1. Opis technologiczny

Transkrypt

1 1. Opis technologiczny 1.1. Zarys technologii Inwestycja zakłada budowę instalacji, która będzie wykorzystywana do wytwarzania biogazu. Układ technologiczny i metodologia prowadzenia procesu fermentacji beztlenowej zostały opracowane dla budowy elektrociepłowni biogazowej o mocy cieplnej 2,42 MWc i mocy elektrycznej 2,36 MWe, rurociągu biogazowego wraz z infrastrukturą i urządzeniami towarzyszącymi, w tym przyłącza wodociągowego i linii elektroenergetycznych Sn 15 kv wraz z przyłączami energetycznymi, zlokalizowanej na terenach rolniczych we wsi Turobin. Przy produkcji biogazu na cele realizowanego przedsięwzięcia zostanie wykorzystany wsad w całości pochodzenia roślinnego w postaci kiszonek, a mianowicie kiszonki z kukurydzy, trawy oraz żyta (całe rośliny). Wyprodukowany biogaz posłuży następnie jako paliwo gazowe w modułach kogeneracyjnych do produkcji energii elektrycznej. Do produkcji ciepła na potrzeby mieszkańców miejscowości Turobin będzie wykorzystana energia cieplna powstająca z układu chłodzenia agregatów oraz spalin. Ewentualny nadmiar biogazu będzie spalany automatycznie w pochodni. Biogaz, który powstanie w procesie fermentacji metanowej, będzie podlegał oczyszczaniu w górnej części komory fermentacyjnej zawierającej instalację do biologicznego odsiarczania, której praca będzie sterowana automatycznie z budynku sterowni. Oczyszczony biogaz w ten sposób biogaz poprzez blok uzdatniania, schłodzenia i sprężania zostanie skierowany do spalania w silnikach CHP. Uzyskana energia elektryczna będzie przekazana do istniejącej sieci elektroenergetycznej, natomiast ciepło z układu chłodzenia silników oraz odzyskiwane z układu spalin wykorzystywane będzie jako c.w.u. przez cały rok oraz c.o. w okresie grzewczym. Substancja pofermentacyjna przekazywana będzie do zbiornika magazynowego. Będzie ona odbierana przez okolicznych rolników w celu wykorzystania jako nawóz. Dodatkową zaletą realizacji biogazowni na terenach rolniczych jest możliwość rozlewania nawozu pofermentacyjnego w celu nawożenia upraw. Efekt ekologiczny przedsięwzięcia związany jest z wyeliminowaniem zużycia węgla stosowanego dla uzyskania ciepła oraz paliw kopalnych w elektrowniach / węgiel, olej opałowy / spalanych celem uzyskania energii elektrycznej Kalkulacja energii: Do wytwarzania biogazu będą wykorzystane: kiszonka z kukurydzy, kiszonka z żyta oraz kiszonka z trawy. Założono się, że wielkość cząstek substratów nie przekracza 5cm. Zaproponowane rozwiązania technologiczne zostały dobrane specjalnie dla wskazanego przez Inwestora wsadu oraz przewidywanej mocy instalacji biogazowej. Podstawą dla opracowania projektu są dane dotyczące ilości i jakości substratów przekazane przez Inwestora oraz wykonane na ich bazie kalkulacje energetyczne i bilans masowy, zamieszczone poniżej. 1

2 Substraty kiszonka z kukurydzy kiszonka z trawy kiszonka z żyta Suma t/r t/r t/r t/r Zawartość suchej masy kiszonka z kukurydzy 30,0 % kiszonka z trawy 25,8 % kiszonka z żyta 30,0 % Średnio 29,2 % Zawartość suchej masy organicznej kiszonka z kukurydzy kiszonka z trawy kiszonka z żyta 94,0 % SMO 89,0 % SMO 90,0 % SMO Hydrauliczny czas retencji 70,6 dni Pojemność Komory Fermentacyjnej m³ Organiczny ładunek zanieczyszczeń 3,8 kgsmo/m³/d Produkcja biogazu kiszonka z kukurydzy kiszonka z trawy kiszonka z żyta 700 m³/t SMO 550 m³/t SMO 600 m³/t SMO Roczna produkcja biogazu kiszonka z kukurydzy kiszonka z trawy kiszonka z żyta m³/r m³/r m³/r Zawartość metanu kiszonka z kukurydzy 53 % kiszonka z trawy 55 % kiszonka z żyta 55 % Średnio 54 % Wartość kaloryczna Całkowita produkcja biogazu Moc biogazu Moc Agregatu Moc Agregatu (elektryczna) Produkowana energia (elektryczna) Moc Agregatu (cieplna) Produkowana energia (cieplna) 5,4 kwh/m³ m³/r m³/h kw kw kw kwh/r kw kwh/r Nie wliczono własnego zużycia energii na potrzeby biogazowni Podstawa: Agregat pracuje pełną mocą przez cały rok Przy założeniu pracy agregatu pełną mocą przez 95% czasu (8300 godz. na rok) ilość produkowanej energii elektrycznej z biogazu wynosi: kwh/r Do zewnętrznego wykorzystania (poza biogazownią) pozostaje ciepła woda (90 C) w ilości 80% produkowanej energii: kwh/r 2

3 Bilans masowy substratów: Bilans masowy Stężenie metanu 54% Substraty: Kiszonka z kukurydzy Kiszonka z trawy kiszonka z żyta Ogółem Substraty (t/r) Substraty (t/d) 87,67 24,66 24,66 136,99 Zawartość suchej masy (%) 30,0% 25,8% 30,0% 29,2% Zawartość suchej masy (t/r) 9600,0 2322,0 2700, ,0 Zawartość suchej masy (t/d) 26,3 6,4 7,4 40,1 Zawartość suchej masy organicznej (% SMO) 94,0% 89,0% 90,0% 92,5% Zawartość suchej masy organicznej (t/r) Zawartość suchej masy organicznej (t/d) 24,7 5,7 6,7 37 Woda (t/r) Woda (t/d) specyficzna produkcja biogazu-zakres (m³/t SMO) (suchy gaz, warunki normalne Biogaz Produkcja gazu (m³/r) Produkcja gazu (m³/d) Produkcja gazu (t/r) Produkcja gazu (t/d) 21,11 3,80 4,87 29,79 Zawartość wody: 11% mokry gaz 37 C (t/r) mokry gaz 37 C (t/d) 23,44 4,22 5,41 33,06 Przepływ w reaktorze Zawartość suchej masy (t/r) Zawartość suchej masy (t/d) 10 Zawartość suchej masy organicznej (t/r) Zawartość suchej masy organicznej (t/d) 7 Woda (t/r) Woda (t/d) 94 Ilość nawozu pofementacyjnego (t/r) 6 m-cy: m³ Zawartość suchej masy (%) 9,9% 1.3. Sposób podawania substratu Kiszonki roślinne Kukurydza, żyto oraz trawy (rozdrobnione całe rośliny) będą dowożone przez okolicznych rolników na miejsce składowania do silosów i zakiszane. Taki sposób przechowywania biomasy roślinnej umożliwia zapewnienie jednorodnego substratu w ciągu całego roku. Rośliny będą sukcesywnie dostarczane w fazie zbioru na teren silosu w pobliżu biogazowni pojazdami przystosowanymi do przewożenia tego typu produktów, a następnie składowane i zakiszane w poszczególnych komorach silosów przygotowanie kiszonki będzie analogiczne jak w przypadku paszy dla zwierząt, choć zalecane jest większe rozdrobnienie biomasy. 3

4 Podajnik substratów Kiszonka będzie transportowana do podajnika substratów przy użyciu ciągnika z ładowarką. Zasobnik podajnika został zaplanowany pod wiatą w bliskiej odległości od silosu, celem maksymalnego skrócenia drogi, jaką ciągnik będzie miał do przebycia (dystans między miejscem składowania substratów, a podajnikiem). Ma to istotne znaczenie zarówno dla oszczędności paliwa, czasu pracy operatora jak i dla minimalizowania ryzyka zanieczyszczenia środowiska przez gubione cząstki kiszonki. Pojemność zbiornika zasypowego podajnika została dobrana tak, aby wystarczała na 24 godziny. Operator tylko raz dziennie wypełnia zbiornik substratami (kiszonkami w odpowiednich proporcjach) - łącznie ok. 137 ton. Zadaszony dozownik składa się ze stalowej konstrukcji, na której jest umieszczony stalowy pojemnik na 180 m 3 zasobu kiszonek, pod nim znajduje się taśma transportowa i podajniki ślimakowe za pomocą których kiszonki są rozdrabniane i dozowane do tłoka wprowadzającego je do komory fermentacyjnej. Dozowanie odbywa się całkiem automatycznie w odstępach kilkugodzinnych i gwarantuje dokarmianie fermentatora w sposób ciągły przez cały okres. To powoduje wyższą wydajność gazu jak i stały poziom koncentracji gazu. Dane techniczne: podłoga i ściany żelbetowe urządzenie podające podajnik poprzeczny; ślimak części stalowe mające kontakt z substratem wykonane ze stali kwasoodpornej, pozostałe części ze stali czarnej, gruntowanej i lakierowanej Tłok podający pojedynczy tłok podający kołnierz z nożami do rozdrabniania surowca połączenie ze zbiornikiem przez kołnierz potrójne zabezpieczenie ze zbiornikiem za pomocą trzech zaworów pomiar zawartości zbiornika magazynującego (waga) Oprzyrządowanie, elektronika i oprogramowanie pozwalające na zautomatyzowanie użytkowania i zabezpieczenie techniczne zbiornika magazynującego, podajników surowca (ślimaków) i tłoka podającego. 4

5 1.4. Komora Fermentacyjna Dla Biogazowni zaprojektowano dwie komory fermentacyjne, w których będą fermentowały substraty roślinne w granicach temperatur 55 C. B ędą to zbiorniki stalowe pokryte szkłem kobaltowym o łącznej pojemności netto ok ,0 m³ umieszczone na żelbetowej płycie fundamentowej. Dozowanie wsadu do komór fermentacyjnych przez podajnik jest automatyczne, prowadzone zgodnie z przyjętym hydraulicznym czasem przetrzymania oraz w odniesieniu do wartości ładunku organicznego substratów. Poziom wypełnienia w komorach fermentacyjnych jest stały, monitorowany w sposób ciągły. Podczas dostarczania świeżych substratów do komór fermentacyjnych następuje automatycznie przepływ przefermentowanej biomasy do wtórnej komory fermentacyjnej. Zbiornik ma zabezpieczenie przed przepełnieniem, które przy przepełnieniu albo wyłącza doprowadzenie substratu lub uruchamia pompę, która przepompowuje sfermentowaną substancję do wtórnej komory fermentacyjnej. Dodatkowa sonda na samej górze kontroluje min i max poziom zapełnienia i zapewnia optymalny stan cieczy. Dostarczanie wsadu do zbiorników następuje na wysokości dolnego śmigła mieszadła. Jest to proces kontrolowany czasowo. Z boku w ścianach każdego zbiornika znajdują się wizjery z szybą, przez którą widoczny jest przebieg procesu. Mieszanie zawartości komory fermentacyjnej jest prowadzone za pomocą mieszadła pionowego. Pracą mieszadła steruje falownik, umożliwia on również operatorowi kontrolę i regulację pracy w zależności od warunków i wymagań procesu fermentacji. Zastosowane mieszadło jest najlepszym rozwiązaniem z punktu widzenia zachowania najbardziej optymalnych warunków pracy dla biologicznego środowiska, ponieważ pozwala na powolne, ale ciągłe mieszanie. Dla optymalnej pracy bakterii zalecane jest stałe dostarczanie substancji pokarmowych, a następnie dokładne rozprowadzanie pożywienia wewnątrz komór fermentacyjnych. Ma to na celu zapewnienie stabilności i niezawodności biologicznego systemu. Oprócz tego jedynie systematyczne mieszanie gwarantuje stałą temperaturę w całej objętości zbiorników. Ponadto mieszadło pionowe doskonale zapobiega powstawaniu warstwy tzw. kożucha, utworzonego przez cząstki substratu o dużej tendencji do unoszenia się na powierzchni, takiego jak np. kiszonki z roślin. Dzięki takiej koncepcji wszystkie warstwy substratu zostają efektywnie wymieszane. Przeciw wybuchowy układ 5

6 napędowy mieszadła mocowany jest na dachu zbiornika. Do konserwacji przewidziany jest stalowy podest na wysokości układu napędowego wraz z drabiną. Ogrzewanie komory odbywa się za pomocą zewnętrznego wymiennika ciepła. Pompy znajdujące się w pompowni (pomieszczeniu pomiędzy komorą pierwotną i wtórną) pompują część fermentującej biomasy przez wymiennik i ogrzaną wprowadzają z powrotem do komór fermentacyjnych. W pompowni możemy przepompowywać dowolnie substancje lub opróżniać \ napełniać wszystkie zbiorniki. Pompy są zabezpieczone przed nadciśnieniem, zapchaniem i samoistnie się wówczas wyłączają. Na tablicy sterującej wyświetla się wówczas komunikat ostrzegawczy. Ściany i dach zbiornika są ocieplone i izolowane dla redukcji strat ciepła. Odpowiednia izolacja jest osiągnięta poprzez 100 mm warstwę materiału izolacyjnego o współczynniku k = 0,375 W/(m² x K). Ochronę izolacji przed warunkami atmosferycznymi stanowi pokrycie blachą trapezową. Dla ochrony ścian komory fermentacyjnej od wewnątrz przed działaniem kwasów górna część (mająca kontakt z biogazem i skroplinami) jest wykonana z blach o podwyższonej grubości warstwy szkła. Z uwagi na fakt, że odsiarczanie następuje za pomocą wtłaczania powietrza do przestrzeni z biogazem w komorze fermentacyjnej na ścianach i dachu może wykraplać się kwas siarkowy w niewielkich ilościach. Proces fermentacji i wytwarzania biogazu zachodzi w komorach fermentacyjnych. Ponad 90% biogazu będzie produkowane w tych zbiornikach. Zaplanowano proces technologiczny jednostopniowy. Zapach materiału organicznego pochodzącego z substratu wejściowego (kiszonki) jest niwelowany za pomocą mikroorganizmów, w środowisku beztlenowym (bez dostępu powietrza), dlatego nawóz pofermentacyjny nie wydziela prawie żadnego zapachu. Przewidziano hydrauliczny czas retencji wewnątrz komory fermentacyjnej na ok. 70 dni, natomiast wartości organicznego ładunku zanieczyszczeń będą oscylowały w granicach 3,8 kgsmo/(m³ x d). Produkcja biogazu prawie w całości zachodzi w komorach fermentacyjnych. Ze względu na fakt, że przewidziano dwie pierwotne komory fermentacyjne oraz pełniące rolę zbiornika magazynowego dwie wtórne komory fermentacyjne - pracujące szeregowo, rozkład materii organicznej zachodzi prawie całkowicie. Prawdopodobieństwo pozostawienia nierozłożonych substancji organicznych jest zredukowane do śladowych, nieznaczących ilości. 6

7 Dane techniczne: Komora fermentacyjna 2szt. zbiornik ze stali pokrytej szkłem kobaltowym, odpowiadający obliczeniom statycznym i normie EN 206-1, średnica = 18,50m, wysokość h = 18,50m, pojemność V = m³ izolacja cieplna ściany 100mm, blacha trapezowa; grubość = 0,50 mm; izolacja fundamentu,opcjonalnie 100 mm, 0,375 W / (m²/k) Wyposażenie otwory w ścianie komory fermentacyjnej do podłączenia podajnika substratów, wymiennika ciepła, rury gazowej, oprzyrządowania technicznego, właz serwisowy. podłączenia rurowe wizjer kontrolny z szybą 2 x DN 300 bez podświetlania, zawory nadciśnieniowy i podciśnieniowy mierniki: temperatury i poziomu cieczy, drabina i podest do wizjerów oraz na dach odsiarczanie dopasowane do produkowanej ilości gazu Mieszadła pionowe komory fermentacyjnej mieszadła mają za zadanie homogenizować zawartość zbiornika, zapobiegać tworzeniu się pływającej warstwy biomasy na powierzchni oraz osadzania się jej na dnie zbiornika. mieszadło jest wykonane ze stali kwasoodpornej bezpiecznik cieczowy dla zachowania szczelności komory gazowej silnik posiada certyfikat ATEX (Zone 1), i jest wyposażony w falownik Oprzyrządowanie, elektronika i oprogramowanie pozwalające na zautomatyzowanie użytkowania i zabezpieczenie techniczne komory fermentacyjnej, mieszadła i produkcji biogazu. 7

8 1.5. Wtórna Komora Fermentacyjna / Zbiornik magazynowy zamknięty Wtórne komory fermentacyjne stanowią żelbetowe zbiorniki o pojemności netto ok m³. Z uwagi na fakt, że prawie cała produkcja biogazu jest prowadzona w pierwotnych komorach fermentacyjnych, wtórne komory pełnią głównie funkcję zbiorników magazynowych przefermentowanego substratu. Zbiorniki te są wyposażone w gazoszczelne dwumembranowe zbiorniki biogazu i centralną kolumnę. Od kolumny do ścian zbiornika jest zamontowana konstrukcja z tworzywa sztucznego podtrzymującą zbiornik. W przypadku, gdy zbiornik biogazu jest opróżniony ta konstrukcja zabezpiecza wewnętrzną membranę przed zatopieniem w cieczy pofermentacyjnej. Każda wtórna komora fermentacyjna jest wyposażona w dwa zatapialne mieszadła, załączane okresowo dla homogenizacji magazynowanej cieczy. Wtórna komora fermentacyjna również jest wyposażona w warstwę ocieplenia. Stanowi ją warstwa materiału izolacyjnego o grubości : mm i współczynniku k = 0,75 W/(m² x K). Ochronę izolacji przed warunkami atmosferycznymi stanowi pokrycie blachą trapezową. Dwumembranowy zbiornik magazynowy biogazu o pojemności ok m³ pełni zarazem funkcję dachu. Łączna pojemność zbiorników biogazu (2 szt.) wystarczy na zgromadzenie gazu wytworzonego w ciągu około 3 godzin. Poziom gazu jest mierzony w sposób ciągły, a pomiary te służą do automatycznego sterowania mocą modułu kogeneracyjnego sygnał jest doprowadzony do szafy sterowniczej i w zależności od ilości biogazu moduł pracuje pełną lub obniżoną mocą. Magazyny gazu są gazoszczelne, odporne na ciśnienie, trwałe w kontakcie z mediami, odporne na promieniowanie UV, temperaturę i warunki pogodowe. Spełniają następujące wymagania: Wytrzymałość na rozrywanie min. 500N/5 cm Wytrzymałość na rozciąganie 250 N/5 cm Przepuszczalność gazu w odniesieniu do metanu < 1000 cm 3 /m 2 x d x bar 8

9 Pierwotna komora fermentacyjna oraz wtórna komora fermentacyjna są wyposażone w nadciśnieniowy zawór próżniowy, który powinien zadziałać w przypadku awarii. Takie rozwiązanie jest zalecane przez niemieckie normy dot. bezpieczeństwa rolniczych biogazowni. W zbiorniku biogazu zainstalowane są zawory nadciśnieniowe i podciśnieniowe, które pracują hydraulicznie i przypadku nadciśnienia otwierają się i wypuszczają gaz na zewnątrz i przy podciśnieniu nie jest zasysane powietrze z otoczenia. Do mierzenia ciśnienia znajduje się w komorze gazowej sensor, który przy ciśnieniu ok 1mbar jest kalibrowany na 100%. Jeżeli przekroczy się ten stan, gaz wypuszczany jest przez zawory nadciśnieniowe na zewnątrz. Przy zasobie gazu <40% wyłącza się automatycznie agregat prądotwórczy (nie jest to jeszcze podciśnienie). Dodatkowo agregat wyposażony jest w zabezpieczenie podciśnieniowe, które aktywuje się, gdy sensor zawiedzie. Wtedy może powstać podciśnienie. Zabezpieczenie nadciśnieniowe załącza się, gdy awaryjna pochodnia gazowa z technicznych przyczyn nie zadziała. Wydmuch biogazu musi mieć min. 3m powyżej gruntu i min. 1m powyżej końca zbiornika. Koniec zabezpieczony jest daszkiem przed wodą deszczową etc. Oznaczona zostanie strefa wybuchowa. Dane techniczne : zbiornik żelbetowy odpowiadający obliczeniom statycznym i normie EN średnica = 28m h = 6 m V = m³ kolumna żelbetowa do podtrzymania konstrukcji dachu służącego jako zbiornik na gaz. metrowy brzeg ściany wewnętrznej jest wyłożony folią HDPE, górna część ściany zbiornika będzie pokryta warstwą epoksydową izolacja cieplna ściany mm blacha (Trapez) grubość = 0,50 (0,63) mm; izolacja fundamentu mm,0,375 W / (m²/k) pokrycie zbiornika: podwójna folia jako zbiornik magazynowy biogazu o pojemności V = 1 660m 3. Folia zewnętrzna będzie podtrzymywana na poduszce powietrznej, folia jest zaciśnięta na brzegu zbiornika. 9

10 Wyposażenie otwory w ścianie komory fermentacyjnej do podłączenia rury gazowej, oprzyrządowania technicznego, właz serwisowy. podłączenia rurowe wizjery z szybą 2 x DN 300 bez podświetlania, zawory nadciśnieniowy i podciśnieniowy mierniki: temperatury i poziomu cieczy drabina i podest do wizjerów mieszadła zatapialne 2szt 1.6. Zbiorniki magazynowe Powstały w procesie fermentacji beztlenowej nawóz powinien być zmagazynowany między okresami rozlewania go jako płynnego nawozu na polach (zgodnie z polskim prawem min. 4 miesiące). Aby zapewnić wystarczającą pojemność dla okresu 6 miesięcy przewidziano zbiorniki o pojemności brutto łącznej ok m 3 (np. 2 zbiorniki po 6804 m 3 ). Będą to zbiorniki żelbetowe, otwarte (z możliwością przykrycia), bez izolacji oraz doprowadzenia ciepła. Dane techniczne : zbiornik żelbetowy odpowiadający obliczeniom statycznym i normie EN średnica = 38 m h = 6 m V = 6804 m³ Wyposażenie podłączenia rurowe drabina i podest mieszadła zatapialne 2 szt Rurociągi Tworzywo, z którego są wykonane rurociągi zależy od medium oraz umiejscowienia nadziemnego czy podziemnego. Rurociąg biogazu prowadzony jest nadziemnie jak i w ziemi. Składa się z zabezpieczeń (zawory nadciśnieniowe i podciśnieniowe oraz studzienka 10

11 kondensacyjna). Rurociąg jest mrozoodporny ułożony ze spadkiem w ziemi do najniższego punktu studzienki kondensacyjnej. Wprowadzenie rurociągu do kontenerów, w których znajdują się agregaty, jest zabezpieczone przeciwpożarowym zaworem. Tak samo jak rurociąg do awaryjnej pochodni gazowej. Medium substraty nad ziemią substraty pod ziemią biogaz nad ziemią biogaz pod ziemią woda ciepła woda Materiał stal HDPE stal nierdzewna HDPE HDPE HDPE 1.8. Instalacja gazowa Cała objętość produkowanego biogazu jest tłoczona za pomocą sprężarki ze zbiornika magazynowego nad wtórną komorą fermentacyjną do modułu kogeneracyjnego. Na trasie rurociągu gazowego znajduje się zbiornik kondensatu wykraplanego z biogazu. Takie rozwiązanie oraz urządzenia do odsiarczania biogazu są bardzo ważnymi elementami całego systemu, bowiem przyczyniają się do znaczącego wydłużenia czasu eksploatacji modułu kogeneracyjnego. Wykroplony kondensat jest automatycznie odpompowywany do wtórnej komory fermentacyjnej. W czasie nadprodukcji biogazu, związanej np. z konserwacją modułu kogeneracyjnego, nadmiar biogazu spalany będzie w pochodni. Maksymalny przepływ gazu wynosi 1 100m 3 /godzinę. Pochodnia spala biogaz całkowicie pokrywającym ją płomieniem i włącza się automatycznie reagując na poziom biogazu w zbiorniku magazynowym. Biogaz spala się w temperaturze ok C. Zastosowanie tego urządzenia pozwoli uniknąć emisji metanu do atmosfery. Obciążenie i wydajności są zgodne z międzynarodowymi standardami. 11

12 Dane techniczne pochodni: palność przy stężeniu 30 70% CH 4 ciśnienie nominalne pracy 30 do 100 mbar wydajność m 3 /h komora spalania wykonana ze stali kwasoodpornej ukryty płomień kontrola płomienia zawór odcinający płomień Zbiornik kondensatu Podczas przepływu gazu przez podziemne rury gazowe dochodzi do skraplania się pary wodnej. Powstały w ten sposób kondensat spływa do zbiornika, z którego jest wypompowywany i doprowadzony do zbiornika magazynowego. Dane techniczne: zbiornik z elementów wodoszczelnych pompa z automatycznym włącznikiem oprzyrządowanie, elektronika i oprogramowanie do automatycznego i ręcznego sterowania pompą 1.9. Moduły kogeneracyjne Moduł kogeneracyjny to urządzenie, które spalając biogaz produkuje energię elektryczną i ciepło (jednocześnie). Zaprojektowano rozwiązanie w oparciu o 4 moduły kogeneracyjne. Moc elektryczna dwóch większych modułów kogeneracyjnych to 800kW (czyli 2 x 800kW = 1600kW), zaś moc cieplna 810kW (czyli 2 x 810kW = 1 620kW). Moc elektryczna dwóch mniejszych modułów kogeneracyjnych to 400kW (czyli 2 x 400kW = 800kW), zaś moc cieplna 398kW (czyli 2 x 398kW = 796kW). Jeden moduł kogeneracyjny zostanie zainstalowany przy instalacji biogazowej celem dostarczania ciepła na potrzeby procesów biologicznych, natomiast pozostałe trzy agregaty kogeneracyjne będą usytuowane na działce docelowego odbioru ciepła przez odbiorców końcowych. Biogaz będzie dostarczany za pomocą biogazociągu. Sprawność elektryczna w/w modułów wynosi 42,5%. Ciepło odbierane z modułu kogeneracyjnego ma parametry wody grzewczej 90/70. 12

13 Standardowo każdy moduł kogeneracyjny będzie zabudowany w kontenerze wyposażonym w dmuchawę do zwiększania ciśnienia gazu, detektory przeciwpożarowe wewnątrz kontenera, szafę sterującą oraz zewnętrzną chłodnicę wentylatorową. Moduł kogeneracyjny posiada ponadto oprogramowanie umożliwiające zdalną kontrolę parametrów pracy urządzenia, zarówno przez operatora, właściciela biogazowni jak i autoryzowany serwis. Emisja gazów spalinowych i skład spalin są zgodne z europejskimi standardami oraz z polskimi regulacjami i wymaganiami środowiskowymi. Poziom emitowanego hałasu odpowiada stosownym normom. Ponadto istnieje możliwość zastosowania dodatkowego wyciszenia pracy modułu kogeneracyjnego poprzez zainstalowanie obudowy wyciszającej. Cały zakres projektu związany z bezpieczeństwem tej instalacji jest opracowany zgodnie z niemieckimi regulacjami bezpieczeństwa dla biogazowni rolniczych oraz polskimi przepisami dotyczącymi BHP i ochrony przeciwpożarowej. Dane techniczne: 4 x moduł kogeneracyjny moc: 2 x 800 kw el i 2 x 810 kw th 2 x 400 kw el i 2 x 398 kw th sprawności przy 100% mocy znamionowej: elektryczna 42,5%, cieplna 43% możliwość pracy ciągłej z obciążeniem od 50% do 100% mocy znamionowej instalacja olejowa - instalacja doprowadzająca do agregatu wymaganą ilość oleju (zbiorniki oleju, pompa oleju, sterowanie pompą oleju) i odprowadzenie nadwyżek oleju smarującego z agregatu do zbiornika zespół chłodzenia - awaryjny odbiór ciepła produkowanego przez agregat (glikolowe chłodnice wentylatorowe, pompy obiegowe, zawory mieszające itp.), sterowanie pracą chłodnic będzie odbywać się automatyczne ze sterownika agregatu linia zasilania biogazem - system zabezpieczeń i regulacji ciśnienia biogazu (zawór bezpieczeństwa, zestaw zaworów elektromagnetycznych z czujnikami ciśnienia, regulator zerowy ciśnienia, itp.) 13

14 instalacja kominowa wraz z tłumikiem oraz konstrukcją wsporczą instalacja wentylacji - zapewnia doprowadzenie wymaganej ilości powietrza (wentylator powietrza, czujnik temperatury, tłumiki akustyczne powietrza itp.) do spalania oraz odbiór ciepła emitowanego przez agregat przez promieniowanie Pomiary i sterowanie pracą modułu Szafa TEM - moduł kontroli synchronizacji i zabezpieczeń do współpracy z siecią, realizujący następujące funkcje zabezpieczeń: pod- i nad czestotliwościowe pod- i nad napięciowe zwarciowe zwłoczne i bezzwłoczne technologiczne monitoring online parametrów pracy modułu synchronizacja z siecią i monitorowanie pracy generatora regulacja mocy wyjściowej przy przekroczonej temperaturze powietrza wlotowego sterowanie pomocniczymi napędami i urządzeniami panel sterujący możliwość zdalnego odczytu parametrów pracy zespołu kogeneracyjnego, linia ISDN umożliwiająca nadzór pracy urządzenia, połączenie on-line z centrum serwisowym producenta (kontrola parametrów pracy a także ich zmiana w sytuacjach awaryjnych -za pomocą połączenia on-line poprzez modem). Szafa energetyczna wyposażenie wyłącznik generatora do załączania i automatycznej synchronizacji zespołu z siecią z zabezpieczeniem termicznym i zwarciowym system zabezpieczeń współpracujących z czujnikami zabudowanymi na zespole 14

15 Odbiór ciepła wymiennik ciepła (ciecz/ciecz) kompletnie wyposażony rurowy wymiennik ciepła (gaz/ciecz) kompletnie wyposażony Kompresor gazowy kompresor gazowy kontrola przepływu gazu, strony dopływu i odpływu rury ze stali nierdzewnej filtr do gazu, szybko zamykające się zawory włączenie agregatu kogeneracyjnego do instalacji biogazowni podłączenie do pochodni Wyposażenie czujnik przeciwpożarowy czujnik gazowy w pomieszczeniu maszynowym gaśnica kompletne podłączenie rurowe kompletne podłączenie kablowe Odsiarczanie biogazu Zawartość siarkowodoru w biogazie (H 2 S) jest uzależniona od substratów wsadowych. Jego obecność jest odpowiedzialna za korozję w silniku gazowym. W projektowanej biogazowni biogaz jest odsiarczany za pomocą prostej metody mikrobiologicznej. Określona objętość powietrza jest tłoczona do komory fermentacyjnej. Tę czynność wykonuje pompka do powietrza. Ilość powietrza jest dostosowana do zawartości siarkowodoru. Zawartość tlenu jest mierzona, i powinna się zawierać w przedziale pomiędzy 0,1% a 0,8% objętości, nie może ona przekroczyć wartości 6% objętości. Mikroorganizmy wykorzystują tlen w reakcjach metabolicznych i wydzielają czystą siarkę. Jest ona wytrącana jako cienka żółta warstwa w górnej części zbiornika nad przefermentowanym substratem. W tej postaci siarka jest zupełnie nieszkodliwa i może być wyprowadzana wraz z nawozem na pola.. Ta metoda odsiarczania jest wystarczająca dla redukcji H 2 S pomiędzy a ppm ze skutecznością 80-90%. 15

16 1.11. Monitoring biogazowni Praca urządzeń biogazowni oraz przebieg procesu fermentacji podlega ciągłej kontroli. W komorze fermentacyjnej są zastosowane urządzenia służące do pomiaru temperatury i poziomu fermentującego substratu. Wszystkie zamknięte zbiorniki są wyposażone we wskaźniki poziomu cieczy. Kompresory i pompy są kontrolowane przez urządzenia pomiarowe ciśnienia. Istotne punkty węzłowe instalacji wyposażone są w kontrolę zamknięcia / otwarcia zaworów. Produkowany biogaz jest na bieżąco poddawany analizie składu oraz kontrolowana jest jego ilość. Stan wypełnienia zbiornika biogazu jest monitorowany. Istotne parametry pracy biogazowni są mierzone. Wyniki pomiarów są przesyłane do szafy sterowniczej. Nadzoruje ona działanie wszystkich urządzeń biogazowni, wiele kluczowych operacji jest dokonywanych automatycznie. Praca szafy sterującej działaniem układu technologicznego biogazowni jest prowadzona w trybie ciągłym. Jednym z istotnych wskazań jest kontrola poziomu wypełniania biogazem zbiornika magazynowego. Urządzenia sterujące optymalizują pracę modułów kogeneracyjnych tak, aby biogaz był wykorzystany a produkcja energii ciągła i stabilna. W przypadku komunikatów o błędach system automatycznie powiadamia Operatora poprzez telefon komórkowy. Ułatwia to nadzór nad biogazownią. Warto w tym miejscu podkreślić, że dzięki zastosowaniu odpowiednich urządzeń kontrolno pomiarowych oraz systemu monitoringu i powiadamiania nie ma potrzeby ciągłej obecności operatora na biogazowni. Codziennie należy przeprowadzić obchód zabudowań biogazowni, kontroli parametrów pracy urządzeń oraz zapełnienia zasobnika podajnika substratu Rozruch Uruchomienie biogazowni rozpocznie się rozruchem biologicznym. Podstawową procedurą jest kontrola szczelności zbiorników poprzez całkowite napełnienie ich wodą. Tylko w przypadku jeśli zbiorniki są szczelne przez co najmniej 48 godzin, po wyposażeniu końcowym zbiorników rozpoczyna się proces zaszczepiania gnojowicą oraz substancją przefermentowaną wszystkie komory 16

17 fermentacyjne. Po rozpoczęciu produkcji biogazu będzie kontrolowany każdy zbiornik za pomocą wysoce wrażliwych urządzeń (stacjonarnych i przenośnych) do pomiaru metanu w celu wykrycia ewentualnych nieszczelności. Dla rozruchu biogazowni jest konieczne pozyskanie ciepła zewnętrznego dla utrzymania właściwej temperatury pracy bakterii, zanim zacznie pracować moduł kogeneracyjny (4-6tyg.). Po rozpoczęciu produkcji biogazu ciepło pochodzi z modułu kogeneracyjnego. Obok temperatury substratów dobrane zostanie właściwe inoculum (szczepionka) do namnażania bakterii, zwykle jest to starsza gnojowica z większą ilością aktywnych bakterii. Jakość inoculum jest bardzo ważnym czynnikiem dla uruchomienia całej instalacji biogazowej. 17