuletzt sind die Staubexplosions- und Brandgefahr bei Hammermühlen immanent, verbunden mit einem hohen Lärmpegel. Entsprechend kostenintensive Schutzmaßnahmen sind unabdingbar.
Der Reinbeker Maschinenbauer Amandus Kahl setzt daher schon seit Jahrzehnten auf die Flachmatrizentechnologie, die eine Trockenvermahlung nicht mehr benötigt. Das Traditionsunternehmen ist schon frühzeitig einen anderen Weg gegangen und hat erfolgreich für viele Kunden Holzpelletswerke ohne Trockenvermahlung gebaut. Dieser Ansatz beschreibt die Besonderheit im Kahl-Anlagenkonzept.
Auf die Größe kommt es an
Ausgehend von nassen Hackschnitzeln, ist der erste Verarbeitungsschritt eine Nassvermahlung. Der Einsatz einer Kollermühle mit Flachmatrizen ermöglicht an dieser Stelle den Verzicht auf die Hammermühle nach dem Trockner: Die Kahl-Kollermühle zerkleinert die Hackschnitzel durch Scherung auf eine Partikelgröße, die von der Flachmatrizen-Pelletspresse problemlos verarbeitet werden kann. Bei Amandus Kahl ist die Kollermühle nahezu baugleich mit der Flachmatrizenpresse, da viele Komponenten identisch sind. Dies hat den Vorteil, dass man bei der Kahl-Technologie für die Kollermühle und die Presse nahezu gleiche Ersatz- und Verschleißteile vorhalten kann. Lediglich einige Verschleißteile unterscheiden sich im Detail: Bei der Kollermühle sind die Kollerrollen deutlich breiter und die Matrize wird nur mit kurzen, zylindrischen Bohrkanälen ausgeführt.
Der entscheidende Unterschied liegt jedoch im zerkleinerten Material. Im Vergleich zu herkömmlichen Nassmühlen unterscheide sich das Ergebnis sehr deutlich, informiert man bei Amandus Kahl. Das zerkleinerte Material von herkömmlichen Nassmühlen weist meist sehr glatte Oberflächen auf. Im Gegensatz dazu sind die Spänefasern nach der Kollermühle deutlich aufgefaserter.
Schon mit bloßem Auge erkennt der Betrachter die aufgefaserte Faserstruktur nach der Kollermühle sehr gut. Bei dem Mahlverfahren wird das Material vorgewärmt, wodurch der Energieverbrauch im Trocknungsprozess deutlich effizienter ist. Direkt nach der Trocknung können die Fasern in den Kahl-Flachmatrizenpressen zu Pellets gepresst werden, die alle Anforderungen von Normen, wie zum Beispiel EN Plus A1, erfüllen, ohne dass die Kapazität der Pelletspresse beeinträchtigt wird. Die Flachmatrizenpresse arbeitet noch effizienter, wenn sie direkt mit dem warmen Produkt aus dem Trockner (keine Zwischenlagerung) gespeist wird.
Mit dem Verfahren werden die weiteren Parameter für die geforderte Pelletsqualität erfüllt, wie etwa die Schüttdichte, der Abrieb und die Haltbarkeit. Dies bestätigen Messerergebnisse an vielen Anlagen für EN Plus-Pellets. Für Super-High-Quality-Pellets für die Vergasung oder – wie jetzt ganz neu – für Pellets mit hoher Schüttdichte für die sogenannte „Torrefaction after Pelletization“ werden die geforderten Werte ebenso erreicht.
Fazit: Effizienzvorteil
Ein wesentlicher Vorteil der Flachmatrizentechnologie ist die Fähigkeit, Pellets mit gröberen Partikeln herzustellen, was bei faserigen Materialien, wie Holz, zu einem erheblichen Effizienzvorteil führt. Der Einsatz von Hammermühlen zur Trockenvermahlung zwischen dem Trockner und der Pelletspresse ist bei diesem Prinzip nicht mehr erforderlich, wodurch hohe Investitionskosten sowie Energie-, Betriebs- und Instandhaltungskosten vermieden werden. Das Unternehmen Amandus Kahl setzt bereits seit Jahrzehnten erfolgreich auf das wirtschaftliche Verfahren der Pelletsherstellung mittels Flachmatrizentechnologie ohne Trockenvermahlung.
