Chalmers förgasare - Business Region Göteborg
Chalmers förgasare - Business Region Göteborg
Chalmers förgasare - Business Region Göteborg
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
<strong>Chalmers</strong> <strong>förgasare</strong>
Hur fungerar <strong>Chalmers</strong> <strong>förgasare</strong>?<br />
1. I denna reaktor, som i vårt fall är en<br />
hetvattenpanna för<br />
fjärrvärmeproduktion (kan även vara<br />
en kraftvärmepanna), förbränns<br />
koksen och producerar den värme<br />
som processen kräver. Värmen<br />
absorberas av sandpartiklar.<br />
2. Den varma sanden transporteras från<br />
den första reaktorn till andra (3).<br />
Bägge reaktorerna utgörs av<br />
fluidiserade bäddar med sand som<br />
bäddmaterial.<br />
3. I denna reaktor kyls sanden ner av<br />
bränslet och ånga tillförs. När<br />
bränslet värms upp avger det sin fukt<br />
och en stor del av massan (flykt) som<br />
en brännbar gas, vilken är den<br />
eftertraktade produkten.<br />
4. Den del av bränslet som inte<br />
omvandlas till gas, koksen,<br />
transporteras tillsammans med<br />
sanden tillbaks till den första<br />
reaktorn.<br />
Vad består ett biobränsle av och hur omvandlas det?<br />
Fukt:<br />
När biobränsle kommer till en förgasnings- eller<br />
förbränningsanläggning är dess fukthalt mellan 10 och<br />
70%. Fukten kokas bort från bränslet när det har värmts<br />
upp till ca 100 °C<br />
Flykt:<br />
Flykt är den del av bränslet som avgår som en brännbar gas<br />
när bränslet värms upp till mer än 500 °C. Mellan 70 och 95<br />
% av den torra massan hos ett biobränsle utgörs av flyktiga<br />
beståndsdelar<br />
Koks:<br />
Den återstående delen av bränslet är koks. Koksen består<br />
nästintill av rent kol och kan antingen förbrännas med<br />
hjälp av syre och omvandlas till koldioxid och värme eller<br />
förgasas med hjälp av t.ex. vattenånga till kolmonoxid och<br />
vätgas. Denna process kräver att värme tillförs<br />
Aska:<br />
Askhalten i biomassa är låg, vanligtvis under 1 % av den<br />
torra massan. Dock innehåller askan ämnen som bidrar till<br />
att biomassa anses som ett besvärligt bränsle.
Till vad kan man använda den gas som produceras?<br />
För denna teknik finns tre huvudspår, vilka är produktion av<br />
• Syntetisk naturgas (SNG), även kallad biometan eller biogas<br />
• Syntetiska drivmedel, metanol, DME (dimetyleter), FT-Diesel (Fisher-Tropsch Diesel), etanol<br />
• Bioolja
Varför görs denna satsning på <strong>Chalmers</strong>?<br />
Sedan 20 år finns en unik forskningspanna som används för att värma <strong>Chalmers</strong><br />
campus. Pannan är en 12 MW cirkulerande fluidiserad bäddpanna och det är denna<br />
panna som har kompletterats med en biomassa<strong>förgasare</strong>. Pannan är unik då den är<br />
byggd och drivs som en produktionsanläggning, men alla system har<br />
överdimensionerats och den har utrustats med ett stort antal fasta mätinstallationer,<br />
samt hål för sondmätningar. Det gör att pannan har en oöverträffad driftflexibilitet<br />
samtidigt som förloppen kan studeras i detalj. Följaktligen är det inte utrustningen<br />
utan fantasin som vanligtvis sätter gränsen för vad som kan undersökas.<br />
Till exempel, kan pannan användas för att förbränna de flesta bränslen; kol, biomassa,<br />
avloppsslam, olja och gas var för sig eller i olika blandningar (sameldning).<br />
Unikt är även samarbetet mellan Akademiska hus, <strong>Göteborg</strong> Energi och <strong>Chalmers</strong>:<br />
<strong>Chalmers</strong> - forskning<br />
Akademiska hus - drift och underhåll<br />
<strong>Göteborg</strong> Energi - uppkoppling mot fjärrvärmenät, ägare av <strong>förgasare</strong>n<br />
Akademiska hus och <strong>Göteborg</strong> Energi stödjer även forskningsverksamheten finansiellt
Vad är en fluidiserad bädd?<br />
Om man har en bädd med partiklar (t.ex. sand) och blåser en gas (t.ex. luft) upp genom denna krävs ett<br />
visst arbete. Ökar man gasflödet genom bädden kommer man till slut åstadkomma en tillräckligt stor<br />
kraft så att bädden lyfter - fluidiserar. Gas utöver den mängd som krävs för att fluidisera bädden<br />
passerar genom denna i bubblor, man kan säga att bädden kokar och man har vad man kallar en<br />
bubblande fluidiserad bädd. I detta tillstånd beter sig bädden som en vätska som man kan få att rinna<br />
mellan sina olika burkar (reaktorer).<br />
Ökar man gashastigheten ytterligare kommer till slut gasens hastighet bli större en den högsta<br />
fallhastighet de enskilda sandkornen har och dessa kommer att följa med gasen ut från reaktorn, eller<br />
falla ner längs reaktorns väggar. De partiklar som lämnar reaktorn separeras från gasen i en<br />
efterföljande cyklon och förs därefter tillbaks till bädden och man har vad man kallar en cirkulerande<br />
fluidiserad bädd.<br />
Hur är <strong>förgasare</strong>n kopplad till pannan?
Vad är unikt med denna <strong>förgasare</strong>?<br />
• Det är den största forsknings<strong>förgasare</strong> för biomassa som finns i världen<br />
- om den optimerades för drivmedelsproduktion skulle den kunna producera<br />
drivmedel för 500 bilar, vilket även gör den till en av världens tio största<br />
anläggningar för produktion av en kvävefri produktgas från biomassa (vilket är<br />
en förutsättning för drivmedelsproduktion)<br />
• Flexibilitet - anläggningen är byggd för maximal flexibilitet relaterat till drift<br />
och bränsleval<br />
• Möjligheterna att följa processen – anläggningen har utrustats så att förloppen<br />
kan följas i detalj något som idag inte kan göras i någon annan existerande<br />
anläggning<br />
• Samarbetet mellan en forskande institution, en driftorganisation och<br />
energileverantör – endast marginalkostnaden för forskningen behöver täckas<br />
samtidigt som forskningsresultaten direkt kan bidra till utveckling av den<br />
industriella processen<br />
• Bränsleeffekt 2-4 MW<br />
- Max tillförd bränsleeffekt hittills<br />
2.2 MW<br />
• Fluidiseringsmedium<br />
- Ånga<br />
- Rökgas<br />
- Luft<br />
• Temperatur 550-950 °C<br />
• Möjlighet att kontrollera bränslets<br />
uppehållstid i förgasningsreaktorn<br />
- Styrning av cirkulationsflödet av<br />
bäddmaterial<br />
- Justering av bäddhöjd<br />
• Bränsleflexibilitet<br />
- Pellets<br />
- Våta flisade bränslen<br />
• Olika bäddmaterial kan användas<br />
Tekniska data för <strong>förgasare</strong>n<br />
Fasta installationer för att följa processen<br />
och möjlighet till uttag av biflöden för<br />
efterföljande processer:<br />
• Online mätning av<br />
bäddcirkulationen<br />
• Online mätning av tillförd<br />
bränslemängd<br />
• Temperaturmätningar på 7 olika<br />
positioner<br />
• Detaljerad tryckmätning<br />
• 15 mäthål för sondmätning och<br />
bäddprov tagning<br />
• Möjlighet att ta ut upp till 300 kW<br />
gas som ett biflöde.
Vilka resultat har åstadkommits hittills?<br />
• Vi har visat att det går att komplettera en biomassaeldad panna med en<br />
<strong>förgasare</strong> utan att påverka pannans funktion.<br />
• Vi har ungefär 80 timmars drifttid med <strong>förgasare</strong>n (även 250 timmars<br />
drifttid utan bränsle)<br />
• Testade bränslen: träflis och träpellets<br />
Uppmätt gassammansättning (torr gas) från träpellets<br />
Vätgas 22,8 %<br />
Metan 13,6 %<br />
Kolmonoxid 42,6 %<br />
Koldioxid 14,5 %<br />
C2H4 ~3 %<br />
C2H6 0.5 %<br />
Kväve 3 %<br />
Beräknat värmevärde (lägre värmevärde)<br />
14,4 MJ/nm 3 eller 15,4 MJ/kg<br />
Tjärmängd ännu inte analyserad<br />
Vilka är de prioriterade forskningsfrågorna?<br />
• Fastställande av optimeringskriterier för tekniken – lägga grunden för<br />
teknikens kommersialisering<br />
• Visa hur tekniken kan användas på effektivaste sätt för olika biobränslen<br />
eller biobränsleblandningar<br />
• Utveckla en reningsprocess för att rena gasen från tjäror och svavel för<br />
optimerad produktion av Syntetisk Natur Gas
Kontaktinformation<br />
Henrik Thunman<br />
Energiteknik<br />
<strong>Chalmers</strong> tekniska högskola<br />
Anders Ådahl<br />
<strong>Göteborg</strong> Energi AB<br />
Per Löveryd<br />
Akademiska Hus Väst
Change language