アトラスコプコの酸素発生器を使用してグリッドにクリーンなガスを供給するバイオメタン
アトラスコプコの酸素発生器はNAT-UR-Gas Solschen社ドイツバイオガス工場でのクリーンなメタンの生産に役立っています。酸素を使用したバイオガスの脱硫は、グリッドに持続可能なエネルギー源をもたらします。さらに、最大50%のエネルギー効率向上による運用コスト削減という利点もあります。
アトラスコプコの可変速コンプレッサを使用すれば、酸素含有量を爆発下限未満に厳密に制御できるため、プラントの安全性が確保されます。
2016年、NAT-ur-Gas Solschen GmbH & Co KG社のハインリッヒ・シャーパーとミヒャエル・クラヴィッターは、バイオガスプラントの設計と建設を、メレに本社を置くBioconstruct GmbH社に委託しました。このプラントは、現在、平均メタン含有量53%のバイオガスを1時間当たり1500 m3生産しています。このバイオガスは、メンブレンの処理プラントでのメタン含有量94%まで連続濃縮されています。「私たちは毎時700 m3のバイオメタンをガス供給システムに供給しています」とクラヴィッターは言います。バイオガスは長期契約によりミュンヘンのエネルギー供給会社BayWa社に販売されています。
Bioconstruct社のバイオガスプロセスの中心は、有機物質を餌とする細菌がバイオガスを生産する発酵槽です。保有する2個の発酵槽は、それぞれ1時間に3.5トンの新鮮なバイオマスまたは培養基を必要とします。このビジネスモデルの重要な特徴は持続可能性であり、培養基は地元農家から調達され、発酵残渣は肥料として農家に戻されます。
バイオガス製造における最大の問題は、結果的に生じる硫化水素です。第一の問題は、硫化水素によって処理プラント内のフィルタが互いに固着することです。そして第二の問題は、バイオガスの燃焼中に硫化水素が二酸化硫黄に変換され、継手やモータの腐食を引き起こすことです。そのため、ガスから硫化水素をできる限り多く除去する必要があります」
生物脱硫法
ソルシェンに本社を置く同社は、生物学硫法を選択しました。この処理では、空気または酸素を添加した発酵槽内の特殊な細菌によって硫化水素がイオウと水に分解されます。イオウは発酵残渣に残り、肥料としての価値を高めます。精製されたガスはさらに処理段階を通過することができます。
「私たちは意識的に酸素による脱硫を選択しました」とクラヴィッターは説明します。「大気からの空気による脱硫とは異なり、当社のO2発生器を正確に制御できるからです。これにより、防爆をはじめ、さまざまな要素を完全に制御できます。O2含有率は常に94%で、爆発下限値の2.3%を常に下回るような方法で酸素を添加できることがわかっています。」酸素は上から発酵槽に吹き込まれます。酸素は、バイオガスとともに半球形の発酵残渣貯蔵部分のドームの下にあります。
アトラスコプコのトレーディングパートナーD&N Drucklufttechnik GmbH & Co. KG社は、同じくメレに本社を置き、酸素供給システムの計画と実装を行っています。オイルインジェクション型速度調整式GA 11 VSD+スクリュコンプレッサ、OGP 8タイプO2ジェネレータ、圧縮空気と酸素の貯蔵タンク、圧縮空気およびO2の処理に必要なフィルタ段も用意されています。圧縮空気は10 barの圧力で、活性炭フィルタ、オイルセパレータ、ダートトラップを通して貯蔵タンクに入り、そこからO2発生器に供給され、空気の酸素含有量を94%めで濃縮します。最終的に酸素は別のバッファータンクと2つの電子流量計を介して発酵槽に到達します。
「現在、発酵槽には1時間あたり平均9立方メートルの酸素が吹き込まれています」とクラヴィッターは言います。瞬間的な流量は生成されるバイオガスの量に応じて6~11 m3の間で変動し、酸素含有量が爆発下限を超えないようにします。そのために、圧縮空気の供給量は柔軟であることが必要です。これが、アトラスコプコの速度調整式酸素発生器が選ばれる理由の1つです。
速度調整の主な利点の2つめは低エネルギー消費であり、これによって運転コストが削減されます。アトラスコプコGA-VSD+コンプレッサは、最新世代の速度調整機能を備えており、特にエネルギー効率の高い永久磁石モータを搭載しています。このシステムは、全負荷/無負荷制御システムと比較して、エネルギーコストを50%削減します。
また、バイオガスを脱硫することで、処理プラント上流の活性炭フィルタも保護されます。脱硫がなければ、生ガス中のイオウ分がフィルタの寿命を劇的に縮め、運転コストが増加します。さらに、ガス流中の0.4~0.5%の酸素が活性炭の性能を向上させ、その効果を最大限に有効に保つという利点もあります。非常に重要なのはソルシェン工場への酸素供給であり、NAT-ur-Gas Solschen社はすでに冗長ソリューションの実装に取り組んでいます。
ミヒャエル・クラヴィッターは、アトラスコプコのサービスを積極的に強調します。
サービスエンジニアは、客先負担の故障の後、迅速かつ効率的に発生器を正常業務に復旧しました。また、メンテナンスサイクルの間、自発的にシステムエンジニアリングの完備した説明を提供しました。