PL
EN
Opracowanie Zintegrowanych
Technologii Wytwarzania
Paliw i Energii z Biomasy,
Odpadów Rolniczych i Innych

Blok Tematyczny 3

Układy zgazowania termicznego biomasy
oraz odpadów rolnych, komunalnych, ściekowych i in.

Celem 3 bloku tematycznego jest:

  1. określenie kryteriów przydatności różnych rodzajów biomasy do procesów konwersji termicznej,
  2. opracowanie nowoczesnej, konkurencyjnej i bezpiecznej dla środowiska technologii zgazowania biomasy dla produkcji gazu, który zostanie wykorzystany do napędu silników gazowych i ogniw paliwowych,
  3. wskazanie kierunków efektywnej i bezpiecznej utylizacji stałej pozostałości z procesu zgazowania biomasy,
  4. dobór metod analitycznych oceny jakości gazu oraz opracowanie metodyki pobierania i przygotowania próbek do badań.

Ad (1). Przydatność biomasy do procesu zgazowania lub innej technologii przetwórstwa termicznego determinowana jest przez jej podstawowe właściwości fizykochemiczne, które decydują o zachowaniu się paliwa w trakcie procesu konwersji oraz o właściwościach powstających produktów. Najważniejsze z nich to:

  • skład elementarny paliwa,
  • zawartość wilgoci,
  • zawartość części lotnych,
  • zawartość popiołu,
  • skład pierwiastkowy popiołu.

Oprócz określenia podstawowych parametrów jakościowych, przydatność biomasy do procesu zgazowania może być także oceniana poprzez zestandaryzowane testy pirolizy w skali laboratoryjnej.

Ad (2). Zgazowanie biomasy stanowi drogę do otrzymywania paliw gazowych przydatnych do wykorzystania w silnikach i turbinach gazowych lub ogniwach paliwowych. Technologia zgazowania obejmująca m.in. rodzaj paliwa, konstrukcję reaktora, warunki procesu oraz rozwiązania systemu dozowania paliwa i odbioru produktów, może mieć znaczący wpływ zarówno na konkurencyjność ekonomiczną procesu, jak i wpływ na środowisko naturalne. Dobór właściwych warunków technologicznych procesu obejmujący powyższe uwarunkowania decyduje o właściwościach otrzymywanych produktów oraz konkurencyjności ekonomicznej procesu konwersji. Dla otrzymania wyników gwarantujących możliwość wdrożenia technologii niezbędne jest prowadzenie szeroko zakrojonych testów zgazowania i stopniowe powiększanie skali badań.

Ad (3). otrzymana w procesie zgazowania biomasy stała pozostałość o charakterze szlaki i/lub popiołu stanowi odpad, który należy zagospodarować, najlepiej w użyteczny sposób. Ilość oraz charakter stałej pozostałości zależy od zawartości popiołu w biomasie oraz jego składu ilościowo-jakościowego. Określenie potencjalnych kierunków zagospodarowania stałej pozostałości ze zgazowania biomasy musi uwzględnić m.in. możliwość jej zastosowania jako dodatku do produkcji betonów, ceramiki budowlanej, kruszyw etc. Działania dotyczące zagospodarowania popiołu i żużla powstających w procesie termicznej konwersji biomasy muszą również uwzględniać ich wpływ na elementy reaktora mające z tymi produktami bezpośredni kontakt.

Ad (4). Bardzo ostre wymagania jakościowe zdefiniowane dla gazu przeznaczonego do silników gazowych oraz ogniw paliwowych wymagają precyzyjnej kontroli jego parametrów jakościowych. Oznaczenie zawartości zanieczyszczeń w gazie na poziomie podanym w kryteriach jakościowych wymaga dysponowania zaawansowanymi technikami analitycznymi (co spełniają realizatorzy obszaru tematycznego), ale również ciągłego ich doskonalenia. Otrzymanie wiarygodnych wyników analiz gazu gwarantuje tylko odpowiednia metodyka poboru i przygotowania próbek do analizy. Procedury takie zostaną na bazie dotychczasowych doświadczeń wypracowane przez ośrodki uczestniczące w wykonaniu planowanych prac.

Główne efekty prac w ramach niniejszego Bloku Tematycznego to:

  • budowa i rozruch instalacji pilotowej zgazowania biomasy w złożu stałym (GAZELA),
  • dokumentacja typoszeregu oraz instalacja pilotażowa układu zgazowania i siłowni kogeneracyjnej zasilanej biogazem generatorowym uzyskanym ze zgazowania pirolitycznego odpadów komunalnych i ściekowych,
  • ulepszenia zintegrowanego układu zagospodarowania energetycznego trudno utylizowalnych odpadów zwierzęcych,
  • opracowanie wysokosprawnego układu poligeneracyjnego zintegrowanego ze zgazowaniem biomasy i wykorzystaniem ciepła odpadowego z pieca obrotowego w cementowni.

Ważnym aspektem, który jak do tej pory jest rzadko podnoszony, jest możliwość pozyskiwania energii z biodegradowalnych odpadów komunalnych i osadów ściekowych. Już obecnie ogranicza się ilość biomasy biodegradowalnej z odpadów komunalnych dopuszczonej do deponowania na składowiskach a w przyszłości planowany jest całkowity zakaz jej deponowania. Przykładowo, w Rozporządzeniu Rady Ministrów z dnia 6 czerwca 2007 r. zmieniającym rozporządzenie w sprawie opłat za korzystanie ze środowiska podniesiono kilkakrotnie opłatę za umieszczenie odpadów na składowisku do 75 zł/Mg dla odpadów o kodzie 19 12 od 01 do 11 oraz niektórych pozycji z kodów 20 01, 20 02, 20 03. Wymusza to diametralnie inne warunki postępowania z odpadami komunalnymi. Najkorzystniej jest, aby frakcja biodegradowalna była utylizowana energetycznie w tej części, która z przyczyn ekonomicznych nie może być skierowana do odzysku bądź recyklingu surowcowego. Kolejny problem dotyczy osadów ściekowych. Osady ściekowe, o różnej strukturze, w zależności od stosowanych technologii, rodzaju produkcji czy charakteru geograficznego miejscowości, traktowane są obecnie jako odpad. Od 2013 r. w Polsce obowiązywać będzie zakaz deponowania na składowisku odpadów organicznych o wartości opałowej powyżej 6 MJ/kg co spowoduje, że pozbycie się osadu ściekowego po roku 2012 stanie się dla oczyszczalni ścieków niebywale trudnym zadaniem. Jedynym akceptowalnym rozwiązaniem problemu będzie wprowadzenie dodatkowych procesów technologicznych mających na celu odwodnienie osadu do poziomu 20–25% wilgotności, a następnie poddanie go zgazowaniu lub zwęgleniu do postaci biokarbonu, bądź współspalaniu z węglem lub biomasą.

Ekonomika instalacji utylizujących odpady biomasowe trudno utylizowalne poprzez ich zgazowanie, jak dotąd, opiera się przede wszystkim na korzyści z utylizacji odpadów i bardzo zależy od zminimalizowania kosztów oczyszczania gazów wylotowych, których skład bardzo zależy od parametrów gazu i szczegółów procesu spalania. Proponowane przedsięwzięcia mają na celu zaproponowanie rozwiązań umożliwiających połączenie instalacji zgazowującej z siłownią kogeneracyjną, co zasadniczo podniosłoby ekonomiczną opłacalność tej przyjaznej środowisku metody utylizacji odpadów zapewniając jednocześnie pożyteczne źródło energii.

 

Przejdź do Bloku:

1

2

3

4

5

6

7

8
DO GÓRY