Atlas Copco oksijen jeneratörünün yardımıyla şebekeye temiz biyometan sağlama
Nat-Ur-Gas Solschen'in Almanya'daki biyogaz fabrikasında temiz metan üretmesine yardımcı olan, bir Atlas Copco oksijen jeneratörüdür. Oksijen kullanarak biyogazda kükürt giderme sayesinde şebeke için sürdürülebilir bir enerji kaynağı elde edilir. Ek bir avantaj da iyileştirilmiş enerji verimliliği sayesinde işletme maliyetlerindeki %50'ye kadar azalmadır.
Atlas Copco Değişken Hızlı Kompresörün kullanılması, oksijen içeriğinin alt patlama sınırının altında sıkı bir şekilde kontrol edilmesine olanak tanıyarak tesisin güvenliğini sağlar.
Kompresörden gelen basınçlı hava, aktif karbon filtre, yağ separatörü ve kir tutucu (resimde solda) aracılığıyla 10 bar basınçta bir depolama tankına ulaşır. Oksijen jeneratörü bu depodan beslenir.
Nat-Ur-Gas Solschen GmbH & Co. KG'den Heinrich Schaper ve Michael Klawitter, 2016 yılında biyogaz fabrikalarını tasarlamak ve inşa etmek için Melle merkezli Bioconstruct GmbH'yi görevlendirdi. Tesis şu anda saatte ortalama metan içeriği %53 olmak üzere 1500 m3 biyogaz üretmektedir. Bu biyogaz, membranlar aracılığıyla bir arıtma tesisinde sürekli olarak %94 metan içeriğine konsantre edilir. Klawitter, "her saat, gaz tedarik sistemine 700 metreküp biyometan besliyoruz," diyor. Biyogaz, Münih enerji tedarikçisi BayWa'ya uzun vadeli bir satın alma anlaşması ile satılmaktadır.
Bioconstruct biyogaz prosesinin kalbinde, bakterilerin biyogaz üretmek için organik materyalle beslendiği fermentörler yer alır. İki fermentörün her biri için saatte 3,5 ton taze biyokütle veya substrat gerekir. Substrat yerel çiftçilerden temin edildiği ve fermantasyon kalıntısı gübre olarak geri temin edildiği için sürdürülebilirlik iş modelinin temel bir özelliğidir.
Biyogaz üretimindeki en büyük sorun, ortaya çıkan hidrojen sülfürdür.İlk olarak bu madde, arıtma tesisindeki filtrelerin birbirine yapışmasına neden olur. İkinci olarak, biyogazın yanması sırasında sülfür dioksite dönüştürülür ve bağlantı elemanları ve motorlarda korozyona neden olur. Bu nedenle gazdan mümkün olduğunca fazla hidrojen sülfürü çıkarmaya çalışmamız gerekiyor."
Biyolojik kükürt giderme yöntemi
Solschen, Lower Saxony'deki biyogaz tesisi, ortalama metan içeriği %53 olan biyogaz üretmektedir.
Solschen merkezli şirket, biyolojik kükürt giderme yöntemini seçti. Bu proseste hidrojen sülfür, hava veya oksijen eklenerek fermentördeki özel bakteriler tarafından kükürt elementine ve suya dönüştürülür. Kükürt, fermantasyon kalıntısında kalır ve gübre değerini artırırken, saflaştırılmış gaz daha sonraki işleme aşamalarından geçebilir.
Klawitter, "Oksijenle kükürt giderme seçimi konusunda bilinçli bir karar verdik," diyor. "Çünkü ortam havasında kükürt giderme işleminin aksine, O2 jeneratörümüzü hassas bir şekilde kontrol edebiliyoruz. Bu sayede patlama koruması gibi çeşitli faktörler üzerinde tam kontrol sağlıyoruz. Yüzde 94'lük bir O2 içeriğine sahip olduğumuzu ve oksijeni, kesinlikle %2,3'lük alt patlama sınırının altında olacak şekilde dozlayarak ekleyebileceğimizi biliyoruz." Oksijen, fermentörlere yukarıdan üflenir. Biyogazla birlikte oksijen, yarı küre şeklindeki fermantasyon kalıntısının depolama alanlarının kubbeleri altından dağıtılır.
Atlas Copco'nun yine Melle merkezli olan ticari ortağı D & N Drucklufttechnik GmbH & Co KG, oksijen besleme sistemini planladı ve uyguladı. Sistem yağ enjeksiyonlu, hız ayarlı GA 11 VSD+ vidalı kompresör, OGP 8 tipi O2 jeneratörü, basınçlı hava ve oksijen için depolama tankı ve basınçlı hava ve O2 işleme için gerekli filtre aşamalarından oluşur. Basınçlı hava, bir aktif karbon filtreden, bir yağ separatöründen ve bir kir tutucudan geçerek 10 bar basınçta bir depolama tankına girer. O2 jeneratör buradan beslenir ve hava, %94 oksijen içeriğine kadar zenginleştirilir. Oksijen, başka bir tampon tankı ve iki elektronik debi ölçer aracılığıyla fermentörlere ulaşır.
"Şu anda fermentörlere saatte ortalama dokuz metreküp oksijen üflüyoruz" diyor Klawitter. Anlık debi hızı, üretilen biyogaz miktarına göre 6 ile 11 m3 arasında değişiyor; böylece oksijen içeriği hiçbir zaman alt patlama sınırını aşmıyor. Bu nedenle basınçlı hava beslemesi esnek olmalıdır, Atlas Copco'nun hız ayarlı makinesinin seçilme nedeni de budur.
Hız ayarlamanın ikinci büyük avantajı ise işletme maliyetlerini azaltan düşük enerji tüketimidir. Atlas Copco'nun GA-VSD+ kompresörleri, en son nesil hız regülasyonuna sahiptir ve özellikle enerji tasarruflu sabit mıknatıslı motorlarla donatılmıştır. Sistem, tam yüklü/yüksüz kontrol sistemine kıyasla enerji maliyetlerinin %50'sinden tasarruf sağlar.
Biyogazda kükürt giderme arıtma tesisine girişteki aktif karbon filtreleri korur. Kükürt giderme olmadan, ham gazın kükürt içeriği filtre ömrünü önemli azaltarak işletme maliyetlerini artırır. Gaz akışındaki %0,4 ila %0,5 oksijenin aktif karbon performansına yardımcı olması ve tamamen etkili halde tutması da bir diğer avantajdır. Bu yüzden Solschen tesisine oksijen tedariki o kadar önemli ki Nat-Ur-Gas Solschen şimdiden yedek bir çözüm uygulamak için çalışmalara başladı.
Michael Klawitter, Atlas Copco servisini de olumlu bir şekilde vurguluyor.
Servis mühendisleri, kendi kendine oluşan bir arızadan sonra jeneratörü hızlı ve verimli bir şekilde tekrar hizmete aldı. Ayrıca bakım döngüsü sırasında sistem mühendisliği ile ilgili tüm talimatları da talep edilmeden sundular.