Befintlig och ny teknik inom biogas
Befintlig och ny teknik inom biogas Anders Dahl [email protected] 0703-17 25 99 2014-12-04 BioMil AB Anders Dahl BioMil AB ● ● ● ● ● ● Konsulttjänster inom biogas och miljö Över 30 års erfarenhet av biogas Unika expertkunskaper Erbjuder tjänster från idé till färdig anläggning 10 medarbetare Kontor i Lund, Göteborg och Halmstad BioMil AB Anders Dahl Biogas Metan Koldioxid Syre Vattenånga Kväve Svavelväte BioMil AB Anders Dahl Anaerob nedbrytning, rötning Anaerob process, kräver syrefri miljö. Torrhalt cirka 5-25%. Hög torrhalt ---> ”torrötning” Låg torrhalt ---> nedbrytning sker helt i vätskefas Belastning av processen beror på - tid - temperatur ➢ ➢ Kräver tillskott av värme Energirik biogas produceras Läckage från process och restprodukt kan ge emission av metan Felaktig hantering av restprodukt kan ge emission av ammoniak. BioMil AB Anders Dahl Nedbrytning Hydrolys spjälkar fett: till fettsyror kolhydrater: till enkla sockerarter protein: till aminosyror Ättiksyrabildning omvandlar enkla syror till ättiksyra Metanbildning omvandlar ➢ ättiksyra ➢ vätgas och koldioxid till metan Syrabildning bryter ned ➢ fettsyror ➢ socker ➢ aminosyror till enkla syror och vätgas Koldioxid bildas i syra- och metanstegen BioMil AB Anders Dahl Temperaturområden för rötning Psykrofil 10 °C (7-15 °C) Psykrotrof 27 °C (22-30 °C) Mesofil 35 °C (33-42 °C) Termofil 55 °C (45-60 °C) BioMil AB Anders Dahl Rötningsprocesser Satsvis Deponi Faströtning i reaktor Kontinuerlig Enstegs Tvåstegs BioMil AB Anders Dahl Utrustning för rötning (behållare) Behållarna kallas ofta reaktorer Tankreaktor (CSTR) Tubreaktor (plug flow) Anaerob ”filt” (UASB) Satsreaktor (batch) Filterreaktor BioMil AB Anders Dahl Hygienisering Krav på temperatur - tid vid rötning 1. Separat hygieniseringssteg 1 timma vid 70 °C 2. Hygienisering integrerad i rötningsprocess 6 timmar vid 55 °C, med efterföljande rötning där minst 95% av materialet har en medeluppehållstid på 7 dygn vid 55 °C BioMil AB Anders Dahl Principskiss för en biogasanläggning Fordonsgas Till luft Biofilter Gasrening Mottagning och förbehandling Fackla Enstegs rötning i en tankreaktor Hygienisering Rötkammare Lager för BioGödsel Anders Dahl BioMil AB Tankreaktorer med ovanlig form Rötkammare och uppgradering i Linz, Österrike BioMil AB Anders Dahl Tankreaktor och efterrötkammare Brogas biogasanläggning på Gotland Foto: Anders Dahl, BioMil AB BioMil AB Anders Dahl Montering av rötkammare med skruvförband Primär rötkammare Brogas BioMil AB Foto: Anders Dahl, BioMil AB Anders Dahl Rötkammare med membrantak Tysk anläggning med uppgradering. Majs som primär råvara. BioMil AB Källa: www.landschafftressourcen.de Anders Dahl Förbehandling av fasta substrat Fasta substrat kräver oftast förbehandling innan de kan användas i en biogasanläggning med omrörd tankreaktor ➢ Krossning ➢ Hackning ➢ Extrudering ➢ Malning ➢ Ångbehandling BioMil AB Anders Dahl Krossning Mekanisk förbehandling Roterande kedjor Fiberrika substrat Sönderdelar Xergi A/S X-chopper© BioMil AB Anders Dahl Exakthack Används exempelvis för majs, både till foder och till substrat för biogas Källa: Söderberg&Haak, www.sodhaak.se BioMil AB Anders Dahl Extrudering Termomekanisk förbehandling Dubbelskruv Fiberrika substrat Sönderdelar Källa: Lehmann GmbH BioMil AB Anders Dahl Extrudering ...efter Före... BioMil AB Anders Dahl Biogasanläggning med förhydrolys Ensilage mm Gödsel 37 °C Bufferttank Hydrolystank VVX 1A VVX 2B VVX 2A VVX 3 70 °C 72 °C Hygienisering Rötkammare 1 Biogas 37 °C Biogödsel 25 °C 37 °C Efterrötkammare med gaslager VVX 1B Utlastningslager för biogödsel BioMil AB Rötkammare 2 Anders Dahl ”Torrötning” Stapelbara substrat Satsvis utan omblandning – eller – Kontinuerligt pluggflöde BioMil AB Anders Dahl Satsvisa anläggningar ● Garageliknande boxar ● ● Modulbyggt - skalbart ● ● Enkel teknik ● Inga rörliga delar, ingen blandning under rötningen Ympning med rötat material Mer, ojämnt arbete med substrathantering ● Robust process ● Perkolatsystem (lakning) ● Mycket betong ● Kostsam tätning av portarna ● Mycket rördragning ● Blandgas ● Sprinklersystem ● Tidsförskjutning mellan flera rötkammare BioMil AB Bild: Daniel Tamm, BioMil AB Anders Dahl Enstegs- eller tvåstegsprocess ● ● ● Alla nedbrytningssteg på samma plats ● Gasbildningen sker i boxarna Hydrolys i boxarna, metanbildning i perkolattanken Gasbildningen sker även i perkolattanken BioMil AB Anders Dahl Portkonstruktion ● ● ● ● ● Sidohängda portar Skjutdörrar Portar som öppnar uppåt Hydraulisk tätning Tätning placerad i porten Bild: Daniel Tamm, BioMil AB BioMil AB Anders Dahl Två-stegs containerbaserad Seriq (f.d. Flinga): ● Tvåstegs/tvåfassytem ● Flyttbara containrar som rötkammare ● Stationär metanreaktor Bild: Anders Hjort, BioMil AB Bild: Anders Hjort, BioMil AB BioMil AB Anders Dahl Kontinuerliga anläggningar ● ● ● ● ● ● ● ● ● Kräver viss förbehandling Pluggflöde Långsam omblandning Högre substratutnyttjande Slutet system Känsligare Högre tekniknivå, helautomatiserat Jämnare arbetsbelastning Hygienisering enklare Bild: CTU Anders Dahl Bild: Archea BioMil AB Principutformning Pluggflöde med efterrötning Enbart pluggflöde BioMil AB Anders Dahl Pluggflöde med efterrötning i metanfilter Gammal anläggning för tvåstegsrötning på Skilleby gård i Järna BioMil AB Foto: Anders Dahl, BioMil AB Anders Dahl Pluggflödesanläggning för flytande substrat Installationer i USA och Vietnam för flytgödsel från nöt Källa: www.dvoinc.net BioMil AB Anders Dahl Omrörning och transport Axiell omrörning Vandrande golv Bild: VMAB Bild: Huning Tvärgående omrörning BioMil AB Anders Dahl Biogasanläggningar i Sverige 2013 Typ av anläggning Antal anläggningar Gasproduktion, GWh/år Avloppsreningsverk 137 672 Samrötningsanläggningar 23 580 Gårdsbiogasanläggningar 39 77 Industriella anläggningar 5 117 Deponier 60 240 SUMMA 264 1 686 Data för 2013 (ES2014:09) BioMil AB Anders Dahl Dagens biogasproduktion - ca 1,7 TWh/år Ursprung för råvaror till biogasproduktionen 2013 Industriella avlopp 7% Lantbruk 5% Avloppsreningsverk 40% Samrötning avfall 34% Deponier 14% Naturgas ca 10 TWh/år BioMil AB Anders Dahl Biogaspotential i Sverige Fördelning av biogaspotential mellan olika ursprung för råvaror Matavfall 9% Park- och trädgårdsavfall 2% Livsmedels- och annan industri 13% Avloppsslam 5% Lantbruket 71% BioMil AB Anders Dahl BIOGAS – produktion och användning Råvaror Uppgradering SS 15 54 38 Tankning Rötning Förbrukare Kraftvärme Fordonsbränsle Värme Anders Dahl BioMil AB Uppgradering av biogas r g p Up g n i r ade Fordonsbränsle Biogas 50-70 vol-% metan 30-50 vol-% koldioxid 1 vol-% kväve 3 vol-% vatten 0-4000 ppmv 97 vol-% metan 3 koldioxid och luft vol-% Vatten -60 °C i daggpunkt 0-5 ppmv svavelväte svavelväte Koldioxid, vatten och svavelväte måste avlägsnas från biogasen Anders Dahl BioMil AB Uppgradering av biogas Det finns ett antal olika tekniska lösningar Vattenskrubber PSA Nuvarande Kemisk absorption Membran Kryoteknik (kylning) Kommande Processintern Absorption i träaska Enzymer BioMil AB Anders Dahl Koldioxid Renad gas Vattenpump Tryckvattenrening (vattenskrubber) Stripper (Desorption) Skrubber (Absorption) Flash Kompressor Biogas Luft Återvunnen metan BioMil AB Anders Dahl Vattenskrubberanläggning Containerbaserad anläggning från Malmberg Water BioMil AB Anders Dahl PSA Biogas Spolning Desorption CH4-återvinning Tryckutjämning Adsorption HH2S-avskiljning S-avskiljning 2 Kompressor Renad gas Gastorkning Kondensat Koldioxid Vacuumpump Återföring av metan BioMil AB Anders Dahl PSA-anläggning Ventiler, ventiler... Containerbaserad anläggning från Carbotech BioMil AB Anders Dahl Renad gas Koldioxid Kemisk absorption Kylare Kylare Värmeväxlare Skrubber (Absorption) Pumpar Biogas Stripper (Desorption) Fläkt Värme BioMil AB Anders Dahl Anläggning med kemisk absorption Containerbaserad anläggning från Purac Puregas BioMil AB Anders Dahl Uppgradering med membran Metan (CH4) > 98 vol-% Relativ permeationshastighet H2 H2O CO2 H2S N2 CH4 C3H8 SNABB LÅNGSAM BioMil AB Anders Dahl Membran i närbild Air Liquide membrankassett Evonic membrankassett BioMil AB Anders Dahl Uppgraderingsanläggning med membran Källa: 2nd Generation Biodesel and Biogas as a Fuel – Research Activities of a Mineral Oil Corporation Walter Böhme, Head of Innovation OMV AG, Berlin, 27.11.2007 Anders Dahl BioMil AB Exempel på konfigurering av membran Koldioxid, vatten, mm Mindre mängd metan Metan och koldioxid återcirkuleras Biogas Renad gas BioMil AB Anders Dahl Sammankoppling av membrankassetter Bild: Anders Dahl, BioMil AB BioMil AB Anders Dahl Processintern uppgradering Avskiljning av koldioxid från rötkammarinnehåll 81 % CH4, 19 % CO2 med uppgradering 60 % CH4, 40 % CO2 utan uppgradering Källa: JTI – Johan Andersson. Presentation Eslöv 20141121 BioMil AB Anders Dahl Absorption av koldioxid i träaska Källa: JTI – Johan Andersson. Presentation Eslöv 20141121 Anders Dahl BioMil AB Uppgraderingsanläggningar i Sverige 2013 Uppgraderingsteknik Antal anläggningar Produktion, GWh/år Vattenskrubber 36 --- PSA 8 --- Kemisk absorption 9 --- SUMMA 53 907 Produktion av LBG 1 33,5 Data för 2013 (ES2014:09) BioMil AB Anders Dahl Transport av gas ➢ Gasledning ➢ Komprimerad gas ➢ Flytande gas BioMil AB Anders Dahl Biogasledning Transport av gas från Brogas till Visby. DN 200 8,5 km BioMil AB 52 Foto: Anders Dahl, BioMil AB Anders Dahl Mobila gaslager Lastning av växelflak med komprimerad gas BioMil AB Anders Dahl Ny typ av mobilt gaslager Källa: Nordic Gas Solutions BioMil AB Anders Dahl Lidköping biogas med kondensering till LBG BioMil AB Anders Dahl Distribution av metan Jämförande data mellan flytande och gasformigt 30 000 Nm3 som LBG med trailer max cirka 6 000 Nm3 som CBG per lastbil med ståltankar, cirka 11 000 Nm3 med komposittankar. Gastryck 200-250 barg BioMil AB Anders Dahl LNG/LBG som drivmedel för tunga fordon Tankning av en lastbil på en LNG-tankstation Tankning av flytande metan BioMil AB Anders Dahl Driftsäkerhet Säker drift och säkerhet i driften BioMil AB Anders Dahl Säker drift ger ➢ Stabil drift i rötkammare ➢ Hög och jämn gasproduktion ➢ God nedbrytning av substrat ➢ Jämn gaskvalitet BioMil AB Anders Dahl Säker drift förutsätter ➢ Jämn belastning av rötkammare ➢ Stabil temperatur i rötkammare ➢ God omblandning i rötkammare ➢ God funktion för kringsystem BioMil AB Anders Dahl Säkerhet i driften (förutom säkerhet i form av arbetarskydd) ➢ Komponenter som är avpassade för andamål och klimat ➢ Bra rutiner för service och underhåll ➢ Redundans för kritiska komponenter ➢ Optimalt lager av slit- och reservdelar ➢ God kontroll över råvarornas beskaffenhet ➢ Väderskydd/byggnad där så erfordras ➢ Säkring för frost, regn, snö och vind ➢ Ändamålsenlig utformning av larm ➢ Fjärrlarm och fjärrövervakning/-styrning BioMil AB Anders Dahl Frågor? - tack för er uppmärksamhet! BioMil AB Anders Dahl
© Copyright 2024