Zplyňování fermentačních zbytků ve zplyňovači s fluidním ložem

Gasification of fermentation residue in a fluidized-bed gasifier

journal article in Web of Science

en

Biogas production through anaerobic digestion in biogas stations is currently prevalent in the Czech Republic. Along with the increasing installed capacity of biogas stations and the amount of gas produced, the need for handling the solid residue of this process – digestate – is increasing. The digestate from pure input raw materials is most often used as a fertiliser; however, the regulations limit its use, hence creating a surplus of unused material. Moreover, digestate obtained from contaminated biomass or bio-waste is unsuitable for agricultural application. A natural demand for other means of utilisation is thus created, and since digestate cannot be directly recycled, the only feasible way is thermal disposal. To get a better understanding of its thermochemical transformation to synthetic gas, a series of experiments were carried out on an atmospheric fluidised-bed gasifier with a 100kWt output. Two digestate samples were chosen, one from wet and the other from dry fermentation, and are compared to results obtained from wood gasification. The lower heating value of the gas generated from digestate, with air as the gasifying agent, was found to be between 4 and 5,5 MJ/Nm3 with an efficiency of about 70%. The syngas quality and purity of both fermentation residues are comparable to the referential wood-gas. The results thus confirm the feasibility of digestate as a fuel for industrial-scale fluidised-bed gasification.

Výroba bioplynu anaerobní digescí v bioplynových stanicích je v současné době v České republice rozšířená. Spolu s rostoucím instalovaným výkonem bioplynových stanic a množstvím vyrobeného plynu roste i potřeba nakládání s pevným zbytkem tohoto procesu – digestátem. Digestát z čistých vstupních surovin se nejčastěji používá jako hnojivo, avšak předpisy jeho využití omezují, a proto vzniká přebytek nevyužitého materiálu. Digestát získaný ze znečištěné biomasy nebo bioodpadu je navíc nevhodný pro použití v zemědělství. Vzniká tak přirozená poptávka po jiných způsobech využití, a protože digestát nelze přímo recyklovat, je jediným schůdným způsobem termická likvidace. Pro lepší pochopení jeho termochemické přeměny na syntetický plyn byla provedena řada experimentů na atmosférickém fluidním zplyňovači o výkonu 100 kWt. Byly vybrány dva vzorky digestátu, jeden z mokré a druhý ze suché fermentace, a jsou porovnány s výsledky získanými při zplyňování dřeva. Bylo zjištěno, že nižší výhřevnost plynu generovaného z digestátu se vzduchem jako zplyňovacím činidlem se pohybuje mezi 4 a 5,5 MJ/Nm3 s účinností přibližně 70 %. Kvalita a čistota synplynu z obou fermentačních zbytků je srovnatelná s referenčním dřevoplynem. Výsledky tak potvrzují proveditelnost digestátu jako paliva pro fluidní zplyňování v průmyslovém měřítku.

Biogas production through anaerobic digestion in biogas stations is currently prevalent in the Czech Republic. Along with the increasing installed capacity of biogas stations and the amount of gas produced, the need for handling the solid residue of this process – digestate – is increasing. The digestate from pure input raw materials is most often used as a fertiliser; however, the regulations limit its use, hence creating a surplus of unused material. Moreover, digestate obtained from contaminated biomass or bio-waste is unsuitable for agricultural application. A natural demand for other means of utilisation is thus created, and since digestate cannot be directly recycled, the only feasible way is thermal disposal. To get a better understanding of its thermochemical transformation to synthetic gas, a series of experiments were carried out on an atmospheric fluidised-bed gasifier with a 100kWt output. Two digestate samples were chosen, one from wet and the other from dry fermentation, and are compared to results obtained from wood gasification. The lower heating value of the gas generated from digestate, with air as the gasifying agent, was found to be between 4 and 5,5 MJ/Nm3 with an efficiency of about 70%. The syngas quality and purity of both fermentation residues are comparable to the referential wood-gas. The results thus confirm the feasibility of digestate as a fuel for industrial-scale fluidised-bed gasification.

Použití digestátu, zplyňování, dehet, Biofluid, složení plynu

Digestate utilisation, Gasification, Tar, Biofluid, Syngas composition

15.04.2022

Elsevier

0360-5442

245

1–8

8