TECHNOLOGIA ZGAZOWANIA BIOMASY

TECHNOLOGIA ZGAZOWANIA BIOMASY

TECHNOLOGIA ZAPEWNIAJĄCA ENERGIĘ Z OZE Technologia zielona, czysta i ekonomicznie uzasadniona do stosowania przez producenta

ZGAZOWANIE ZALETY Konwersja generalnie niskiej jakości paliwa, które jest niewygodne do użycia lub trudne do spalania w paliwo wysokiej jakości. Taka konwersja następuje w procesie o stosunkowo wysokiej sprawności przetwarzania z pełną kontrolą procesu. Możliwość wyeliminowania prawie wszystkich zanieczyszczeń powietrza związanych z zastosowaniem biomasy. Jest to proces przyjazny środowisku i zmniejsza emisje gazów cieplarnianych. Nakłady inwestycyjne w stosunku do kosztów produkcji energii są najniższe spośród wszystkich znanych alternatywnych technologii OZE, które mogą być zastosowane w małych systemach ciepłowniczych lub lokalnych systemach grzewczych do produkcji energii elektrycznej i ciepła opierając się na lokalnie dostępnych zasobach biomasy, które można pozyskać w stabilnej cenie. Technologia odnawialna, istnieją możliwości pozyskania dotacji lub kredytów preferencyjnych.

ZGAZOWANIE BIOMASA Używana biomasa musi być przygotowana zgodne z wymogami producenta instalacji. Poniższej przykładowa specyfikacja: Wartość opałowa nie mniejsza niż 3600 kcal/kg przy wilgotności 20% Gęstość nasypowa powyżej 200 kg/m3 Temperatura mięknięcia popiołu większa niż 1200 C Zawartość popiołu nie większa niż 5% Maksymalna wilgotność - 20% Minimalne wymiary 15 mm, maksymalne wymiary 75 mm wsadu

ZGAZOWANIE TEORIA Zgazowanie biomasy jest konwersją paliwa stałego (biomasa drzewna, odpady, pozostałości rolnicze, itp.) do mieszaniny gazów palnych zwanych syngazem. Proces ten jest wykorzystywany do różnego rodzaju biomasy i obejmuje jej częściowe spalenie, które zachodzi przy mniejszej ilości tlenu niż jest potrzebne do całkowitego spalenia biomasy. W skład mieszaniny gazów palnych głównie wchodzą: CO + H2 + CH4

PROCES TECHNOLOGICZNY UKŁAD PODAWANIA PALIWA PRZYKŁADOWEJ INSTALACJI Biomasa jest doprowadzana do zgazowarki z pojemnika na biomasę za pomocą przenośnika taśmowego, przenośnika kubełkowego pionowego a następnie poprzez system śluzy z dwoma klapami. Cały układ podawania paliwa jest sterowany automatycznie z wykorzystaniem czujników poziomu więc paliwo dostarczane jest w określonych odstępach czasu.

PROCES TECHNOLOGICZNY PROCESY CHEMICZNE I FIZYCZNE Biomasa przechodzi kolejno przez cztery odrębne procesy odbywające się w zgazowarce: suszenie paliwa, piroliza, spalanie, redukcja.

PROCES TECHNOLOGICZNY DOSTARCZANIE ODPOWIEDNIEJ ILOŚCI POWIETRZA Powietrze jest wprowadzane poprzez dysze umieszczone z boku do centrum złoża paliwa stałego i gaz odbiera się na dole. Urządzenie jest skonstruowane w taki sposób, że zasysa powietrze w kontrolowanych ilościach, co skutkuje uzyskaniem w procesie częściowego utlenienie biomasy i uzyskaniem syngazu.

PROCES TECHNOLOGICZNY KRAKOWANIE SUBSTANCJI SMOLISTYCH W ZGAZOWARCE Bardzo istotnym elementem procesu jest zapewnienie niemal całkowitego zkrakowania substancji smolistych w zgazowarce. W wyniku tego, gorący gaz jest generalnie wolny od substancji smolistych w całym zakresie pracy. Smoły i oleje produkowane w strefie pirolizy ulegają krakowaniu i redukcji w strefie spalania do niekondensujących produktów gazowych przed opuszczeniem zgazowarki. Produkty te są częściowo spalane a smoła podlega również krakowaniu termicznemu, co minimalizuje ilość lotnych substancji smolistych, węglowodorów itp. w produkowanym gazie.

PROCES TECHNOLOGICZNY CHŁODZENIE I OCZYSZCZANIE GAZU Gaz wychodzący ze zgazowarki ma temperaturę ok. 500ºC. Jego zastosowanie w układzie kogeneracyjnym wymaga obniżenia temperatury do temperatury bliskiej otoczeniu. Gaz chłodzony jest już na wyjściu ze zgazowarki za pomocą przenośnika śrubowego z płaszczem wodnym. Chłodzony za pomocą powietrza Następnie w systemie oczyszczania gaz jest chłodzony za pomocą wymienników ciepła.

PROCES TECHNOLOGICZNY CHŁODZENIE I OCZYSZCZANIE GAZU Czyszczenie gazu jest jednym z najważniejszym elementów instalacji. Najskuteczniejszym rozwiązaniem jest system oczyszczania gazu na sucho. Gorący gaz zawiera niewielkie ilości drobnych cząstek popiołu, sadzy i smoły. Gaz jest oczyszczany do europejskich wymagań dla silników gazowych. Stężenie smoły wynosi <5 mg / Nm3. Przykładowe rozwiązanie: Gaz przechodzi przez następujące filtry: filtr workowy, który usuwa cząstki stałe i smoły z gazu filtr trocinowy - dwa lub więcej z tych filtrów są stosowane szeregowo. Trociny stosowane w tych filtrach podlegają okresowej wymianie filtr z wkładem platerowanym (filtr sprawdzający)

PROCES TECHNOLOGICZNY CHŁODZENIE I OCZYSZCZANIE GAZU Zalety systemu suchego oczyszczania gazu: brak bezpośredniego kontaktu wody z chłodzonym gazem, gorące powietrze generowane w chłodnicy gazu podczas jego chłodzenia może być używane do suszenia biomasy. Zarówno cząstki jak i smoła są usuwane w filtrze tkaninowym i są w postaci suchej więc usuwanie staje się łatwiejsze, zmniejszone wielkości filtrów wtórnego oczyszczania mniej miejsca wymagane dla instalacji

POWSTAJĄCY SYNGAZ SKŁAD I ZASTOSOWANIA Poziom czystości i temperatura schłodzonego gazu pozwala na łatwe wykorzystanie go do spalania w silniku gazowym. Przykładowy skład syngazu z biomasy drzewnej: CO - 17 ± 3% H2-18 ± 4% CO2-14 ± 3% CH4-1 - 2.5% O2-0.2 do 0.9% N2 - reszta Wartość opałowa w granicach 1100-1300 Kcal/Nm 3

INSTALACJA ZGAZOWANIA SPRAWNOŚĆ PROCESU ZGAZOWANIA Sprawność procesu (zdefiniowana jako część energii z biomasy, która jest dostępna w wyprodukowanym syngazie) mieści się w zakresie od 70% do 73% w gazie oczyszczonym.

INSTALACJA KOGENERACYJNA PRODUKCJA ENERGII ELEKTRYCZNEJ I CIEPŁA SPRAWNOŚĆ PROCESU SPALANIA Do produkcji energii elektrycznej i ciepła z syngazu wykorzystywane są turbiny lub silniki gazowe. Z uwagi na preferencje produkcji energii elektrycznej z OZE zastosowanie silników gazowych przynosi najlepsze efekty ekonomiczne. Spalanie syngazu wymaga zastosowania silnika gazowego odpowiedniej budowy, który różni się wielkością w stosunku do silnika na gaz ziemny. Na rynku jest kilku producentów tego typu silników z serwisem w Polsce. Sprawność produkcji silników gazowych na syngaz wynosi około 35% produkcji energii elektrycznej i około 47-48% produkcji ciepła.

INSTALACJA KOGENERACYJNA ZE ZGAZOWANIEM BIOMASY PRZYKŁADOWE PARAMETRY PRODUKCJI ISTNIEJĄCEJ INSTALACJI CAŁKOWITA SPRAWNOŚĆ INSTALACJI Parametr Wartość Tolerancja Moc elektryczna netto 995 kwe 10% Nominalna moc cieplna 1.463 kwth 10% Zużycie biomasy - 40% wilgotności 1.591 kg/h 10% Sprawność elektryczna dla biomasy o wilgotności 40% Sprawność cieplna dla biomasy o wilgotności 40% 23,16 % 10% 40,52 % 10% Sprawność ogólna elektrociepłowni 63,68 % 10% Ilość godzin pracy 8.000 h/rok 10%

INSTALACJEKOGENERACYJNE ZE ZGAZOWANIEM BIOMASY POTENCJAŁ Kogeneracyjne instalacje zgazowania biomasy mają szeroki zakres pracy. Można je łatwo uruchomić już przy 50% mocy znamionowej, a zużycie biomasy spada proporcjonalnie do obniżanej mocy. Szeroki zakres wielkości produkowanych zgazowarek biomasowych pozwala na ich zastosowanie do współpracy z jednostkami kogeneracyjnymi od bardzo małych do dużych mocy tj. od 10 kwe do2000kwe. Instalacje te mogą pracować z zastosowaniem różnego rodzaju biomasy jak również przy użyciu zmieszanej biomasy, co ma duże znaczenie przy ograniczonej dostępności jednego rodzaju biomasy lub ograniczeń technologicznych wynikających z właściwości danego rodzaju biomasy.

INSTALACJEKOGENERACYJNE ZE ZGAZOWANIEM BIOMASY ZASTOSOWANIE Kogeneracyjne instalacje zgazowania biomasy jako małe lub średnie jednostki z OZE mają zastosowanie głównie w małych systemach ciepłowniczych, gdzie całoroczne zapotrzebowanie na ciepłą wodę użytkową mieści się w granicach od 100 kw do 1 000 kw. Instalacje te są także doskonałym rozwiązaniem do zastosowania jako mikroinstalacje kogeneracyjne na biomasę dla większych obiektów przemysłowych, obiektów użyteczności publicznej, szkół, szpitali itp. obiektów. Mają także idealne zastosowanie w małych firmach przemysłowych w branży drzewnej do zagospodarowania odpadów produkcyjnych z biomasy.

W PREZENTACJI WYKORZYSTANO MATERIAŁY FIRMY ANKUR SCIENTIFIC DO PRZEDSTAWIENIA PRZYKŁADOWEJ INSTALACJI ORAZ DANE Z PRACUJĄCEJ INSTALACJI OPARTEJ NA TEJ TECHNOLOGII Kontakt: zkusior@crbenergia.pl tel. +48 692 004 491 CRB Energia Sp. z o.o. ul. Narutowicza 18/6 33-100 Tarnów crbenergia@crbenergia.pl tel. +48 14 623 24 20