3. Biogas-Training Örnek Vaka: Biyoga ogaz Tesisi Birgit Pfeifer, International Biogas and Bioenergy Centre of Competence (IBBK) Nesta Boutique Hotel Ankara, 12.-13.09.2011 13.09.2011 1
Örnek vaka Konfigürasyon Geçmiş Substratlat Teknoloji Kükürtsüzleştirme Motor Önizleme 2
Aşama Stage 1: 1; 190 190 kw kw el. el. Digester Çürütücü Çürütücü Post-Digester sonrası + + Depolama Storage tankı Konfigürasyon Planlaması Depolama Storage tank tankı GS 450 m 3 GS 450 m 3 net net 1.580 m 3 1.600 m 3 net 350 m 3 Digester Digester 2 Storage tank GS 1.000 m 3 net 2.062 m 3 Post-Digester + Storage tank Stage 2: 440 kw el. Stage 3: 500 kw el. net 2.700 m 3 Open storage tank 3
Aşama Stage 1: 1; 190 190 kw kw el. el. Digester Çürütücü Çürütücü Post-Digester sonrası + + Depolama Storage tankı Konfigürasyon Planlaması Depolama Storage tank tankı GS 450 m 3 GS 450 m 3 net 1.580 m 3 net 1.600 m 3 net 350 m 3 Almanya da minimum 6 aylık çamur depolama kapasitesine sahip olmalısınız! Digester Digester 2 Storage Çürütücü Çürütücü 2 Depolama tank tankı GS 1.000 m 3 net 2.062 m 3 Çürütücü Post-Digester sonrası + + Storage Depolama tankı Farklı Seviye 1-3 de depolama seviyesi gerektirmektedir: 190 kw el. : 1.825 m 3 440 kw el. : 3.300 m 3 500 kw el. : 4.300 m 3 (Depolama kapasitesi, toplam girdi miktarına, girdi substrat (katı, sıvı) türüne ve özel kütle kaybına bağlıdır.) Aşama Stage 2: 2: 440 kwel. 440 kw el. Aşama 3: 500 kwel. Stage 3: 500 kw el. net 2.700 m 3 Açık Open depolama storage tankı 4
Yapı Geçmişi: Biyogaz tesisi Aralık 2006: Nisan 2007: Kasım 2007: Aralık 2007: Yapı izni İlk hareket veilk 190 kw el. Kapasiteli KS (Kojenerasyon Sistemi) çalıştırılması Federal Kirlilik Kontrol Kanunu nun yöntemsel sınıflandırmalarına uygun izin 250 kw el. 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 kw el. 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 9,0 60 Kümes hayvanları dışkısı Piliç dışkısı Organik yükleme oranı [kg odm/m 3 *g] 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 50 40 30 20 10 Sığır dışkısı Tahıl silajı (tüm tesisten) Ot silajı Mısır silajı Sığır gübresi Organik yükleme oranı [kg odm/m 3 *gün] 1,0 0,0 0 Tarih 7
Besleme cihazı Katı girdi 8
1. Depolama öncesi tankı: 350 m 3 2. Ana çürütücü: Ø 19 m / yükseklik 6 m / brüt 1.700 m 3 (net 1.600 m 3 ) 450 m 3 gaz depolamalı hava destekli çatı 3. Çürütücü sonrası: Ø 19 m / yükseklik 6 m / brüt 1.700 m 3 (net 1.600 m 3 ) 450 m 3 gaz depolamalı hava destekli çatı 4. Depolama tankı (eski): 350 m 3, açık Çürütücüler: teknik özellikler 5. Çürütücü sonrası 2/: Ø 25 m / yükseklik 6 m / brüt 2.900 m 3 (net 2.100 m 3, etkili Depolama tankı yükseklik 4,20 m), 1.000 m 3 gaz depolamalı hava destekli çatı 6. Depolama tankı: Ø 25 m / yükseklik 6 m / brüt 2.900 m 3 (net 2.700 m 3, etkili yükseklik 5,50 m), açık planlama aşamasında - 9
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: Miks kser Pervaneli mikser: Uzun mikser: 11
Teknik tasarım: Isıtma sistemi Paslanmaz çelik ısıtma boruları: 12
Teknik 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: 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 Yüksek proteinli substratlar kükürtsüzleştirmede sapmaya sebep olmaktadır Örnek: hindi veya kümes hayvanlarının gübresi! 17
İnhibitörler İnhibitör İnhibitör konsantrasyonu Notlar Oksijen >0.1 mg/l O 2 Zor gelişen anaerobik metan bakterisinin engellenmesi Hidrojen sülfür >50 mg/l H 2 S ph değerinin azalması ile engelleyici etki artar Uçucu yağlı asitler Amonyum Nitrat (Ağır) Metaller Dezenfektanlar Antibiyotikler >2,000 mg/l HAc (ph = 7.0) >3,5000 mg/l NH+ (ph = 7.0) Cu > 50 mg/l Zn > 150 mg/l Cr > 100 mg/l Uygulanabilir değil ph değerinin azalması ile engelleyici etki artar. Bakterinin yüksek oranda uyumluluğu. ph değerinin, sıcaklığın artması ile engelleyici etki artar. Bakterinin yüksek oranda uyumluluğu. Yalnızca çözünmüş metaller engelleyici etkiye sahiptir. Sülfür sedimantasyonu ile zehir giderme (detoksifikasyon). Engelleyici etki özel üründür. Kaynak: Peter Weiland FAL Braunschweig 18
Hidrojen Sülfür Biyogaz içinde H 2 S 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 üretimi [m 3 /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 H 2 S 2 H 2 S + O 2 S 2 + 2 H 2 O 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 1.400 m³/g ne kadar 9.000 m³/g ne kadar Gaz odasına giren küçük hava borusu 22
Arıtma biyolojik kükürtsüzleştirme Biyolojik kükürtsüzleştirme en önemli arıtma Bakteri metabolik işlemleri ile temel sülfüre okside olmuş H 2 S 2 H 2 S + O 2 S 2 + 2 H 2 O Sülfür bakterisi, metabolik işlemler için az oranda oksijene ihtiyaç duyar Sülfür bakterisi, gaz doldurulmuş bölümde yaşar, substrat içinde değil Koloni 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 23
Arıtma biyolojik kükürtsüzleştirme 4 seneden sonra tahtalı çatı altındaki temel sülfür örtüsü 24
Biyogazdaki oksijen içeriği Maksimum oranda: biyogaz içinde % 1 O 2 (% 0,3 0,7 O 2 arasındaki biyolojik kükürtsüzleştirme ile olağan ) Ölçülen değerler:: O 2 % 0,4 CH 4 %52,0 CO 2 % 45,5 Ölçülen değerler:: O 2 % 1,0 CH 4 % 50,5 CO 2 % 44,0 Hava içeriği: Oksijen % 20,9 Nitrojen % 78,1 Diğerleri % 1,0 Unutmayın: Oksijeni ölçmelisiniz, havayı değil! Biyogaz içindeki hava miktarı: % 2,0 Biyogaz içindeki hava miktarı: % 5,0 Her iki örnekte de asıl içerikler (havasız) şu şekildedir CH 4 = % 53 CO 2 = % 46 25
Arıtma kimyasal kükürtsüzleştirme Demir-hidroksit ile Substrat (toz) içine Demir-(III)-hidroksit ekleme Demir sülfür, 50 ppm den az saflık olarak ayırma yaklaşık 60-70 sent/kg + nakliye Demir-klorür ile Demir solüsyon (demir klorür) ekleme Demir sülfür (Fe 2 S 3 ), 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 800 700 600 5 gün başına kısa süreli demir hidroksit ekleme 500 H2S [ppm] 400 H2S 300 Çavdar-GPS 01.-20. Hazirandan itibaren 200 100 Substrat DM % S g / t FM Ot silajı 25-400 500-800 Mısır silajı 20-35 200-350 05.06.06 12.06.06 19.06.06 26.06.06 Tahıl silajı 38-42 760-840 Buğday-GPS 40 800 Çavdar-GPS 25-30 500-600 S: saf sülfür 03.07.06 Arpa-GPS artışı ve eş zamanlı olarak mısır silajının azalması 10.07.06 17.07.06 24.07.06 31.07.06 07.08.06 14.08.06 Betreuungszeitraum 21.08.06 28.08.06 04.09.06 11.09.06 18.09.06 25.09.06 Kaynak: Novatech GmbH Support program 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
350 300 250 200 150 100 50 0 Elektrik gücü KS (Kojenerasyon Sistemi) 1-3 Dargestellter Betrieb: BGA Hemmer Pel BHKW 1 Pel BHKW 2 Pel BHKW 3 Tarih 31 elektrik gücü (ortalama) kw 01.04.11 08.04.11 15.04.11 22.04.11 29.04.11 06.05.11 13.05.11 20.05.11 27.05.11 03.06.11 10.06.11 17.06.11 24.06.11 01.07.11 08.07.11 15.07.11 22.07.11 29.07.11 05.08.11 12.08.11 19.08.11 26.08.11 02.09.11 09.09.11 16.09.11 23.09.11 30.09.11 07.10.11
Elektrik Elektrik gücü toplam 18000 16000 Elektrik çalışma (ortalama) kwh 14000 12000 10000 8000 6000 4000 14.000 kwh 580 kw Elektrik çalışma [kwh] güncel Elektrik çalışma [kwh] - tahmini 2000 0 Tarih 32
Girdi materyallerinin dağıtımı Mısır 10,0 Kümes hayvanları dışkısı Piliç dışkısı 9,0 60 Sığır dışkısı Tahıl silajı (tüm tesisten) Organik yükleme oranı [kg odm/m 3 *g] 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 50 40 30 20 10 Ot silajı Mısır silajı Sığır gübresi Organik yükleme oranı [kg odm/m 3 *gün] 1,0 0,0 0 Tarih 33
Yapı Elektrik odası Motor odası Pompalama odası Trafo 34
Fermente atık toprak uygulaması 35
Önizleme: Ayırma 1. Ayırma ünitesi 36
Önizleme: Hidroliz aşaması Besleme sistemi Çürütücü 1-3 Depolama tankı 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 +90 312 466 7056 T +49 6196 79830 007 E biogas-tr@giz.de I www.giz.de I www.biyogaz.web.tr Yazar: Birgit Pfeifer, International Biogas and Bioenergy Centre of Competence (IBBK) 38