Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Možnosti čištění dřevního plynu Možnosti čištění dřevního plynu Vysoká škola chemicko-technologická v Praze Vysoká škola chemicko-technologická v Praze.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Možnosti čištění dřevního plynu Možnosti čištění dřevního plynu Vysoká škola chemicko-technologická v Praze Vysoká škola chemicko-technologická v Praze."— Transkript prezentace:

1 Možnosti čištění dřevního plynu Možnosti čištění dřevního plynu Vysoká škola chemicko-technologická v Praze Vysoká škola chemicko-technologická v Praze Fakulta technologie ochrany prostředí Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší Siarhei Skoblia, Zdenek Beňo, Jiři Malecha, Petr Buryan Možnosti čištění dřevního plynu Elektřina s vůní dřeva/ 9.12.2008 odborný seminář Technické systémy pro energetické zplyňování Elektřina s vůní dřeva Hotel Annahof 9.12.2008

2 Zplyňování biomasy biomasa Plyn Plynové motoryPalivové článkyPlynové turbíny Komplexní čištění plynu Syntetické paliva SNG,MeOH,CxHy spalování zplyňováni biomasa+O 2 +(H 2 O)  plyn + nečistoty nečistoty:  jejich obsah je značně závislé na typu reaktoru a provozních podmínkách (dehet, prach, alkalicke kový.. )  jejich obsah závisi hlavně na složení paliva a je málo závisly na typu reaktoru a provozních podmínkach (N, S, Cl..) Skoblia S. Možnosti čištění dřevního plynu Elektřina s vůní dřeva/ 9.12.2008 naroky na čistotu plynu stoupaji nákladý spojene s čištěnim stoupaji ?

3 Vliv zplyňovacího media a typu paliva Skoblia S. Možnosti čištění dřevního plynu Elektřina s vůní dřeva/ 9.12.2008 Zplyňováni vzduchem palivo složka BiomasaUhlíTříděný odpad Dehet [g.m -3 ]1-10 1 >10 1 Prach [g.m -3 ]1-61-51-10 H 2 S [ppmv] 3 20-200 2 500-20000 2 50-10000 2 HCl [ppmv]<20 2 50-500 2 >50 2 NH 3 [ppm] 4 600-3000 1,2 3000-3800 1,2 600-6000 1 závisí na typu reaktoru 2 závisí na obsahu v palivu 3 COS je méně než 5 % H 2 S 4 HCN je méně než 5% NH 3 Složení plynu, % obj. Typ zplyňovacího média vzduchO2O2 O 2 +H 2 OH2OH2OH2H2 H2H2 8-1610-2528-4035-4034,8 CO10-1840-6015-2525-304,3 CO 2 12-1615-3020-4020-2510,1 CH 4 2-6<35-89-1150,2 N2N2 45-60<1 >C 2 0,5-2<0,5<2<5- Dehet *, g.m -3 1-100<20<0,5<20- Q s, MJ.m -3 4-79-1210-1410-16>22 Složení plynů při zplyňování biomasy různými médii Výchozim bodem pro odhad obsahu nečistot v plynu elementarni složeni S  H 2 S N  NH 3 Cl  HCl prchava hořlavina ≈dehet

4 Vliv zařízeni na vlastnosti plynu Skoblia S. Možnosti čištění dřevního plynu Elektřina s vůní dřeva/ 9.12.2008 Typ generátoru Vlastnosti plynu ProtiproudSouproudFluidní T vys.. [ o C]50-300250-750700-850 Prach [g.m -3 ]1-201-85-50 Dehet [g.m -3 ]>1000.1-11-10 Typ dehtuprimárníterciální Q s [MJ. m -3 ]5,5-75-5,54,5-5,5 Výhody Vysoká účinnost transformace, nezávislost na obsahu H 2 O v palivu Nízký obsah dehtu v plynu, filtrace v loži flexibilita výkonu, provozu, nízké požadavky na kvalitu paliva Nevýhody Vysoký dehet, odpadní voda Limitovaný výkon 1-2 (10) MW t požadavky na kvalitu paliva a obsahu H 2 O Vysoký obsah prachových častíc v plynu a) sušici pasmo b) pyrolýzní pasmo c) redukčni pasmo d) oxidační pasmo

5 Požadavký na kvalitu plynu Skoblia S. Možnosti čištění dřevního plynu Elektřina s vůní dřeva/ 9.12.2008 Sledovaný parametrHodnota Vstupní teplota, °C< 40 87 Rel. vlhkost plynu, %< 80 87 Prach, mg.m -3 maximální přípustná < 50 234,67 doporučovaná 5 234 Velikost částic, m < 10 67, < 5 87 Dehet, mg.m -3 < 500 234, < 100 14,67, 50-100 121 doporučovaná: < 50 14,< 30 121 *,< 5 87 *** Kyseliny, mg.m -3 < 50** 234 Síra celková, mg.m -3 *** < 700 87 (HCl+2xHF), mg.m -3 *** < 100 87 NH 3, mg.m -3 *** < 50 87, není limitován**** Požadavky na kvalitu plynu pro spalovací motory (nečistoty v plynu ) * nižší údaje pocházejí z publikace před rokem 1995 a souvisejí s odlišnou definicí složení dehtu a metodou jeho stanovení ** vyjádřeno ve formě kyseliny octové *** hodnoty platné pro spalování zemního plynu o energetickém obsahu 10 kWh.m -3 (36 MJ.m -3 ), při použití nízkovýhřevných plynů uvedené hodnoty platí pro objem plynu s energetickým obsahem zemního plynu, pro plyn s výhřevností 6 MJ.m -3 budou tyto hodnoty 6krát menší **** zvyšuje emise NO x 14 Beenackers A.A.C.M., Maniatis K., Gasification Technologies for Heat and Power from Biomass for energy and environmental, Proc. 9th Eur. Bioen. Conf., Vol. 2, s. 1399 (1996) 67 Hasler P., Nussbaumer T., Gas cleaning for IC engine applications from fixed bed biomass gasification, Biomass and Bioenergy, Vol. 16, (6) s. 385 (1999) 87 Jenbacher AB, Kvalita pohonného plynu, Technický návod č. 1000-0300 121 Milne T.A., Abatzoglou N., Evans R.J., Biomass Gasifier „Tars“: Their Nature, Formation and Conversation. National Renewable Energy Laboratory – Colorado, 1998 ….

6 GC-TCD/ analyzátory GC-TCD/FID (2-3 kanaly) k. roztok GC-MS GC-FID dehet dle „Tar protocol“ dehet Skoblia S. Možnosti čištění dřevního plynu Elektřina s vůní dřeva/ 9.12.2008 Složeni plynu a dehtu

7 Dehet a stanoveni jeho obsahu v plynu Stanovení složení dehtu a jeho obsahu (absorpce „dehtu“ v absorčním roztoku (acetonu, i-propylalkoholu, toluenu)  Gravimetrické stanoveni (W tar g ) suma dehtu, naftalen a výševroucí sloučeniny (ztráty: T, X, EB, inden, až 80% naftalenu)  Chromatografické stanovení (W tar GC ) suma jednotlivých složek dehtu toluen (Mr=92) až koronen (Mr=300) W tar g < W tar GC Skoblia S. Možnosti čištění dřevního plynu Elektřina s vůní dřeva/ 9.12.2008 terciární dehet (1-10g/m 3 ) primární dehet (100-200 g/m 3 ) sekundární dehet (10-100 g/m 3 )

8 Čištění plynu Skoblia S. Možnosti čištění dřevního plynu Elektřina s vůní dřeva/ 9.12.2008 1.Primární opatření (probihajicí přimo při vzniku plynu v generátoru) dvou a vice stupňove procesy s pevným ložem kombinujici pyrolýzu, parciali oxodaci, a zpyňovani/spalovani pevného zbytku použiti katalyzátoru/adsorbentu v generatorech s fluidni vrstvou (parni reforming, parcialni oxidace, chemisorbce H 2 S, konverze NH 3 ) 2. Sekundární opatřeni (probihajici za generátorem) vysokoteplotni (suché) filtrace, adsorbce H 2 S, katalytické štěpeni dehtu, NH 3 nizkoteplotní (mokré) kondenzace a vypraní kapalným mediem-voda, organické prací kapaliny

9 Teplotní rozmezi procesu Skoblia S. Možnosti čištění dřevního plynu Elektřina s vůní dřeva/ 9.12.2008

10 Odstraňování prachových částic Skoblia S. Možnosti čištění dřevního plynu Elektřina s vůní dřeva/ 9.12.2008 Cyklony u u usazovací rychlost a velikost částic  1 hustota častíce K jejim hlavním výhodám patří jednoduchá konstrukce, nízká tlaková ztráta a použitelnost při vysokých teplotách. Účinnost odstraňování částic prachu je úměrná rychlosti vstupujícího plynu a nepřímo úměrná průměru cyklonu, pro vyšší míru odstranění prachu se v praxi používá spojení více cyklonů menšího průměru usazovací rychlost v r obvodová rychlost r poloměr zakřivené dráhy

11 Odstraňování prachových částic Skoblia S. Možnosti čištění dřevního plynu Elektřina s vůní dřeva/ 9.12.2008 Barjerové filtry Rukavové filtry tvorené různými tkaninami min tepl. rosný bod H 2 O, dehtu nad 100°C max. odolnosti materiálu vůči teplotě <250°C Keramické filtry (max. 650°C koroze alkalickymi kovy ) Sintrované metalické filtry (dražší a odolnejší vůči teplotě, korozivnimu prostředí ) Filtry tvořené vrstvou zrnitého materiálu panelové filtry sesuvné filtry Podstatou funkce bariérového filtru je separace prachových částic z plynu na porézní podložce prostupné pro plyn. Velikost zachycených částic a účinnost filtrace závisí u bariérových filtrů na velikosti pórů, která se obvykle pohybuje v rozmezí 0,5 až 100  m nevyhodou je použiti pouze pro odstraňováni suchých a nelepivých častíc el. solenoid RUKAV tl. plyn

12 Filtrace na/v loži zrnitého materiálu Skoblia S. Možnosti čištění dřevního plynu Elektřina s vůní dřeva/ 9.12.2008 filtrace v loži zachycování prachových částic probíhá na loži zrnitého materiálu (např. písku) nedostatky filtrů s pevnou porézní membránou jsou minimalizovány maximální pracovní teplota je limitována pouze vlastnostmi zrnitého materiálu filtrace na „zarostlém“ ložifiltrace na povrchu filtru Panelový filtrSesuvný filtr

13 Filtrace na loži zrnitého materiálu - Panelový filtr Skoblia S. Možnosti čištění dřevního plynu Elektřina s vůní dřeva/ 9.12.2008 filtrace Plyn prochází filtrační plochou, na níž postupně vzniká filtrační koláč. Pro zkrácení první méně účinné fáze filtrace v lože se jako náplň filtru používají jemnější částice písku (0,2-0,6 mm). Druhá pojistná sekce je permanentně naplněna pískem o větší velikosti částic (0,8-1,0 mm). Regenerace Jakmile tlaková ztráta na filtru překročí nastavenou hodnotu, dojde k regeneraci filtračního povrchu. Tlakový ráz odstraní nejen filtrační koláč, ale i část filtračního lože znečištěného prachem. náplň filtru: pisek 0,3-0,4 mm, celková účinnosti: > 99,5%. lamely 1 a 2

14 Filtrace v loži zrnitého materiálu – Sesuvný filtr Skoblia S. Možnosti čištění dřevního plynu Elektřina s vůní dřeva/ 9.12.2008 Filtr s protiproudým uspořádáním je tvořen vrstvou zrnitého materiálu posouvaného směrem dolů. Aby nedocházelo k tvorbě filtračního koláče a nárůstu tlakové ztráty na rozhraní styku pevného a plynného média, mají částice filtračního lože větší průměr (2-5 mm). Větší prahová rychlost fluidace umožňuje provoz za vyšších filtračních rychlostí, která však snižuje účinnost filtrace a způsobuje úlet jemných částic lože. Srovnáni vlastnosti sesuvného (MBF) a panelového (PBF) filtru

15 Filtrace v loži zrnitého materiálu – Sesuvný filtr Skoblia S. Možnosti čištění dřevního plynu Elektřina s vůní dřeva/ 9.12.2008 Zplyňování biomasy, průtok plynu 20 m 3.h -1, obsah filtru: 140 kg dolomitu (2-5 mm) tok lože 2 kg.h -1

16 B AB Vysokoteplotní odstraňování prachu 0,5-0,89 mm 200x A : 450 °C, 100 % biomasa, 2,54 g.m -3, B : 525 °C, 75 % biomasa + 25 % PET, 3,70 g.m -3 B A Skoblia S. Možnosti čištění dřevního plynu Elektřina s vůní dřeva/ 9.12.2008 náplň filtu: pisek 0,3až 0,8 mm plocha filtru:202 cm 2 objem150ml max. teplota 600°C

17 Katalytické odstraňování dehtu CO + H 2 O  CO 2 + H 2 CO + 3H 2  CH 4 + H 2 O Vhodné katalyzátory Skoblia S. Možnosti čištění dřevního plynu Elektřina s vůní dřeva/ 9.12.2008 Dolomit (MgCO 3. CaCO 3 ), vápenec T=750°C, konverze  80% T>850°C,  95-98% Niklové katalyzátory vysoká aktivita a rychlost deaktivace při nizkých H 2 O/C, teplotach (<650°C), citlive k otravě kat. jedy (H 2 S) metatizace250 °C 750 °C

18 Odstraňování dehtu za modelových podmínek Skoblia S. Možnosti čištění dřevního plynu Elektřina s vůní dřeva/ 9.12.2008 Mikroreaktor: 0,3 g. Kat. +0,3 g. kř. skla naftalen : 1,6 g.m -3, 112 ml.min -1, SV=9700 h -1, 8,9 % H 2, 21,0 % CO 2, 70,1 % N 2, 24,6 g.m -3 H 2 O

19 Odstraňování dehtu/ učínnost dolomitu Skoblia S. Možnosti čištění dřevního plynu Elektřina s vůní dřeva/ 9.12.2008 Konverze uhlovodíků a dehtu na dolomitu v závislosti na teplotě palivo: 75 % dřevěné hobliny+25 % drť PET lahví, dolomit: 0,5 l, plyn: 0,5 m 3.h -1, SV=1000 h -1

20 Štěpení dehtu produkovaného souproudým generátorem Modelový panelový filtr (NTNU) ID= 85mm, 57cm 2, 530°C, 1,0 m n 3.h -1, SV=4700 250ml olivínový písek 0,35 mm +250ml G 56A 1-2 mm Dehet<1,0 g.m n -3, příd. H 2 O 132 g. h -1.m n -3 Skoblia S. Možnosti čištění dřevního plynu Elektřina s vůní dřeva/ 9.12.2008

21 Výsokoteplotní čištěni plynu Skoblia S. Možnosti čištění dřevního plynu Elektřina s vůní dřeva/ 9.12.2008

22 Děkuji za pozornost Skoblia S. Možnosti čištění dřevního plynu Elektřina s vůní dřeva/ 9.12.2008


Stáhnout ppt "Možnosti čištění dřevního plynu Možnosti čištění dřevního plynu Vysoká škola chemicko-technologická v Praze Vysoká škola chemicko-technologická v Praze."

Podobné prezentace


Reklamy Google