Za pomoci generátora kyslíka od spoločnosrti Atlas Copco dodáva biometán do siete čistý plyn
Generátor kyslíka od spoločnosti Atlas Copco pomáha spoločnosti Nat-Ur-Gas Solschen vyrábať čistý metán v ich bioplynovej stanici v Nemecku. Výsledkom odsírenia bioplynu pomocou kyslíka je trvalo udržateľný zdroj energie pre sieť. Ďalšou výhodou je zníženie prevádzkových nákladov vďaka vyššej energetickej účinnosti – až o 50 %.
Použitie kompresora s premenlivými otáčkami od spoločnosti Atlas Copco tiež umožňuje prísne kontrolovať obsah kyslíka pod dolnou hranicou výbušnosti, čím sa zabezpečí bezpečnosť zariadenia.
Stlačený vzduch z kompresora sa cez filter s aktívnym uhlím, odlučovač oleja a lapač nečistôt (vľavo na obrázku) dostáva do skladovacej nádrže pod tlakom 10 bar. Kyslíkový generátor je napájaný z tejto nádrže.
Heinrich Schaper a Michael Klawitter zo spoločnosti Nat-Ur-Gas Solschen GmbH & Co. KG poverili v roku 2016 spoločnosť Bioconstruct GmbH so sídlom v Melle, aby pre nich navrhla a postavila bioplynovú stanicu. Stanica v súčasnosti produkuje 1 500 m3 bioplynu za hodinu s priemerným obsahom metánu 53 %. Tento bioplyn sa cez membrány v čistiarni kontinuálne koncentruje na obsah metánu 94 %. „Každú hodinu dodáme do systému dodávky plynu 700 kubických metrov biometánu,“ hovorí Klawitter. Bioplyn sa predáva mníchovskému dodávateľovi energie BayWa prostredníctvom dlhodobej kúpnej zmluvy.
Jadrom bioplynového procesu spoločnosti Bioconstruct sú fermentory, kde sa baktérie živia organickým materiálom na výrobu bioplynu. Ich dva fermentory vyžadujú každú hodinu 3,5 tony čerstvej biomasy alebo substrátu. Základnou črtou obchodného modelu je udržateľnosť, keďže substrát pochádza od miestnych farmárov a zvyšky z fermentácie sa dodávajú späť ako hnojivo.
Najväčším problémom pri výrobe bioplynu je vznikajúci sírovodík. V prvom rade sa zlepia filtre v čističke. A v druhom sa sírovodík pri spaľovaní bioplynu mení na oxid siričitý a spôsobuje koróziu armatúr a motorov. Preto sa musíme pokúsiť z plynu odstrániť čo najviac sírovodíka."
Metóda biologického odsírenia
Bioplynová stanica v Solschene v Dolnom Sasku vyrába bioplyn s priemerným obsahom metánu 53 %.
Spoločnosť so sídlom v Solschene zvolila metódu biologického odsírenia. Pri tomto procese sa sírovodík premieňa na elementárnu síru a vodu vďaka špeciálnym baktériám vo fermentore s prídavkom vzduchu alebo kyslíka. Síra zostáva vo fermentačnom zvyšku a zvyšuje jeho hodnotu hnojiva, zatiaľ čo vyčistený plyn môže prejsť ďalšími fázami spracovania.
„Urobili sme vedome rozhodnutie a zvolili si odsírenie kyslíkom,“ vysvetľuje Klawitter. “Pretože na rozdiel od odsírenia pomocou okolitého vzduchu môžeme náš generátor O2 presne regulovať. To nám dáva plnú kontrolu nad množstvom faktorov, ako je ochrana proti výbuchu. Vieme, že máme 94-percentný obsah O2 a vieme dávkovať kyslík tak, že sme určite vždy pod spodnou hranicou výbušnosti, čo je 2,3 percenta.“ Kyslík sa vháňa do fermentorov zhora. Spolu s bioplynom sa distribuuje pod klenbami polguľových priestorov na skladovanie fermentačných zvyškov.
Obchodný partner spoločnosti Atlas Copco, spoločnosť D & N Drucklufttechnik GmbH & Co. KG, tiež so sídlom v Melle, naplánovala a implementovala systém dodávky kyslíka. Pozostáva zo skrutkového kompresora s reguláciou otáčok a vstrekovaním oleja GA 11 VSD+, generátora O2 OGP typu 8, zásobníka stlačeného vzduchu a kyslíka, ako aj potrebných fáz filtra na spracovanie stlačeného vzduchu a O2. Stlačený vzduch prechádza cez filter s aktívnym uhlím, odlučovač oleja a zachytávač nečistôt do zásobníka pod tlakom 10 bar. Odtiaľ sa napája generátor O2, ktorý obohacuje vzduch na obsah kyslíka 94 %. Kyslík sa nakoniec dostáva do fermentorov cez ďalšiu vyrovnávaciu nádrž a dva elektronické prietokomery.
“V súčasnosti do fermentorov fúkame v priemere deväť kubických metrov kyslíka za hodinu,” hovorí Klawitter. Okamžitý prietok sa pohybuje medzi 6 a 11 m3 podľa množstva vyrobeného bioplynu tak, aby obsah kyslíka nikdy neprekročil dolnú hranicu výbušnosti. Prívod stlačeného vzduchu musí byť preto flexibilný – jeden z dôvodov, prečo padla voľba na zariadenie s reguláciou otáčok od spoločnosti Atlas Copco.
Druhou veľkou výhodou regulácie otáčok je nízka spotreba energie, čo znižuje prevádzkové náklady. Kompresory GA-VSD+ od spoločnosti Atlas Copco sú vybavené najnovšou generáciou regulácie otáčok a obzvlášť energeticky účinnými motormi s permanentnými magnetmi. Systém šetrí 50 % nákladov na energiu v porovnaní so systémom s maximálnou/nulovou záťažou.
Odsírenie bioplynu tiež chráni filtre s aktívnym uhlím umiestnené pred čističkou. Bez odsírenia by obsah síry v surovom plyne radikálne znížil životnosť filtra, čím by sa zvýšili prevádzkové náklady. Ďalšou výhodou je, že 0,4 až 0,5 % kyslíka v prúde plynu skutočne napomáha výkonu aktívneho uhlia a udržiava ho v plnej účinnosti. Dodávka kyslíka do závodu v Solschene je kľúčová do takej miery, že spoločnosť Nat-Ur-Gas Solschen už pracuje na implementácii dodatočného riešenia.
Michael Klawitter kladne vyzdvihuje aj servis spoločnosti Atlas Copco.
Servisní technici obnovili prevádzku generátora rýchlo a efektívne po poruche, ku ktorej došlo ich vlastným zavinením. Bez vyžiadania poskytli aj úplné pokyny v oblasti systémového inžinierstva počas cyklu údržby.