MECHANIZM POWSTAWANIA BIOGAZU

Transkrypt

1 MECHANIZM POWSTAWANIA BIOGAZU b a n CH b 8 a n CO b 8 a n O H b a n O H C d b a n dnh CH 8 3d b 8 a n CO 8 3d b 8 a n O H 3d b a n N O H C # Rodzaj bakterii Temperatura ph optymalna min max mezofilne ,5 termofilne ,5

2 FAZY PROCESU FERMENTACJI BEZTLENOWEJ Produkcja biogazu V, m 3 /dobę Faza wstępna Faza główna Faza końcowa Czas fermentacji, dni #3

3 WYDAJNOŚĆ BIOGAZU ziarno żyta 600 łupiny cebuli 50 kiszonka kukurydzy resztki pasz zielonki traw burak cukrowy suche odchody kurze resztki żywności 15 obornik bydlęcy 60 gnojowica świńska Wydajność biogazu, m 3 /t #

4 BIOGAZOWNIE W POLSCE #5

5 MOC INSTALACJI BIOGAZOWYCH W POLSCE MW #6

6 ŹRÓDŁA I TECHNOLOGIE POZYSKIWANIA I ZAGOSPODAROWANIA BIOGAZU Wybór koncepcji zależy od: zapotrzebowania na ciepło technologiczne, zapotrzebowania na ciepło socjalne, odległości źródła biogazu od zakładów przemysłowych i osiedli mieszkaniowych, jako potencjalnych użytkowników energii cieplnej. Źródła pozyskiwania biogazu: fermentacja obornika w gospodarstwach rolnych, fermentacja osadu czynnego w komorach fermentacyjnych oczyszczalni ścieków, fermentacja organicznych odpadów przemysłowych i konsumpcyjnych na wysypisku. #7

7 BIOGAZOWNIA ROLNICZA #8

8 BIOGAZOWNIA UTYLIZACYJNA #9

9 POWIĄZANIE BIOGAZOWNI Z GORZELNIĄ #10

10 INSTALACJA DO PRODUKCJI BIOGAZU ROLNICZEGO #11

11 INSTALACJA DO PRODUKCJI BIOGAZU ROLNICZEGO TECHNOLOGIA XERGI AS #1

12 TECHNOLOGIA SCHMIDTA-EGGERGLÜSSA Schemat produkcji biogazu technologią Schmidta-Eggerglüssa 1 zbiornik biogazu, - zbiornik bioszlamu, 3 - komora fermentacyjna, - transporter, 5 - mieszalnik, 6 - zawiesina, 7 - bioszlam na pole #13

13 TECHNOLOGIA DUCELLIERA-ISMANA Schemat produkcji biogazu technologią Ducelliera-Ismana 1 - zbiornik obornika, - komory fermentacyjne, 3 - zbiornik biogazu, - pompa, 5 - wymiennik ciepła #1

14 TECHNOLOGIA REINHOLDA DARMSTADTA Instalacja produkcji biogazu technologią Reinholda Darmstadta 1 - zbiornik biogazu dzwonowy, - doprowadzenie gnojowicy, 3 - komora biogazu, - kompost, 5 - komora fermentacyjna, 6 - odprowadzenie kompostu, 7 - zbiornik obornika 5 #15

15 BIOGAZOWNIA W KOCZALE (WOJ. POMORSKIE) Podstawowe dane techniczne Wykorzystywane substraty: gnojowica: 58 tys. ton/rok, kiszonka kukurydzy: 3 tys. ton/rok, gliceryna (obecnie wycofano ze względów prawnych). Łączna pojemność komór fermentacyjnych i pofermentacyjnych: 17 tys. m 3. Układ kogeneracyjnyo mocy elektrycznej,1 MW el i, MW. t Roczna produkcja (jeszcze ze wsadem gliceryny): biogaz ok. 8,7 mln m 3, energia elektryczna ok. 18 GWh/rok, energia cieplna ok. 18 GWh/rok (65,8 TJ/rok). Ekonomika Nakłady inwestycyjne: 16,5 mln zł. Koszty eksploatacyjne tys. zł/m-c, w tym koszty nabycia surowca ok. 60%. Obsługa: 6 pełnoetatowych stanowisk pracy. #16

16 BIOGAZOWNIA W KOCZALE (POLDANOR SA). Widok biogazowni w Koczale. Układ do skojarzonego wytwarzania energii elektrycznej i ciepła #17

17 BIOGAZOWNIA W KOCZALE (WOJ. POMORSKIE) SUROWCE ENERGETYCZNE SYSTEM MIESZANIA I DOZOWANIA ZAGOSPODAROWANIE ROLNICZE ZBIORNIK WSTĘPNY ZBIORNIK FERMENTACYJNY 3 szt. ZBIORNIK POFERMENTACYJNY szt. BUDYNEK TECHNICZNY ENERGIA CIEPLNA ENERGIA ELEKTRYCZNA BUDYNKI INWENTARSKIE ODBIORCY ZEWNĘTRZNI ODBIORCY ZEWNĘTRZNI SIEĆ ENERGETYCZNA Ogólny schemat technologiczny biogazowni w Koczale. #18

18 BIOGAZ Z CUKRU Sieć elektryczna SILNIK GAZOWY moduł kogeneracyjny BIOGAZOWNIA Potrzeby cieplne biogazowni Potrzeby cieplne zakładu Wywar pofermentacyjny Potrzeby elektryczne zakładu CUKROWNIA ZAKŁAD PRODUKCJI BIOETANOLU Melasa Odpady zielone Wytwarzanie biogazu w procesie mezofilnej fermentacji metanowej w układzie kogeneracyjnym. #19

19 KSZTAŁTY KOMÓR FERMENTACYJNYCH OSADU CZYNNEGO a) o stałym nie zatopionym stropie, b) o stałym zatopionym stropie, c) o stropie pływającym #0

20 INSTALACJA PRODUKCJI BIOGAZU NA OCZYSZCZALNI ŚCIEKÓW W TYCHACH 1 ZKF ZKF ZKF Schemat instalacji biogazu w oczyszczalni ścieków w Tychach 1, bloki elektrociepłownicze; 3, zamknięte komory fermentacyjne; 5 dodatkowa zamknięta komora fermentacyjna; 6 instalacja odsiarczania gazu; 7 zbiornik biogazu; 8 pochodnia #1

21 GAZ WYSYPISKOWY Prognoza emisji metanu i dwutlenku węgla z wysypisk komunalnych Rodzaj emisji Rok CH, 10 3 Mg/a 358, 71,5 536,0 675,0 757,0 CO 3, 10 Mg/a 65, 858,1 975,5 18,5 1377,7 Roczna wartość energii traconej z gazem wysypiskowymjest równoważna, m 3 /rok gazu ziemnego. W Polsce gromadzi się rocznie ok. 13 Tg stałych odpadów komunalnych (ok. 5 Gm 3 ). Z 1 Mg odpadów w ciągu 0 lat powstaje przeciętnie 30 m 3 gazu wysypiskowego. Potencjał energetyczny wysypisk śmieci w zakresie możliwości wykorzystania biogazu wynosi w Polsce ok. 595 Mm 3 /rok (850 TWh/rok). #

22 SKŁAD BIOGAZU Z HAŁDY ODPADÓW KOMUNALNYCH Składnik I II III % obj. Metan Dwutlenek węgla Azot Tlen Para wodna 1-1, 1-1, 1-1, mg/m 3 Związki siarki < 150 Związki chloru <50 Związki fluoru 0 5 <5 Halogenopochodne węglowodorów alifatycznych 50 5 <5 Halogenopochodne węglowodorów aromatycznych <50 Metale ciężkie <3 I- przy naturalnym wypływie gazu ze złoża, II- przy odsysaniu i dobrym uszczelnieniu hałdy, III- przy odsysaniu ze źle uszczelnionej hałdy odpadów komunalnych. #3

23 SCHEMAT UJĘCIA GAZU ZE SKŁADOWISKA Schemat ujęcia gazu ze składowiska 1 -uszczelnienie dna, -drenaż odcieków, 3 -składowane odpady, -orurowanie zbierania gazu, 5 - rejon rekultywacji, 6 - studnia gazowa, 7 - studnia kontrolna gazowo-odciekowa #

24 SYSTEM ZBIERANIA ODCIEKÓW System drenażu dennego składowiska odpadów #5

25 USUWANIA SIARKOWODORU Z GAZU WYSYPISKOWEGO c a b (NH ) S x (NH ) S + (x-1)s (NH ) S NH 3 + H S Schemat utleniającego usuwania siarkowodoru z gazu wysypiskowego 1a, 1b, 1c -adsorbery z węglem aktywnym, -kolumna destylacyjna, 3 -zbiornik roztworu siarczku amonu, -pompa #6

26 USUWANIA DITLENKU WĘGLA Z GAZU WYSYPISKOWEGO 1. Metoda Selexol-Kriosol. Wymywanie wodą pod ciśnieniem hpai następnie ogrzanie i rozprężenie do ciśnienia atmosferycznego. Następuje desorpcja CO i regeneracja absorbenta.. Absorpcja etanoloaminami i diglikoloaminami. monoetanoloamina(mea) CH OHCH NH, dietanoloamina(dea) (HOCH CH ) NH diglikoloamina(dga) HOCH CH OCH CH NH. CH OHCH NH + CO + H O (HOCH CH NH 3 ) CO węglan MEA 3. Absorpcja roztworami soli alkalicznych. CO + H O HCO 3 + H + K CO 3 + HCO 3 + H + KHCO 3. Techniki membranowe. retentat bogaty w CH permeat bogaty w CO (O, H O) 5. Adsorpcja na węglowych sitach molekularnych. adsorpcja CO (i O, N ) (5-10 hpa) desorpcja CO, O, N (redukcja ciśnienia do atmosferycznego) #7

27 USUWANIA DITLENKU WĘGLA Z GAZU WYSYPISKOWEGO 6 Schemat instalacji absorpcyjnego usuwania ditlenku węgla z gazu wysypiskowego 1 -absorber, -desorber, 3 -wymiennik ciepła, -chłodnica wodna, 5 wyparka, 6 -separator #8

28 METODY USUWANIA ODORÓW Odkraplacz Schemat instalacji do usuwania odorów metodą złoża biologicznego Schemat instalacji do usuwania odorów metodą osadu czynnego #9

29 OCZYSZCZANIE GAZU WYSYPISKOWEGO Biofiltrdo oczyszczania gazu wysypiskowego #30

30 ZALETY I WADY PRODUKCJI ENERGII Z BIOGAZU ZALETY energia odnawialna i czysta, która nie powoduje zanieczyszczenia środowiska; zmniejszenie zużycie kopalnych surowców energetycznych oraz emisji związków powstających podczas ich spalania; redukcja emisji gazów cieplarnianych, podtlenku azotu i metanu; zdecentralizowana produkcja energii z biogazu nie wymaga budowy linii transmisyjnych i nie występują straty spowodowane jej przesyłaniem; mniejsze ryzyko zanieczyszczenia wód gruntowych i powierzchniowych; możliwość oszczędniejszego gospodarowania wodą; porównywalne koszty produkcji z kosztami produkcji energii elektrycznej z sieci elektroenergetycznej; umożliwienie biednym krajom trzeciego świata podniesienia poziomu cywilizacyjnego; poprawa stanu higieniczno-sanitarnego gospodarstw rolnych; eliminowanie nawozów sztucznych w uprawach rolnych. WADY konieczność ścisłego przestrzegania reżimów procesu fermentacji; wysokie nakłady inwestycyjne. #31