Framtida utmaningar att lösa inom förgasning av biomassa

Transkript

1 Framtida utmaningar att lösa inom förgasning av biomassa Henrik Thunman Energiteknik Institutionen för Energi och Miljö

2 Förgasning en teknik för att producera ett substitut för råolja från biomassa Kemikalier Drivmedel El Värme Biomass Förgasare + gasrening Efterföljande processer

3 Utmaningar kopplade till storskalig introduktion av förgasningstekniken Hur ska processerna utformas? Vilka är de tekniska möjligheterna? Hur kan processerna skalas upp (eller ner)?

4 Drivkrafter bakom Chalmers förgasningssatsning Storskalig produktion av SNG (naturgassubstitut från biomassa) Högeffektiv elproduktion från biomassa med förgasning som förbehandlingsprocess

5 Processimuleringar Cyclone CO 2 absorption Tar reforming Scrubbing step 1 Filter C C C C H Methanation step 1 Heat from combustion Char to combustion Indirect Gasification syngas recycle C H 2 recycle steam H SNG wood fuel CO 2 absorption step 2 Compression Methanation step 2 Membrane separation Final drying

6 Chalmers Förgasare en av världens största förgasare som producerar en kvävefri gas från biomassa Heat, Electricity, Steam Fuel Hot Bed Material Combustible Gas Fuel Air Steam, Flue Gas Or Air

7 Chalmers förgasare genererar generisk information om förgasningsprocessen Sampling of Bed material Sampling of Product gas

8 Utvärdering av förgasningsprocess via matematisk modellering z [m] x [m] y [m] 800

9 Chalmers University of Technology Omblandning av bäddmaterial och bränsle

10 Omvandling av fasta bränslebitar Stack Filter Cooler Condenser CO/ CO2 GC- TCD FB reactor + gas cooling/clean ing On-line gas analyse rs Air N2 HCl+N 2 SO 2 +N 2 Kr + Ar 20 ml/min r B Fc to a e-r 15 l/min capillary E-14 4 l/min Filter Nebulizer O2 FTIR ICP-MS Gas control and distribution units Dataacquisition and control system Reaktor system at SP Reaktor system Universitetet i Aveiro, Portugal Reaktor Chalmers

11 Primär sammansättning Chalmers University of Technology Koks >1000ºC/min <1000ºC/min Total mängd gas Tjära + pyrolysvatten Pyrolysvatten

12 Bäddmaterial och gasrening genom katalytiska reaktioner Reaktor för sintringsförsök SP Gasrening kopplad till Chalmers förgasare Reaktor för utprovning av bäddmaterials katalytiska förmåga

13 Mättekniker för att analysera bäddmaterial SEM, Scanning Electron Microscope SEM-EDX, energy-dispersive X-ray XRD, X-ray diffraction Tidsupplöst X-ray absorption spectroscopy (XAS) för att följa snabba processer i material Tredje generationens synchrotron PSI Schweiz

14 Tvåstegsreformering en ny metod för gasrening Heat from boiler Reformed gas N 2 Air Product gas Cyclone Cooler Super heated steam CLR Air preheater MeO n C Gasifier 800 C 800 C MeO n 850 C Heat Char to boiler

15 Ändring av den kemiska sammansättningen hos tjäror Chalmers University of Technology

16 Förståelse för nedbrytning av tjärkomponenter Equipment for analysis of gasification of single tar components Falltubsreaktor Termogravimetrisk analys

17 Utveckling av gasanalys ICP MS a K - HCl mem 0121 Rel Conc. [Rel. mass] tf87 ; 0 ppm HCl; 0 ppm SO2 tf104 ; 300 ppm HCl; 0 ppm SO2 tf106 ; 0 ppm HCl; 0 ppm SO Time [minutes] Svavelmätning i rågas gaskromatograf och masspektrometer Provtagning i förgasaren

18 Samarbeten universitet och institut Chalmers Energiteknik HTC (kompetenscentrum högtemperatur korrosion) Oorganisk miljökemi Industriell materialåtervinning Skogsindustriell kemiteknik Värmeteknik och maskinlära SP Universitetet i Aviero, Portugal PSI, Schweiz Utökning av samarbeten inom ramen för sökt kompetenscentrum Göteborg Universitet Mittuniversitetet

19 Involverade företag och finansiärer

20 Sammanfattning Sedan 2006 har Chalmers med samarbetspartners utvecklat en omfattande högkvalitativ forskningsaktivitet inom området förgasning av biomassa. Forskningen syftar till att möjliggöra en omfattande utbyggnad av förgasningstekniken i Sverige och inom EU i enlighet med högt uppsatta politiska mål för biodrivmedel och förnyelsebar el från biomassa. Målsättningen med forskningen är att: Utbilda kvalificerad personal Ta fram ny betydelsefull kunskap Utveckla ny teknik