Zplyňování biomasy – Bioelektrárna
AIR TECHNIC s.r.o. navrhuje a realizuje dodávky technologických celků – bioelektráren na zplyňování dřevní štěpky v generátorech plynu vlastní konstrukce s výrobou elektrické energie a tepla v kogeneračních jednotkách.
AIR TECHNIC s.r.o. v roce 2015 samostatně dokončil vývoj vlastní technologie pro zplyňování dřevní štěpky – generátoru plynu a návazných plynových zařízení pro filtraci, zchlazení a čištění generátorového plynu, včetně ověření technických vlastností a provozní spolehlivosti v komerčním provozu.
Generátor plynu vyvinutý firmou AIR TECHNIC s.r.o. je zapsán na Úřadu průmyslového vlastnictví – podle §11 odst. 1 zákona č. 478/1992 Sb., v platném znění, do rejstříku jako UŽITNÝ VZOR pod číslem 28354.
Zplyňování je termochemická přeměna uhlíkatého materiálu (biomasy) na hořlavé plyny působením vysokých teplot a zplyňovacích médií. Jako zplyňovací médium je používán vzduch nebo směs páry s kyslíkem v závislosti na využití generátorového plynu.
Hlavním produktem je generátorový plyn obsahující plynné složky H2, CO, CO2, CH4, H2O, N2, uhlovodíky a výševroucí pyrolýzní produkty (dehet) a tuhý zbytek často obsahující jisté množství uhlíku, prach a další sloučeniny.
Generátor plynu vyvinutý firmou AIR TECHNIC je atmosférický, souproudý s klesajícím prouděním materiálu (downdraft). Zplyňování biomasy je v generátoru plynu rozděleno do zón – sušení, pyrolýza, oxidace a redukce. Hlavní výhodou tohoto typu generátoru plynu je výroba plynu s nízkým obsahem dehtu vyhovujícího pro spalovací motory.
Výkonnostní parametry bioelektrárny (1 linka)
| Elektrický výkon bioelektrárny (na svorkách KJ) = GP (1 ks) + KJ (1ks)* | 600 až 710 kWe |
|---|---|
| Vlastní spotřeba elektrické energie | 12% |
| Účinnost přeměny energetické hodnoty paliva (w=50%) na el. energii | 31,0 % |
| Množství vyrobené tepelné energie (při venkovní teplotě) t = 0°C | 600 až 710 kWt |
| Spotřeba paliva – dřevní štěpky s výhřevností 8 MJ/kg (w = 50 %) | 0,85 – 1,00 t/h |
*Generátor plynu je možné provozovat i na nižší výkon
Vyšší elektrický a tepelný výkon bioelektrárny je dosažen paralelním řazením jednotlivých linek = kogeneračních jednotek a generátorů plynu s jeho následnou filtrací, zchlazením a čištěním.
Parametry generátorového plynu
Chemické složení generátorového plynu
| H2 | ~ 20-25% |
|---|---|
| CO | ~ 15-30% |
| CO2 | ~ 5-15% |
| CH4 | ~ 1-3% |
| N2 | ~ 40-50% |
Výhřevnost generátorového plynu
| LHV | ~ 5,0 to 6,5 MJ/Nm³ |
|---|
Parametry paliva
Dřevní štěpka
| průměrná výhřevnost | 10,0 (8 až 12) GJ/t |
|---|---|
| průměrný obsah vody | 30-50 % |
Rozměry paliva
velikost částic 8 až 80mm (nastavení štěpkovače na výrobu štěpky o rozměru 50x50x20mm)
maximální rozměr biomasy – délka 100mm, tloušťka 25mm (do 10%)
minimální rozměr biomasy – 8 mm (do 10%)
Schéma bioelektrárny
Energetické schéma
Provozní soubory bioelektrárny
Výroba generátorového plynu
Generátorový plyn je vyráběn zplyňováním dřevní štěpky v generátoru plynu s jeho následnou filtrací, zchlazením a čištěním. Vedlejším produktem výroby generátorového plynu je směs popelu a dřevního uhlí s možností dalšího komerčního využití.
Kogenerační jednotky
Čistý a zchlazený generátorový plyn je spalován v kogeneračních jednotkách, které produkují elektrickou a tepelnou energii. Pro instalaci používáme kogenerační jednotky – např. ELTECO (GUASCOR), GE Jenbacher.
Dopravní cesty a příprava paliva
Příprava paliva se skládá ze sušení dřevní štěpky v teplovzdušné sušárně žlabové konstrukce, odloučení feromagnetických kovů, sjednocení granulometrie a dopravy paliva do generátoru plynu.
Měření a regulace
Zařízení je určeno pro ovládání a regulaci zařízení jednotlivých technologických částí.
Rozvody tepla a chladu
Rozvody tepla a chladu řeší chladicí okruhy pro odvod odpadního tepla od zdrojů tepla technologie zplyňování dřevní štěpky a kogeneračních jednotek. Rozvody tepla a chladu řeší chladicí okruhy pro odvod odpadního tepla od zdrojů tepla technologie zplyňování dřevní štěpky a kogeneračních jednotek.
Odpadní teplo je určeno pro komerční využití a částečně jako vnitřní spotřeba pro sušení štěpky.
Vzduchotechnika
VZT řeší přívod a odvod sušícího vzduchu pro sušení dřevní štěpky, využití spalin z KJ, chlazení rozvaděčů.
Zdroj a rozvody dusíku
Zdroj a rozvody dusíku jsou určeny pro regeneraci a inertizaci zařízení technologie výroby generátorového plynu a pro pneumatické pohony.
Rozvody pomocného paliva – LPG (alternativně zemní plyn, nafta)
Zařízení je určeno pro zapalovací hořák generátoru plynu, stabilizační hořák fléry a nahřívání technologie.