Örnek Vaka Biyogaz Tesisi - Türk

3. Biogas-Training
Örnek Vaka:
Vaka: Biy
Biyogaz
ogaz Tesisi
Birgit Pfeifer, International Biogas and Bioenergy Centre of Competence (IBBK)
Nesta Boutique Hotel Ankara,
Ankara, 12.12.-13.09.2011
1
Örnek vaka
• Konfigürasyon
• Geçmiş
• Substratlat
• Teknoloji
• Kükürtsüzleştirme
• Motor
• Önizleme
2
Konfigürasyon Planlaması
Stage 1:1;190
kW
el. el.
Aşama
190
kW
Digester
Çürütücü
GS 450 m3
net
3
1.580 m
Digester
Çürütücü
sonrası
Post-Digester
+ +
Storage tank
Depolama
tankı
GS 450 m
Storage
Depolama
tank
tankı
3
net
3
1.600 m
net
350 m3
Storage
tank
Digester 2
GS 1.000 m
3
net
3
2.062 m
Post-Digester +
Storage tank
Stage 2: 440 kWel.
Stage 3: 500 kWel.
net
3
2.700 m
Open storage tank
3
Konfigürasyon Planlaması
Aşama
190
kW
Stage 1:1;190
kW
el. el.
Digester
Çürütücü
GS 450 m
3
net
3
1.580 m
Digester
Çürütücü
Çürütücü
sonrası+ +
Post-Digester
Depolama
tankı
Storage tank
GS 450 m
Storage
Depolama
tank
tankı
3
net
3
1.600 m
Digester22
Çürütücü
net
350 m3
Storage
Depolama
tank
tankı
GS 1.000 m
Post-Digester
Çürütücü
sonrası+ +
Storage tank
Depolama tankı
Aşama 3: 500 kWel.
Stage 3: 500 kWel.
Farklı Seviye 1-3’de
depolama seviyesi
gerektirmektedir:
3
net
3
2.062 m
Aşama
Stage2:2:440
440kW
kWel.el.
Almanya’da minimum 6 aylık
çamur depolama
kapasitesine sahip
olmalısınız!
190 kWel.: 1.825 m3
440 kWel.: 3.300 m3
500 kWel.: 4.300 m3
(Depolama kapasitesi,
toplam girdi miktarına, girdi
substrat (katı, sıvı) türüne ve
özel kütle kaybına bağlıdır.)
net
3
2.700 m
Open
storage tankı
tank
Açık
depolama
4
Yapı Geçmişi: Biyogaz tesisi
Aralık 2006:
Yapı izni
Nisan 2007:
İlk hareket veilk 190 kWel. Kapasiteli KS (Kojenerasyon
Sistemi) çalıştırılması
Kasım 2007:
Federal Kirlilik Kontrol Kanunu’nun yöntemsel
sınıflandırmalarına uygun izin
Aralık 2007:
250 kWel. Kapasiteli ikinci KS’nin çalıştırılması
2011’e kadar:
Ortalama 420 kWel. kapasite güce sahip konfigürasyon
seviye 1 ile işletim – ikinci çürütücü sonrası hizmete
sokulamamıştır
Aralık 2011:
Toplam 500 kWel. kapasiteye sahip üçüncü KS’nin
çalıştırılması
5
Substratlar
Mısır
Kümes hayvanları dışkısı
Piliç dışkısı
Sığır dışkısı
Tahıl silajı (tüm tesisten)
Ot silajı
Mısır silajı
Sığır gübresi
Toplam miktar: 40 tona kadar
Şunlardan oluşmaktadır:
15 ton: gübre ve dışkı
(> % 30 Alman teşvik sistemi için)
25 ton: yenilenebilir ham maddeler
6
Girdi malzemelerinin dağıtımı
10,0
Mısır
60
Organik yükleme oranı [kg oDM/m3*g]
9,0
Kümes hayvanları dışkısı
Piliç dışkısı
Sığır dışkısı
Tahıl silajı (tüm tesisten)
8,0
50
Ot silajı
Mısır silajı
7,0
Sığır gübresi
40
6,0
Organik yükleme oranı [kg oDM/m3
*gün]
5,0
30
4,0
20
3,0
2,0
10
1,0
0,0
0
Tarih
7
Besleme cihazı
Katı girdi
8
Çürütücüler:
Çürütücüler: teknik özellikler
1. Depolama öncesi tankı:
350 m3
2. Ana çürütücü:
Ø 19 m / yükseklik 6 m / brüt 1.700 m3 (net 1.600 m3)
450 m3 gaz depolamalı hava destekli çatı
3. Çürütücü sonrası:
Ø 19 m / yükseklik 6 m / brüt 1.700 m3 (net 1.600 m3)
450 m3 gaz depolamalı hava destekli çatı
4. Depolama tankı (eski):
350 m3, açık
5. Çürütücü sonrası 2/:
Depolama tankı
Ø 25 m / yükseklik 6 m / brüt 2.900 m3 (net 2.100 m3, etkili
yükseklik 4,20 m), 1.000 m3 gaz depolamalı hava destekli çatı
6. Depolama tankı:
Ø 25 m / yükseklik 6 m / brüt 2.900 m3 (net 2.700 m3,
etkili yükseklik 5,50 m), açık – planlama aşamasında -
9
Çürütücüler:
Çürütücüler: teknik tasarım
1. Depolama öncesi tank:
pompa
2. Ana çürütücü:
1 pervaneli mikser ve 1 uzun mikser, paslanmaz çelik
ısıtma boruları
3. Çürütücü sonrası:
1 pervaneli mikser, paslanmaz çelik ısıtma boruları
4. Depolama tankı (eski):
pompa
5. Çürütücü sonrası 2: 2 pervaneli mikser, paslanmaz çelik ısıtma boruları
6. Depolama tankı:
Isıtma sistemi yok, mikserler ?
10
Teknik tasarım:
tasarım: Miks
Mikser
kser
Pervaneli mikser:
Uzun mikser:
11
Teknik tasarım:
tasarım: Isıtma sistemi
Paslanmaz çelik ısıtma boruları:
12
Teknik tasarım:
tasarım: Çatı (gaz depolama)
İlk çatı sistemi: Çürütücü 1 ve 2
Vida ile bağlama
Yoğun işgücü:
Örn: mikser değiştirilirken/onarılırken
Hava borusu (üfleyiciye)
13
Teknik tasarım:
tasarım: Çatı (gaz depolama)
Güncel (geliştirilmiş) çatı sistemi: Çürütücü 3 (Depolama tankı)
Metal
levha
Kanal
Hava
tüpü
14
Aşırı akış sistemi
Birleşik kaplar prensibine göre
•
Hidrolik basınç içinden sıvı seviyesi,
bağlantı borusu içinde aynı yüksekliktedir
•
Sıvı seviyeleri kendi kendilerini dengeler
•
Aşırı akış işler
Tıkanma tehlikesi!
15
Diğer teknik cihazlar
Aşırı basınç ve alçak basınç valfı
Numune alma
Pencereler
16
Kükürtsüzleştirme cihazı
Pompalama kapasitesini belirleyen hava
pompası
Bunun yanı sıra…
sıra…
… Yüksek proteinli substratlar
kükürtsüzleştirmede sapmaya sebep
olmaktadır
Örnek: hindi veya kümes hayvanlarının
gübresi!
17
İnhibitörler
İnhibitör
İnhibitör konsantrasyonu
Notlar
Oksijen
>0.1 mg/l O2
Zor gelişen anaerobik metan
bakterisinin engellenmesi
Hidrojen sülfür
>50 mg/l H2S
pH değerinin azalması ile
engelleyici etki artar
Uçucu yağlı asitler
>2,000 mg/l HAc
pH değerinin azalması ile
engelleyici etki artar. Bakterinin
yüksek oranda uyumluluğu.
(pH = 7.0)
Amonyum Nitrat
>3,5000 mg/l NH+
(pH = 7.0)
(Ağır) Metaller
Cu > 50 mg/l
Cr > 100 mg/l
Yalnızca çözünmüş metaller
engelleyici etkiye sahiptir. Sülfür
sedimantasyonu ile zehir giderme
(detoksifikasyon).
Uygulanabilir değil
Engelleyici etki özel üründür.
Zn > 150 mg/l
Dezenfektanlar
pH değerinin, sıcaklığın artması
ile engelleyici etki artar. Bakterinin
yüksek oranda uyumluluğu.
Antibiyotikler
Kaynak: Peter Weiland FAL Braunschweig
18
Hidrojen Sülfür
• Biyogaz içinde H2S olarak normal ölçülen
• Çürütücü içindeki biyolojik kükürtsüzleştirme sonucu
değiştirir
• Kesin değerler eğilimlerden daha az önemlidir.
• Ne yapılabilir:
– Hava ile biyolojik kükürtsüzleştirme
– Demir tuzları ile kimyasal kükürtsüzleştirme
– Sülfürik asitle temizleme maddesi kullanmayın
19
Kükürtsüzleştirme
Arıtma opsiyonları
Biyoloji
Demir hidroksit
Demir kompleksi
Etkinleştirilmiş odun kömürü
Etkinleştirilmiş odun kömürü filtresi
Gaz
Gaz
üretimi [m3/s]
Kaynak:/Schmack, D., Nusko, R., Biogas in Brennstoffzellen – in fünf Jahren serienreif?, 2004/
20
Arıtma – biyolojik kükürtsüzleştirme
•
Biyolojik kükürtsüzleştirme – en önemli arıtma
•
Bakteri metabolik işlemleri ile temel sülfüre okside olmuş H2S
2 H2S + O2 → S2 + 2 H2O
•
Sülfür bakterisi, metabolik işlemler için az miktarda oksijene ihtiyaç duyar
•
Sulfur bacteria live in gas-filled compartment, not in the substrate
they need areas for colonization (balks, nets, etc.)
•
Biological desulfurization takes place in the digester (simultaneous during gas
formation) or external (special columns)
•
Elementary sulfur accumulate (and will be brought out by fertilization)
•
Upper limit between 50 and 200 ppm
21
Arıtma – biyolojik kükürtsüzleştirme
• Dahili
Gaz odasına giren
küçük hava borusu
1.400 m³/g’ne kadar
9.000 m³/g’ne kadar
22
Arıtma – biyolojik kükürtsüzleştirme
•
Biyolojik kükürtsüzleştirme – en önemli arıtma
•
Bakteri metabolik işlemleri ile temel sülfüre okside olmuş H2S
2 H2S + O2 → S2 + 2 H2O
•
Sülfür bakterisi, metabolik işlemler için az oranda oksijene ihtiyaç duyar
•
Sülfür bakterisi, gaz doldurulmuş bölümde yaşar, substrat içinde değil
oluşturmak için alanlara ihtiyaç duyar (ışınlar, ağlar, v.s.)
•
Biyolojik kükürtsüzleştirme, çürütücü içinde yer almaktadır (eş zamanlı olarak gaz
oluşumu süresince) veya harici durumdadır (özel kolonlar)
•
Temel sülfür birikir (ve gübre olarak kullanılacak çamur ile kaldırılır)
•
50 ve 200 ppm arasında daha üst limit
Koloni
23
Arıtma – biyolojik kükürtsüzleştirme
4 seneden sonra tahtalı çatı
altındaki temel sülfür örtüsü
24
Biyogazdaki oksijen içeriği
Hava içeriği:
içeriği:
Maksimum oranda: biyogaz içinde % 1 O2
(% 0,3 – 0,7 O2 arasındaki biyolojik kükürtsüzleştirme ile “olağan”)
Ölçülen değerler:
değerler::
O2
% 0,4
CH4
%52,0
CO2
% 45,5
Biyogaz
içindeki
hava
miktarı:
% 2,0
Ölçülen değerler:
değerler::
O2
% 1,0
CH4
% 50,5
CO2
% 44,0
Biyogaz
içindeki
hava
miktarı:
Oksijen
% 20,9
Nitrojen
% 78,1
Diğerleri
% 1,0
Unutmayın: Oksijeni
ölçmelisiniz, havayı değil!
Her iki örnekte de asıl
içerikler (havasız) şu
şekildedir
CH4 = % 53
CO2 = % 46
% 5,0
25
Arıtma – kimyasal kükürtsüzleştirme
•
DemirDemir-hidroksit ile
– Substrat (toz) içine Demir-(III)-hidroksit ekleme
– Demir sülfür, 50 ppm’den az saflık olarak ayırma
– yaklaşık 60-70 € sent/kg + nakliye
•
DemirDemir-klorür ile
– Demir solüsyon (demir klorür) ekleme
– Demir sülfür (Fe2S3), 30 ppm’den az saflık olarak ayırma
– yaklaşık 30-40 € sent/kg (solüsyon konsantrasyonuna bağlı olarak)
- Demir-klorür: tehlikeli madde
26
Kükürtsüzleştirme Arıtımı
Etkinleştirilmiş karbon filtre
- Harici odun kömürü emicisi, etkinleştirilmiş karbon üzerindeki
temel sülfür birikimi
- 1 ppm’den az saflık
- İyot ile doyurulmuş
katalitik aktivite ve yükleme kapasitesi artar
- Öncelikli olarak biyolojik ve kimyasal kükürtsüzleştirme kesinlikle
gereklidir, çünkü odun kömürünün geri dönüşümü pahalıdır ve
zaman alır
27
Biyogazdaki H2S
GPS: tüm tesisten silaj
800
700
5 gün başına kısa süreli demir hidroksit
ekleme
600
400
H2S
ArpaArpa-GPS artışı ve eş zamanlı
olarak mısır silajının azalması
300
ÇavdarÇavdar-GPS
01.
01.-20. Hazirandan
itibaren
200
Kaynak: Novatech GmbH Support program
H2S [ppm]
500
9.
0
.0
25
.0
9.
0
6
6
6
18
.0
11
04
.0
9.
0
9.
0
6
6
8.
0
.0
28
21
.0
8.
0
8.
0
6
6
6
.0
7.
0
10
.0
7.
0
.0
03
.0
6.
0
6
6
6
26
.0
19
.0
12
6.
0
6.
0
6
6.
0
.0
05
14
500-600
8.
0
25-30
.0
Çavdar-GPS
6
800
07
40
7.
0
Buğday-GPS
.0
760-840
6
38-42
31
Tahıl silajı
200-350
7.
0
20-35
.0
Mısır silajı
6
500-800
24
0
25-40
7.
0
Ot silajı
.0
S g / t FM
17
DM %
6
Substrat
6
100
Betreuungszeitraum
S: saf sülfür
28
Örnek vaka
• Konfigürasyon
• Geçmiş
• Substratlar
• Teknoloji
• Kükürtsüzleştirme
• Motor
• Önizleme
29
Motor odası
Hava kontrolü için havalandırma ve gaz
detektörü,
İç mekandaki ve konteynırdaki motorlar
Acil durum soğutucuları
Elektrik, ana şebekeden beslenmektedir
Isı, yakın çevredeki endüstriyel tesisten beslenmektedir
30
07.10.11
30.09.11
23.09.11
16.09.11
09.09.11
02.09.11
26.08.11
19.08.11
12.08.11
05.08.11
29.07.11
22.07.11
15.07.11
08.07.11
01.07.11
24.06.11
17.06.11
10.06.11
03.06.11
27.05.11
20.05.11
13.05.11
06.05.11
29.04.11
22.04.11
15.04.11
08.04.11
01.04.11
elektrik gücü (ortalama) kW
Elektrik gücü KS (Kojenerasyon Sistemi) 1-3
Dargestellter Betrieb: BGA Hemmer
350
300
250
200
150
Pel BHKW 1
Pel BHKW 2
Pel BHKW 3
100
50
0
Tarih
31
Elektrik Elektrik gücü – toplam
toplam
18000
Elektrik çalışma (ortalama) kWh
16000
14.000 kWh ≈ 580 kW
14000
12000
10000
8000
Elektrik çalışma [kWh] – güncel
6000
Elektrik çalışma [kWh] - tahmini
4000
2000
0
Tarih
32
Girdi materyallerinin dağıtımı
Mısır
Kümes hayvanları dışkısı
10,0
Piliç dışkısı
60
Organik yükleme oranı [kg oDM/m3*g]
9,0
Sığır dışkısı
Tahıl silajı (tüm tesisten)
Ot silajı
8,0
50
Mısır silajı
Sığır gübresi
Organik yükleme oranı [kg oDM/m3
7,0
*gün]
40
6,0
5,0
30
4,0
20
3,0
2,0
10
1,0
0,0
0
Tarih
33
Yapı
Elektrik odası
Motor odası
Pompalama odası
Trafo
34
Fermente atık toprak uygulaması
35
Önizleme:
Önizleme: Ayırma
1. Ayırma ünitesi
36
Önizleme:
Önizleme: Hidroliz aşaması
Depolama tankı
Çürütücü 1-3
Besleme sistemi
Ü-Si
Hidroliz aşaması
Gelecek yıl:
Eski depolama tankı, hidroliz
tankı olacak
37
İlginiz için teşekkür ederiz!
Türk-Alman Biyogaz Projesi
Deutsche Gesellschaft für
Internationale Zusammenarbeit (GIZ) GmbH
And Sokak No: 8/11
06680 Cankaya/Ankara, TURKEY
T
T
E
I
I
+90 312 466 7056
+49 6196 79830 007
[email protected]
www.giz.de
www.biyogaz.web.tr
Yazar:
Birgit Pfeifer, International Biogas and Bioenergy Centre
of Competence (IBBK)
38