REKLAMA
MECHANICZNE PRZETWARZANIE SUROWCÓW ZAWIERAJĄCYCH WŁÓKNA DLA BIOGAZOWNI PRZY UŻYCIU PRASY KAHL
Prasa do granulacji AMANDUS KAHL
Kukurydza energetyczna jest najczęściej używanym substratem fermentacyjnym do biogazowni. W ostatnich latach poszukiwano alternatywnych rozwiązań w celu częściowego zastąpienia kukurydzy do produkcji biogazu. Odpady i pozostałości rolnicze, takie jak obornik stały, słoma i inne pozostałości plonów, ale także surowce powstające przy działaniach w celu ochrony krajobrazu oraz zielone ścinki z terenów publicznych i pozostałości z gospodarki leśnej stanowią ogromny potencjał biogazowy w tym zakresie. W kontekście wykorzystania opisanych materiałów odpadowych i pozostałości coraz większy nacisk kładzie się na przygotowanie substratów dla biogazowni. Ukierunkowane przygotowanie substratu ma na celu z jednej strony zwiększenie uzysku metanu i przyśpieszenie degradacji biomasy, z drugiej strony zwiększenie możliwości transportowania substratu oraz zmniejszenie tendencji do pienienia i tworzenia na powierzchni kożucha. W tym celu mogą być stosowane różne procesy chemiczne, biologiczne i fizyczne. AMANDUS KAHL to znana na całym świecie firma w branży budowy maszyn i instalacji przemysłowych. Mieści się w Reinbek koło Hamburga i posiada ponad 140-letnie doświadczenie w branży. Jedną z głównych maszyn jest prasa KAHL z płaską matrycą, która jest wykorzystywana na całym świecie do granulowania różnych surowców w wielu gałęziach przemysłu. W oparciu o prasę
Słoma stanowi wysoki potencjał biogazowy
KAHL z płaską matrycą, inżynierowie AMANDUS KAHL opracowali prasę do granulacji i do rozwłókniania mokrych zrębków drzewnych i innych surowców włóknistych. Właściwości rozdrabniające prasy z powodzeniem można wykorzystać do przygotowania substratu stosowanego w biogazowniach. Ponadto prasa KAHL do rozdrabniania jest bardziej oszczędna i opłacalna w eksploatacji niż inne rozdrabniacze. W celu przygotowania substratu materiał wsadowy jest dozowany z zasobnika dozującego (np. wozu paszowego) do prasy KAHL. Produkt spada grawitacyjnie pomiędzy płaską matrycę i rolki gniotownika. Poprzez rozwłóknienie, otwierana jest struktura komórkowa słomy, dzięki tej procedurze pozbywamy się powietrza ze słomy. Minimalizuje to ryzyko tworzenia się warstw piany i kożuchów w fermentorze. Pierwsza instalacja do rozwłókniania słomy, trawy i obornika stałego za pomocą prasy KAHL została zbudowana w Danii. Używa się tutaj głównie mokrej słomy, która nie nadaje się na ściółkę dla zwierząt. Wilgotność produktu wsadowego może wahać się między 15% a 70%, ale najbardziej efektywne jest przetwarzanie w zakresie wilgotności 40–50%. W celu zmniejszenia wilgotności bardzo mokrej słomy do zakładu w Danii dodaje się łuski owsiane, tak aby materiał wsadowy prasy do granulacji wykazywał ciągle wilgotność 40–50%.
REKLAMA
AMANDUS KA H L
Również w przypadku rozwłókniania traw widoczna jest wyraźna korżyść. Uzysk gazu z rozwłóknionych traw uzyskujemy już po 20 dniach, natomiast z nierozwłóknionych po 30. Rozwłókniona biomasa jest o wiele łatwiejsza do dozowania i w połączeniu z gnojowicą można ją dobrze przepompowywać do fermentatora bez tworzenia się piany i kożuchów. Umożliwia to stosowanie różnorodnych pozostałości i odpadów w biogazowniach. Prowadzi do tego, że istniejące biogazownie mogą zwiększać swoją produkcję gazu bez zwiększania pojemności fermentatora. Dodatkowo operatorzy istniejących zakładów mogą przez zastosowanie opisanej biomasy zaoszczędzić pieniądze w porównaniu z kukurydzą kiszonkową lub produktami ubocznymi produkcji
350 Gas (L CH4/kg VS)
Rozwłókniona słoma na prasie KAHL i tylko pocięta zostały porównane przez Uniwersytet Aarhus pod względem uzysku gazu. Produkcja gazu ze słomy z prasy KAHL jest o ponad 30% większa niż w przypadku słomy normalnie pociętej. Produkt rozwłókniony pozwala otrzymać taki sam uzysk gazu już po 17 dniach, jaki otrzymuje się ze słomą pokrojoną dopiero po 30 dniach. I to oznacza znaczny wzrost wydajności biogazowni.
artykułów spożywczych, bez zmniejszania całkowitego uzysku gazu. Wreszcie, te pozostałości fermentacyjne można bez problemu granulować i stosować jako wysokiej jakości nawóz na pola. AMANDUS KAHL to Państwa niezawodny partner w zakresie rozwłókniania za pomocą prasy KAHL i późniejszej pelletyzacji pozostałości pofermentacyjnych.
300 250 200 150 100 50 0
0
10
20
30
40
50
60
70
60
70
Dage Cięta słoma
Cięta i rozwłókniona słoma
Fot. 1: Møller, Uniwersytet Aarhus, listopad 2017
350 Gas (L CH4/kg VS)
Zastosowana tutaj prasa do granulacji to model maszyny KAHL 45–1250, gdzie liczba 1250 oznacza średnicę matrycy 1250 mm. Matryca posiada perforację 16 mm, można ją jednak regulować w zależności od pożądanego stopnia rozdrobnienia. Wydajność tej prasy KAHL do rozdrabniania to 15 t/h. Po zmieleniu mieszanki słomy i łuski zbóż, rozwłókniona biomasa mieszana jest z gnojowicą w zbiorniku z mieszadłem i pompowana do fermentatora biogazowni.
300 250 200 150 100 50 0
0
10
20
30
40
50
Dage Trawa
Rozwłókniona trawa
Fot. 2: Møller, Uniwersytet Aarhus, listopad 2017
Markus Markus Lukaszczuk Lukaszczuk
lukaszczuk@amandus-kahl-group.de lukaszczuk@amandus-kahl-group.de +49 162-2002-238 +48 (0)162 200 223 8
Zeskanuj kod QR i dowiedz się więcej AMANDUS KAHL GmbH & Co. KG Germany · sprzedaz@amandus-kahl-group.de · akahl.com
tego celu jest zwiększenie zawartości metanu
zastosowaniem biogazu jako paliwa do ciągników
i zoptymalizowanie wartości opałowej gazu powsta-
rolniczych, spadek mocy efektywnej wynosił nawet
jącego poprzez domieszkowanie wodoru w różnych
do 39%. W zależności od zawartości w biogazie
fazach procesu fermentacji metanowej biomasy.
metanu, stwierdzono zmienność stechiometrycznej
Dla weryfikacji powyższego założenia w zespole
ilości powietrza w stosunku do paliwa.
Zakładu Odnawialnych Źródeł Energii wykona-
Domieszkowanie wodoru do komory fermentacyjnej
no badania, obliczenia i symulacje umożliwiające
w trakcie metanowej fermentacji biomasy umożliwia
identyfikację problemów związanych z metodami
natomiast zwiększenie zgromadzonej w biogazie
zwiększenia zawartości metanu i optymalizowa-
energii, przy jednoczesnym zmniejszeniu zawartości
nia wartości opałowej gazu powstającego poprzez
dwutlenku węgla w mieszaninie. Z tego względu po-
domieszkowanie wodoru w różnych fazach procesu
trzebne jest opracowanie technologii umożliwiającej,
fermentacji metanowej biomasy. Na podstawie
dotychczasowym producentom biogazu, poprawę
oceny stanu zagadnienia w dostępnej literaturze
proekologiczności stosowanej technologii oraz bez
stwierdzono, że potrzebne jest rozwiązanie umoż-
konieczności kosztownego oczyszczania biogazu do
liwiające uzyskanie wzbogaconego biogazu o pa-
parametrów gazu sieciowego, uzyskanie paliwa do
rametrach takich, które umożliwiają zastosowanie
różnych celów, z nadwyżek energii produkowanych
go do różnych celów związanych z gospodarowa-
w różnych instalacjach OZE i biogazu nie wykorzy-
niem energią na obszarach wiejskich. Proces ten
stywanego do kogeneracji.
powinien być prowadzony na różnych etapach jego
Taka technologia będzie przydatna zwłaszcza po
produkcji i wykorzystania. Założono, że można to
zapowiadanym przez Komisję Europejską wpro-
uzyskać poprzez wzbogacenie mieszaniny fer-
wadzeniu zakazu spalania biogazu w pochodniach
mentacyjnej wodorem co umożliwi zmniejszenie ilości dwutlenku węgla w biogazie i zwiększenie ilości metanu. Założono rów-
i wypuszczania go do atmosfery. Wtedy,
Do stosowania wodoru w przypadku transportu możliwe jest jego gromadzenie pod ciśnieniem 700 barów. Z kolei w zbiornikach w instalacjach CNG na metan stosuje się zwykle ciśnienie 200 barów
po odpowiednim sprężeniu, będzie to forma magazynowania nadmiarowego biogazu w postaci mieszaniny nadającej się do energetycznego wykorzystania. Dlatego więcej uwagi, zwłaszcza przy pozasieciowym oraz lokalnym wykorzystaniu biogazu, należy poświęcić technologiom umożliwiającym doskonalenie obecnie stosowanych technik
nież podanie
wytwarzania, wzbogacania i zagospoda-
nadmiarowej
rowywania biogazu. W okresie przej-
ilości wodoru, jednak w takiej ilości, aby nie obni-
ściowym do osiągnięcia tzw. zielonego ładu umożliwi
żyć za bardzo ciepła spalania otrzymanej mieszani-
to wykorzystanie istniejącej infrastruktury i w opar-
ny gazowej. Ilość ta powinna być uzależniona od
ciu o sprawdzone już elementy technologii, zastoso-
przeznaczenia gazu i sposobu jego dalszego wyko-
wanie nowego, ulepszonego produktu. Technologię
rzystania, np. do spalania w kotle, użycia do celów
taką opracowano m.in. w Zakładzie Odnawialnych
transportowych, a także domieszkowania gazu
Źródeł Energii Instytutu Technologiczno-Przyrodni-
sieciowego do tak wzbogaconego biogazu, w celu
czego w Poznaniu.
wykorzystania w lokalnych sieciach np. spółdzielni
Zainteresowanych jej szczegółami odsyłamy do wy-
energetycznych.
dania „Rynku Biogazu” z marca 2021 r.
Biogaz dotychczas produkowany o zawartości
dr Marcin Herkowiak,
metanu w zakresie 50-60% nie jest najlepszym
dr Barbara Łaska-Zieja,
paliwem się np. do napędu ciągników rolniczych. Jak wykazały wcześniejsze badania przeprowadzone w naszym instytucie (Myczko, A., et al., 2011) nad
dr Edyta Wrzesińska-Jędrusiak, prof. Andrzej Myczko Instytut Technologiczno-Przyrodniczy O/Poznań