Temadag FoU Biogas från avfall och slam, 7 feb 2012 Konstruktion, utvärdering och demonstration av mobila, katalytiska förbränningsanläggningar för reduktion av metanutsläpp och illaluktande föroreningar. Anna-Karin Jannasch
Företagspresentation Företaget bildades 1990 av en grupp forskare från LTH Privatägt företag Dr. Fredrik Silversand, Dr. Tihamer Hargitai, Dr. Lars Gunnarsson and Smidmek-gruppen AB (Göran Liljedahl) Fokus på R & D, marknad och produktion Affärsområden: Energi- och miljöteknik (Cleantech) Huvudkontor i Lund, produktionsanläggning i Reftele/Smidmek (ISO certifierad produktion)
Catator erbjuder: Wire mesh katalysatorer tillsammans med Tekniska lösningar!
Affärsområden: C EMISSION Emissionskontroll C COMBUSTION Värmeproduktion C HYDROGEN Vätgasproduktion C POWER bränslecellssystem
PROJEKTBESKRIVNING Målsättning: Konstruktion, utvärdering och demonstration av mobila, katalytiska förbränningsanläggningar för reduktion av utsläpp bestående av metan och/eller illaluktande föroreningar (svavelväte, ammoniak, VOC). Typ av förbränningsanläggningar: MeshRegenOx (MRO) katalytisk, regenerativ förbränningsanläggning Deodoron katalytisk, rekuperativ förbränningsanläggning Utvärdering labbtester med syntetiska gaser fälttester vid en anläggning för uppgradering av biogas samt vid reningsverk för avfall eller avloppsvatten. Arbetet har genomförts i samarbete med SGC, NSVA, Malmberg Water, Lunds Energi, Borås Energi & Miljö, Läckeby Water samt SP.
MeshRegenOx (MRO) Regenerativ, katalytisk förbränningsanläggning Storlek (Nm 3 /h) Volym (m 3 ) Vikt (kg) 1000 0.6 500 5000 2.8 1000 10 000 6.0 2000-70 Nm 3 /h motsvarande katalysatorbelastningen 20-30 Nm 3 /m 2,h
RESULTAT: MRO Syntetiska gaser Utvärderingstester genomförda vid: Olika förbränningstemperaturer (600-750C) Metanhalter (0.2-0.7 vol% CH 4 ) Luftflöden (30-50 Nm 3 /h) Resultat: Fig. Metanhalt IN =0.2 vol% Elektrisk värmare avslagen vid försök. 97-98 % omsättning fås vid > 660-670 C, omkring 200-300C lägre än då homogen flamförbränning används. Autoterm förbränning från 0.2 vol% metan (1.4 g / m 3 ) och 40 Nm 3 /h.
MRO Fälttester (biogasuppgraderingsanläggning/källby, Lund) Experimentella betingelser: 100 90 Anläggningen placerades uppströms kolfilter, inget svavel! Varierande metanhalter (0.15-0.7 vol% CH 4 ) conversion (%) 80 70 conversion (%) _ MAX conversion (%)_MIN reference data T IN (Luft) =5-6C (labb ~ 20-25C) Luft mättad med vatten 60 Förbränningstemperatur=700 C Luftflöden (30-65 Nm 3 /h) 50 25 30 35 40 45 50 55 60 65 flow rate (Nm 3 /h) Resultat: Omsättning = 89-98 % (40-140 ppm(v) UT) Autoterma förhållanden uppnåddes ej Omsättningen minskade med ökande luftflöde
RESULTAT: MRO simuleringar (CatalystExplorer/Ithink) Skillnaden i resultat mellan labb och fält förklaras framförallt av skillnaden i ingångstemperatur till enheten (=ca 20C). 100 Omsättning metan % 95 90 85 In T= 20 gr C SIM In T = 20 gr C EXP In T= 5 gr C SIM In T =5 gr C EXP 80 35 40 45 50 55 60 65 Flöde (Nm 3 /h)
RESULTAT: MRO simuleringar (CatalystExplorer/Ithink) Katalysatoraktiviteten måste förbättras alt. ökad katalysatormängd krävs. En dubblad katalysatoraktivitet hade sänkt drifttemperaturen vid autoterm drift ca 50C -650C. Tjockare isolering (ca fördubbling) skulle medfört att det varit möjligt att köra autotermt också vid lägre flöden ( < 40 Nm 3 /h). Lägre värde på vändtemperaturen (MRO) bör användas (100 till < 80C) reducerar energiförlusterna från enheten.
Deodoron Rekuperativ, katalytisk förbränningsanläggning Fakta prototyp: 3 /h (skalbar teknik) Förbränningstemperatur: 250-400C Termisk verkningsgrad: ~ 80 % 3 h -1 lämpar sig för mindre kapaciteter (0.1-100 Nm 3 /h) Reduktion av illaluktande föroreningar (H 2 S, VOC, NH 3 )
Deodoron - Resultat Förorening IN UT Plats för fälttest svavelväte 87 ppm(v) < 1 ppm(v) Lundåkraverket/ NSVA metan 2040 ppm(v) 1487 ppm(v) Lundåkraverket/ NSVA etan 70 ppm (v) ej detekterbart Sobacken/Borås Energi & Miljö ammoniak 27 ppm (v) ej detekterbart Sobacken/Borås Energi & Miljö metylmerkaptan 47 ppm (v) ej detekterbart Kompost/Japan ~ 99-100 % reduktion av svavelväte, ammoniak, VOC trimetylamin 2 ppm (v) ej detekterbart Kompost/Japan acetaldehyd 18 ppm (v) ej detekterbart Kompost/Japan formaldehyd 13 ppm (v) ej detekterbart Kompost/Japan etylenoxid 100 ppm (v) ej detekterbart Kompost/Japan ättiksyra 100-250 ppb (v) ej detekterbart Kompost/Japan
Deodoron - Lukttester Lukt orsakad av svavelväte, ammoniak, VOC kunde elimineras m h a Deodoron
Marknadspotential Växande marknadspotential för emissionsreducerande anläggningar till följd av ökande antal biogasanläggningar, hårdare lagstiftning, anläggningarna (biogas/reningsverk) kommer allt närmare våra boendeområden. Catators teknik erbjuder mycket effektiv emissionsreduktion (=Hög renhetsgrad!) Uppskattat försäljningspris vid en produktionsvolym på ett hundratal enheter /år MRO (1000 Nm 3 /h) ~ 600-800 ksek (Typisk RTO/RCO Deodoron: 1 Nm 3 /h 15 ksek 10 Nm 3 /h 30 ksek 100 Nm 3 /h 70 ksek
Slutsatser Catators nätbaserade katalysatorteknik öppnar upp för konstruktion av designflexibla, kompakta och effektiva förbränningsanläggningar för reduktion av metan och/eller illaluktande föroreningar. Konstruktion, utvärdering och demonstration av småskaliga prototypanläggningar (MRO, Deodoron) har genomförts på labb och fält. Tekniken fungerar och kan bli konkurrenskraftig. Vidare optimering krävs m a p katalysator (aktivitet/mängd), värmeåtervinning och inställningar av driftparametrar (MRO!).
För mer info: www.sgc.se/publikationer/rapporter SGC Rapport 248 Construction, evaluation and demonstration of mobile catalytic combustion units for destruction of methane and different odour pollutants www.catator.se TACK!
Förslag på olika katalytiska systemlösningar