Technologie zplyňování biomasy
Obsah prezentace • • • • • • • • • • • • •
Profil společnosti Proces zplyňování Zplyňovací technologie Generátorový plyn Rozdělení technologií Typy zplyňovacích jednotek Čištění plynu Systém GB Gasifired – Vergassen Vlastnosti technologie & výhody Typické aplikace Výběr vhodné vstupní suroviny Využití generátorového plynu Výkonové řady zplyňovacích jednotek
Profil společnosti •
GB Gasifired je uznávaným lídrem v oblasti přeměny biomasy na dřevoplyn a technologie zpracování biomasy – zplyňovací jednotky
•
Námi dodávané technologie zplyňování byly vyvinuty a ve většině případů jsou v provozu v Indii.
•
Usilujeme o pochopení požadavků zákazníka, abychom mohli nabídnout nejen nadstandardní výrobek, ale také nejlepší možné komerční řešení.
•
Snažíme se neustále zlepšovat naše technologie prostřednictvím inovací za účelem zlepšení produktivity a ziskovosti podnikání našich zákazníků.
Proces zplyňování •
Zplyňování je založeno na tepelně chemickém procesu, při kterém dochází k přeměně vstupní suroviny na spalitelný plyn (známý také pod názvem generátorový plyn nebo dřevoplyn) za pomocí zplyňovacího media (obvykle se jedná o vzduch, vodní páru nebo jejich směsi) a tepla.
•
Zplyňovací jednotka představuje v podstatě chemický reaktor, kde se uskutečňuje několik tepelně-chemických procesů, jako jsou: – sušení – pyrolýza – spalování – redukce
•
Většinu biomasových materiálů (dřevo, sláma, tráva atd.) je možné přeměnit v plynné palivo – „generátorový plyn“, které sestává z oxidu uhelnatého, vodíku, oxidu uhličitého, metanu a dusíku.
Základní princip zplyňování
Popis a průběh procesu •
Zplyňovací jednotka je tepelný reaktor, který tepelně krakuje biomasu do plynného stavu vyvozením intenzivního tepla v atmosféře s regulovanou nepřítomností kyslíku.
•
Zplyňovací jednotka s pevným ložem: Biomasa se dodává horní stranou reaktoru a gravitací postupuje směrem dolů na rošt. Při tomto pohybu proudí přes „sušící“, „pyrolýzní“, „řízenou spalovací“ a „redukční“ zónu, v tomto pořadí.
•
Hranice každé z těchto výše zmíněných zón nejsou pevné, ale přechodné.
•
V závislosti na charakteristice dřeva a zatížení se také mění výška každé zóny. Každá z uvedených zón, která se podílí na konkrétní části reakce, má za následek vytvoření „generátorového plynu“ a popela/dřevěného uhlí na konci redukční zóny tam, kde je umístěn rošt.
Generátorový plyn • • • •
•
Teplota plamene generátorového plynu - až 1 100°C. Každý kilogram vzduchem sušené biomasy (obsah vlhkosti 10%) poskytuje cca 2,5 m3N generátorového plynu. Účinnost přeměny při procesu zplyňování: 80%–90%. Hlavními spalitelnými složkami generátorového plynu jsou oxid uhelnatý (20-25% hmot. podíl), vodík (8-10% hmot. podíl), metan (2-4% hmot. podíl) a malá množství dalších plynných hydrouhlovodíků kromě dalších nespalitelných látek, jako jsou oxid uhličitý (8-10% hmot. podíl) a dusík (50-55% hmot. podíl). Ve srovnání se zemním plynem anebo kapalným ropným plynem má tento plyn nižší výhřevnost (4,19 – 5,02 MJ/m3N), ale je možné jej spalovat přímo s vysokou účinností.
Základní rozdělení technologií dodávaných společností GB Gasifired
Souproudá zplyňovací jednotka •
vzduch je přiváděn do sestupného pevného lože, pevná paliva a plyn jsou odváděny dnem
•
vhodná pro jednotky s vnitřním spalováním po řádném pročištění
•
pro aplikace, kde je potřeba čistý topný plyn a regulace teploty
Protiproudá zplyňovací jednotka •
má jasně definované zóny pro částečné spalování, redukci a pyrolýzu
•
vzduch je přiváděn spodem, působí na tok paliva jako protiproud
•
plyn je odváděn z vyššího místa reaktoru
•
nejvyšší účinnost, když plyn stoupá spodním ložem paliva
Fluidní zplyňovací jednotky •
založeny na principu unášení průtoku
•
schopny přeměňovat prakticky jakoukoliv biomasu na generátorový plyn ve vysoké kvalitě s min. podílem dehtu
•
omezení – velikost paliva < 2 mm
•
možnost zplyňovat i paliva s nízkou kvalitou (sójové lusky, hořčičné stvoly, slunečnicové slupky atd. obsahující vysoký podíl popela)
Hlavní znaky technologie fluidního zplyňování biomasy • • • • • • •
flexibilita surovin: vhodný pro téměř všechny druhy biomasy malá velikost plochy vysoká účinnost konverze uhlíku: > 98 % kratší doba najíždění vysoká dostupnost a nízké požadavky na údržbu generátorový plyn s minimálním obsahem dehtu nejvhodnější pro aplikace se středními až vysokými požadavky na tepelnou energii, obvykle od 1 MWth
Systém čištění plynu •
• • •
•
Systém čištění plynu obsahuje horký cyklón, hrubý a jemný filtr. V několikastupňovém cyklónu dochází k odloučení částic větších rozměrů. Systém filtrace horkého plynu GB Gasifired - Vergassen obsahuje unikátní systém jemné filtrace horkého plynu (volitelný), první svého druhu, který umožňuje čištění horkých plynů (teploty až do 600 °C). Suchá filtrace plynu má účinnost přes 96% u částic větších než 10 mikronů. Standardně produkuje čistý plyn s hodnotami prachových částic méně než 80 mg/m3. Nepřímé chlazení plynu Systém GB Gasifired používá pouze nepřímý chladič plynu, čímž je eliminována nutnost mokrého čištění plynu. Z tohoto důvodu. nevzniká žádný „lepivý“ dehet a odpady, obsahující dehet, je možné zpracovat/ukládat.
Čištění plynu - Systém GB Gasifired – Vergassen
Vlastnosti zplyňovacích jednotek • • • • • • • •
standardní návratnost < 36 měsíců plně automatizovaný systém zplyňování a hořáků nízké požadavky na údržbu, jednoduchý provoz kompaktní velikost systémy pro různá paliva – návrh dle druhu paliva systém sušení plynu systém nulového dehtu/odpadu nejvyšší celková účinnost
Výhody technologie GB Gasifired • • • • • • • • • • • • •
jednoduchost a snadný provoz čistý generátorový plyn nízké hodnoty prachových částic vysoká účinnost ( u některých typů až 91%) nepřímé chlazení plynu systém filtrace horkého plynu kompaktní velikost vysoký poměr redukce výkonu rychlé najetí a odstavení chod naprázdno v období nízkého zatížení flexibilita paliva nízké nejen investiční náklady, ale také náklady na provoz a údržbu plně automatizovaný provoz
Systém GB Gasifired VOLITELNÝ MODUL OBSAHUJE: • •
• • • •
Regulátor tlaku reaktoru: k udržení přesného požadovaného množství plynu a jeho kvality. Synchronizátor zatížení: pro kontrolu a regulaci výroby plynu dle požadavku na zatížení. Tak je eliminována možnost přetlakování přebytečného plynu/nízká disponibilita tepla, a také je eliminována potřeba zapálení přebytečného plynu. Automatický provoz filtru: k předcházení problémů jako je ucpání a přenos prachu z filtru. Regulace dle zatížení (volitelná): výroba plynu (a následně spotřeba palivového dřeva) je automaticky regulována tak, aby odpovídala požadavkům tepelného zatížení. Široká škála hořáků vhodných pro jakoukoliv aplikaci (plně automatizované hořáky) PLC panel, dálkové ovládání a monitoring
Typické aplikace Protiproudá zplyňovací jednotka • pro aplikace, kde je přípustné malé množství prachu ve spalinách a kde je vyžadována vyšší teplota plamene • balené kotle • tepelné fluidní předehřívače • všechny typy fritéz • rotační typy trub • tavení hliníku/žíhací pec
Souproudá zplyňovací jednotka • teplota do 600°C • pece pro nepřetržitý provoz (chleba, barviva) • pece pro provoz v dávkách (rotační pece na chleba) • sušky a sušení • kotle • tepelné fluidní předehřívače • žíhací pece • přímo vytápěné rotační pece • motory s vnitřním spalováním a kogenerace
Výběr vhodné vstupní suroviny •
různé typy zplyňovacích jednotek potřebují různé druhy paliva, aby se dosáhlo nejlepší možné účinnosti
Příklady druhů biomasy, které mohou zplyňovací jednotky využít: • souproudý zplyňovací jednotka – dřevo, štěpka • protiproudá zplyňovací jednotka – štěpka • fluidní zplyňovací jednotka – stébelniny, trávy
odpad z obilovin
kusové dřevo
Výběr vhodné vstupní suroviny
pelety
stébelniny
kůra
brikety
pelety
piliny
Využití generátorového plynu Rozdělení: • výroba elektrické energie a tepla ( kogenerace) • přímé spalování plynu pro technologické procesy
Využití generátorového plynu Výroba elektrické energie Spalování plynu v kogeneračních jednotkách • Přeměna na elektrickou energii s vysokou účinností cca 38 – 41,5 %, tepelná účinnost 45 - 49% , ORC moduly Green Machine pro využití tepla. • Výkonové řady 80 kW - 3 000 kW. • Dodavatelé kogeneračních jednotek: Jenbacher, MWM Deutz, Cummins.
Využití generátorového plynu Přímé spalování: 1) využití plynu pro vytápění 2) technologická potřeba • snížení nákladů na paliva přes 50%. • generátorový plyn je možné přivádět potrubím ze zplyňovací jednotky do pecí/topenišť atd. a spalovat jej ve speciálně navržených hořácích namísto fosilních paliv (topný olej/lehká motorová nafta/nafta/zkapalněný ropný plyn/stlačený zemní plyn) • teplá voda, pára, technologický ohřev vzduchu
Výkonové řady zplyňovacích jednotek Našim zákazníkům nabízíme jednotky ve výkonových řadách od desítek kW až po aplikace s výkony v řádu jednotek MW. Výkonová řada [kWe/h]
Spotřeba paliva [kg/h]
[kg/den]
Vyrobená el.energie [t/rok]
[MWh/rok]
80
96
2304
787,2
656
120
144
3456
1180,8
984
200
240
5760
1968
1640
400
480
11520
3936
3280
500
600
14400
4920
4100
800
960
23040
7872
6560
1000
1200
28800
9840
8200
1500
1800
43200
14760
12300
2000
2400
57600
19680
16400
2500
3000
72000
24600
20500
3000
3600
86400
29520
24600
Počet hodin provozu 8 200 [hod/rok] Při vlhkosti biomasy cca 15%.
Děkujeme za pozornost
GB Consulting s.r.o. Hudcova 533/78c 612 00 Brno Czech Republic Tel : 603 201 285 , 733 133 888 Email :
[email protected]
