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]
Download

Vlastnosti zplyňovacích jednotek