Miksi oikeanlaisen suodatusratkaisun valinta on tärkeää biokaasun tuotannossa

14.02.2020

Biokaasun tuotanto on globaali teollisuudenala ja kolmanneksi nopeimmin kasvava uusiutuvan energian lähde maailmassa. Orgaanista jätettä käytetään korvaamaan fossiilisia polttoaineita energiantuotannossa. Oikein valitulla molekyylisuodatuksella voidaan puhdistaa biokaasua, joka vähentää moottorien korroosiota sekä ehkäisee laitteiden kulumista, varmistaen samalla prosessien vakaan toiminnan, tuottavuuden sekä alan sääntöjen ja määräysten mukaisuuden.

Minkälaisia riskejä biokaasun tuotannossa voi kohdata?

Energiapitoinen biokaasu on biojätteen sivutuote. Kun orgaaninen jäte pilkotaan mädätysprosessissa ilman ilmaa (anaerobisesti), syntyy metaania, joka on energiantuotannon polttoaine. Prosessissa muodostuneessa metaanissa voi olla runsaasti hapanta rikkivetyä (H2S); ja H2S-palaminen taas johtaa rikkidioksidipäästöihin, joilla on haitallisia ympäristövaikutuksia. Lisäksi, jos korkeat H2S-pitoisuudet pääsevät kulkeutumaan moottoriin, jossa metaani poltetaan, moottori voi kärsiä sisäisestä korroosiosta happaman kaasun ja korkeiden lämpötilojen yhteisvaikutuksesta. Moottorin korroosio aiheuttaa suunnittelemattomia käyttökatkoksia, ja voi myös lyhentää laitteiden elinikää vuosilla, mikä voi aiheuttaa tuntuvia menetyksiä tuotannossa ja tuloksissa.

Muita riskitekijöitä biokaasumoottoreille ovat siloksaanit ja muut haihtuvat orgaaniset yhdisteet (VOC). Näitä yhdisteitä käytetään laajalti kulutustavaroissa, jotka päätyvät jätteenkäsittelylaitoksiin. Näissä laitoksissa syntyvä biokaasu voi olla saastunut siloksaaneilla ja puhdistukseen vaaditaan erityisiä molekyylisuodatusaineita. Kun siloksaanit palavat, niistä vapautuu kiinteän piidioksidin ja silikaattien jäämiä. Ne aiheuttavat hankausta moottorin liikkuvien osien välille ja aiheuttavat näin vikoja, mikä jälleen johtaa laitteiden tehottomuuteen ja suunnittelemattomiin käyttökatkoksiin.

Monet anaerobiset mädätyssäiliöt ja biokaasumoottorit sijaitsevat lähellä orgaanisen jätteen alkuperää, kuten maatiloilla tai jätteenkäsittelylaitoksilla. Energiantuotannon tehokkuuden optimoimiseksi, biokaasu syötetään moottoriin korotetussa paineessa, tyypillisesti 0,5 bar:iin saakka, minkä jälkeen palamisvaihe alkaa ja kaasusta vapautuva energia muuttuu käyttökelpoiseksi.

Biokaasu tai biometaani voidaan myös muuttaa paineistetuksi biokaasuksi (CBG) tai nesteytetyksi biokaasuksi (LBG) ja käyttää ajoneuvojen polttoaineena. Kaasun käyttö polttoaineena voi vähentää hiilidioksidipäästöjä. Kaasukäyttöiset ajoneuvot ovat usein hiljaisempia ja tuottavat vähemmän hiukkaspäästöjä, typpioksidia ja rikkidioksidia kuin bensiini- tai dieselkäyttöiset autot.

Minimoi riskit oikeanlaisella suodatuksella

Molekyylisuodatus on hyväksytty menetelmä rikkivedyn, siloksaanien ja VOC-yhdisteiden puhdistamiseksi biokaasusta ennen palamisprosessia. Molekyylisuodatuksen avulla voidaan ehkäistä biokaasun kontaminaatiota sekä laitteiden vioittumista sekä varmistaa, että biokaasuteollisuuden tarkat säännöt ja määräykset tulevat täytetyksi. Puhdas ilma kuuluu olennaisena osana viranomaisten laatutarkkailuun sekä terveys- ja turvallisuusstandardeihin.

Molekyylisuodattimissa hyödynnetään adsorptioksi kutsuttua tekniikkaa, joka yksinkertaistettuna tarkoittaa, että molekyylit tarttuvat materiaaleihin, joiden suodatuspinta-ala on erittäin laaja. Molekyylisuodattimissa voidaan käyttää aktiivisena aineosana aktiivihiiltä tai aktivoitua alumiinioksidia, ja ne ovat joskus myös kyllästettyjä lisäaineilla lukitsemaan poistettavia molekyylejä. Molekyylisuodattimia kutsutaan joskus myös kemiallisiksi suodattimiksi tai kaasufaasisuodattimiksi.

Molekyylisuodatus voidaan järjestää monella tapaa biokaasuteollisuuden järjestelmissä. Useissa ratkaisuissa aktivoitu hiili- tai alumiinioksidi levitetään paksuiksi kerroksiksi (> = 100 mm) rei’itettyjen metallilevyjen väliin. Molekyylisuodatusmateriaalia voi olla yhdessä tai useammassa suodatusportaassa, epäpuhtauksien pitoisuudesta ja ilmanvirran määrästä riippuen.

Molekyylisuodatusaineen UL-syttyvyysluokka on tärkeä, koska hiili on syttyvää ja että väliaine mahdollistaa kohdekaasujen oikean adsorption.

Horisontaalisten suodatusmassapetien (HDB) suodattimien suunnittelussa ja valmistuksessa biokaasuteollisuuden järjestelmiin tulee ottaa huomioon järjestelmän paine. Biokaasu HDB -suodattimet on rakennettava raskaammasta materiaalista, niiden on oltava lieriömäisiä ja niissä on oltava levymäiset päät. On myös tärkeää, että laipalliset tulo- ja poistoliitännät sekä holkkien instrumentointi ovat vaaditun standardin mukaisia.

Biokaasun tuotantolaitoksissa oikea molekyylisuodatusratkaisu varmistaa vakaan toiminnan ja parantaa tuottavuutta. Molekyylisuodatuksen avulla voit olla varma, että laitoksesi toimii sääntöjen ja säännösten mukaisesti.

Lähteet:

Euroopan Biokaasuyhdistys
Tanskan Tekninen Instituutti
Suomen Biokierto ja Biokaasu Oy

Haku

Tilaa blogi

Tilaa >>

Seuraa meitä