MECHANIZM POWSTAWANIA BIOGAZU b a n CH b 8 a n CO b 8 a n O H b a n O H C + + + + 3 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 + + + + + + + # 8 8 8 8 Rodzaj bakterii Temperatura ph optymalna min max mezofilne 33-38 5 5 7,5 termofilne 55-65 0 75 7,5
FAZY PROCESU FERMENTACJI BEZTLENOWEJ 8 7 6 Produkcja biogazu V, m 3 /dobę 5 3 1 Faza wstępna Faza główna Faza końcowa 0 0 0 60 80 100 Czas fermentacji, dni #3
WYDAJNOŚĆ BIOGAZU ziarno żyta 600 łupiny cebuli 50 kiszonka kukurydzy resztki pasz zielonki traw burak cukrowy suche odchody kurze 180 175 170 170 165 resztki żywności 15 obornik bydlęcy 60 gnojowica świńska 0 0 100 00 300 00 500 600 700 Wydajność biogazu, m 3 /t #
BIOGAZOWNIE W POLSCE #5
MOC INSTALACJI BIOGAZOWYCH W POLSCE MW 80 70 60 50 0 30 0 10 0 005 006 007 008 009 010 #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
BIOGAZOWNIA ROLNICZA #8
BIOGAZOWNIA UTYLIZACYJNA #9
POWIĄZANIE BIOGAZOWNI Z GORZELNIĄ #10
INSTALACJA DO PRODUKCJI BIOGAZU ROLNICZEGO #11
INSTALACJA DO PRODUKCJI BIOGAZU ROLNICZEGO TECHNOLOGIA XERGI AS #1
TECHNOLOGIA SCHMIDTA-EGGERGLÜSSA 1 3 7 6 8 5 Schemat produkcji biogazu technologią Schmidta-Eggerglüssa 1 zbiornik biogazu, - zbiornik bioszlamu, 3 - komora fermentacyjna, - transporter, 5 - mieszalnik, 6 - zawiesina, 7 - bioszlam na pole #13
TECHNOLOGIA DUCELLIERA-ISMANA 3 1 5 Schemat produkcji biogazu technologią Ducelliera-Ismana 1 - zbiornik obornika, - komory fermentacyjne, 3 - zbiornik biogazu, - pompa, 5 - wymiennik ciepła #1
TECHNOLOGIA REINHOLDA DARMSTADTA 1 3 6 7 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
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 500-600 tys. zł/m-c, w tym koszty nabycia surowca ok. 60%. Obsługa: 6 pełnoetatowych stanowisk pracy. #16
BIOGAZOWNIA W KOCZALE (POLDANOR SA). Widok biogazowni w Koczale. Układ do skojarzonego wytwarzania energii elektrycznej i ciepła #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
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
KSZTAŁTY KOMÓR FERMENTACYJNYCH OSADU CZYNNEGO a) o stałym nie zatopionym stropie, b) o stałym zatopionym stropie, c) o stropie pływającym #0
INSTALACJA PRODUKCJI BIOGAZU NA OCZYSZCZALNI ŚCIEKÓW W TYCHACH 1 ZKF 1 3 5 8 ZKF ZKF 3 7 6 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
GAZ WYSYPISKOWY Prognoza emisji metanu i dwutlenku węgla z wysypisk komunalnych Rodzaj emisji Rok 1988 000 010 00 030 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,3 10 8 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). #
SKŁAD BIOGAZU Z HAŁDY ODPADÓW KOMUNALNYCH Składnik I II III % obj. Metan 65-60 50-5 5-5 Dwutlenek węgla 3-38 5-35 35-0 Azot 0-15 16-5 Tlen 0 1- -10 Para wodna 1-1, 1-1, 1-1, mg/m 3 Związki siarki 00 150 < 150 Związki chloru 100 50 <50 Związki fluoru 0 5 <5 Halogenopochodne węglowodorów alifatycznych 50 5 <5 Halogenopochodne węglowodorów aromatycznych 5-100 5-50 <50 Metale ciężkie 0-5 0-3 <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
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 #
SYSTEM ZBIERANIA ODCIEKÓW System drenażu dennego składowiska odpadów #5
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
USUWANIA DITLENKU WĘGLA Z GAZU WYSYPISKOWEGO 1. Metoda Selexol-Kriosol. Wymywanie wodą pod ciśnieniem 10-30 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
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
METODY USUWANIA ODORÓW Odkraplacz Schemat instalacji do usuwania odorów metodą złoża biologicznego Schemat instalacji do usuwania odorów metodą osadu czynnego #9
OCZYSZCZANIE GAZU WYSYPISKOWEGO Biofiltrdo oczyszczania gazu wysypiskowego #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