Puupohjainen bio-SNG - Kaasutusteknologian kehitysnäkymiä
•
0 recomendaciones•479 vistas
Esitelmä Gasumin Kaasurahaston seminaarissa 2013. (In Finnish)
Recomendados
Recomendados
Más contenido relacionado
Destacado
Más de Ilkka Hannula
Más de Ilkka Hannula (16)
Puupohjainen bio-SNG - Kaasutusteknologian kehitysnäkymiä
- 1. Puupohjainen Bio-SNG – kaasutusteknologian kehitysnäkymiä Gasumin kaasurahaston seminaari / Bankin auditorio / ti 10.12.2013 tutkija Ilkka Hannula VTT
- 2. 211.12.2013 CO, H2, CH4, CO2, H2O, N2, CxHy Lämpötila 700 - 900 °C Paine 1-20 bar Hapetin + höyry Typpi- yhdisteet KATALYYSI 500-950 °C CO, CO2, H2, H2O N2, H2, H2O PUHDAS KAASU CO CO2 H2 H2OCH4 PUHDAS KAASU CO CO2 H2 H2OCH4
- 3. 311.12.2013 Kaasutukseen perustuva tuotantoreitti Lähde: Spath and Dayton, 2003, NREL/TP-510-34929
- 4. 411.12.2013 Kaasutusteknologia GAS CLEANING • TAR & METHANE REFORMING • FILTRATION • DIRTY SHIFT FT-DIESEL ULTRA CLEANUP SNG FUEL-FLEXIBLE FLUIDISED-BED GASIFICATION • STEAM/OXYGEN • PRESSURISED FT-GASOLINE METHANOL HYDROGEN NEW AND INNOVATIVE TECHNOLOGY EXISTING & EFFICIENT BUT EXPENSIVE TECHNOLOGY HEAVIER ALCOHOLS ETHANOL FORMALDEHYDE ACETIC ACID DME MTG, MTO FUEL 1 - 30 bar 30 bar 30 - 200 bar Kaasutusteknologiaa tarjoavat mm. Andritz-Carbona, Foster Wheeler ja Valmet joilla useita projekteja myös ulkomailla.
- 5. 511.12.2013 Bensiini @150$/bbl Bensiini @100$/bbl Ennen veroja, jalostusmarg. 13$/bbl, 1€=1.33$ (2010) • Kaupallinen teknologia • Ei tuotantotukea • Ei CO2 etuja • Ei verohuojennuksia Tuotantokustannusarvioita 200 MW tuotetta, 0.12 annuiteetti, biomassa 18 €/MWh, sähkö 50 €/MWh, KL 30 €/MWh@5500 h/a
- 7. 711.12.2013
- 8. 811.12.2013 Kaasutus Kuuma- suodatus Suodatetun kaasun reformointi T = 850 °C T = 550 °C T = 950 °C Kaasutus Kuuma- suodatus Suodatetun kaasun reformointi T = 850 °C T = 850 °C T = 850 °C KUUMASUODATUS • Kuumasuodatuksen t&k-toiminta keskittynyt suodattimen tukkeutumisilmiön tutkimiseen. • Kokeellinen osuus penkkikokoluokan paineistetulla kuumasuodatuslaitteistolla (ALMA). • Tärkeimmät tutkitut muuttujat: • Suodatuslämpötila ja paine • Hiukkas- ja tervapitoisuudet • Erilaisten sorbenttien ja lisäaineiden käyttö
- 9. 911.12.2013 -20 0 20 40 60 80 100 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 760 810 860 910 CH4conversion,% Conversion,% T, ºC Catalyst A - Tar Catalyst A – CH4 Catalyst B and C - Tar Catalyst C – CH4 Catalyst B – CH4 Tervojen ja keveiden hiilivetyjen reformointi VTT:n kehittämä teknologia perustuu vaiheistettuun reformointiin ja noen hallintaan Voidaan käyttää useiden toimittajien katalyyttejä Täydellinen tervojen ja C2-hiilivetyjen konversio CH4 konversio riippuvainen lämpötilasta, katalyyttityypistä ja reaktoritilavuudesta N.Kaisalo & P.Simell, Vetaani-project: laboratory results 2012
- 10. 1011.12.2013 KAASUTUS MeOH, FT, … KAASUN PUHDISTUS JALOSTUS Metsä- tähde Poltto- neste Poisto- kaasu Tuhka KAASUTUS METANOINTI KAASUN PUHDISTUS KOMPRIMOINTI Metsä- tähde Metaani Tuhka ”BTL-reformeri” Lämpötila 950 °C CH4 konv. 95 % ”SNG-reformeri ” Lämpötila 950 °C --> 850 °C CH4 konv. 95 % --> 35%
- 11. 1111.12.2013 Epäsuora kaasutus 800oC CH4 95% / Suodatus 550oC Epäsuora kaasutus 800oC CH4 95% / Suodatus 800oC Epäsuora kaasutus 800oC CH4 30% / Suodatus 800oC
- 12. 1211.12.2013 Paineistettu happikaasutus >150 MW biomassaa Teollinen integrointi Matalapaineinen epäsuora kaasutus <150 MW biomassaa Yhdyskuntaintegrointi Kuuma- suodatus & Katalyyttinen reformointi Synteettisen polttonesteet, kemikaalit + lämpö - MeOH, DME, - FTL, MTG - MTO SNG, H2 + lämpö
- 13. 1311.12.2013 Biomassa + Power to Gas
- 14. 1411.12.2013 Power to Gas SYNTEESI Hiilivety- polttoaineet Vety Hiili ELECTROLYYSI Sähkö
- 15. 1511.12.2013 Power to Gas ELECTROLYYSI RWGS Sähkö H2 CO2 SYNTEESI CO + H2 Hiilivety- polttoaine ELECTROLYYSI SYNTEESI Sähkö H2 SNG/MTG ELECTROLYYSI SYNTEESI Sähkö CO + H2 CO2 Hiilivety- polttoaine CO2 Tässä esityksessä laskettu prosessi
- 16. 1611.12.2013 Taustaoletukset Biojalostamo • Kokoluokka 200 MW (tehollinen lämpöarvo) lopputuotetta • Referenssilaitos: 300 MWbiom = 400 M€ • Referenssisynteesi: 200 MWtuotetta = 70 M€ • Kustannusskaalauseksponentti 0,7 • Huipunkäyttöaika 7889 h/a (90 %) Kiinteäoksidi elektrolyyseri • Tavoiteiät • Kennosto 40 000 h • Järjestelmä 80 000 h • Hyötysuhde sähköstä vedyksi = 85% • Investointikustannusarvio • Kennosto 500 €/kW • Järjestelmä 750 €/kW • Elektrolyysilaitos rakennetaan moduuleista, ts. ei skaalaetuja (kustannusskaalauseksponentti = 1) Biomass €/MWh 18 CO2 €/tonne 30 Electricity €/MWh 50 Heat €/MWh 0 Oxygen €/tonne 0 Run time h/a 7889 Biorefinery O&M(fraction of TCI) % 4 % Synthesis O&M(fraction of TCI) % 4 % Electrolysis O&M(fraction of TCI) % 2 % Project lifetime a 20 Rate (annuity) % 10 % Annuity factor 0.12 Annual product output MWh/a 1577880 Cost scaling factor for biorefinery 0.7
- 17. 1711.12.2013
- 18. 1811.12.2013 Power to Gas SNG tulee kannattavammaksi kuin Bio-SNG, elektrolyyttisen vedyn hinnan laskiessa alle 60 €/MWh = Sähköenergian vuosikeskiarvohinnan laskiessa alle 20 €/MWh
- 19. 1911.12.2013 Sähköenergian hinta vuosittaisen käyttöajan funktiona siten, että elektrolyyttisen vedyn tuotantokustannus = 60 €/MWh, ts. P2G kannattavampaa kuin BTL
- 20. 2011.12.2013 Yhteenveto • Prosessi synteettisen maakaasun (SNG) tuottamiseen metsätähteistä demonstroitu esikaupallisessa kokoluokassa • Merkittävimmät prosessitekniset parannuspotentiaalit • Suodatuslämpötilan nosto • Selektiivinen tervojen ja hiilivetyjen reformointi • Hapeton synteesikaasun tuotto • Power to Gas • SNG:tä voidaan tuottaa: Bio-SNG, P2G tai hybridiprosesseilla • Biomassaintegroinnilla on mahdollista tehdä P2G:stä kannattavampaa, mutta ei kannattavampaa kuin pelkkään biomassaan perustuva prosessi.
- 21. 2111.12.2013 Kiitos mielenkiinnosta! LinkedIn: ihannulaprofile twitter: @ilkkahannula