1 / 54

Biogáz termelés - hasznosítás

Biogáz termelés - hasznosítás. Hódi János Mélyépterv Komplex Mérnöki Rt. MIRŐL LESZ SZÓ ?. Biogázzal kapcsolatos általános ismeretek. „A” Szennyvíz iszap biogáz (szennyvíz gáz) „B” Mezőgazdasági biogáz ( biogáz) „C” Szeméttelepi biogáz ( depónia gáz) Gáz hasznosítási lehetőségek

dannon
Download Presentation

Biogáz termelés - hasznosítás

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Biogáz termelés - hasznosítás Hódi János Mélyépterv Komplex Mérnöki Rt.

  2. MIRŐL LESZ SZÓ ? • Biogázzal kapcsolatos általános ismeretek • „A” Szennyvíz iszap biogáz (szennyvíz gáz) • „B” Mezőgazdasági biogáz ( biogáz) • „C” Szeméttelepi biogáz ( depónia gáz) • Gáz hasznosítási lehetőségek • Szabályozás • Képek megvalósult berendezésekről Biogáz termelés-hasznosítás

  3. Mi a biogáz? • Meghatározás • Összetétel • Szervesanyag lebontás: anaerob aerob • Szervesanyag származási hely szerinti csoportosítás: • Kommunális szennyvíz iszap • Mezőgazdasági hulladék • Szilárd kommunális hulladék Biogáz termelés-hasznosítás

  4. Meghatározás-összetétel • A biogáz szerves anyagok anaerob térben, mikroorganizmusok közreműködésével történő erjedésekor keletkezik. • A biogáz: metán (60-65% CH4) és széndioxid (30-35% CO2) keverékéből álló gáz, mely kommunális szennyvíziszap, állati trágyák és mezőgazdasági maradékok fermentá-ciója során termelődik. Biogáz termelés-hasznosítás

  5. Anaerob lebontás folyamata • A szerves anyagok anaerob lebomlása során széndioxid, metán és víz keletkezik. • C6H12 O6 3CH3COOH • 3CH3COOH  3CH4 + 3CO2 • CO2+ 4H2CH4+ 2H2O +400kJ Biogáz termelés-hasznosítás

  6. Aerob lebontás folyamata • A szerves anyagok (fehérjék, zsírok, cukorszármazékok) aerob lebomlása, komposztálódása során széndioxid és víz keletkezik, illetve hő termelődik • C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O+2870 kJ Biogáz termelés-hasznosítás

  7. Anaerob biodegradáció-fermentáció • Olyan bomlási folyamata az anyagoknak, amely természetes feltételek között (aerob és/vagy anaerob) mikroorganizmusok hatására történik. • Szilárd hulladék esetén a biodegradálódás, folyékony hulladékok esetén biológiai lebontás (fermentáció) elnevezést használjuk. Biogáz termelés-hasznosítás

  8. Biogáz helye a természetes tápanyag körforgásban Biogáz termelés-hasznosítás

  9. „A”Kommunális szennyvíziszapból termelt biogázAlapanyag:a szennyvíztisztítás során keletkező nyers és fölösiszap keverék Biogáz termelés-hasznosítás

  10. Anaerob iszapfermentáció • A szennyvíztisztítás során keletkező iszapok (5-6% szárazanyag tartalom, ill. 60-70% szerves anyag tartalom) anaerob rothasztó tartályokban történő kezelése során, a mezofil tartományban(33-35 °C) 20-30 nap alatt az eredeti szerves anyag tartalom kb. 45-50%-a lebomlik és biogáz keletkezik (65%CH4, 35%CO2). • A lebomlás feltétele, hogy oxigénmentes környezet, ideális hőmérséklet (+33-35°C), sötétség és megfelelő nedvesség legyen, mert a metán termelő baktériumoknak ezek az életfeltételei. Biogáz termelés-hasznosítás

  11. Mikrobiológiai alapok • HIDROLÍZIS - Hidrolizáló mikroorganizmusok • (zsírok, cellulóz, keményítő, fehérjék) • SAVAS ERJEDÉS - Acetogén mikroorganizmusok • (cukrok, aminosavak, zsírsavak) • METÁN FERMENTÁCIÓ - Metanogén mikroorganizmusok • (illékony zsírsavak – acetát -, hidrogén) Biogáz termelés-hasznosítás

  12. Biogáz termelés-hasznosítás

  13. Az anaerob fermentáció célja • Biogáz előállítása, hasznosítása • Az iszap tömegének és térfogatának csökkentése • Az iszap fertőzőképességének csökkentése • Biológiailag stabil biotrágya előállítása • A keletkező biotrágya mezőgazdasági és/vagy rekultivációs hasznosítása Biogáz termelés-hasznosítás

  14. A fermentáció optimális feltételei Tápanyag összetétele; nedvesség/szárazanyag tartalom A mikroorganizmusok fajtái, számuk Hőmérséklet: 30-60 °C Tartózkodási idő: 10-30 nap Keverés pH ( 7,2-7,6), toxikusság, elsavanyodás Reaktor kialakítás: anyag-szerkezet, forma, szigetelés, fűtés, keverési módok Keletkező végtermékek: • Biogáz ( metán és széndioxid keveréke) • Biotrágya (3-4% szárazanyag tartalmú iszap) Biogáz termelés-hasznosítás

  15. Hőmérsékleti tartományok - Hideg rothasztás t < 15 0C - Fűtött rothasztás t = 32 - 58 °C Részletezve: • mezofil tartomány t= 32- 38 °C • termofil tartomány t= 55- 58 °C Biogáz termelés-hasznosítás

  16. Villamos energia kihozatali példa Dél-pesti szennyvíztisztító telep Bővítés elött : 4db mezofil reaktor üzemel 16t/nap szerves anyag betáplálás: ~ 6400 Nm3/nap biogáz termelődés 1db gázmotor (500 kWel) üzemel ~ 13 600 kWh/d áram Bővítés: +1db 2000 m3-es termofil reaktor 28t/nap szerv. anyag betáplálás: ~13700 Nm3/d biogáz +1db gázmotor (803 kWel) ~ 30 000 kWh/d áram, illetve 10000 MWh/év elektromos áram termelés A biogáz átlagos fűtőértéke 22,5 MJ/m3, metán-tartalma 62-67 %. Biogáz termelés-hasznosítás

  17. Dél-pesti szennyvíztisztító teleptermofil-mezofil rothasztás technológiai vázlata Biogáz termelés-hasznosítás

  18. „B” Mezőgazdasági hulladékból termelt biogáz Alapanyagok: Növényi alapanyagok: • Árpaszalma • Búzaszalma • Energiafű • Fű • Kukoricaszár • Len • Kender • Nádhulladék • Rozsszalma • Repce • Rizsszalma • Zabszalma • Állati trágya alapanyagok: • Tehén • Hízómarha • Ló • Sertés koca+szaporulata • Hízó • Juh • Baromfi • Vágóhídi hulladék Biogáz termelés-hasznosítás

  19. Szárazanyag tartalom szerinti fermentáció Kétféle eljárás ismeretes: • Nedves: 4-6% szárazanyag tartalom (Anaerob rothasztás: mezofil vagy termofil tartományban) - Félszáraz: 20-30% szárazanyag tartalom (kétlépcsős technológia, aerob előkezelés, anaerob termofil rothasztás) Biogáz termelés-hasznosítás

  20. Mezőgazdaságban alkalmazott biogáz előállítás technológiák gyakorisága Anaerob körülmények között: fermentorban (reaktorban). Mezofil eljárás a létesítmények ~90%-nál Termofil eljárás ~5% Vegyes eljárás ~5%, ekkor az első lépcső mezofil ~37°C ~28 nap, a második lépcső termofil ~55°C ~10 nap a tart. idő Biogáz termelés-hasznosítás

  21. Folyamat optimalizálása • Folyamatos, előmelegített alapanyag adagolás • Alapanyag összetétel fokozatos változtatása • Rothasztást gátló anyagok kizárása • Megfelelő keverés • Hőmérséklet pontos tartása • Tartózkodási idő biztosítása (elegendő térfogat) Biogáz termelés-hasznosítás

  22. A fermentáció előnyei • Szerves hulladék anyagok környezetkímélő fel-dolgozása • Értékes energiaforrás -biogáz- előállítás • A kellemetlen szaghatások csökkennek • Az iszapstruktúra átalakul (állagjavítás) • Kevésbé szennyezi a légkört metánnal • Kis tápanyagveszteség • Javul a növények tápanyag-hasznosítása • A biotrágya higiénizálása Biogáz termelés-hasznosítás

  23. A berendezés méretezésének lépései Az alapanyagok mennyiségének felmérése Szárazanyag- és a szerves anyag-tartalom meghatározása Erjesztő reaktor térfogat méretezése A biotrágya tároló térfogatának méretezése Napi gáztermelés előzetes számítása A gáztároló térfogatának megválasztása Gázkazán vagy gázmotor teljesítményének meghatározása Biogáz termelés-hasznosítás

  24. Fermentorok és gáztárolók Biogáz termelés-hasznosítás

  25. Nyírbátori biomassza- biogáz telep távlati képe Biogáz termelés-hasznosítás

  26. Kitekintés az Európai Unióra Spanyolországban, Svédországban, Ausztri-ában,Németországban és Dániában összesen kb. 6000 biogáz telep üzemel, Németországban3000 darab Az összesen kb. 3000 MW villamos teljesítményű 6000 db.biogázüzem megközelítőleg 1,3 milliárd tonna trágyát ártalmatlanít és több mint 22 millió MWh villamos áramot termel az EU területén évente. Biogáz termelés-hasznosítás

  27. Biogázból keletkező villamos energia átvételi ára Németországban • 150 kW teljesítményig 11,5 Cent/kWh (29Ft) • 500 kW teljesítményig 9,9 Cent/kWh (25Ft) • 5 MW teljesítményig 8,9 Cent/kWh (22Ft) • 5 MW felett 8,4 Cent/kWh (21Ft) Biogáz termelés-hasznosítás

  28. „C” Kommunális szilárd hulladékból keletkező biogáz : depóniagáz • Keletkezés: lassú szerves anyag lebomlás • Gyűjtés: gázkutakkal, elvezetés csővezetékkel • Ártalmatlanítás - hasznosítás (22/2001. (X.10.) KöM rendelet) előírásai alapján Biogáz termelés-hasznosítás

  29. Biogáz termelés-hasznosítás

  30. Biogáz termelés-hasznosítás

  31. Depóniagáz összetétele • Fő komponensek: • Metán 45-55% • Szén-dioxid 30-40% • Nitrogén 2- 8% • Oxigén 0- 1% • Mellék komponensek: • A gáz képződés melléktermékei (kén-hidrogén, ammónia, hidrogén) • A beszállított hulladék összetevői (szilícium vegyületek, stb.) Biogáz termelés-hasznosítás

  32. Depóniagáz ártalmatlanítás a metántartalom függvényében • Gázmotoros hasznosítás CH4 >45% • Gázfáklyás égetés CH4 >25% • Biofilter CH4 <4% • Nem katalitikus oxidáció 1,5% < CH4 < ~30% Megjegyzés: Az oxidáció 1,5 % alatt is lehetséges támasztó gáz hozzákeverése mellett. Biogáz termelés-hasznosítás

  33. A biogáz- depóniagáz hasznosításának általános lehetőségei • Hőtermelés • Villamos energia termelés • Kapcsolt energia termelés, villamos energia és hő együttes előállítása • CO2 értékesítés (ÜHG gázok, CO2 egység, CH4 21-szeres hatás) • Gáztisztítás, értékesítés • Tüzelőanyag cella (hidrogén és oxigén elektrokémiai egyesítése, egyen-áram keletkezik, valamint víz és széndioxid) Mindig a helyi adottságok és a gazdaságosság alapján kell dönteni! Biogáz termelés-hasznosítás

  34. Biogáz tüzelés kapcsolt villamos energia termeléssel - lehetőségei • Gázmotor • Kombinált ciklusú gázturbinával megvalósított kogeneráció (gáz-gőz körfolyamat) • Nyílt ciklusú gázturbinával megvalósított kogeneráció (hőkiadás a hőhasznosító kazánból) • Micro-gázturbina (egységteljesítmény max: 100 kW) Biogáz termelés-hasznosítás

  35. 1995. évi LIII Környezetvédelmi törvény 2000. évi XLIII Hulladékgazdálkodási törvény 1994. évi LV Termőföldről törvény 253/1997. Kormányrendelet az Országos településrendészeti és építési követelményekről 110/2002 OGY határozat az országos hulladékgazdálkodási tervről 20/2001. Kormányrendelet a környezeti hatásvizsgálatról 23/2001 KöM rendelet A 140 kWth és az ennél nagyobb, de 50 MWth-nál kisebb névleges bemenő hőteljesítményű tüzelőberendezésekről 10/2000. KöM-EüM-FVM-KHVM rendelet a felszíni víz és a földtani közeg minőségi védelméhez szükséges határértékekről 49/2001. Kormányrendelet a vizek mezõgazdasági eredetû nitrátszennyezéssel szembeni védelmérõl 56/2002. GKM rendelet Az átvételi kötelezettség alá eső villamos energia átvételének. szabályairól és árainak megállapításáról (megváltozott!) 2005. Évi LXXIX Villamos energia törvény 78/2005.(X.7.) GKM rendelet Az átvételi kötelezettség alá eső villamos energia …árainak megállapításáról. Az 56/2002. GKM rendelet módosítása Jogszabályok Biogáz termelés-hasznosítás

  36. Célok, szabályozás • Szigetszerű kiépítés sok helyszínen • Helyben hasznosítása a hőnek és biotrágyának • Magas hatásfok elérése • Áram átvételi árgarancia 15-20 évre • Alapanyag biztosítási garancia Biogáz üzemekben termelt villamos áram kötelező átvételi árai Ausztriában: • 100 kW villamos áram teljesítményig         16,5 Cent/kWh (41Ft) • 100 - 500 kW közötti teljesítménynél          14,5 Cent/kWh • 500 - 1.000 kW közötti teljesítménynél       12,5 Cent/kWh • 1 MW villamos áram teljesítmény felett      10,3 Cent/kWh (25Ft) • Magyar valóság: 18,6Ft/kWh (56/2002 r.) várható: 22,10 Ft/KWh Biogáz termelés-hasznosítás

  37. Új átvételi árak 78/2005(X.7.) GKM rendelet időjárás függő időjárástól független (FT/kWh) Csúcs 23 26,12 Völgy 23 23,00 Mélyvölgy 23 9,38 Napi átlag 22,47 Hétvégi átlag 21,30 Éves átlag 22,10 Biogáz termelés-hasznosítás

  38. Biogáz gázmotoros hasznosítása (gázmotor elektromos teljesítmény) Jelenlegi állapot: • Szennyvíztisztítói biogázból: 3,6 MW • Mezőgazdasági biogázból: 1,5 MW • Depóniagázból: 0,5 MW Közeljövőben várható: • Épül: 3,5 MW • Tervezés alatt: 6,5 MW Biogáz termelés-hasznosítás

  39. Képek megvalósult berendezésekről Biogáz termelés-hasznosítás

  40. Az épülő győri rothasztó tornyok Biogáz termelés-hasznosítás

  41. Nyíregyházi anaerob rothasztók Biogáz termelés-hasznosítás

  42. Nyíregyházi rothasztó biogáz gázdómja Biogáz termelés-hasznosítás

  43. Dunakeszi anaerob rothasztó Biogáz termelés-hasznosítás

  44. Dél-pesti termofil rothasztó V = 2000 m3 Biogáz termelés-hasznosítás

  45. Biogáz tároló tartály Biogáz termelés-hasznosítás

  46. Biogáz fáklya Biogáz termelés-hasznosítás

  47. Fúrt depóniagáz kút gázelvezetéssel Biogáz termelés-hasznosítás

  48. Műanyag depóniagáz kút Biogáz termelés-hasznosítás

  49. Felszín feletti depóniagáz elvezetés Biogáz termelés-hasznosítás

  50. Depóniagáz elszívó kompresszor és gázfáklya Biogáz termelés-hasznosítás

More Related