Biometan gir ren gass til nettet ved hjelp av en Atlas Copco-oksygengenerator
En oksygengenerator fra Atlas Copco hjelper Nat-Ur-Gas Solschen å produsere ren metan på biogassanlegget deres i Tyskland. Avsvovling av biogass med bruk av oksygen resulterer i en bærekraftig energikilde for nettet. En ekstra fordel er reduksjonen i driftskostnadene takket være forbedret energieffektivitet – med opptil 50 %.
Bruk av en kompressor med variabel hastighet fra Atlas Copco gir også tett kontroll over oksygeninnholdet under den nedre eksplosjonsgrensen og beskytter dermed sikkerheten til anlegget.
Trykkluften fra kompressoren når en lagringstank ved et trykk på 10 bar via et aktivt kullfilter, en oljeutskiller og en smussutskiller (til venstre på bildet). Oksygengeneratoren mates fra denne tanken.
Heinrich Schaper og Michael Klawitter fra Nat-Ur-Gas Solschen GmbH & Co. KG ga Bioconstruct GmbH, basert i Melle, i oppdrag å tegne og bygge biogassanlegget deres i 2016. Anlegget produserer for tiden 1500 m3 biogass per time med et gjennomsnittlig metaninnhold på 53 %. Denne biogassen konsentreres kontinuerlig til et metaninnhold på 94 % i et behandlingsanlegg via membraner. «Hver time mater vi 700 kubikkmeter biometan inn i gassforsyningssystemet», sier Klawitter. Biogassen selges til energileverandøren BayWa i Munchen via en langsiktig kjøpsavtale.
Kjernen i biogassprosessen er fermenterne, der bakterier fortærer organisk materiale for å produsere biogass. Hver av de to fermenterne deres krever 3,5 tonn fersk biomasse eller substrat hver time. Bærekraft er en viktig del av forretningsmodellen, da substrat anskaffes fra lokale bønder og gjæringsrester leveres tilbake som gjødsel.
Det største problemet i produksjonen av biogass er hydrogensulfidet som oppstår.For det første gjør det at filtrene i behandlingsanlegget klebes sammen. Og for det andre blir det omgjort til svoveldioksid under forbrenningen av biogass og forårsaker korrosjon i beslag og motorer. Så vi må prøve å eliminere så mye hydrogensulfid som mulig fra gassen.
Den biologiske avsvovlingsmetoden
Biogassanlegget i Solschen i Niedersachsen produserer biogass med et gjennomsnittlig metaninnhold på 53 %.
Det Solschen-baserte selskapet valgte den biologiske avsvovlingsmetoden. I denne prosessen omdannes hydrogensulfid til ren svovel og vann av spesielle bakterier i fermenteren med tilsetning av luft eller oksygen. Svovelen forblir i gjæringsrestene og øker gjødselverdien, mens den rensede gassen kan gå gjennom ytterligere behandlingsstadier.
«Vi tok en bevisst beslutning om å velge avsvovling med oksygen»,forklarer Klawitter. «Fordi i motsetning til avsvovling med omgivelsesluft, kan vi styre O2-generatoren presist. Dette gir oss full kontroll over en rekke faktorer, som eksplosjonsvern. Vi vet at vi har et O2-innhold på 94 prosent og kan dosere tilsetningen av oksygen på en slik måte at vi definitivt alltid er under den nedre eksplosjonsgrensen på 2,3 prosent.» Oksygenet blåses inn i fermenterne ovenfra. Sammen med biogass distribueres den under kuplene i de halvkuleformede lagringsområdene for gjæringsrester.
Atlas Copcos forretningspartner D & N Drucklufttechnik GmbH & Co. KG, også basert i Melle, planlagte og implementerte systemet for oksygentilførsel. Det består av en hastighetsregulert GA 11 VSD+-skruekompressor med oljeinnsprøytning, en O2-generator av OGP 8-type, en lagringstank for trykkluft og oksygen samt de nødvendige filterstadiene for trykkluft og O2-behandling. Trykkluft passerer gjennom et aktivt kullfilter, en oljeutskiller og en smussutskiller til en lagringstank ved et trykk på 10 bar. Derfra mates O2-generatoren, som beriker luften til et oksygeninnhold på 94 %. Oksygenet når til slutt fermenterne via en annen buffertank og to elektroniske strømningsmålere.
«Vi blåser i dag et gjennomsnitt på ni kubikkmeter oksygen per time inn i fermenterne» sier Klawitter. Den umiddelbare strømningshastigheten varierer mellom 6 og 11 m3 i henhold til mengden biogass som produseres, slik at oksygeninnholdet aldri overstiger den nedre eksplosjonsgrensen. Trykklufttilførselen må derfor være fleksibel – en av grunnene til at Atlas Copcos hastighetsregulerte maskin ble valgt.
Den andre store fordelen med hastighetsregulering er lavt energiforbruk, som reduserer driftskostnadene. Atlas Copcos GA-VSD+-kompressorer har den nyeste generasjonen av hastighetsregulering og er utstyrt med ekstra energieffektive permanentmagnetmotorer. Systemet sparer 50 % av energikostnadene sammenlignet med et fullt kontrollsystem for full belastning / ingen belastning.
Avsvovling av biogass beskytter også aktive kullfiltre oppstrøms for behandlingsanlegget. Uten avsvovling vil svovelinnholdet i rågassen redusere filterlevetiden drastisk og dermed øke driftskostnadene. En ekstra fordel er at 0,4 til 0,5 % oksygen i gasstrømmen faktisk forbedrer ytelsen til aktivkullet slik at det er fullstendig effektivt. Så kritisk er oksygentilførselen til Solschen-anlegget at Nat-Ur-Gas Solschen allerede arbeider for å implementere en redundant løsning.
Michael Klawitter fremhever også Atlas Copcos service i positive ordelag.
Serviceteknikere gjenopprettet generatoren for å utføre service raskt og effektivt etter en selvpåført feil. De leverte også full instruksjon i systemkonstruksjonen under vedlikeholdssyklusen uoppfordret.