A biometán tiszta gázt biztosít a gázhálózat számára az Atlas Copco oxigéngenerátora segítségével
A Nat-Ur-Gas Solschen vállalat egy Atlas Copco oxigéngenerátor segítségével állít elő tiszta metánt a Németországban található biogázüzemében. A biogáz oxigénnel történő kénmentesítése fenntartható energiaforrást biztosít a hálózat számára. Másik fontos előny az üzemi költségek csökkentése az akár 50%-kal jobb energiahatékonyság által.
A változó fordulatszámú meghajtással rendelkező Atlas Copco kompresszor használata az oxigéntartalom pontos szabályzását is lehetővé teszi, így annak az alsó robbanási határérték alatt tartásával az üzem biztonságossága is biztosítható.
A kompresszorból származó sűrített levegő 10 baros nyomáson, egy aktívszénszűrőn, egy olajleválasztón és egy szennyeződésfelfogón (a képen bal oldalon) áthaladva egy tárolótartályba kerül. Az oxigéngenerátort ez a tartály táplálja.
A Nat-Ur-Gas Solschen GmbH & Co. KG vezetőségében dolgozó Heinrich Schaper és Michael Klawitter 2016-ban bízta meg a Melle városában található Bioconstruct GmbH vállalatot a biogázüzem megtervezésével és megépítésével. Az üzem jelenleg óránként 1500 m3 biogázt állít elő, 53%-os átlagos metántartalommal. A létrejött biogázt egy kezelőüzemben membránok használatával folyamatosan sűrítik, hogy a metántartalom elérje a 94%-ot. „Óránként 700 köbméter biometánt táplálunk a gázellátási rendszerbe.” – mondta Klawitter. A biogázt a BayWa müncheni energiaszolgáltató vásárolja meg, amelynek hosszú távú vásárlási megállapodása van a vállalattal.
A Bioconstruct által kidolgozott biogázos eljárás középpontjában a fermentáló berendezések állnak, amelyekben szerves anyagokkal táplálkozó baktériumok állítják ellő a biogázt. A két fermentáló berendezésnek egyenként minden órában 3,5 tonna friss biomasszára vagy táptalajra van szüksége. A fenntarthatóság az üzleti modell kulcsfontosságú jellemzője, így a táptalaj helyi gazdálkodóktól származik, a fermentálásból visszamaradó anyagokat pedig visszajuttatják hozzájuk, ahol trágyaként használják azokat.
A biogáz előállítása során a legnagyobb problémát a folyamat során keletkező kén-hidrogén jelenti.Először is a kezelőüzemben lévő szűrők összetapadnak tőle. Másodszor pedig a biogáz égése során kén-dioxiddá alakul, ami korróziót okoz a szerelvényekben és a motorokban. Ezért a lehető legnagyobb mértékben el kell távolítani a kén-hidrogént a gázból.
A biológiai kénmentesítési módszer
A Solschenben, Alsó-Szászországban található biogázüzem által előállított biogáz átlagos metántartalma 53%.
A solscheni központú vállalat a biológiai kénmentesítési módszer mellett döntött. Ezen folyamat során a kén-hidrogént a fermentáló berendezésben speciális baktériumok és hozzáadott levegő vagy oxigén segítségével elemi kénné és vízzé alakítják. A kén a fermentációs maradványanyagban marad, ami értékesebbé teszi azt trágyaként felhasználva, a megtisztított gáz pedig további feldolgozási állomásokon halad át.
„Tudatos döntést hoztunk, amikor az oxigénnel történő kénmentesítést választottuk.” – magyarázza Klawitter. „A környezeti levegővel történő kénmentesítéssel szemben az O2-generátor pontosan szabályozható. Így számos tényezőt, például a robbanásvédelmet, teljes körűen az irányításunk alatt tarthatunk. Tisztában vagyunk vele, hogy 94 százalékos O2-tartalommal dolgozunk, és úgy adagolhatjuk a hozzáadott oxigént, hogy mindig biztosan a 2,3 százalékos alsó robbanási határérték alatt maradjunk.” Az oxigént felülről fújják be a fermentáló berendezésekbe. Ez a biogázzal együtt eloszlik a félgömb alakú fermentációsmaradvány-tárolók kupolái alatt.
Az Atlas Copco kereskedelmi partnere, a szintén Melle városában található D & N Drucklufttechnik GmbH & Co. KG tervezte és építette ki az oxigénellátó rendszert. Ez egy olajbefecskendezéses, fordulatszám-szabályozott GA 11 VSD+ csavarkompresszorból, egy OGP 8 típusú O2-generátorból, egy sűrítettlevegő- és oxigéntároló-tartályból, valamint a sűrített levegő és az O2 feldolgozásához szükséges szűrőállomásokból áll. A sűrített levegő áthalad egy aktívszénszűrőn, egy olajleválasztón és egy szennyeződésfelfogón, majd 10 baros nyomáson a tárolótartályba jut. Ez a tartály táplálja az O2-generátort, amely 94%-osra dúsítja a levegő oxigéntartalmát. Az oxigén végül egy másik puffertartályon és két elektronikus áramlásmérőn keresztül éri el a fermentáló berendezéseket.
„Jelenleg óránként átlagosan kilenc köbméter oxigént fúvunk a fermentáló berendezésekbe.” – mondta Klawitter. A pillanatnyi térfogatáram 6 és 11 m3 között ingadozik, az előállított biogáz mennyiségétől függően, így biztosítva, hogy az oxigéntartalom soha ne haladhassa meg a robbanási határértéket. A sűrítettlevegő-ellátásnak így tehát rugalmasnak kell lennie – ez az egyik ok, amiért a vállalat az Atlas Copco fordulatszám-szabályozott készülékét választotta.
A fordulatszám-szabályzás másik fontos előnye az alacsony energiafogyasztás, ami csökkenti az üzemeltetési költségeket. Az Atlas Copco GA-VSD+ kompresszorai a legújabb fordulatszám-szabályzási technológiával rendelkeznek, és rendkívül energiahatékony állandó mágneses motorokkal vannak felszerelve. A rendszer 50%-os energiaköltség-megtakarítást biztosít egy teljes terheléses/tehermentesítéses ciklusban működő vezérlőrendszerhez képest.
A biogáz kénmentesítése a kezelőüzem bemeneti oldalánál lévő aktívszénszűrőket is védi. Kénmentesítés hiányában a nyers gáz kéntartalma jelentős mértékben csökkentené a szűrők élettartamát, ami megnövelné az üzemeltetési költségeket. További előnyként megemlítendő, hogy a gázáram 0,4–0,5%-os oxigéntartalma javítja az aktívszén teljesítményét, elősegítve annak maximális hatékonyságát. A solscheni vállalat számára annyira kritikus fontosságú az oxigénellátás, hogy a Nat-Ur-Gas Solschen már hozzá is látott egy redundáns biztonsági tartalékként szolgáló megoldás kidolgozásához.
Michael Klawitter az Atlas Copco szervizszolgáltatásáról is pozitív véleménnyel van.
A szervizmérnököknek sikerült gyorsan ismét üzembe állítaniuk a generátort egy saját hibánkból bekövetkezett meghibásodás után. Emellett a karbantartási folyamat során külön kérés nélkül teljes útmutatást biztosítottak a rendszer kialakításával kapcsolatban.