Gasteknik nr. 5, november 2011 [PDF] - Dansk Gas Forening

More documents

Recommendations

Info

F o r g a s n i n g Succesfuld udvikling af biomasseforgasser Ny forgasserteknologi sikrer effektiv omdannelse af vanskelige brændsler til gas, uden at vigtige næringsstoffer som fosfor og kalium går til spilde. I midten af halvfemserne gik den tidligere forbrændingsforsker på Risø, Peder Stoholm og funderede over, hvordan man kunne designe den ultimative proces, der effektivt kunne omdanne vanskelige brændsler som blandt andet halm, gyllefibre og spildevandsslam til en brændbar gas. Her ca. 15 år efter er et 6 MW anlæg sat i drift på Asnæs værket i Kalundborg, hvor an lægget snart vil bidrage med CO 2 neutral produktion af el og varme. Udfordringer ved biomasse Problemet ved en effektiv og bæredygtig udnyttelse af biomasse i termiske processer er: 1) at især de landbrugsafledte biomasser indeholder så store mængder salte (kalium, fosfor osv.), at der pga. belægninger og korrosion ikke kan opnås særligt høje el-virkningsgrader. En ny kulkedel har typisk en el-virkningsgrad på +45 %, hvorimod en ny biomassekedel typisk ligger på maks. 30 %. 2) I mange termiske biomassekoncepter havner salte og næringsstoffer i en flyveaske eller slagge, der typisk sendes til deponi. Næringssaltene bliver taget ud af kredsløbet eller smelter og er dermed utilgængelige for planternes optag. Begge udfordringer kan løses ved at omdanne biomassen til gas, inden den afbrændes, idet det så er muligt at separere de korrosive salte fra gassen og returnere dem som gødning til 6 Gasteknik nr. 5 • 2011 Af Martin Møller, Pyroneer, DONG Energy Figur 1: En lysende flare på nattehimlen var i sommer det sikre tegn på, at der blev arbejdet med at idriftsætte forgasseren. landbruget. På den måde kan den høje el-virkningsgrad bevares og næringsstofferne fordeles under hensyn til både dyrkningsarealernes behov og vandmiljøet. Sådan omdannes biomasse til gas Ved at opvarme biomassen uden tilførsel af for meget ilt kan den omdannes til en brændbar gas. Dette kaldes forgasning og har været praktiseret i rigtig mange år; bl.a. under anden verdenskrig, hvor biler kørte på gas fra en påmonteret træ-forgasser samt i diverse bygasanlæg, hvor kul blev forgasset og efterfølgende sendt rundt til forbrugerne gennem by-nettet. Peder Stoholm var i halvfemserne dog af den overbevisning, at den ultimative proces skulle have en god udnyttelse af biomassen, og gassen skulle kunne bruges til at opnå markant højere el-virkningsgrader, end hvad der opnås i traditionelle biomassekedler. Samtidig skulle processen være skånsom for vigtige næringsstoffer som bl.a. fosfor, så asken kunne recirkuleres til landbruget og indgå i kredsløbet. Peders dilemma var, at hvis procestemperaturen er for lav, er der en stor del af biomassen, der ikke bliver omsat. Er temperaturen derimod for høj, smelter asken, og den bliver klistret og svær at arbejde med. Samtidig
liver vigtige næringsstoffer gjort utilgængelige for planternes rødder. Efter mange timers overvejelser og studier af andres processer kom Peder på et koncept, der i teorien kombinerede en lav driftstemperatur med en høj omsætning. Peder indleverede en patentansøgning påbegyndte udviklingsarbejdet i regi af sit firma, DFBT ApS. Konceptbeskrivelse Brændslet neddeles til en passende størrelse og indføres i et hurtigt fluidiseret pyrolysekammer, hvor mødet med ca. 650 °C varmt sand i en iltfri atmos fære sørger for en hurtig pyrolyse. Pyrolysen efterlader en lille koksrest, der indeholder ca. 20 % af brændslets oprindelige tørre, askefri masse, men godt 30 % af brændværdien. På grund af den høje gashastighed i pyrolysekammeret bliver både sandet og de lette kokspartikler båret op igennem pyrolysekammeret, og i en primærcyklon bliver gas og partikler separeret. Koksen og sandet bliver ledt ned i koksreaktoren, som er en boblende fluid bed bestående af 1-10 masseprocent koks under omsætning (afhængig af brændsel og last), og resten er en blanding af sand og aske. Her tilføres luft og damp, som omsætter koksen til gas, som sammen med de fineste askepartikler blæser ovenud af koksreaktoren og føres til pyrolysekammeret, hvor gassen er med til at skabe hastighed til cirkulering af sand og koks. Askepartiklerne bliver typisk ikke effektivt fanget af den første cyklon, da de er for små og lette, og de føres derfor med gassen til den mere effektive anden cyklon, som separerer asken fra gassen. Asken ledes til en askebeholder, og gassen kan føres ind i en kedel og afbrændes eller benyttes til andre formål. Energien til, opvarmning og pyrolyse af brændslet kommer fra koksreaktoren, hvor reaktionerne er overvejende eksoterme, og tilføres via det cirkulerende sand. Der er således ikke behov for hedeflader, hverken til pyrolyse eller forgasning, da processen termisk kan hvile i sig selv. Temperaturen i koksreaktoren styres ved passende tilførsel af luft, og for at opnå en tilstrækkelig koksomsætning kan der som nævnt også tilføres en mindre mængde vanddamp, som reagerer via endoterme reaktioner. Temperaturen i pyrolysekammeret kontrolleres ved at styre, hvor meget sand der cirkuleres fra koksreaktoren til pyrolysekammeret. Konceptet blev oprindeligt døbt LT-CFB, som står for Lavtemperatur Cirkulerende Fluid Bed. F o r g a s n i n g Figur 2: Illustration af forgasserkonceptet. Den producerede gas er en blanding af N 2 , CO, H 2 , CH 4 og højere kulbrinter. De første pilotanlæg Fra 1999 til 2007 byggede Peder Stoholm i samarbejde med primært DTU i alt tre mindre pilotanlæg til at udvikle teknologien. Alle anlæggene er blevet bygget på DTU og med støtte fra forskellige offentlige forskningsmidler. Det største af pilotanlæggene var på 500 KW og havde til formål at vise, at Peder Stoholms proces også kunne opskaleres. Det viste sig, at konceptet var overordentligt interessant, idet det både kunne opskaleres og har evnet at forgasse adskillige brændsler som halm med højt indhold af KCl, hønsegødning, særdeles askerige gylle- og biogasrestfibre, samt restfibre fra CP- Kelco´s produktion af pektin. DONG Energy tager over DONG Energy havde fulgt udviklingen og indgået aktivt i flere af udviklingsprojekterne. I 2009 besluttede man imidlertid at tage skridtet fuldt ud, og DONG Energy overtog rettighederne til teknologien fra DFBT. Formålet var at færdigudvikle teknologien til industriel størrelse og standard for efterfølgende selv at benytte sig af teknologien og kommercialisere den globalt. Et nødvendigt næste skridt var at foretage yderligere opskalering. Derfor blev det besluttet at igangsætte et projekt, der havde til formål at designe, konstruere > > > Gasteknik nr. 5 • 2011 7
Page 1 and 2: Gasteknik Tidsskrift fra Dansk Gas
Page 3 and 4: I n d h o l d Gasteknik nr. 5 novem
Page 5: Teknologiområde Antal projekter An
Page 9 and 10: elster-instromet a/S ønsker DgF ti
Page 11 and 12: af energien. Solfangerne gav 5 % ti
Page 13 and 14: Primagaz har installeret dette gasv
Page 15 and 16: Dantherm Power har fået installere
Page 17 and 18: Tillæg til Gasteknik • nr. 5 •
Page 19 and 20: Program fredag den 18. november Gas
Page 21 and 22: DGC ønsker Dansk Gas Forening till
Page 23 and 24: D G F å r s m ø d e 2 0 1 1 Upono
Page 25 and 26: Topsøe-koncernen satser på miljø
Page 27 and 28: Biomasse-kraftvarme er meget effekt
Page 29 and 30: Borgmester Thomas Banke, Fredericia
Page 31 and 32: Udfordringer på kv-værkerne For g
Page 33 and 34: IGU Members 74 Charter Members 35 A
Page 35 and 36: Af Bjarne Spiegelhauer Dansk Gastek
Page 37 and 38: DGF-æresmedlem 70 år Et af Dansk
Page 39 and 40: Bestyrelse Formand: Ole Albæk Pede

Gasteknik nr. 5, november 2011 [PDF] - Dansk Gas Forening

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?