Qualitätssicherung in der Hackschnitzelbereitstellung

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1 Qualitätssicherung in der Hackschnitzelbereitstellung Standardverfahren und Möglichkeiten der vereinfachten Selbstüberwachung Dr. Volker Zelinski HAWK Hochschule Hildesheim/Holzminden/Göttingen Seminartagung qualis Brennstoffqualifizierung und Qualitätsmanagement in der Holzhackschnitzel-Branche, München,

2 Inhalt 1. Grundlagen der Qualitätssicherung 2. Kritische Kontrollpunkte bei der Hackschnitzel-Herstellung 3. Qualitätskontrolle von Hackschnitzeln nach Standardverfahren 4. Qualitätskontrolle mit vereinfachten Verfahren 5. Vereinfachte Verfahren in der Praxis 6. Zusammenfassung 2

3 Grundlagen der Qualitätssicherung Rahmenbedingungen für die Herstellung qualitativ hochwertiger Holzhackschnitzel Sachgerechte Herstellung und Aufbereitung Basis für ein qualitativ hochwertiges Produkt Qualitätssicherung durch Analytik Grundlage für Verbesserungen und Qualitätsnachweis Qualitätsmanagementsystem Macht Qualität nachvollziehbar und reproduzierbar Baustein in der Zertifizierung eines Hackschnitzellieferanten 3

4 Grundlagen der Qualitätssicherung Grundlagen für Qualitätssicherung und -management Normen zur Klassifikation von Holzhackschnitzeln DIN EN ISO DIN EN ISO Normen zur Qualitätssicherung DIN EN DIN EN Holzhackschnitzel-Produkt-Norm Normen zum Qualitätsmanagement DIN EN ISO 9001 Allgemeine Norm zur Klassifikation biogener Festbrennstoffe Enthält Verweis auf alle notwendigen Normen zur Probenahme und Analytik Qualitätssicherungs-Norm für Holzhackschnitzel Allgemeine Qualitätssicherungs-Norm zu biogenen Festbrennstoffen Qualitätsmanagementsysteme - Anforderungen 4

5 Kritische Kontrollpunkte der Hackschnitzelherstellung DIN EN beschreibt die Verfahrenskette der Hackschnitzelbereitstellung Teil 1: Bereitstellung der Rohstoffe Beispiele für konkrete Maßnahmen: Poltern von Fichtenkronenmaterial, damit Nadeln abtrocknen/abfallen (Verringerung von Feingutanteil und Aschegehalt) Unterlage für Polter zur Vermeidung mineralischer Anhaftungen beim Lagern Etc. Bereitstellung von Rohstoffen Prozesskettenglied Biomasse Ernte Lagerung (Holz) Kritische Kontrollpunkte - Holzart - Kompartiment der Biomasse - Untergrund - Witterung - Erntetechnik - Untergrund - Witterungsschutz - Dauer

6 Kritische Kontrollpunkte der Hackschnitzelherstellung Herstellung von Hackschnitzeln Prozesskettenglied Kritische Kontrollpunkte Teil 2: Herstellung von Hackschnitzeln Beispiele für konkrete Maßnahmen: Vorbehandlung Hacken - Rinde - Sortierung - Hackerbauart - Hackerwartung - Hackerpersonal - Witterung 4 5 Regelmäßiges Schärfen der Hackermesser, für glattkantige Hackschnitzel und geringen Feingutanteil Transport - Transportfahrzeug - Verladung - Witterung 6 Sauberer Untergrund für Hackschnitzellager zur Vermeidung von mineralischen Verunreinigungen Etc. Nachbehandlung (Aufbereitung) Zwischen- Lagerung - Siebung - Trocknung - Witterungsschutz - Dauer - Untergrund 7 8 Mit/ohne Aufbereitung Nur mit Aufbereitung 6

7 Kritische Kontrollpunkte der Hackschnitzelherstellung Teil 3: Auslieferung der Hackschnitzel Beispiele für konkrete Maßnahmen: Transportbehälter prüfen, dass diese frei von Störstoffen sind Regenschutz für Hackschnitzellager um den Wassergehalt nicht zu erhöhen und zur Vermeidung von Schimmelbildung Etc. Auslieferung der Hackschnitzel Prozesskettenglied Transport Lagerung beim Endverbraucher Kritische Kontrollpunkte - Transportfahrzeug - Verladung - Witterung - Witterungsschutz - Dauer - Lagerort 6 9 7

8 Kritische Kontrollpunkte der Hackschnitzelherstellung Anwendung kritischer Kontrollpunkte im Praxisbeispiel Sternsieb P Sternsieb P P Halle Kontrolle Trocknung: Probenahme ggf. getrennt nach Oberfläche und Haldeninnerem Wassergehalt Kontrolle Siebung: Partikelgrößenverteilung Kontrolle Endprodukt: Partikelgrößenverteilung Wassergehalt 8

9 Qualitätskontrolle nach Standardverfahren Die Beurteilung der Hackschnitzelqualität erfolgt auf der Grundlage von Analysen gemäß DIN EN ISO Wichtigste Parameter: Wassergehalt Aschegehalt Heizwert größter Einfluss auf Heizwert Einfluss auf Staubemissionen Heizwert(trocken) weist relativ geringe Schwankungen auf Partikelgrößenverteilung wichtig für störungsfreie Brennstoffzufuhr und gleichmäßige Verbrennung Resultat: Anerkannte Bestimmungen, vergleichbare Ergebnisse 9

10 Qualitätskontrolle mit vereinfachten Verfahren Randbedingungen für vereinfachte Methoden Von nicht analytisch geschulten Personen durchführbar Kostengünstige Ausrüstung Zeitlich begrenzter Arbeitsaufwand Kompatibel mit Definitionen nach DIN EN ISO Nachvollziehbare Abweichungen zur Standard-Analytik nach Normen Einsatz, wenn Kosten und Aufwand für Standardbestimmung nicht tragbar sind 10

11 Qualitätskontrolle mit vereinfachten Verfahren Für welchen Zweck? Ergänzung zu Standardverfahren nach DIN EN ISO , kein Ersatz Für welche Parameter? Wassergehalt Partikelgrößenverteilung Für welche Zielgruppe? Selbstversorger (Betreiber von Kleinfeuerungen mit eigener Hackschnitzelproduktion) Hackschnitzellieferanten; Eigenkontrolle zwischen externen Analysen, z. B. als Verlaufskontrolle / Prozessüberwachung der Aufbereitung 11

12 Qualitätskontrolle mit vereinfachten Verfahren Bestimmung des Wassergehaltes Hilfsmittel: Backofen mit Umluft-Funktion Waage (Ablesbarkeit: 0,1 g) Backblech Durchführung: Ca. 300 g Probe auf Backblech einwiegen Probe 24 Stunden bei ca. 105 C im Umluftbetrieb trocknen Getrocknete Probe abkühlen lassen und wiegen Die Berechnung des Wassergehaltes bezogen auf die feuchte Probe erfolgt gemäß DIN EN ISO Foto: Zelinski/HAWK Sicherheitshinweis: Zulässigkeit des unbeaufsichtigten Betriebs des verwendeten Ofens ist bei dem Hersteller zu erfragen. Bei Fehlfunktionen wird keine Haftung übernommen. 12

13 Temperatur Wassergehalt Qualitätskontrolle mit vereinfachten Verfahren Wassergehalt: Methodenentwicklung und -vergleich 60 m-% 50 Backofen-Methode Bestimmung nach DIN EN ISO C Backofen; Mittelwert (6-fach Bestimmung) Eingestellte Temperatur Messdauer [h] Temperaturschwankungen des verwendeten Ofens über 24 Betriebsstunden Probe Vergleich von 14 Wassergehaltsbestimmungen (jeweils Doppelbestimmungen) mit der Backofen-Methode und nach DIN EN ISO

14 Qualitätskontrolle mit vereinfachten Verfahren Bestimmung der Partikelgrößenverteilung Hilfsmittel: Behälter zur Probenahme (2 l Fassungsvermögen) Waage (Ablesbarkeit: 0,1 g) 2 Analysensiebe (ø: 300 mm; Loch-ø: 3,15 mm + Hauptfraktion) Auffangschale für die Fraktion < 3,15 mm Stoppuhr Foto: Zelinski/HAWK Durchführung: Vor der Siebung sind die Massen der Proben zu bestimmen In jeweils vier ein-minütigen Intervallen nacheinander zwei Probenportionen zu je 2 l sieben Überlängen jeweils per Hand ausgelesen Alle drei Fraktionen (Feinanteil, Hauptanteil und Überlängen) nach der Fraktionierung wiegen Die prozentuale Verteilung der Siebfraktionen wird mittels Excel-Tabelle automatisch berechnet 14

15 Differenz zu Sollwert Differenz zu Sollwert Qualitätskontrolle mit vereinfachten Verfahren Partikelgrößenverteilung: Methodenentwicklung und -vergleich Feinanteil Hauptanteil % P16; Mittelwert, n = 29 P31; Mittelwert, n = % P16; Mittelwert, n = 29 P31; Mittelwert, n = P45; Mittelwert, n = 6 20 P45; Mittelwert, n = Dauer der Siebung [min] Dauer der Siebung [min] Intervallweise Siebung: 4 x 1 min manuell, 2 x 5 min per Siebmaschine (DIN EN ISO ) 15

16 Massenanteil Massenanteil Qualitätskontrolle mit vereinfachten Verfahren Partikelgrößenverteilung - Robustheitstest 90 m-% Bearbeiter 1 Bearbeiter 2 Bearbeiter 3 Bearbeiter 4 Bearbeiter m-% Bearbeiter 1 Bearbeiter 2 Bearbeiter 3 Bearbeiter 4 Bearbeiter 5 0 < 3,15 3, > 100 Partikelgröße [mm] 0 < 3,15 3,15-31,5 31,5-100 > 100 Partikelgröße [mm] Parallele Siebung einer Hackschnitzelprobe der Partikelgrößenklasse P16 durch 5 Personen Parallele Siebung einer Hackschnitzelprobe der Partikelgrößenklasse P31 durch 5 Personen 16

17 Massenanteil Massenanteil Vereinfachte Verfahren in der Praxis Partikelgrößenverteilung: Einsatzbeispiele in der Praxis 80 m-% Ausgangsmaterial: Manuelle Siebung DIN EN ISO Endprodukt: Manuelle Siebung DIN EN ISO m-% Ausgangsmaterial: Manuelle Siebung DIN EN ISO Endprodukt: Manuelle Siebung DIN EN ISO < 3,15 3, > < 3,15 3, > 100 Größenklassen [mm] Größenklassen [mm] Herstellung P16-Hackschnitzel: Aufbereitung mittels Trommelsieb Herstellung P45 (G50)-Hackschnitzel: Aufbereitung mittels Mieten-Vortrocknung, Sternsieb, Mietentrocknung unter Vlies 17

18 Vereinfachte Verfahren in der Praxis Von der Anleitung zur Auswertung Anleitung zur Siebung: video.hawk-hhg.de 18

19 Zusammenfassung Kritische (Kontroll-)Punkte in der Herstellung und Bereitstellung von Holzhackschnitzeln sind bekannt. DIN EN bietet Orientierung zur Identifizierung, das qualis- Handbuch gibt Hinweise zu Verbesserungsmaßnahmen. Es wurden vereinfachte Methoden zur Bestimmung von Wassergehalt und Partikelgrößenverteilung entwickelt. Eine ausreichende Übereinstimmung mit den Standardmethoden nach DIN EN ISO konnte bestätigt werden. Eine allgemeinverständliche Anleitung und ein Excel-Auswerteblatt stehen unter zur Verfügung. 19

20 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Kontakt: HAWK Hochschule für Angewandte Wissenschaft und Kunst Hildesheim/Holzminden/Göttingen Dr. Volker Zelinski Tel.: Internet: