Biomass pyrolytic digester

Zgazowarki do odpadów EKOD 


PIROLITYCZNA ZGAZOWARKA BIOMASY

Wzrost ceny energii oraz problemu ekologicznego jej wytwarzania zmusza przedsiębiorstwa do poszukiwań nowych rozwiązań technicznych i technologicznych, dzięki którym koszty do tej pory ponoszone będą minimalizowane. Biomasa jako ekologiczny nośnik energii jest coraz częściej stosowana w różnego rodzajach procesach energetycznych. Podczas tradycyjnego spalania drewna szczególnie płyt wiórowych uzyskuje się nie zawsze zadowalające wyniki energetyczne i ekologiczne. Proces w którym drewno poddane jest działaniu energii cieplnej przy ograniczonym dostępie powietrza- tlenu jest suchą destylacją lub pirolizą. Technika zgazowania biomasy w procesie pirolizy umożliwia uzyskanie maksymalnie wysokich sprawności energetycznych przy spełnianiu norm ochrony środowiska.

Dlaczego pirolityczne zgazowanie biomasy jest korzystniejsze ?

Głównie dlatego ponieważ proces produkcji ciepła odbywa się dwufazowo – zagazowanie biomasy zachodzi w generatorze komorowym a wytworzony gaz spalany jest w palniku kotła wodnego lub parowego. Gazem pirolitycznym po uprzednim przygotowaniu można zasilić silnik tłokowy generatora prądu lub użyć jako półprodukt do wytwarzania metanolu.

OPIS ZESPOŁÓW ZGAZOWARKI

Generator gazu

Generator gazu to cylindryczna i stożkowa komora zamknięta od góry stropem. Ściany wewnętrzne komory wykonane są ze specjalnych materiałów odpornych na temperaturę. Zespół dyszowy powietrza jest zabudowany w dolnej części cylindra. Drzwi uchylone do komory umożliwiają dostęp do jej wnętrza celem zainicjowania procesu zgazowania lub dokonania przeglądu.

Śluza załadowcza paliwa – odpadów kawałkowych

Śluza zainstalowana jest w stropie komory generatora. Zadaniem śluzy jest przejęcie paliwa i przekazanie go do komory. Układ podwójnych klap zapewnia kontrolę nad ilością dostającego się do wnętrza “fałszywego” powietrza i eliminuje wydobywanie się gazu z wnętrza komory.

Zespół transportowo-załadowczy odpadów kawałkowych

Zespół transportowo-załadowczy składa się z wciągarki łańcuchowej, wieży z prowadnicami, wózka z kontenerem surowca. Napęd przenoszony jest z silnika przez przekładnię na łańcuchy. Do łańcuchów zamontowano wózek jezdny, poruszający się w torowisku. Kształt torowiska zapewnia opóźnienie kontenera z paliwem , ustawionego i blokowanego na wózku jezdnym.

Zespół usuwania popiołów

Powstający w procesie zgazowywania pozostałości węgla drzewnego i popiołu opadają do dolnej stożkowej części generatora. Tam stygnąc ześlizguje się w stronę ślimaka transportowego. Po uruchomieniu motoreduktora, odpad transportowany jest do zasobnika. W dolnej części zsypu jest śluza wodna.

Rurociąg gazu

Powstający w procesie gaz z górnej części komory zgazowarki, przechodzi do kolektora i dalej do rurociągu transportowego w kierunku palnika/ów/ komory /ór/ spalania.

Instalacje powietrza

Instalacje powietrza zapewniają:
– doprowadzenia powietrza do komory zgazowania; * chłodzenie generatora; * doprowadzenie podgrzanego powietrza do palnika.

Obiegi powietrza zasilane są wentylatorami.

Zespół palnika i komory spalania

Konstrukcja palnika/ów/ i komory/ór/ spalania umożliwia pełne spalenie dostarczonego gazu. Przepustnica palnika wraz z przesłonami pozwala ustawić geometrię płomienia oraz jego rozkład w komorze spalania oraz umożliwia kontrolę nad procesem spalania gazu.

Zespół palnika i komory spalania

Konstrukcja palnika/ów/ i komory/ór/ spalania umożliwia pełne spalenie dostarczonego gazu. Przepustnica palnika wraz z przesłonami pozwala ustawić geometrię płomienia oraz jego rozkład w komorze spalania oraz umożliwia kontrolę nad procesem spalania gazu.

System kierowania i kontroli procesu

System zapewnia automatyczny cykl załadunku surowca do komory generatora, sterowanie procesem odbioru odpadów oraz sterowanie obiegami powierza.

Na płycie czołowej pulpitu operatora umieszczone są elementy sygnalizujące tj. wyświetlacze wskazujące temperaturę, wskaźniki stanu zamknięcia klap, oraz dodatkowe sygnalizatory stanu urządzenia. Umieszczone są też przełączniki służące do ręcznego sterowania procesem. Stany awaryjne występujące podczas pracy urządzenia są sygnalizowane dźwiękowo i optycznie na pulpicie operatora.

Moc zainstalowania

Łączna elektryczna moc zainstalowana na napędach i wentylatorach zgazowarki – 14 kW.

Wentylator wyciągowy spalin posiada silnik elektryczny o mocy – 11 kW

PROCESY ZACHODZĄCE W GENERATORZE ZGAZOWARKI

W generatorze zastosowany został proces dwustopniowej generacji gazu. W pierwszym etapie drewno o wysokiej temperaturze przechodzi proces karbonizacji z wydzielaniem gazów, głównie CO, CO2, i H2O. Produktem ostatecznym tego procesu jest węgiel drzewny o przeciętnym składzie C26H18O2. Złoże węgla drzewnego jest dopalane silnym strumieniem powietrza. Temperatura w dopalanym złożu rośnie do 10500C i wytworzony CO2 ulega redukcji w obecności węgla C do CO. W temperaturach powyżej 8200C para wodna rozkłada się do H2 i O, który wchodzi w reakcję z węglem do CO2. Rozkład pary wodnej jest endotermiczny i prowadzi do utrzymywania wyższej warstwy węgla oraz gazu palnego na poziomie 600 – 7000C.

W normalnym cyklu ulega redukcji i spalaniu około 98 – 99,7 % węgla drzewnego powstającego w procesie zgazowania drewna. Czas przebywania w komorze surowca energetycznego został założony na poziomie 2 – 3h co pozwala na realizowanie dwustopniowego procesu karbonizacji. W przypadku zastosowania drewna z zawartością wody większej niż 15% należy odpowiednio zwiększyć czas jego przebywania w komorze. Powoduje to zmniejszenie wydajności cieplnej urządzenia.

Temperatura procesu zgazowania waha się w granicach od 600 – 7000C. W tych warunkach produkujemy z jednej tony suchego drewna 2000m3 gazu palnego o przeciętnym składzie:

* Gazy palne: * CO 17 – 25% * H2 3 – 5% * CH4 2 – 4% * Gazy pozostałe: * CO2 25 – 33% * N2 30 – 36% * H2O 10 – 15% /w postaci pary wodnej/

Wartość energetyczna 1000m3 gazu wynosi ok. 1,4MW.

Zgazowarka odpadów umożliwia użycie nawet najgorszych gatunków drewna posiadających niską wartość opałową i wysoką wilgotność (do 50%). W prezentowanym generatorze można zgazować kawałki drewna o granulacji do 30 – 40cm.

PODSUMOWANIE

Opisane urządzenie od kilku lat z pełnym powodzeniem eksploatowane jest w zakładzie HOLZWERK Drygały – Polska. Gaz z generatora spalany jest w kotle wodnym o mocy 2,5 MW.

Badania wykonywane przez Polską Akademię Nauk z Krakowa, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski z Olsztyna, Wojewódzki Inspektorat Ochrony Środowiska w Olsztynie i innych wykazały bardzo zadowalające wyniki ekologiczne – emisji spalin, oraz energetyczne. Z pełnym powodzeniem przeprowadzono próby zgazowania innych surowców tj. odpady płyt wiórowych, wierzby, węgla brunatnego, śmieci wysypiskowych, odpadów skór garbarskich.

W zakładzie HOLZWERK budowana jest druga linia zgazowarka – kocioł wodny o mocy 3 MW.

Zgazowarka oprócz systemu załadowczego paliwa kawałkowego będzie wyposażona w podajnik ślimakowy który umożliwi podawanie paliwa rozdrobnionego – pyły, trociny, zrębki.