y

Przegląd technologii zgazowania biopaliw stałych
The review of solid biofuels gasification technologies
LILIANA BONDER, MAREK MIROSZ
Biopaliwa stałe
Biomasa wykorzystywana do celów energetycznych nazywana jest biopaliwem. Bio-
W opracowaniu omówiono krajo- masa jest jedynym zasobem energii odnawialnej, który może być z
ródłem paliw i pro-
we i światowe instalacje zgazo- duktów opartych na węglu [3]. Biopaliwa stałe mogą być zużywane na cele energetycz-
wania, które są jeszcze na etapie ne w procesach bezpośredniego spalania, gazyfikacji oraz pirolizy.
badań lub mają już zastosowanie Biomasę można pogrupować w następujący sposób [4]:
komercyjne. Zgazowanie to kon- odpady leśne, ścinki, kora, zieleń, liście, gałęzie, odpady drewna z przemysłu pa-
wersja, poprzez proces częściowe- pierniczego i meblarskiego, odpady z likwidacji upraw ogrodniczych,
go utleniania węgla zawartego odpady drewna (trociny, pył szlifierski), drewno rozbiórkowe oraz z opakowań,
w paliwie w gaz, którego główny- rolnicza (z upraw, produkcji żywności i hodowli zwierzęcej),
mi składnikami są wodór i tlenek inna biomasa roślinna powstająca w czasie uprawy i pozyskania, oraz przetwarza-
węgla. Gaz może być użyty jako nia przemysłowego produktów (siano, słoma, kiszonka, konopie, kukurydza, trzcina
paliwo, z
ródło wodoru lub mate- cukrowa i bagienna, łuski itp.),
riał do produkcji w przemyśle pe- uprawy energetyczne (trawy, wierzba, topola, eukaliptus, słomy, ziarna upraw zbo-
trochemicznym. Światowa moc żowych),
gazogeneratorów wynosi obecnie inne paliwa biopochodne (papier i karton, stałe odpady komunalne MSW, paliwa
ponad 50 000 MW mocy cieplnej RDF, osady ściekowe).
(w tym ponad 12 000 MW ciepła Biomasa odpadowa jest cennym biopaliwem wytwarzanym siłami przyrody i po-
i energii elektrycznej) i wzrasta wstaje w wyniku gospodarczej działalności człowieka na terenach wiejskich i miejskich.
o około 10% rocznie [2]. W procesie zgazowania można wykorzystać jako paliwo wiele rodzajów odpadów, któ-
re obecnie trafiają na składowiska (m in. komunalne, cmentarne poubojowe, medyczne,
National and world gasification farmaceutyczne, garbarskie, zwierzęce, z przemysłu papierniczego, pochodzenia bio-
plants, which are on research logicznego itd.).
and commercial stage, are
presented in this paper. Technologia zgazowania
Gasification is a process that
converts, by partially oxidation, Klasyczna technologia zgazowania polega na zmianie składu paliwa przez pod-
carbonaceous materials into grzewanie oraz reagowanie chemiczne z utleniaczami w warunkach ich ograniczo-
carbon monoxide and hydrogen. nego dostępu, tzn. braku tlenu w stosunku do stechiometrycznego zapotrzebowania
Gas can be used as fuel, source tlenu ( = 1) niezbędnego do całkowitego utlenienia paliwa, dzięki czemu straty
of hydrogen or material in ciepła są mniejsze, a spaliny nie zawierają cząstek stałych. Utleniacze stosowane
production in petrochemical w procesach zgazowania to:
industry. The world power of tlen,
gasification plants is over powietrze atmosferyczne,
50 000 MWt (in this over mieszanina pary wodnej, tlenu i CO2,
12 000 MW produced for heat mieszanina pary wodnej i powietrza,
and power) and increase about para wodna.
10% per year. W zależności od sposobu dostarczenia ciepła do zgazowania, proces może zacho-
dzić [4]:
bezpośrednio (zgazowanie autotermiczne), część biopaliwa dostarczanego do reak-
tora ulega spaleniu (20-30%),
pośrednio (zgazowanie allotermiczne), ciepło do zgazowania pochodzi ze spalania
biopaliwa w oddzielnym urządzeniu i dostarczane jest do reaktora za pomocą sta-
łego, ciekłego lub gazowego nośnika.
Części lotne przechodzą do fazy gazowej, będącej mieszaniną metanu, wodoru,
tlenku węgla i dwutlenku węgla. Pozostałość mineralna przekształcana jest w popiół.
mgr inż. Liliana Bonder
W procesie tworzą się również produkty uboczne, jak kondensujące się lotne i ciekłe
 Politechnika Warszawska,
substancje smoliste. Smoła zawiera aromatyczne i poliaromatyczne węglowodory,
Wydział Inżynierii Środowiska
głównie toluen, naftalen oraz fenol (w temperaturze poniżej 800oC). Zawartość smół
mgr inż. Marek Mirosz
zmniejsza się wraz ze zwiększaniem temperatury procesu, w temperaturze 900oC two-
 MVV EPS Polska S. A.
11/2007 www.informacjainstal.com.pl
10
rzy się o 50% mniej smoły niż w 700oC. Gazogeneratory złoża składa się zwykle z cząstek krze-
Zmienia się również skład smoły, przy mionki, biomasy, katalizatora i popiołu.
temperaturze 900oC benzen stanowi 50% Podstawowym elementem każdej Z powodu silnego mieszania nie jest moż-
zawartości wszystkich związków aroma- zgazowarki jest gazogenerator inaczej liwe rozróżnienie stref w gazogeneratorze
tycznych [4]. zwany komorą lub reaktorem zgazowa-  suszenia, pirolizy, utleniania i redukcji.
Poniżej na schemacie przedstawiono nia. W komorze tej następuje szereg re- Temperatura w całym złożu jest stała, wy-
procesy fizyko-chemiczne zachodzące akcji fizyko-chemicznych, w trakcie któ- stępuje także wysoki stopień kontaktu czą-
w kolejnych etapach zgazowania: rych powstaje gaz. Do zgazowania pali- steczek biomasy i czynnika zgazowujące-
go. W reaktorze ze złożem cyrkulacyjnym
materiał złoża wypełnia całą objętość re-
Rys. 1.
200 < T(oC) < 800 (950)
Procesy zacho- aktora, powoduje to większa niż w reakto-
dzące w zgazo-
rze pęcherzowym prędkość czynnika zga-
suszenie piroliza oksydacja redukcja
waniu [5]
zowującego wynosząca 5-10 m/s. Uno-
szony materiał złoża jest separowany i za-
wracany do reaktora przez cyklon umiesz-
Temperatura w strefie utleniania powin- wa wykorzystywane są różne typy syste- czony na drodze gazu.
na być utrzymana w zakresie 700-900oC mów, główne to:
(dla biopaliwa nie może przekroczyć reaktor ze złożem stałym, Reaktor fluidalny z warstwą
1000oC). Gdy jest niższa od zalecanej reaktor fluidalny ze złożem pęcherzo- pęcherzową
wartości, dwutlenek węgla nie jest całkowi- wym, W reaktorze pęcherzowym kierunek
cie redukowany do tlenku węgla, nawet je- reaktor fluidalny z warstwą cyrkulacyjną, przepływu czynnika zgazowującego i opa-
śli czas kontaktu CO2 z węglem zawartym reaktor strumieniowy. dającego wsadu jest przeciwny. Fluidyzo-
w paliwie jest długi. Jeśli temperatura prze- wane złoże materiału wsadu wypełnia dol-
kracza wartość wymaganą, to popiół topi Reaktory zgazowania ze złożem stałym ną część reaktora, w górnej strefie zaś prze-
się i formuje się żużel, powodujący zawie- Gazogeneratory ze złożem stałym pływa tylko paliwo gazowe z cząsteczkami
szanie wsadu w strefie redukcji i w konse- różnią się kierunkiem przepływu gazu pyłu i smoły. Czynnik zgazowujący pełni
kwencji zatykanie przepływu gazu [6]. przez reaktor (skierowany ku górze, ku również rolę medium fluidyzującego i jego
Skład oraz wartość opałowa miesza- dołowi oraz horyzontalny) albo kierun- prędkość wynosi około 1-3 m/s.
niny powstałego gazu zależą od warun- kiem przepływu paliwa i gazu (współprą- W tabeli 1. podsumowano różnice mię-
ków zgazowania (temperatury, ciśnienia, dowy, przeciwprądowy oraz skrzyżowa- dzy opisanymi reaktorami zgazowania.
czasu kontaktu CO2 i C w strefie redukcji
Tabela 1. Porównanie charakterystyk różnych typów gazogeneratorów [4]
[6]) oraz zastosowanego czynnika zgazo-
Typ generatora Zawartość Zmienność jakości Typowa moc cieplna
wującego i paliwa:
gazu instalacji, MWth
 znaczna wilgotność (45-58%) materia-
Smoła Pyły min. maks.
łów poddawanych zgazowaniu powo-
Ze złożem stałym przeciwprądowym bardzo wysoka niska bardzo duża 0,05 1,5
duje relatywnie niską wartość opałową
Ze złożem stałym współprądowym bardzo niska niska duża 0,5 10
produkowanego gazu w granicach
Fluidalny ze złożem pęcherzowym średnia wysoka bardzo niska 0,5 30
1,6-2,5 MJ/Nm3 [7],
Fluidalny ze złożem cyrkulacyjnym niska bardzo wysoka bardzo niska 1 100
 korzystne jest prowadzenie procesu
w jak najwyższych wartościach tempe- ny). W złożu stacjonarnym występuje du- Zgazowanie pośrednie
ratury, wówczas składniki palne (CO, ży gradient temperatury i można w nim W zgazowaniu pośrednim (alloter-
H2, CH4) mają zwiększony udział w za- wyróżnić kilka stref: micznym) jako utleniacz stosuje się parę
chodzących reakcjach; wysoka tempe- podgrzewania, wodną. Przetwarzanie paliwa w parze
ratura zmniejsza zawartość dioksyn suszenia i odgazowania, jest procesem endotermicznym, jednak
w gazie, zgazowania, powstaje w nim więcej metanu na jed-
 wzrost ciśnienia oraz udział pary wod- spalania. nostkę objętości niż w zgazowaniu bez-
nej zwiększa uzysk powstawania meta- W zgazowarkach ze złożem stałym pośrednim. Ciepło wytwarzane jest
nu, co podnosi wartość opałową gazu, mogą powstawać strefy z wysoką tempe- w oddzielnym urządzeniu przez spalanie
 kaloryczność gazu podnosi również raturą powodujące spiekanie popiołu. Jest biomasy lub produktów jej przetwórstwa
wyeliminowanie azotu z utleniacza to efekt dużej nierównomierności rozkładu i dostarczane jest do gazogeneratora za
przez zastosowanie czystego tlenu lub temperatury wzdłuż wysokości złoża. Pro- pomocą stałego, ciekłego lub gazowego
powietrza wzbogaconego tlenem. blemem jest także długi czas nagrzewania nośnika.
Koszt wytworzenia tlenu ocenia się na i ograniczenia związane z powiększaniem Istnieją dwa podstawowe typy reakto-
20% wyprodukowanej ze zgazowania skali. Główną zaletą tych gazogenerato- rów w zależności od zastosowania ze-
energii [4]. W przypadku zgazowania rów jest wysoka sprawność konwersji ma- wnętrznego z
ródła ciepła: gazowy reaktor
w atmosferze powietrza kaloryczność teriału wsadowego oraz stosunkowo pro- pośredni i koksowy reaktor pośredni.
gazu waha się od 4 do 7 MJ/Nm3, sta konstrukcja.
zgazowanie czystym tlenem podnosi Instalacje zgazowania
parametr do 10-12 MJ/Nm3, poda- Reaktor fluidalny z warstwą cyrkula-
wanie pary wodnej daje wartość 15- cyjną Poniżej opisano kilka przykładów kra-
20 MJ/Nm3 [4]. Para wodna powodu- W zgazowarce ze złożem fluidalnym jowych i światowych instalacji zgazowa-
je zwiększenie ilości wodoru oraz me- powietrze i paliwo jest wymieszane w go- nia, które są jeszcze na etapie badań lub
tanu w powstałym gazie. rącym złożu z materiału stałego. Materiał mają już zastosowanie komercyjne.
www.informacjainstal.com.pl 11/2007 11
y
ródła ciepła
y

Atmosferyczna zgazowarka z cyrkula- cesu kontrolowana jest poprzez ilość po- ze strefy częściowego utleniania oraz kok-
cyjnym złożem fluidalnym CFB dawanego powietrza. sik z reaktora pirolizy kierowane są do
Technologia CFB jest wykorzystywana części zgazowania, gdzie koksik reaguje
Budowa do zgazowania takich materiałów jak: mi- chemicznie z parą wodną i dwutlenkiem
System atmosferycznego zgazowywa- skantus, kora, trociny, torf oraz inne biopali- węgla tworząc H2 i CO. Przepływ gazu
nia CFB opracowany przez fińską firmę wa w jednostkach o mocy od 3 do 70 MW. przez złoże powoduje dalszy spadek za-
Foster Wheeler jest względnie prosty. Skła- wartości smół. Gaz generatorowy jest
da się z reaktora zgazowującego, cyklonu Zgazowarka dwustopniowa oczyszczany i chłodzony, a nadmiar pary
separującego materiał złoża cyrkulacyjne- wodnej wykraplany. Z powodu bardzo
go z gazu oraz rury powrotnej zawraca- Budowa małej ilości smoły w gazie, cząsteczki mo-
jącej cyrkulujący materiał do dolnej części Proces dwustopniowego zgazowania gą być odseparowane z gazu filtrem wor-
zgazowarki. Poniżej cyklonu zastosowano polega na tym, że procesy pirolizy i gazy- kowym. Po oczyszczeniu gaz jest wprowa-
podgrzewacz powietrza, odzyskujący cie- fikacji odbywają się w dwóch różnych re- dzany do silnika spalinowego, który pro-
pło z gorącego gazu. Wszystkie części są aktorach. Instalacja składa się z jednostki dukuje energię elektryczną, a ciepło
wyłożone materiałem ognioodpornym. pirolitycznej podgrzewanej propanem, z chłodzenia może być dodatkowo wyko-
Schemat systemu przedstawiono na rys. 2. strefy częściowego utleniania i reaktora rzystane. Spaliny oraz gorący gaz po-
zgazowania zbudowanego z żaroodpor- wstający podczas procesu mogą być uży-
nej cegły, ruchomego rusztu, komory na te do wstępnego podgrzania powietrza,
popiół, chłodnicy gazu, systemu oczysz- suszenia i pirolizy. Na rys. 3. przedstawio-
czania gazu oraz silnika. no schemat omawianej technologii.
Podgrzewacz powietrza, odparowy- Kiedy zawartość wilgoci w paliwie jest
wacz oraz przegrzewacz są podgrzewa- niższa niż 20-25 %, proces pobiera wodę
ne elektrycznie. Instalacja ma dwa systemy i cały kondensat może być kierowany
zasilania: jeden na zrębki drzewne, drugi z powrotem do procesu jako czynnik zga-
na pellety/brykiety. Aby rozdzielić proce- zowujący. Jeżeli zawartość wilgoci w pali-
sy: podgrzewania jednostki pirolitycznej, wie przekracza 25 % proces będzie wy-
podgrzewacza powietrza, odparowania twarzał kondensat. Ponieważ zawartość
i przegrzewania pary są one regulowane smoły jest niezwykle mała, kondensat
niezależnie. z dwustopniowego procesu zgazowania
Rys. 2.
może być wprowadzony do kanału ście-
Zgazowarka CFB [8]
Zasada działania kowego [9].
Paliwo podawane jest do strefy piroli- Proces dwustopniowego zgazowania
Zasada działania zy, gdzie dodatkowo doprowadzane jest ma wysoką sprawność oraz mały wpływ
W zastosowanej technologii rolę czyn- ciepło. Biomasa w procesach pirolizy roz- na środowisko. Powstający gaz charaktery-
nika utleniającego spełnia powietrze. Jest kłada się na koksik składający się z węgla zuje się niezwykle niską zawartością smoły
ono wdmuchiwane pod wysokim ciśnie- i popiołów oraz na części lotne zawierają- i względnie wysokim ciepłem spalania.
niem pod ruszt rozprowadzający powie- ce gazy oraz smoły. Lotne produkty piroli- Gaz opuszczający zgazowarkę ma
trze, znajdujący się na spodzie reaktora zy są częściowo odgazowane w strefie temperaturę ok. 800oC, a spaliny z silnika
poniżej złoża. Prędkość powietrza jest tak częściowego utleniania, co powoduje 450  600oC, zależnie od stosunku paliwa
dobrana, aby wytworzyć złoże fluidalne. wzrost temperatury gazu i znaczny spadek do powietrza, ciśnienia itd. Badania i roz-
Część cząsteczek złoża porywana jest do zawartości smoły w gazie. Gorące gazy wój dwustopniowego procesu zgazowa-
cyklonu, gdzie następuje odseparowanie
materiału od gazu i skierowanie go do
dolnej części zgazowarki. Gaz oraz części
stałe wydobywają się z dolnej części cy-
klonu.
Cyrkulujące części stałe zawierają
koksik, który jest spalany w atmosferze flu-
idyzującego powietrza. Ciepło z tego pro-
cesu wykorzystywane jest w pirolizie i po-
zostałych endotermicznych reakcjach zga-
zowania. Nośnikiem ciepła jest cyrkulują-
cy materiał, który również stabilizuje tem-
peraturę procesu.
Pył o grubej frakcji opada na dno re-
aktora i usuwany jest przenośnikiem ślima-
kowym zaopatrzonym w płuczkę wodną.
Podczas normalnej pracy instalacji jej
wydajność regulowana jest natężeniem
przepływu paliwa. Paliwo kierowane do
procesu gazyfikacji nie musi być wstępnie
osuszane (dopuszczalny chwilowy poziom
Rys. 3.
Schemat procesu dwustopniowego zgazowania [1, 10]
wilgotności do 60%) [8]. Temperatura pro-
11/2007 www.informacjainstal.com.pl
12
nia doprowadziły do stworzenia solidnej Sprawność wytwarzania gazu oblicza
konstrukcji, gdzie jednostka pirolizy jest się na podstawie energii zawartej w pali-
zewnętrznie podgrzewanym podajnikiem wie, oraz przepływu i kaloryczności gazu.
ślimakowym i koksik jest zgazowany na Kiedy spaliny i gaz powstający w procesie
złożu stałym. jest używany do podgrzewania, suszenia
i pirolizy sprawność procesu może osią-
Informacje dodatkowe gnąć 90%, opierając się na wartości opa-
W latach 1996-1999 wykonano wiele łowej. W jednostopniowym procesie zga-
badań na dwustopniowej zgazowarce zowania sprawność wynosi około 80 %
o mocy 100 kW [9]. Jako paliwo stosowa- [9]. Wysoka sprawność procesu dwustop-
Rys. 6.
ne były zrębki drzewne, brykiety oraz pel- niowego zgazowania daje możliwość do-
Schemat technologii
let. Wykonano pomiary zawartości smoły starczania mniejszego strumienia powie-
zgazowania pośred-
niego Milena [10]
w surowym gazie powstającym podczas trza do zgazowania koksiku niż w innych
procesu zgazowania. Zawartość smoły nie systemach zgazowania i dlatego zawar-
przekroczyła 25 mg/Nm3. Pomiary za fil- tość azotu w gazie jest znacznie mniejsza. łączenie do niej wielu różnych urządzeń,
trem kieszeniowym wykazały zawartość między innymi:
smoły 4-6 mg/Nm3. Kiedy gaz ma bar- Zgazowarka pośrednia Milena reaktora TREC  urządzenia do wyso-
dzo małą zawartość smół, proces oczysz- kotemperaturowego usuwania smoły
czania gazu staje się bardzo prosty i nie- Budowa i do filtracji,
zawodny. Milena jest nazwą zgazowarki pośred- systemu OLGA  instalacji do usuwa-
Skład gazu zależy od ilości wody lub niej (allotermicznej), stworzonej i opaten- nia smoły,
pary dodanej do procesu oraz sprawności towanej przez Energy research Centre of wysokotemperaturowego filtra cera-
energetycznej urządzenia. Zgazowanie the Netherlands (ECN). Została stworzona micznego,
w atmosferze pary wodnej daje wysoką z myślą o wytwarzaniu gazu wolnego od chłodnicy gazu,
szybkość reakcji, redukuje ilość cząstek sa- azotu z wysoką zawartością węglowodo- skrubera,
dzy, a gaz powstający w procesie ma dużą rów. Układ laboratoryjny ma moc 30 kW silnika spalinowego.
zawartość H2. Duża zawartość wodoru po- i produkuje gaz o stabilnych parametrach.
woduje dobre właściwości palne gazu i ma- Efektywność wytwarzania gazu wynosi ok. Zasada działania
łą emisję spalin. Na wykresach poniżej po- 80% i możliwe jest utrzymanie takiej Zasada działania całego systemu po-
równano skład gazu powstającego pod- sprawności przy dużych systemach. kazana jest na rys. 7. Podane sprawności
czas procesu. Rys. 4. pokazuje średnie war- W układzie Milena biomasa jest pod- wynikają z obliczeń dla systemu wielko-
tości podczas testu, w którym stosunek ma- grzewana i zgazowana w złożu cyrkulują- -skalowego. Sprawność przetworzenia
sowy biomasy i pary wynosił 1: 1. Rys. 5. cym składającym się z gorącego piasku. biomasy na gaz syntezowy to około 70%.
przedstawia średni skład gazu z testu, Mniej reaktywne cząstki stałe koksiku są Dodatkowo jest możliwość wytworzenia
gdzie para nie jest dodawana do reakcji. kierowane do komory spalania, gdzie energii elektrycznej w siłowni parowej
Rys. 7.
Rys. 4.
System przetwarzania biomasy na gaz syntezowy oparty na systemie Milena [10]
Skład gazu z gazyfikacji parowej [9]
podgrzewany jest cyrkulujący piasek. Mi- z kilkuprocentową sprawnością. W syste-
lena jest prostym i zwartym układem, do- mie tym oczyszczanie gazu ze smoły od-
brze przystosowanym do pracy przy pod- bywa się za pomocą systemu OLGA, do-
wyższonym ciśnieniu. Zgazowanie odby- datkowo stosuje się różne procesy adsorp-
wa się w pionowej rurze, w cyrkulującym cji, aby usunąć np. siarkę lub chlor.
złożu pęcherzowym. Komora zgazowania
i spalania koksiku są zintegrowane, co Informacje dodatkowe
schematycznie pokazano na rys. 6. Testy wykonywane były wielokrotnie
W 2004 r. zrealizowany został układ w różnych warunkach. Parametrami
zgazowarki Milena o wydajności biomasy zmiennymi były:
5 kg/h. Usytuowanie zgazowarki na sta- masowy strumień paliwa (biomasy),
Rys. 5.
Skład gazu z gazyfikacji powietrznej [9]
nowisku doświadczalnym umożliwia przy- rodzaj materiału złoża,
www.informacjainstal.com.pl 11/2007 13
y
ródła ciepła
y

Dane techniczne:
ilość materiału złoża, 4500
Wydajność ok. 2,3 MW
przepływ powietrza fluidyzującego.
Zużycie odpadów drewna ok. 800 kg/h
Bazując na wynikach eksperymentów Maks. wymiary odpadów 30 cm
Moc elektryczna zainstalowana 14 kW
laboratoryjnych i doświadczeń ECN zwią-
Masa 43 t
zanych z efektami powiększania mocy 2
Inne paliwa
w zgazowarkach CFB, został obliczony
 słoma, trzcina
skład gazu dla urządzenia wielko-skalo-
 guma
wego. Jako paliwo do obliczeń przyjęto  folia,  pety itp.
1
drewno o wilgotności 25%. Ponadto zało-
7
5
żono, że smoły są usuwane całkowicie
przez system oczyszczania spalin ze smo- 6
3
ły OLGA. Skuteczność usuwania benzenu
i toluenu będzie na poziomie odpowiednio
50% i 75%. Odseparowane smoły, benzen
4
i toluen będą zawracane do komory spa-
lania w systemie Milena. Tabela 2. przed-
stawia wyliczony skład surowego gazu dla
Rys. 8.
urządzenia o mocy 100 MWt. Sprawność
Schemat układu zgazowania EKOD [12]
otrzymanego gazu wynosi około 80%.
reaktora zgazowania. Śluzy oraz zespół Informacje dodatkowe
Tabela 2. Obliczony skład gazu i spalin w urzą-
transportowo-załadowczy (np. szufladowy) W instalacjach EKOD proponuje się
dzeniu o mocy 100 MWth. Zgazowarka Milena
opalana drewnem o wilgotności 25% [10] eliminuje niekontrolowany przepływ powie- zastosowanie jako utleniacza powietrza
trza do reaktora oraz wydobywanie się ga- lub/i pary wodnej. Skład wyprodukowa-
Związek Jednostka Gaz syntezowy Spaliny
CO % s. m. 29 - zu. Dozownik zaopatrzony jest w system nego gazu zależy od temperatury, ciśnie-
H2 % s. m. 31 - gaśniczy od strony zgazowarki. nia, składu paliwa, czasu przebywania re-
CO2 % s. m. 20 18
Czynnik utleniający, powietrze, dopro- agentów w reaktorze i od granulacji pali-
N2 + Ar % s. m.  80
wadzane jest obwodowo w dolnej, cylin- wa [13]. Gdy temperatura procesu wzra-
CH4 % s. m. 14 -
drycznej, części urządzenia. Paliwo sta, skład równowagowy przesuwa się
C2-5 % s. m. 5 -
w trakcie przechodzenia w dół przez reak- w kierunku zwiększonego udziału CO, H2
C6-7 % s. m. 1 -
tor zgazowania podlega procesom susze- i CH4. Wyższa temperatura jest korzystna
smoła (C8+) g/Nm3 s. m. 45 -
nia, pirolizy i zgazowania.
H2O % m. m. 35 4
Proces zgazowania realizowany jest
O2 % s. m.  2
w temperaturze 600-800oC i przy ciśnie-
niu atmosferycznym. W komorze zgazo-
Przeciwprądowa zgazowarka ze zło- wania usuwane są lotne substancje orga-
żem stałym EKOD niczne pod wpływem wysokiej temperatu-
ry i następuje zamiana pozostałego węgla
Budowa organicznego pod wpływem powietrza
Zgazowarka ze złożem stałym EKOD i pary wodnej na mieszaninę CO, CO2
została zaprojektowana przez polską fir- oraz H2. Zamiana węgla organicznego
mę Modern Technologies & Filtration. Takie następuje w warunkach wysokich wartości
reaktory o konstrukcji przeciwprądowej temperatury 800-1100oC.
produkowane są w Zakładzie Mechanicz- Powstały gaz odprowadzany jest
nym ZAMER. Urządzenia przeznaczone z górnej części reaktora i zostaje spalony
są do zgazowania biomasy oraz paliw al- w komorze spalania. Temperatura w ko-
ternatywnych. Zaletą konstrukcji jest możli- morze spalania osiąga poziom 900oC, co
Rys. 9.
Instalacja zgazowania typu EKOD w Słubicach,
wość stosowania paliwa o nieregularnych w przypadku stosowania paliwa alterna-
kształtach i stosunkowo dużych rozmia- tywnego gwarantuje czas przebywania
rach oraz wysoka sprawność konwersji spalin w temperaturze powyżej 850oC
paliwa na poziomie 84% [11]. przez co najmniej 2 s.
Schemat układu zgazowania EKOD Gazy spalinowe o temperaturze ok.
przedstawiono na rys. 8. Układ składa się 850oC kierowane są do kotła odzyskowe-
z reaktora zgazowania (1), systemu zała- go, gdzie ciepło jest odbierane od spalin
dunku paliwa, w którego skład wchodzą i wykorzystywane do podgrzania wody.
śluza (2) i zespół transportowo-załadowczy Wychłodzone spaliny o temperaturze ok.
(3), zespołu usuwania popiołów (4), prze- 250oC przechodzą do instalacji filtracyjnej.
wodu doprowadzającego gaz do układu Popiół przechodzi do części stożkowej
spalania (5), instalacji powietrza (6) oraz reaktora i poprzez zespół usuwania po-
zespołu palnika i komory spalania (7). piołów wyprowadzany jest na zewnątrz
urządzenia. Popiół może być wystudzany
Zasada działania w śluzie wodnej na dnie urządzenia i wy-
Rys. 10.
Paliwo do instalacji dostarczane jest dobywany automatycznie podajnikiem śli-
Instalacja zgazowania typu EKOD w Słubicach,
widok z boku [12]
w kontenerach i dozowane w górnej części makowym.
11/2007 www.informacjainstal.com.pl
14
[4] Rybak W., Spalanie i współspalanie biopa-
przypadku indywidualnie dobrać odpo-
liw stałych. Oficyna Wydawnicza Politech-
wiedni typ zgazowarki, w zależności od
niki Wrocławskiej, 2006.
mocy urządzenia oraz rodzaju i jakości [5] Grochal B., Technologiczne i ekonomiczne
aspekty zgazowywania biomasy. Warsztaty
paliwa. Dużą zaletą technologii jest to, że
Wykorzystanie biomasy w inwestycjach
reakcji zgazowania podlega mokra bio-
miejskich.
masa, która jest trudno palna lub niepalna
[6] Gao Xian Sheng, Biomass Gasifiers: From
w szeroko stosowanych urządzeniach Waste to Energy Production", Biomass 20
(1989) 3-12, Great Britain, 1989.
energetycznych (spalanie biomasy o wil-
[7] Marciniak M., Technologie złoża fluidalne-
gotności 55-60% uniemożliwia utrzymanie
go dla termicznego wykorzystania paliw po-
ciągłości procesu).
chodzenia odpadowego. Paliwa z odpa-
Inne przykłady wykorzystania techno- dów, tom IV.
Rys. 11.
[8] Foster Wheeler, The Foster Wheeler gasifi-
logii zgazowania, możliwości wykorzysta-
Instalacja zgazowania typu EKOD w Słubicach,
cation technology for biofuels: refuse  deri-
nia gazu powstającego podczas zgazo-
dozownik paliwa [12]
ved fuel (RDF) power generation.
wania, pełną charakterystykę biopaliw
[9] Gobel B. i inni, High performance gasifica-
ze względu na minimalizację zawartości stałych oraz prawne, ekonomiczne i orga- tion with the two-stage gasifier. 12th Europe-
an Conference on Biomass for Energy, Indu-
dioksyn w gazie syntezowym. nizacyjne możliwości wykorzystania bio-
stry and Climate Protection, Amsterdam, Ho-
Na zdjęciach rys. 9, 10, 11 przedsta- masy przedstawiono w [1].
landia, 2002.
wiono układ zgazowania EKOD zbudo-
[10] van der Drift A., van der Meijden C. M., Bo-
errigter H., Milena gasification technology
wany w Słubicach, który pracuje na odpa-
LI TERATURA
for high efficient SNG production from bio-
dach drzewnych.
[1] Bonder L., Mirosz M., Zastosowanie techno- mass. 2005.
logii zgazowania biopaliw stałych w cie- [11] Chmielniak T., Żuromski Z., Zgazowanie
Podsumowanie
biomasy w układach małej mocy na przy-
płowniach i elektrociepłowniach miejskich
kładzie gazogeneratora firmy Zamer.
i przemysłowych na przykładzie Ciepłowni
[12] Ściążko M., Zgazowanie biomasy i paliw
w Sokółce. Praca dyplomowa magisterska,
W pracy krótko scharakteryzowano
alternatywnych. Konferencja Inżynieria Che-
Warszawa, 2007.
biopaliwa stałe oraz podano podstawowe
miczna i aparatura w procesach przemysło-
[2] Phillips G., Gasification  a versatile solution
informacje o technologiach ich zgazowa-
wych i ochronie środowiska, Gliwice,
for clean power, fuels & petrochemicals & an
2005.
nia. Opisano rodzaje gazogeneratorów opportunity to reduce CO2 emissions. Foster
[13] konsultacja z Modern Technologies&Filtra-
Wheeler, 7th World Congress of Chemical
oraz przedstawiono kilka istniejących in-
tion.
Engineering, Glasgow, 2005.
stalacji pracujących w omawianej techno-
[3] Overend R., US perspective on bioenergy.
logii. Tak szerokie zróżnicowanie syste-
Success Stories on Bio-Energy, National
mów zgazowania pozwala w każdym Exhibition Centre, Birmingham, UK, 2004.
15
y
ródła ciepła