Befintlig och ny teknik inom biogas

HTML
DOWNLOAD

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "Befintlig och ny teknik inom biogas"

Amanda Ann-Marie Arvidsson
för 9 år sedan
Visningar:

1 Befintlig och ny teknik inom biogas

2 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

3 Biogas Metan Koldioxid Syre Vattenånga Kväve Svavelväte

4 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.

5 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

6 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)

7 Rötningsprocesser Satsvis Deponi Faströtning i reaktor Kontinuerlig Enstegs Tvåstegs

8 Utrustning för rötning (behållare) Behållarna kallas ofta reaktorer Tankreaktor (CSTR) Tubreaktor (plug flow) Anaerob filt (UASB) Satsreaktor (batch) Filterreaktor

9 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

10 Principskiss för en biogasanläggning Fordonsgas Till luft Biofilter Gasrening Mottagning och förbehandling Fackla Enstegs rötning i en tankreaktor Hygienisering Rötkammare Lager för BioGödsel

11 Tankreaktorer med ovanlig form Rötkammare och uppgradering i Linz, Österrike

12 Tankreaktor och efterrötkammare Brogas biogasanläggning på Gotland Foto:,

13 Montering av rötkammare med skruvförband Primär rötkammare Brogas Foto:,

14 Rötkammare med membrantak Tysk anläggning med uppgradering. Majs som primär råvara. Källa:

15 Förbehandling av fasta substrat Fasta substrat kräver oftast förbehandling innan de kan användas i en biogasanläggning med omrörd tankreaktor Krossning Hackning Extrudering Malning Ångbehandling

16 Krossning Mekanisk förbehandling Roterande kedjor Fiberrika substrat Sönderdelar Xergi A/S X-chopper

17 Exakthack Används exempelvis för majs, både till foder och till substrat för biogas Källa: Söderberg&Haak,

18 Extrudering Termomekanisk förbehandling Dubbelskruv Fiberrika substrat Sönderdelar Källa: Lehmann GmbH

19 Extrudering...efter Före...

20 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 Rötkammare 2

21 Torrötning Stapelbara substrat Satsvis utan omblandning eller Kontinuerligt pluggflöde

22 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 Bild: Daniel Tamm,

23 Enstegs- eller tvåstegsprocess Alla nedbrytningssteg på samma plats Gasbildningen sker i boxarna Hydrolys i boxarna, metanbildning i perkolattanken Gasbildningen sker även i perkolattanken

24 Portkonstruktion Sidohängda portar Skjutdörrar Portar som öppnar uppåt Hydraulisk tätning Tätning placerad i porten Bild: Daniel Tamm,

25 Två-stegs containerbaserad Seriq (f.d. Flinga): Tvåstegs/tvåfassytem Flyttbara containrar som rötkammare Stationär metanreaktor Bild: Anders Hjort, Bild: Anders Hjort,

26 Kontinuerliga anläggningar Kräver viss förbehandling Pluggflöde Långsam omblandning Högre substratutnyttjande Slutet system Känsligare Högre tekniknivå, helautomatiserat Jämnare arbetsbelastning Hygienisering enklare Bild: CTU Bild: Archea

27 Principutformning Pluggflöde med efterrötning Enbart pluggflöde

28 Pluggflöde med efterrötning i metanfilter Gammal anläggning för tvåstegsrötning på Skilleby gård i Järna Foto:,

29 Pluggflödesanläggning för flytande substrat Installationer i USA och Vietnam för flytgödsel från nöt Källa:

30 Omrörning och transport Axiell omrörning Vandrande golv Bild: VMAB Bild: Huning Tvärgående omrörning

31 Biogasanläggningar i Sverige 2013 Typ av anläggning Antal anläggningar Gasproduktion, GWh/år Avloppsreningsverk Samrötningsanläggningar Gårdsbiogasanläggningar Industriella anläggningar Deponier SUMMA Data för 2013 (ES2014:09)

32 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

33 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%

34 BIOGAS produktion och användning Råvaror Uppgradering SS Tankning Rötning Förbrukare Kraftvärme Fordonsbränsle Värme

35 Uppgradering av biogas r g p Up g n i r ade Fordonsbränsle Biogas vol-% metan vol-% koldioxid 1 vol-% kväve 3 vol-% vatten 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

36 Uppgradering av biogas Det finns ett antal olika tekniska lösningar Vattenskrubber PSA Nuvarande Kemisk absorption Membran Kryoteknik (kylning) Kommande Processintern Absorption i träaska Enzymer

37 Koldioxid Renad gas Vattenpump Tryckvattenrening (vattenskrubber) Stripper (Desorption) Skrubber (Absorption) Flash Kompressor Biogas Luft Återvunnen metan

38 Vattenskrubberanläggning Containerbaserad anläggning från Malmberg Water

39 PSA Biogas Spolning Desorption CH4-återvinning Tryckutjämning Adsorption HH2S-avskiljning S-avskiljning 2 Kompressor Renad gas Gastorkning Kondensat Koldioxid Vacuumpump Återföring av metan

40 PSA-anläggning Ventiler, ventiler... Containerbaserad anläggning från Carbotech

41 Renad gas Koldioxid Kemisk absorption Kylare Kylare Värmeväxlare Skrubber (Absorption) Pumpar Biogas Stripper (Desorption) Fläkt Värme

42 Anläggning med kemisk absorption Containerbaserad anläggning från Purac Puregas

43 Uppgradering med membran Metan (CH4) > 98 vol-% Relativ permeationshastighet H2 H2O CO2 H2S N2 CH4 C3H8 SNABB LÅNGSAM

44 Membran i närbild Air Liquide membrankassett Evonic membrankassett

45 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,

46 Exempel på konfigurering av membran Koldioxid, vatten, mm Mindre mängd metan Metan och koldioxid återcirkuleras Biogas Renad gas

47 Sammankoppling av membrankassetter Bild:,

48 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

49 Absorption av koldioxid i träaska Källa: JTI Johan Andersson. Presentation Eslöv

50 Uppgraderingsanläggningar i Sverige 2013 Uppgraderingsteknik Antal anläggningar Produktion, GWh/år Vattenskrubber PSA Kemisk absorption SUMMA Produktion av LBG 1 33,5 Data för 2013 (ES2014:09)

51 Transport av gas Gasledning Komprimerad gas Flytande gas

52 Biogasledning Transport av gas från Brogas till Visby. DN 200 8,5 km 52 Foto:,

53 Mobila gaslager Lastning av växelflak med komprimerad gas

54 Ny typ av mobilt gaslager Källa: Nordic Gas Solutions

55 Lidköping biogas med kondensering till LBG

56 Distribution av metan Jämförande data mellan flytande och gasformigt Nm3 som LBG med trailer max cirka Nm3 som CBG per lastbil med ståltankar, cirka Nm3 med komposittankar. Gastryck barg

57 LNG/LBG som drivmedel för tunga fordon Tankning av en lastbil på en LNG-tankstation Tankning av flytande metan

58 Driftsäkerhet Säker drift och säkerhet i driften

59 Säker drift ger Stabil drift i rötkammare Hög och jämn gasproduktion God nedbrytning av substrat Jämn gaskvalitet

60 Säker drift förutsätter Jämn belastning av rötkammare Stabil temperatur i rötkammare God omblandning i rötkammare God funktion för kringsystem

61 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

62 Frågor? - tack för er uppmärksamhet!

Relevanta dokument

Vad är framtiden inom gasuppgradering?

Vad är framtiden inom gasuppgradering? 2010-10-13 Vad är det som bestämmer hur framtiden skall gestalta sig? Det är en intressant filosofisk fråga generellt!...men hur ser det ut för gasuppgradering? Två