Khí sinh học cung cấp khí sạch cho mạng lưới điện với sự trợ giúp của máy tạo khí ôxy của Atlas Copco
Máy tạo khí ôxy của Atlas Copco đang giúp Nat-Ur-Gas Solschen tạo ra khí mêtan tại nhà máy khí sinh học của họ ở Đức. Khử lưu huỳnh khí sinh học sử dụng ôxy tạo ra một nguồn năng lượng bền vững cho mạng lưới. Một lợi ích bổ sung là giảm chi phí vận hành thông qua cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng đến 50%.
Việc sử dụng Máy nén biến tần từ Atlas Copco cũng cho phép kiểm soát chặt hàm lượng ôxy dưới giới hạn nổ dưới, do đó đảm bảo sự an toàn của nhà máy.
Khí nén từ máy nén đến bình đựng ở áp suất 10 bar qua một phin lọc than hoạt tính, một bộ tách dầu và bẫy bụi (bên trái ảnh). Máy tạo khí ôxy được nạp từ bình này.
Heinrich Schaper và Michael Klawitter của Nat-Ur-Gas Solschen GmbH & Co. KG ủy quyền cho Bioconstruct GmbH, có trụ sở ở Melle, thiết kế và xây dựng nhà máy khí sinh học của họ vào năm 2016. Nhà máy hiện sản xuất 1500 m3 khí sinh học mỗi giờ với hàm lượng mêtan trung bình là 53%. Khí sinh học này tiếp tục được cô đặc đến hàm lượng mêtan 94% trong nhà máy xử lý qua màng. Klawitter cho biết “Mỗi giờ, chúng tôi cấp 700 mét khối khí sinh học vào hệ thống cung cấp khí.” Khí sinh học được bán cho nhà cung cấp năng lượng Munich Baywa qua một thỏa thuận mua dài hạn.
Trọng tâm của quy trình khí sinh học Bioconstruct là thiết bị lên men trong đó vi khuẩn ăn vật liệu hữu cơ để tạo khí sinh học. Hai thiết bị lên men của họ, mỗi thiết bị cần 3,5 tấn sinh khối mới hoặc chất nền mỗi giờ. Tính bền vững là tính năng quan trọng của mô hình kinh doanh, vì chất nền được lấy nguồn từ các nông trại địa phương và chất tồn dư lên men được cung cấp lại dưới dạng phân bón.
Vấn đề lớn nhất trong việc sản xuất khí sinh học là hyđro sunfua tạo ra từ đó.Trước tiên, khí này làm cho các phin lọc trong nhà máy xử lý dính vào nhau. Thứ hai, khí được chuyển thành lưu huỳnh đioxit trong quá trình đốt cháy khí sinh học và gây mòn gá lắp và động cơ. Vì vậy, chúng tôi cần loại bỏ càng nhiều hyđro sunfua khỏi khí càng tốt.
Phương pháp khử lưu huỳnh sinh học
Nhà máy khí sinh học ở Solschen, Lower Saxony, tạo ra khí sinh học với hàm lượng mêtan trung bình 53%.
Công ty có trụ sở ở Solschen chọn phương pháp khử lưu huỳnh sinh học. Trong quá trình này, vi khuẩn đặc biệt biến hyđro sunfua thành lưu huỳnh nguyên tố và nước trong thiết bị lên men với sự bổ sung của không khí và ôxy. Lưu huỳnh còn lại trong tồn dư lên men và tăng giá trị của phân bón trong khi khí tinh lọc có thể đi qua các giai đoạn xử lý thêm.
Klawitter giải thích “Chúng tôi ra quyết định sáng suốt là chọn khử lưu huỳnh bằng ôxy. Vì không giống như khử lưu huỳnh bằng không khí, chúng tôi có thể kiểm soát chính xác máy tạo O2 của chúng tôi. Điều này cho chúng tôi toàn quyền kiểm soát một số yếu tố, như bảo vệ chống nổ. Chúng tôi biết rằng chúng tôi có hàm lượng O2 94% và có thể định lượng ôxy bổ sung theo cách chúng tôi luôn chắc chắn ở dưới giới hạn nổ dưới 2,3%.” Ôxy được thổi vào thiết bị lên men từ bên trên. Cùng với khí sinh học, ôxy được phân phối dưới mái vòm của khu vực bảo quản tồn dư lên men hình bán cầu.
Đối tác thương mại của Atlas Copco D & N Drucklufttechnik GmbH & Co. KG, cũng đặt trụ sở ở Melle, lập kế hoạch và triển khai hệ thống cung cấp ôxy. Hệ thống bao gồm một máy nén khí trục vít GA 11 VSD+ có dầu, điều chỉnh tốc độ, máy tạo O2 OGP loại 8, một bình đựng khí nén và ôxy, cũng như các giai đoạn lọc cần thiết cho khí nén và xử lý O2. Khí nén đi qua phin lọc than hoạt tính, bộ tách dầu và bẫy bụi để vào bình đựng ở áp suất 10 bar. Từ đây, máy tạo O2 được nạp, làm giàu không khí đến hàm lượng ôxy 94%. Cuối cùng, ôxy đến thiết bị lên men qua một bình đệm khác và hai đồng hồ lưu lượng điện tử.
Klawitter cho biết “Chúng tôi hiện thổi trung bình chín mét khối ôxy mỗi giờ vào thiết bị lên men.” Tốc độ dòng tức thời dao động từ 6 đến 11 m3 theo lượng khí sinh học được tạo ra để hàm lượng ôxy không bao giờ vượt quá giới hạn nổ dưới. Nguồn cung khí nén vì vậy phải linh hoạt – một lý do vì sao máy điều chỉnh tốc độ của Atlas Copco được chọn.
Lợi thế chính thứ hai của điều chỉnh tốc độ là tiêu thụ ít năng lượng, từ đó giảm chi phí vận hành. Máy nén khí GA-VSD+ của Atlas Copco có thế hệ mới nhất của tính năng điều chỉnh tốc độ và được trang bị động cơ nam châm vĩnh cửu sử dụng năng lượng đặc biệt hiệu quả. Hệ thống tiết kiệm 50% chi phí năng lượng so với hệ thống điều khiển tải đầy đủ/không tải.
Khử lưu huỳnh khí sinh học cũng bảo vệ phin lọc than hoạt tính ở đầu nguồn nhà máy xử lý. Không có khử lưu huỳnh, hàm lượng lưu huỳnh của khí thô sẽ giảm triệt để tuổi thọ của phin lọc, từ đó tăng chi phí vận hành. Một lợi ích bổ sung là 0,4 đến 0,5% ôxy trong luồng khí thực sự giúp ích cho hiệu suất của than hoạt tính, đạt hiệu quả đầy đủ. Nguồn cung ôxy với nhà máy Solschen quan trọng đến mức Nat-Ur-Gas Solschen đã hoạt động theo hướng triển khai một giải pháp thặng dư.
Michael Klawitter cũng nhấn mạnh một cách tích cực về dịch vụ của Atlas Copco.
Các kỹ sư dịch vụ kỹ thuật khôi phục máy tạo khí oxy về trạng thái hoạt động bình thường nhanh chóng và hiệu quả sau khi xảy ra lỗi tự gây ra. Họ cũng cung cấp chỉ dẫn đầy đủ về kỹ thuật hệ thống trong chu kỳ bảo trì mà không cần yêu cầu.