Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Biogáz előállítás

No description
by

Pinczési Ferenc

on 24 October 2015

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of Biogáz előállítás

Biogáz-előállítás
A fermentáció alapjai
A lebontási folyamatok összehasonlítása
A lebontási folyamatok összehasonlítása
A biogáz összetétele
A biogáz jellemző értékei
A biogáz képződésének feltétele
lebontható szerves alapanyag
biogáz képző mikroorganizmusok jelenléte
tápanyagok jelenléte
nedves környezet
levegőmentes, anaerob környezet
metánbaktériumok szigorúan anaerob működésűek
fénytől elzárt környezet
nem okoz kipusztulást, de gátolja a folyamatot
A fermentáció fázisai
A fermentációs folyamat gátló anyagai
Száraz fermentáció
Különböző fermentációs hőmérsékletű folyamatok jellemzői
Az egyes fermentációs lépések pH optimumai
A fermentációhoz szükséges makro- és mikroelemek
A biogáz rendszer üzemi paraméterei
Térfogatterhelés
m = napi bevitt
szubsztrátmennyiség [kg/d]
c = szubsztrát koncentrációja
[% szSZA]
VF = Fermentor térfogata [m3]
Tartózkodási idő
A hidraulikus tartózkodási idő napokban fejezzük ki. A fermentor térfogatának (VF) és a napi bevitt szubsztrátmennyiség (V) hányadosa.
Biogáz és metán gázképzési potenciál
Lehetséges gázkihozatal
Szakirodalmi adatok
Weendei takarmánynövény analízis
Batch fermentációs teszt
Buswell képlet
0,35 m3 CH4/ kg KOI
Weendei féle takarmánynövény analízis rendszer
A legfontosabb takarmánynövények beltartalmi értékeit megtaláljuk a weendei takarmány analízis táblázatokban.
A beltartalmi értékek között szerepelnek a hamu, nyersrost, a zsír, fehérje, nitrogén-mentes kivonható anyagok mennyisége a szárazanyagtartalomra vetítve, azok emészthetőségi együtthatójával megadva.
A három fő tápanyagcsoport és a fűszilázs metánhozama
Buswell képlet
A szerves anyagokból elméletileg képződő biogáz és metán mennyiséget az alábbi Buswell képlettel nagy pontossággal ki lehet számolni.
Batch fermentációs teszt
A vizsgálandó anyagból vett minta meghatározott mennyiségét fermentálják egy kisebb méretű
(5 -10 l) üveg reaktorban.
A nyersrost és a nitrogén-mentes kivonható anyagok összessen adják a szénhidrátok mennyiségét.
A folyamat során mérik a gázképződést és egyéb paramétereket
CnHaObNd (n/2 + a/8 - b/4 - 3d/8) CH4 + (n/2 - a/8 + b/4 + 3d/8) CO2 + d NH3
(n,a,b,d – elemek atomjainak száma)
A biogáz előállítás alapanyagai
állati trágya
energia növények
ipari melléktermékek, szerves hulladékok
kommunális szerves hulladékok
A biogáz előállítás technológiai lépései
A biogáz előállítása
A trágyaféleségek beltartalmi adatai
Fontosabb alapanyagok biogáz- és metánhozama
A biogáz előállítás technológiája
A biogázgyártás technológiájának felosztása különböző szempontok szerint:
A biogáz erőmű lehetséges részegységei és kombinálhatósága
750 kWh biogáz erőmű
1. Blokkfűtőmű,
4.Hidrolizáló siló,
8. Szilárd szubstrát betápláló
9. Pumpák,
13. Membrános gáztároló,
14. Fermentortér
5;14. Mixerek
Átfolyásos rendszer (fent) és kombinált átfolyásos- tárolásos eljárás
Egy- és kétfázisú biogáz rendszer
80% hígtrágya
20% energianövény vagy melléktermék
Szubsztrát beszállítása és tárolása
Szubsztrát beszállítása és tárolása
Szubsztrát előkezelése
Fermentor technika - fermentáció
Biogáz tisztítása
Biogáz tárolása
Biogáz hasznosítása
Erjedési maradvány tárolása és hasznosítása
Szakszerűen kialakított silótárolás
Előtározó tartály aprító berendezéssel
Szubsztrát aprítás a vezetékbe integrálva
Higiénizálás
Szubsztrát adagolása és szállítása
Szilárd állapotú biomassza beadagolása szállítócsigával
A fermentor építési formái
Az álló fermentorok jellemzői
Teljesen átkevert fermentor hosszanti tengelyes keverőszerkezettel és egyéb műszaki egységekkel
Fekvő fermentor keverő szerkezettel
Fekvő fermentorok jellemzői
Keverőszerkezetek
Mechanikus keverőszerkezetek
Pneumatikus keverők
Hidraulikus keverők
Központi tengelyes keverőszerkezet
A fermentor fűtése
A hőmérsékleti ingadozás okai:
friss szubsztrát beadagolása
különböző hömérsékleti zónák és rétegek kialakulása a nem megfelelő hőszigetelés miatt,
nem megfelelően méretezett fűtés
nem megfelelő intenzítású keverés miatt
a fűtési vezetékek, egységek elhelyezkedése
szélsőséges külső hőmérsékleti értékek nyáron és télen
műszerek, berendezések meghibásodása
Belső fűtési rendszerek jellemzői
Belső fűtési rendszerek jellemzői
A gázvezető rendszer
gázelvezetés a fermentorokból
gáz tisztítása
gáz tárolása a gáz felhasználásáig.
Kéntelenítés
A kéntelenítés során alkalmazott eljárásokat a következőképpen csoportosíthatjuk:
Biológiai,
Kéntelenítés a fermentorban
Kéntelenítés külső reaktorban
Biológiai gázmosás
kétfokozatú eljárás első lépésében történik a kénhidrogén abszorpciója nátronlúggal, majd egy másik bioreaktorban az abszorpciós oldat regenerációja a levegő oxigénjével.
Kémiai,
vas-III-klorid, vas-II-klorid és vas-II-hidroxid használata folyékony, vagy szilárd formában
Gizikai eljárások
Adszorpció aktív szén által
Az aktív szén felületén a kénhidrogén katalitikus oxidációja megy végbe.
A biogáz tárolása, felhasználása
Integrált gáztárolók
Integrált gáztárolók
Gázfáklya
Gázégető erőmű, gázmotor
A biológiai folyamat felügyelete
Mérési és szabályozási technika
Gázmennyiség mérése
Gázminőség mérése
Szubsztrát mennyiség mérése
Hőmérséklet mérése
A pH mérése
Töltési szint mérése
A habképződés érzékelése
Fermentorminta laborvizsgálati paramétereinek értéktartománya
A biológiai folyamat lehetséges zavarai
A biológiai folyamatban keletkezett zavarok arra vezethetők vissza, hogy a fermentációs folyamat egyes lépéseiben közreműködő baktériumpopulációk összhangja megbomlott, a működésükhöz szükséges környezeti feltételek
kedvezőtlenné váltak.
Amenyiben nem történik beavatkozás a zavar elhárítására a biológiai folyamat lefolyása a következőképpen alakul:
a zsírsavak koncentrációjának megemelkedése:
Először ecetsav és propionsav, majd vajsav és valeriánsav.
A FOS/TAC arányának folyamatos emelkedése
A metántartalom csökkenése
A gázhozam csökkenése állandó adagolás ellenére
pH-érték csökkenése, a folyamat elsavasodása
a gázképződés teljes összeomlása.
A szubsztrát adagolása során leggyakrabban elkövetett hibák:
túl sok szubsztrát került adagolásra
rendszertelenül adagolt szubsztrát
a szubsztrátösszetétel gyors változtatása
leállítás után (pl. műszaki hiba) túl sok adagolás
A folyamat stabilizálására irányuló intézkedések:
Adagolási mennyiség csökkentése
Erjedési lé visszavezetése, recirkuláció
A szubsztrátösszetétel megváltoztatása
Nyomelemek adagolása
Kénhidrogén által okozott gátlás megszűntetése
Biogáz rendszer üzembe helyezése
A beüzemelés lépései
A fermentor gyors feltöltése
Felmelegítés
A szükséges innokulum bevitele
friss szarvasmarha, vagy sertés hígtrágya ill. kierjedt fermentlé más jól működő biogáz rendszerből
A paraméterek kontrolálása (metán, savösszetétel, pH, FOS/TAC)
A kívánt hőmérséklet elérése után meg kell várni, amíg a
pH érték a semleges – enyhén lúgos tartományban stabilizálódik
a képződött biogáz metán tartalma meghaladja az 50%-ot
a rövid láncú zsírsavak koncentrációja kevesebb mint 2.000 mg/l lesz.
Normál adagolás elérése
Szubsztrát-adagolás a beüzemelés során (6-12 hónap)
A biogáz tisztítása és további felhasználása
Miért van szükség a biogáz tisztítására?
További hasznosítási módok válnak lehetővé
földgázhálózatba táplálás
bioüzemanyag előállítás –EU–bioüzemanyagirányelv
Ökológiai szempontok
a biogáz energiatartalmának jobb kihasználása – magasabb hatásfok: 95% szemben a biogáztelepi áramelőállítás 35-40%-kával.
gázmotorok kevesebb emissziót bocsátanak ki
Népgazdasági szempontok
függetlenség a fosszílis energiahordozók importjától
energianövények termesztése – esély a mezőgazdaság és a vidék számára
A biogáz hasznosításának lehetőségei ma és holnap
Bioüzemanyag töltő állomás Zalaegerszegen
Nem kívánatos komponensek a biogázban
Biogáz és földgáz paramétereinek összehasonlítása
A fölgáz minőségű biogáz előállítása során alkalmazott kéntelenítési eljárások
különfokozatú biológiai kéntelenítés – (nem levegő, hanem csak oxigén befújással)
katalitikus adszorpció –aktív szén
membrán eljárás (gázpermeáció)
Szén-dioxid eltávolítási technológiák
Adszorpció (műanyag granulátum felhasználásával)
Fizikai abszorpció: nagynyomású vizes mosás
Szerves oldószeres abszorpció
Kémiai abszorpció: aminos mosás
Nyomásváltásos adszorpció
Membránszűrés
Biogáz tisztítási eljárások összehasonlítása
Erjedési maradvány kezelési eljárások elvi felosztása
Az erjedési maradvány kezelési eljárások összehasonlítása a végtermék és a működési biztonság szempontjából
Porszemek, vízcseppek
Kénhidrogének – H2S
mérgező, szaghatás, korrozivitás
probléma a következő lépcsőkben
Ammónia – NH3
korrozivitás
probléma a következő lépcsőkben
Széndioxid – CO2
inertgázkomponens, kedvezőtlen a további felhasználásban (fűtőérték, stb.)
Víz – H2O
inertgázkomponens, (hidrátok képződése, korróziós problémák)
O2 és N2 – levegő
Inertgázkomponensek, csökkentik a fűtőértéket
Sziloxánok
Legelterjedtebb erjedési maradvány kezelési eljárások és keletkezett végtermékek összefoglalása
Full transcript