Informativní návrh bioplynové stanice Spišské Tomášovce 800 kWel
předkládá:
LICHNA TRADE CZ s.r.o. K čističce 638 739 25 Sviadnov
vypracoval : Ing. Jan Kozák Pavol Šefčík
1.května 2016
1.
Obsah
1.
Obsah ................................................................................................................................... 2
2.
Investiční záměr .................................................................................................................... 2
3.
Umístění stavby .................................................................................................................... 2
4.
Vliv stavby na životní prostředí.............................................................................................. 3
5.
Návrh technického řešení BPS ............................................................................................. 4 5.1.
Vstupní suroviny ............................................................................................................................4
5.2.
Předpokládaná produkce bioplynu .............................................................................................4
5.3.
Návrh fermentace.........................................................................................................................4
5.4.
Návrh kogenerace .........................................................................................................................5
6.
Vyrobená elektřina ................................................................................................................ 5
7.
Vyrobené teplo ...................................................................................................................... 5
8.
Popis technologického procesu............................................................................................. 6
2.
Investiční záměr
Investičním záměrem investora je postavit ve spolupráci s dodavatelskou společností LICHNA TRADE CZ s.r.o. a Pol´nohospodárskym družstvom Čingov se sídlem ve Smižanech v jeho lokalitě Spišské Tomášovce bioplynovou stanici (BPS) o el. výkonu 800 kW. Tato BPS by zpracovávala vlastní vedlejší živočišné produkty z chovu prasat, hovězího dobytka a drůbeže a cíleně pěstovanou biomasu – senáž a čirok. Vyrobený bioplyn bude spalován v kogenerační jednotce o el. výkonu 800 kW, která vyprodukuje elektřinu a teplo ve formě teplé vody 80°C. Nadstandardním záměrem projektu je využití části přebytečného tepla k výrobě topných pelet v nově vybudovaném objektu. Hlavní surovinou pro pelety bude tuhý podíl odseparovaného digestátu. Přebytečné teplo bude využito také ve stávající výrobně masových produktů v blízkosti budované BPS. Další výhodou tohoto projektu je zabezpečení většiny vstupních surovin do BPS z vlastních zdrojů družstva. Také část trávní biomasy z údržby rozsáhlých okolních luk skončí po dohodě s obcí v BPS jako senáž. Anaerobně stabilizovaný tekutý podíl, digestát, bude používán jako hnojivo při pěstování biomasy a zlepšení bonity vlastních obdělávaných polí a luk.
3.
Umístění stavby 2/8
Stavba BPS bude umístěna na okraji odloučeného zemědělského areálu družstva Čingov na vlastních pozemcích v katastrálním území obce Spišské Tomášovce. BPS bude postavena na nevyužívané části parcelního č. 606/1.Viz příloha.
4.
Vliv stavby na životní prostředí
Provoz bioplynové stanice v areálu bývalého chovu hospodářských zvířat nepovede v žádném případě ke zhoršení vlivu na životní prostředí. Ale výrazně přispěje ke snížení zápachu v areálu chovu zvířat ve Smižanech. Hnoje a kejdy ze Smižan budou pravidelně odváženy v uzavřených prostředcích do BPS v lokalitě družstva Spišské Tomášovce, kde budou ihned zpracovány v uzavřeném procesu. V současné době je surová kejda skladována v otevřených jímkách, kde dochází při delším skladování k pomalému vyhnívání a úniku skleníkových plynů do ovzduší. Totéž se děje i se slamnatým hnojem ukládaným na polní hnojiště. Při vývozu surové kejdy na okolní pozemky v blízkosti obce dochází k obtěžování obyvatel zápachem. Nově při provozu bioplynové stanice budou kejda a hnůj shromážděny v uzavřené homogenizační jímce s následným zpracováním v plynotěsně uzavřených fermentačních nádržích propojených potrubími. Zde projde materiál procesem anaerobní fermentace při teplotě 40°C a době zdržení min. 40 dnů s následným dohníváním v plynotěsně uzavřené skladovací nádrži. Při těchto podmínkách dojde k tzv. anaerobní stabilizaci, kdy materiál vypouštěný k separaci a následně do skladovací nádrže bude mít výrazně nižší intenzitu zápachu, než surová kejda a počty patogenních bakterií budou sníženy o několik řádů. Hnojivové hodnoty takového digestátu zůstanou zachovány stejně jako u surového materiálu. Vyfermentovaný digestát bude po separaci skladován v plynotěsně zastřešené skladovací nádrži, která bude součástí uzavřeného cyklu bioplynové stanice. Ve skladovací nádrži proběhne dohnívání a zbytkový bioplyn bude odveden zpět do strojovny bioplynu k využití. Skladovací kapacita je navržena na šesti měsíční skladovací dobu přes zimní období, kdy nebude možné digestát vyvážet na pole. Při aplikaci digestátu bude vždy používáno zařízení, které zapracuje digestát do orné půdy. Pro naplnění požadované skladovací kapacity budou využity i dvě stávající nádrže o celkové kapacitě 2 500 m3. U kogenerační jednotky bude výrobcem deklarováno splnění emisních limitů dle zákona o ochraně ovzduší a platných nařízení. Toto bude prokázáno autorizovaným měřením během zkušebního provozu. Největším zdrojem hluku je kogenerační jednotka. Ta bude umístěna v hlukově izolovaném kontejneru, kde budou také provedeny úpravy pro utlumení hluku na sání a výfuku kogenerační jednotky. Při provozu bioplynové stanice nebudou vznikat žádné pevné nebo kapalné odpady.
3/8
5.
Návrh technického řešení BPS
5.1.
Vstupní suroviny Q (t/d)
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Hovězí hnůj Kejda prasat Kejda hovězí Senáž Čirok Drůbeží trus Škrobová voda Celkem
Naředění Q
5.2.
TS (%)
27,4 13,7 13,7 16,0 14,0 3,0 11,6 99,4
50,0 t/d 149,4 t/d
22 6 9 33 19 42 0,35 ø 17,4
1,8 % ø 12,2 %
Množství sušiny (kg/d) 6 028 822 1 233 5 280 2 660 1 260 41 17 324
900 kg/d 18 224 kg/d
Předpokládaná produkce bioplynu Q1 = 1 781 m3/den –hovězí hnůj Q2 = 342 m3/den – kejda prasat Q3 = 315 m3/den – kejda hovězí Q4 = 2 700 m3/den - senáž Q5 = 1 956 m3/den - čirok Q6 = 390 m3/den – drůbeží trus Q7 = 16 m3/den – škrobová voda -----------------------------Qc = 7 500 m3/den = 312,5 m3/ hod
5.3.
Návrh fermentace Užitečný objem fermentace Doba zdržení celkem Teplota fermentace
Vuž = 6 000 m3. HRT = 40 dnů T = 40°C
Fermentace: 4/8
2 ks ocelová smaltovaná nádrž 22,29 m, H = 8,66 m, Vuž = 3 000 m3 Membránové kuželové zastřešení se středovým sloupem . 3 ks horizontální pádlová míchadla REMEX. Tepelná isolace 160 mm, opláštění. Vnitřní ohřev fermentoru trubkovým hadem po obvodu. Vestavěný membránový plynojem s objemem V = 900 m3.
Skladování digestátu: QVstup = 149,4 t/d Qvýst = 140,4 t/d
TS = 12,2 % TS = 7,2 %
Separace (šnekový separátor) - separát 39,2 t/d - fugát 101,2 t/d odečet ředění - 50,0 t/d Digestát pro uskladnění: 51,2 t/d Skladovací kapacita pro 6 měsíců:
suš. 18,2 t/d zb. 9,2 t/d TS = 23 % a 365 dni = 14 308 t/rok TS = 1,8 %
V = 6 x 30 x 51,2 = 9 216 m3 2 500 m3 (stávající sklady) 6 716 m3
1 ks smaltovaná zastřešená nádrž ø 30,00 x 10,09, Vuž = 6 750 m3 Včetně 3 ks horizontálních vrtulových míchadel s obslužnými plošinami.
5.4.
Návrh kogenerace KG1 – na BPS v areálu družstva Čingov 1 ks QUANTO D 770
Elektrický výkon Tepelný výkon Spotřeba bioplynu
6.
800 kW 810 kW 3 290 Nm /hod při obsahu 65 % CH4 3 335 Nm /hod při obsahu 56 % CH4
Vyrobená elektřina Qel = 800 x 22,4 x 365 = 6 540 800 kWhel/rok
7.
Vyrobené teplo 5/8
Qth =
810
x
22,4 x 365
Spotřeba pro ohřev fermentace Teplo k dispozici
8.
=
6 622 580 kWhth/rok - 2 120 000 kWhth/rok 4 502 560 kWhth/rok
( 810 kW/h) ( 260 kW/h) ( 550 kW/h)
Popis technologického procesu
Výchozím zařízením bioplynové stanice bude nová uzavřená homogenizační jímka s objemem 200 m3 u vjezdu do areálu BPS. Homogenizační jímka je vybavena dvěma výkonnými míchadly a dvěma čerpadly. Do homogenizační jímky budou pevné suroviny naváženy přes odklápěcí víko ve stropu, tekuté suroviny budou stáčeny z cisteren hadicí přes hrdlo přímo do jímky. Po homogenizaci v jímce bude směsná biomasa automaticky v pravidelných intervalech přečerpávána do obou fermentorů. Fermentace proběhne v obou fermentorech současně při mezofilní teplotě 40°C při době zdržení min.40 dnů s následným dohníváním v plynotěsně zastřešené skladovací nádrži. V zastřešené strojovně mezi fermentory je umístěno centrální čerpadlo kalu, kterým je možné přes rozdělovač kalu libovolně přečerpávat kal mezi fermentory a skladovací nádrží. Z fermentačních nádrží je čerpán vyfermentovaný digestát na separaci, která je umístěna u skladovací nádrže. Po separaci digestátu odtéká fugát do zastřešené skladovací nádrže a tuhý separát padá do připravených kontejnerů a je odvážen buď do peletárny nebo na polní hnojiště. Po naplnění skladovací nádrže je stabilizovaný digestát odvážen přes výdejní místo cisternami buď do stávajících skladovacích nádrží v areálu družstva nebo je přímo aplikován jako hnojivo na pole a louky. Bioplyn vznikající ve fermentorech je shromažďován ve vestavěných membránových plynojemech na obou fermentorech. Odtud proudí plynovým potrubím přes strojovnu bioplynu do jednotky pro úpravu bioplynu, kde je odvodněn, odsířen a plynovým dmýchadlem dopraven ke kogenerační jednotce. Kogenerační jednotka o el. výkonu 800 kW bude umístěna v samostatném, zvukově izolovaném kontejneru blízko nové trafostanice kam bude vyvedena vyrobená elektřina. Vyrobené teplo z této KGJ bude přednostně zabezpečovat ohřev fermentorů. Přebytečné teplo bude využíváno ve výrobně topných peletek popřípadě ve výrobně masa. Kromě kogenerační jednotky a jejího příslušenství bude v kontejnerech umístěna i strojovna bioplynu spolu se strojovnou tepla s rozdělovačem teplé vody pro ohřev fementorů a další využití a el. rozvodna s velínem pro obsluhu s občasným pobytem. Vyrobená elektřina bude vyvedena z KGJ do nového transformátoru s výkonem 1000 kVA, který bude umístěn ve zděném objektu trafostanice. Odtud bude vyrobená elektřina VN přivedena k nejbližšímu připojovacímu bodu VN. Bioplynová stanice bude vybavena systémem měření, řízení a regulace, který umožní obsluze pouze občasnou kontrolní činnost s minimální účastí na řízení technologického procesu. Důležité provozní údaje budou zobrazeny na obrazovce počítače s možností kontroly a případného ovládání. 6/8
9.
Informativní seznam technologie
Stavební část 1 ks homogenizační jímka betonová zakrytá V = 200 m3 1 ks betonový základ pod skladovací nádrž pr. 30,0 m 2 ks betonové základy pod smaltované fermentory 22,29 m základ pod kontejnery a sloupy potrubí, pod separaci uzemnění, hromosvod, venkovní osvětlení zemní práce, terénní úpravy přístupové komunikace, zpevněné plochy neobsahuje: uložení teplovodu pro využití mimo BPS Technologická část 1 ks vybavení homogenizační jímky, míchání, čerpání 2 ks kompletní fermentory 3 000 m3, vč. plynojemu 900 m3 1 ks kompletní zastřešená skladovací (dohnívací) nádrž 6 750 m3 vč. míchadel a obslužných plošin 1 ks KGJ s el. výkonem 800 kWel vč. příslušenství (v kontejneru) 1 ks jednotka pro úpravu bioplynu s přístřeškem 1 ks šnekový separátor vč. příslušenství a zastřešení strojovna bioplynu vč. zabezpečení, plyn. ventilátoru, plynoměru analyzátoru bioplynu, odvodnění bioplynu (v kontejneru) rozvody tepla pro ohřev fermentace s rozdělovačem pro napojení rozvodů pro další využití tepla 1 ks hořák zbytkového plynu venkovní potrubní rozvody kalů, plynu, vody, armatury, nátěry, izolace Strojovna fermentace, centrální čerpadlo, rozvody kalů v přístřešku el. silnoproud, vyvedení el. výkonu NN do trafostanice 1 ks trafostanice olejová o výkonu 1000 kVA automatický systém řízení BPS s vizualizací (v kontejneru) inženýrská činnost, zkoušky, revize, zaškolení, uvedení do provozu prováděcí projektová dokumentace technologie neobsahuje: teplovody k objektům mimo BPS.
7/8
10.
Lhůty a garance Dodací lhůty: kogenerační jednotka ostatní technologie
7 měsíců 3 měsiců
8/8
