Resultaten en bevindingen van project Het beschikbaar maken van een … · 2014-05-22 · De route...

Resultaten en bevindingen van project

Het beschikbaar maken van een wervelbedvergassingsinstallatie met stoomcyclus voor grootschalige implementatie

Dit rapport is onderdeel van de projectencatalogus energie-innovatie. Tussen 2005 en 2011 kregen ruim 800 innovatieve onderzoeksprojecten subsidie. Ze delen hun resultaten en bevindingen, ter inspiratie voor nieuwe onderzoeks- en productideeën. De subsidies werden verleend door de energie-innovatieprogramma's Energie Onderzoek Subsidie (EOS) en Innovatie Agenda Energie (IAE).

Datum 2008 Status Definitief

HoSt B.V. in opdracht van Agentschap NL

Colofon

Projectnaam Innovatief renoveren met PVT Programma Energie Onderzoek Subsidie Regeling Demonstratie Projectnummer DEMO03006 Contactpersoon HoSt B.V.

Hoewel dit rapport met de grootst mogelijke zorg is samengesteld kan Agentschap NL geen enkele aansprakelijkheid aanvaarden voor eventuele fouten.

Uw ref. : DEMO03006 Onze ref. : 1739rap01 Datum : 24-10-2008 Auteur : M.H.v.Graafeiland Commissioning Engineer Voor acc. : E.de Kant

Het beschikbaar maken van een wervelbedvergassingsinstallatie met

stoomcyclus voor grootschalige implementatie door het verhogen van de betrouwbaarheid en de demonstratie van voldoende lage emissies.

HoSt B.V.

Hengelo

Colofon Projectnummer: DEMO03006 Projecttitel: Het beschikbaar maken van een wervelbedvergassingsinstallatie met

stoomcyclus voor grootschalige implementatie door het verhogen van de betrouwbaarheid en de demonstratie van voldoende lage emissies.

Het project is uitgevoerd met subsidie van het Ministerie van Economische Zaken, regeling EOS: Demonstratie uitgevoerd door SenterNovem. Beheer en coördinatie van het EOS-programma berusten bij: NOVEM B.V. Nederlandse onderneming voor energie en milieu B.V. Catharijnesingel 59 3511 GG Utrecht Postbus 8242 5503 RE Utrecht Telefoon: 030 – 239 34 93 Contactpersoon bij NOVEM-EOS: drs. A.T. de Boer Aan deze publicatie kunnen geen rechten worden ontleend. Overname en publicatie van informatie uit de samenvatting van dit rapport is toegestaan, op voorwaarde van bronvermelding. Dit programma is uitgevoerd door: HoSt B.V. Industrieplein 3 7553 LL Hengelo Postbus 920 7550 AX Hengelo Telefoon: 074 – 240 18 07 Contactpersoon bij HoSt B.V.: Ir. M.H.v.Graafeiland

1739rap01 Eindrapport EOS DEMO 2008 - MvG 0.2 (openbaar).doc Het beschikbaar maken van een wervelbedvergassingsinstallatie

Pagina 1 van 52

Inhoudsopgave

1 INLEIDING ................................................................................................................................................. 3

2 UITGANGSPUNTEN ................................................................................................................................. 4

3 KORTE BESCHRIJVING VAN HET SYSTEEM .................................................................................. 5

4 UITWERKING VAN DE RESULTATEN................................................................................................ 9

4.1 VERHOGEN VAN DE BETROUWBAARHEID. ............................................................................................. 9

4.2 EXTRA AANDACHTSPUNTEN M.B.T. DE BETROUWBAARHEID ............................................................... 23

4.3 EMISSIEREDUCTIE ............................................................................................................................... 26

4.4 CONCLUSIE EN AANBEVELING ............................................................................................................ 27

5 BIJDRAGE AAN DE EOS DEMONSTRATIE DOELSTELLINGEN................................................ 30

5.1 BIJDRAGE AAN DUURZAME HUISHOUDING. ......................................................................................... 30

5.2 ECONOMISCHE ASPECT ....................................................................................................................... 30

5.3 VERWACHTING VERDERE MARKTINTRODUCTIE .................................................................................. 31

5.4 SAMENWERKING EN KENNISOVERDRACHT.......................................................................................... 32

6 OUTCOME-INDICATOREN.................................................................................................................. 33

REFERENTIES .................................................................................................................................................. 37

A. ROOKGASMETING ECN..................................................................................................................... A-1


Pagina 2 van 52

Samenvatting In de wervelbedvergasser wordt biomassa, specifiek vleeskuikenmest, thermisch omgezet naar een laagcalorisch gas. Het gereinigde gas wordt vervolgens naar een speciaal ontworpen brander geleid, waar het op hoge temperatuur volledig wordt omgezet. De brander is voor een waterpijpketel geplaatst, waar stoom wordt opgewekt. Met deze stoom wordt een stoomturbine aangedreven om elektriciteit mee op te wekken. De stroom wordt lokaal gebruikt en het overschot wordt aan het net teruggeleverd. De stoom wordt tevens gebruikt om lokaal warmte te leveren, in dit geval aan de stallen van de boer. Wervelbedvergassing in combinatie met een stoomcyclus speelt een belangrijke rol in de kleinschalige decentrale opwekking van duurzame energie. Diverse in Nederland beschikbare brandstoffen, zoals kippenmest, stro en slib kunnen alleen via de vergassingsroute worden benut omdat systemen gebaseerd op directe verbranding problemen ondervinden met het lage temperatuur as smeltpunt en hoge emissies. Tevens kan de wervelbedvergassingtechnologie een belangrijke rol spelen in de thermische verwerking van gedroogd digistaat uit mestvergisters. Alleen een wervelbedvergasser is in staat zonder grote hoeveelheden extra externe biomassa (hout), de afgescheiden en gedroogde fractie te verwerken. Ondanks het grote perspectief verloopt de introductie van wervelbedvergassing op dit moment zeer moeizaam. De belangrijkste reden is dat er onvoldoende bewezen betrouwbare technologie is gedemonstreerd. Een tweede belangrijk aandachtspunt betreft de emissieproblematiek. Kippenmest valt als biomassastroom inmiddels onder de gele lijst, waardoor de emissies in de milieuvergunning voor dit type installaties aan de strenge BVA norm moeten voldoen. Het doel van dit project betreft het commercieel beschikbaar maken van de technologie voor vervolginstallaties middels:

- het verhogen van de betrouwbaarheid van de demonstratie vergassingsinstallatie in Tzum, Friesland

- het demonstreren van een voldoende laag emissieniveau, zoals dat vereist zal zijn voor vervolginstallaties, met een innovatief maar relatief eenvoudig rookgasreinigingsysteem.

Over de betrouwbaarheid van de installatie zijn concreet de volgende punten behandeld: het toevoersysteem, zelfreinigende druksensoren, het luchtdistributiesysteem, de stofafvangstefficiency, roetblazers in de ketel, een briketpers voor de as en een automatisch zandtoevoer- en afvoersysteem. Op alle punten zijn goede resultaten geboekt. De betrouwbaarheid van de installatie is sterk verhoogd en kan als goed gekenmerkt worden. Er blijven nog een tweetal belangrijke aandachtspunten over, te weten de brandstofinvoer en het bevochtigen van de as. Met betrekking tot het emissieniveau zijn de volgende resultaten bereikt. Het syngas wordt in de brander zeer volledig omgezet, er is geen CO uitstoot gemeten. De uitstoot van NOx, SO2 en stof zijn voor de BVA norm nog wat te hoog. Door het toevoegen van additieven in de rookgassen en het naschakelen van een doekenfilter is de uitstoot tot beneden de BVA normering te brengen.


Pagina 3 van 52

1 Inleiding De overheid heeft als doelstelling om 20% van de energie duurzaam op te wekken in 2020. Een belangrijk deel van deze doelstelling kan worden ingevuld met kleinschalige bio-WKK’s. Wervelbedvergassing in combinatie met een stoomcyclus kan een belangrijke speler worden in de kleinschalige decentrale opwekking van duurzame energie. HoSt heeft in opdracht van Stichting Biomassa Noord Nederland (SBNN) een wervelbedvergasser gerealiseerd. Met deze vergasser is het de bedoeling om biomassastromen, in het bijzonder kippenmest, te verwerken. Diverse in Nederland beschikbare brandstoffen, zoals kippenmest, stro en slib kunnen alleen via de vergassingsroute worden benut omdat systemen gebaseerd op directe verbranding problemen ondervinden met het lage as smeltpunt en hoge emissies. Tevens kan de wervelbedvergassingtechnologie een belangrijke rol spelen in de thermische verwerking van gedroogd digistaat uit mestvergisters. Alleen een wervelbedvergasser is in staat zonder grote hoeveelheden extra externe biomassa (hout), de afgescheiden en gedroogde fractie te verwerken. Een groot risico van mestvergisting is dat het mestoverschot toeneemt. De biomassa, toegevoegd aan de mest, moet namelijk ook als mest worden afgevoerd, hierdoor neemt het mestoverschot toe. De combinatie van een vergister met een wervelbedvergasser biedt voor deze problematiek een belangrijke oplossingsrichting. Hierdoor wordt het mogelijk om 15% van ons nationale energieverbruik af te dekken met biomassa van eigen bodem. Ondanks het grote perspectief verloopt de introductie van wervelbedvergassing zeer moeizaam. De belangrijkste reden is dat er onvoldoende bewezen betrouwbare technologie is gedemonstreerd. Een tweede belangrijk aandachtspunt betreft de emissieproblematiek. Dit betekent dat de hoeveelheid stof moet worden teruggebracht naar circa 5 mg/mn

3, dat de sporen zwavel en chloor en zware metalen zullen moeten worden afgevangen en dat de NOx verder zal moeten worden gereduceerd. HoSt heeft een nieuw concept ontwikkeld, waarmee op relatief eenvoudige en goedkope wijze aan de normen kan worden voldaan. Door integratie van dit systeem in de huidige installatie onder een relatief soepel emissieregime, kan zonder te grote risico’s het concept worden bewezen. De vergunningprocedures voor vervolginstallaties kunnen aanzienlijk eenvoudiger worden doorlopen indien bewezen is dat de emissie-eisen kunnen worden gerealiseerd. De bovengenoemde problematiek ten aanzien van enerzijds betrouwbaarheid en anderzijds emissies vergen aanzienlijke extra investeringen. Het doel van dit project betreft het commercieel beschikbaar maken van de technologie voor vervolginstallaties middels:

- het verhogen van de betrouwbaarheid van de demonstratie vergassingsinstallatie in Tzum (Friesland)

- het demonstreren van een voldoende laag emissieniveau, zoals dat vereist zal zijn voor vervolginstallaties, met een innovatief maar relatief eenvoudig rookgasreinigingsysteem.

In dit rapport wordt ingegaan op de behaalde resultaten met de vergassingsinstallatie met betrekking tot de doelstellingen. In het volgende hoofdstuk worden de uitgangspunten van het subidieprogramma op een rijtje gezet. In hoofdstuk 3 wordt een korte beschrijving van de installatie gegeven. Hierna worden de resultaten besproken in hoofdstuk 4. In hoofdstuk 5 wordt de commerciële uitvoering van het project besproken.


Pagina 4 van 52

2 Uitgangspunten Concreet zullen in het project de volgende maatregelen worden uitgevoerd om de problematiek aan te pakken. Met betrekking tot de betrouwbaarheid van de installatie is er reeds ervaring opgedaan met wervelbedvergasser die HoSt in 2005 in Roemenië heeft opgeleverd. Dit betreft een wervelbedvergasser op zonnebloemkaf, waarbij het gas wordt verstookt op een stoomketel. Uit de bedrijfservaringen in Roemenië zijn een aantal aanpassingen naar voren gekomen, die nodig zijn om de installatie onbemand en betrouwbaar te bedrijven. In Roemenië heeft dit aspect een lagere urgentie vanwege onder andere de lagere salariskosten. Er zal altijd een proces operator aanwezig zijn en de onderhoudskosten zijn beperkt. Klanten in Nederland, zoals kippenboeren, moeten in principe de installatie onbemand en storingsvrij kunnen bedrijven. Om de betrouwbaarheid te verhogen en onbemand bedrijf mogelijk te maken worden de navolgende maatregelen genomen:

- het verbeteren van het toevoersysteem (voorkoming gaslekkage en stofemissie) - het installeren van innovatieve zelfreinigende druksensoren - het installeren van een minder vervuilend luchtdistributiesysteem voor de vergasser - het verbeteren van de stofafvangstefficiency ter verlaging van stofemissie en

ketelvervuiling - het installeren van roetblazers in de ketel ter voorkoming van vervuiling - het installeren van een brikettenpers voor de as na de uitlaatschroeven, ter voorkoming

van CO-emissie en verbetering van de as handling - het installeren van een automatisch zandtoevoersysteem en asafvoersysteem - implementatie van een nieuwe besturing.

Kippenmest valt als biomassa op de gele lijst. Dit houdt in dat nieuw te bouwen installaties in de milieuvergunning te maken krijgen met de BVA norm met betrekking tot de emissies. HoSt heeft een nieuw concept ontwikkeld, waarmee op relatief eenvoudige en goedkope wijze aan de normen kan worden voldaan. Dit wordt gerealiseerd door het installeren van een rookgasreiniging bestaande uit ammoniakinjectie (DeNOx) een doekenfilter en een rookgasventilator.


Pagina 5 van 52

3 Korte beschrijving van het systeem In de CFB vergasser wordt biomassa, specifiek vleeskuikenmest, thermisch omgezet naar een laagcalorisch gas. Het gereinigde gas wordt vervolgens naar een speciaal ontworpen brander geleid, waar het op hoge temperatuur volledig wordt omgezet. De brander is voor een waterpijpketel geplaatst, waar stoom wordt opgewekt. Met deze stoom wordt een stoomturbine aangedreven om elektriciteit mee op te wekken. De stroom wordt lokaal gebruikt en het overschot wordt aan het net teruggeleverd. De stoom wordt tevens gebruikt om lokaal warmte te leveren. In onderstaande foto is een overzicht te zien van het gebouw waar de vergasser in staat en de mestopslag. Aan de hand van foto’s en een procesdiagram zal de werking van het systeem uitgelegd worden.

Foto 3.1: Links het vergassergebouw waarin de installatie staat, rechts de gerealiseerde mestopslag met automatische doseerinrichting


Pagina 6 van 52

De route van de brandstof is in het procesdiagram in figuur 3.2 te zien aan de zwarte pijlen. Helemaal links is een brandstofvoorraad. In foto 3.3 is een detail van de automatische doseerinrichting te zien. Hierna volgt het hart van de vergassinsinstallatie, het reactorvat en de recirculatiecycloon. Een overzicht hiervan is zichtbaar in foto 3.4. Vanuit de voorraad wordt het reactorvat van de vergasser met een constant debiet gevoed. Het reactorvat is gevuld met zand als warmteoverdrachtsmedium. Aan de onderzijde wordt lucht toegevoerd en verdeeld door middel van een luchtverdelingssysteem; de airforks. De lucht zorgt voor het wervelen van het zandbed en dat de nodige reacties kunnen plaatsvinden om de temperatuur op peil te houden en de brandstof in gas om te zetten.. In de reactor wordt de temperatuur gereguleerd op 770ºC. De brandstof die in de reactor komt wordt vrijwel direct op deze temperatuur gebracht door het zand. Er wordt een ondermaat aan lucht toegevoegd, zodat de gasstroom die uit de reactor komt nog energie bevat. Deze kan worden gezien als een laagcalorisch gas.

Brandstof Bunker

Opstart-

brander

(propaan)

Vergasser

Toevoerlucht

Gaskoeler Gasreiniging

(cyclonen) Stoomketel

Steun-

brander

(aardgas)

Asafvoer Luchtkoelers

Turbine

Warmtelevering

stallen

Condensor

Voedingswater

Figuur 3.2 Procesdiagram CFB vergassingsinstallatie in het project “De Schone Kip”

Foto 3.3: De nauwkeurige dosering van mest aan de vergasser geschiedt via een doseerbunker met uitgaande doseerschroef


Pagina 7 van 52

De gasstroom in de reactor wordt aan de bovenzijde door een cycloon geleid. Hier worden de zware delen, het zand en de onverbrande deeltjes, afgevangen en terug geleid naar het reactorvat. Het gas gaat vervolgens verder door een tweetal gaskoelers. De koellucht voor de eerste gaskoeler wordt gebruikt als vergassingslucht, zodat de warmte die uit het gas gehaald wordt aan het systeem teruggevoerd wordt. De koellucht voor de tweede gaskoeler wordt gebruikt als verbrandingslucht in de ketel. Deze warmte wordt dus ook weer nuttig ingezet. De hoofdcomponenten van de installatie zijn in een 3d-tekening weergegeven in figuur 3.5.

Foto 3.4: Overzicht van de vergasser. Te zien is de asafvoer aan de voorkant in het tijdelijke RVS asvat. Daarachter zijn de cyclonen voor de asreiniging te zien, daarachter bevinden zich de syngaskoeler, het reactorvat en de recirculatiecycloon.


Pagina 8 van 52

Het afgekoelde gas wordt door een drietal cyclonen geleid om de as eruit te verwijderen. De as wordt eerst bevochtigd, waarna ze los gestort wordt in een container. Het gereinigde gas wordt vervolgens naar een speciaal ontworpen brander geleid, waar het op hoge temperatuur volledig wordt omgezet. De brander is voor een waterpijpketel geplaatst, waar stoom wordt opgewekt. Met deze stoom wordt een stoomturbine aangedreven om elektriciteit mee op te wekken, weergegeven in foto 3.6. De stroom wordt lokaal gebruikt en het overschot wordt aan het net teruggeleverd. De stoom wordt tevens gebruikt om lokaal warmte te leveren. In dit geval is dat aan de stallen van de boer. De overgebleven restwarmte wordt door luchtkoelers vernietigd.

Figuur 3.5. Overzicht van de hoofdcomponenten van de vergassingsinstallatie.

Foto 3.6 Het turbinesysteem. De turbine-generator staat bovenin de foto. Rechtsonder is de condensor te zien. Het koelwater voor de condensor wordt gebruikt om de stallen te verwarmen.


Pagina 9 van 52

4 Uitwerking van de resultaten In dit hoofdstuk komen de behaalde resultaten met betrekking tot de doelstellingen aan bod. Allereerst zal de betrouwbaarheid behandeld worden, daarna wordt de emissie van de installatie besproken. 4.1 Verhogen van de betrouwbaarheid. Het verhogen van de betrouwbaarheid van de installatie is aan de hand van een aantal concrete maatregelen uitgevoerd. Het toevoersysteem is verbeterd, ter voorkoming van gaslekkage en stofemissie. Er zijn innovatieve zelfreinigende druksensoren geïnstalleerd, voor een betrouwbaardere werking van de drukmeting. Er is een minder vervuilend luchtdistributiesysteem voor de vergasser geïnstalleerd. Er is gewerkt aan het verlagen van de stofemissie en de ketelvervuiling, onder andere door de toepassing van roetblazers en een nageschakeld doekenfilter. Er is een brikettenpers geïnstalleerd om de afgevangen as te comprimeren, ter verbetering van de handzaamheid van de as en het lekvrij afsluiten van het systeem. Er is een automatisch zandtoevoer en zandafvoer systeem geïnstalleerd. En er is een andere besturing geïmplementeerd, in vergelijk met de voorgaande installatie. Deze onderwerpen zullen hierna individueel behandeld worden. Toevoersysteem Dit onderdeel is geheel geïmplementeerd. Ten opzichte van het originele ontwerp bestaat het nieuwe toevoersysteem uit twee in serie geplaatste roterende kleppen. Onder de roterende kleppen is de druk gelijk aan die in de vergasser, circa 150 mbar overdruk en is er sprake van een syngas omgeving. Boven de roterende kleppen bevindt zich omgevingslucht op atmosferische druk. Tussen de roterende kleppen wordt lucht geblazen afkomstig van de vergassingslucht compressor. Er wordt een zodanig debiet aan lucht ingesteld dat tussen de roterende kleppen altijd een overdruk aanwezig is ten opzichte van de vergasser. Deze overdruk wordt bewaakt door een druktransmitter. Een te lage druk resulteert in een trip van de installatie. Door de overdruk stroom lucht naar de vergasser en geen syngas uit de vergasser naar de omgeving.

Figuur 4.1: schematische voorstelling van het brandstoftoevoersysteem. Toevoer van sperlucht tussen de twee roterende kleppen zorgt voor een overdruk ten opzichte van de reactor, waardoor er geen terugstroming plaatsvindt.

dp > 0 sperlucht Reactor

Brandstof

Doseerschroef

Toevoerschroef

p~atm

p~+150 mbar


Pagina 10 van 52

Uit de resultaten blijkt dat geen CO-emissie plaatsvindt. In het oude ontwerp, toegepast bij de vergassingsinstallatie in Roemenië was dit wel het geval. Het betrof daar echter een buitenopstelling, waardoor een kleine CO-emissie geen probleem was. Na langere tijd bedrijf is gebleken dat de bladen van de bovenste roterende kleppen door het roteren deels verbuigen waardoor de lekkage naar boven toe te groot wordt en de overdruk niet kan worden gehandhaafd. Er is ook gebleken dat de bladen van de roterende kleppen verbuigen of vervormen door vervuiling of door de toepassing van andere brandstof zoals houtsnippers. Er is veel ervaring opgedaan met het toevoeren van natte mest, vochtpercentage > 30wt%. Deze mest verkleeft aan de bladen van de schroeven en de roterende kleppen wat op de lange duur verstoppingen teweeg brengt. Dit heeft er toe geleidt dat de kleppen deels verbuigen. Vervuilingen in de brandstofstroom, zoals ijzeren delen, heeft net als een test met houtsnipper er toe geleidt dat de kleppen verbogen. De bladen van de kleppen zijn te vervangen en de ervaring is dat met een goede brandstofstroom, droge kippenmest zonder vervuiling, de kleppen het minstens drie maanden uithouden alvorens ze aan vervanging toe zijn. Gebleken is dat de toevoer van sperlucht op de voedingsschroef onder de roterende kleppen ook een redelijke, maar niet volledige, afdichting verzorgt. Dit brengt de locatie van de toevoer van sperlucht dichter bij de reactor wat tot een effectievere werking leidt. Het nadeel hiervan is dat de overdruk niet te monitoren is. Eventuele lekkage van CO wordt dan pas opgemerkt als de CO monitor bij de brandstoftoevoer een waarde detecteert. De mestdoseerschroef zorgt voor de dosering van de hoeveelheid brandstof die aan de installatie toegevoegd wordt. In eerste instantie is hier een normale schroeftransporteur van staal32 gebruikt. In het eerste kwartaal van 2006 is geprobeerd om met onbehandelde vleeskuikenmest te draaien. Een van de aanpassingen om dit te verwezenlijken was hapjes uit het schroefblad halen, met als doel om een betere menging van de mest te verwezenlijken. Hierdoor zou het lokale hoge vochtgehalte van natte kloeten een minder groot probleem vormen. Daarnaast is er tracing op de mantel van de schroef geplaatst en een voorziening om hete lucht van ca. 150 ºC door de schroef te leiden. Het doel hierachter is om de mest gedurende het transport naar de vergasser te drogen. Al deze aanpassingen hebben helaas niet tot het gewenste resultaat geleidt. De mest bleef aan de schroef verkleven. Er is daardoor gekozen om op voorgedroogde mest te gaan draaien. Na het overstappen op voorgedroogde leghennenmest was het verkleven van mest aan de wand van de schroefbladen geen probleem. Echter het schroefblad met hapjes eruit leverde wel problemen op. De leghennenmest bevat een aanzienlijke hoeveelheid veren. De veren accumuleerden aan het schroefblad en dit zorgde voor verstoppingen. De hapjes zijn weer teruggeplaatst in de schroef en alles functioneerde weer naar behoren. De geschiedenis van de schroef is gevisualiseerd in foto 4.2.

Foto 4.2 De mestdoseerschroef Links is vervuiling door te natte mest te zien. In het midden is de aangebrachte tracing te zien. Rechts de opstopping door veren in de leghennenmest


Pagina 11 van 52

Na anderhalf jaar draaien met deze schroef blijkt het staal toch aangetast te zijn door agressieve stoffen in de mest. Bovendien is het schroefblad door de eerder genoemde aanpassing verzwakt en vervormt. Op aanraden van de leverancier is de schroef vervangen door een asloze RVS variant. Het RVS is beter bestand tegen oxidatie en door het gladdere oppervlak blijft er minder product aan kleven. De asloze schroef functioneert goed en na meer dan een jaar is er op deze schroef nog geen vervuiling of aantasting waarneembaar. Zelfreinigende druksensoren Dit onderdeel is geheel geïmplementeerd. De aansluitpoorten van de druksensoren aan de reactor zijn onderhevig aan vervuiling. Door het vergassingsmilieu, veel zand en as in combinatie met hoge temperaturen, verstoppen de meetpunten van de druksensoren. Deze verstoppingen vinden in een tijdsbestek van een aantal weken plaats. Om de verstopping te verwijderen dienen de meetpunten doorgestoken te worden, waardoor de installatie uit bedrijf moet. Dit kan niet online, door de overdruk die in de reactor heerst. Om de tijd tot verstopping te vergroten is het systeem van zelfreiniging ontworpen. Het meetpunt wordt periodiek doorgeblazen met spoellucht van 8 bar. Hierdoor wordt de vervuiling deels weggeblazen en wordt de tijd tot een meetpunt verstopt is verlengd. Een schematische weergave van het systeem is te zien in figuur 4.3. De drukmetingen zijn in de installatie belangrijke parameters. Er zijn veiligheden aan gekoppeld, op bepaalde minimale en maximale drukvallen moet de installatie alarmen genereren of zelfs uit bedrijf gaan. Daarnaast is de regeling van zandafvoer gekoppeld aan de drukval over de reactor. Het is dus van groot belang dat de waarden betrouwbaar zijn. Als een meetpunt doorgespoeld wordt is het echter ook zo dat de meting voor korte tijd niet functioneert, omdat deze is afgesloten. De spoellucht van 8 bar moet niet richting drukmeter gaan. Hiervoor was ook een aanpassing van de software nodig, zodanig dat de veiligheden tijdelijk werden omzeild op het moment van spoelen. Het spoelen gebeurd gefaseerd, zodat niet alle punten op hetzelfde moment worden gespoeld en ook niet alle veiligheden op hetzelfde moment worden omzeild.

Figuur 4.3: Schematische weergave van zelfreinigende druksensoren. Het meetpunt kan met 8 bar spoellucht online doorgeblazen worden.

Reactor

Inspectieopening

Spoel-lucht

Druk-meting

Solenoid

Solenoid


Pagina 12 van 52

Het resultaat van het reinigingssysteem heeft er in eerste instantie toe geleidt dat een andere klepkeuze gemaakt moest worden. De aluminium kleppen bleken niet bestand tegen het syngasmilieu. De klep naar de spoelpoort ging niet meer open en de klep naar het meetpunt ging niet meer dicht door oxidatie van de zitting. Na het inzetten van RVS kleppen is dit probleem verholpen. De tijd tussen het spoelen moet geoptimaliseerd worden tijdens bedrijf, hiervoor is lange duur bedrijf noodzakelijk. Tot op heden zijn de tijden niet geoptimaliseerd. Wel is al een verdubbeling van de verstoppingtijd geconstateerd. Luchtdistributiesysteem Dit systeem is geïmplementeerd. De ervaring met het systeem heeft tevens geleid tot een herzien ontwerp. De luchtvorken en de distributieplaat zorgen in de installatie voor de luchtverdeling in de reactor en de sealpot. In figuur 4.4 zijn de posities van deze systemen in de installatie aangegeven. Een goede luchtverdeling is belangrijk voor het homogeen fluïdiseren van het zand in de reactor en de sealpot. Vervuiling van deze onderdelen verstoort de luchtverdeling en er wordt aangenomen dat dit een nadelig gevolg op de procesvoering heeft.

Tijdens onderhoudsstops is de vervuiling bekeken en het volgende is waargenomen. De luchtvorken vertonen agglomeraten rondom de uitstroomopeningen van de lucht. Bij de distributieplaat is duidelijk een laagopbouw aan de bovenzijde waar te nemen. Een deel van de gaatjes blijkt toch verstopt te zijn. De vervuiling en aantasting van de airforks en distributieplaat is te zien in de foto’s in foto 4.5 en 4.6. De agglomeraten zijn onderzocht door ECN[1]. Het blijkt een zoutafzetting te zijn: “KCl aangroei vanuit de gasfase en as deeltjes die zijn ingevangen. De nozzels zijn t.o.v. het vergassingsmilieu relatief koud. Condensatie van KCl vanuit de gasfase op de relatief koude nozzels ligt dus voor de hand. Verwacht wordt dat deze condensatie niet tot verstopping leidt van de gaten in de nozzels tijdens normale bedrijfsvoering.”

Figuur 4.4 Posities luchtverdeling in de installatie. Links is de positie van de luchtvorken te zien. Rechts de positie van de distributieplaat.


Pagina 13 van 52

De temperatuur van de lucht door de vorken is 330°C. KCl is boven een temperatuur van 600°C volledig in de gasfase. Het is dus aan te nemen dat wanneer de temperatuur van de ingaande lucht verhoogd wordt naar 600°C, de KCl afzetting aanzienlijk minder zou moeten zijn. Dit is een aantal maanden getest door de ingaande lucht verder voor te verwarmen naar 600°C. Na inspectie is gebleken dat de aangroei inderdaad minder is. De aangroei van het agglomeraat op de luchtvorken is niet homogeen. Er is duidelijk te zien dat de aangroei in het midden van de reactor groter is dan aan de wand. Waarschijnlijk is een verstoring van het stromingspatroon er de oorzaak van dat het bed aan de wand slechter fluïdiseert dan in het midden. De verstoorde fluïdisering kan als gevolg hebben dat de lucht meer weerstand ondervindt bij de nozzels aan de wand, waardoor er meer lucht door het midden stroomt en het effect zichzelf versterkt. De verstoring van het stromingspatroon kan het gevolg zijn van de aangroei van zoutagglomeratie en een zichzelf versterkend effect, of van vervuilingen in het bed. Indien het bed vervuild is met een grote hoeveelheid zwaardere delen verstoord dit de fluïdisatie. De zwaardere delen worden in veel mindere mate door de luchtstroom meegevoerd en vallen langs de wand naar beneden. Hier kan een ophoping plaats vinden die er voor zorgt dat de lucht meer weerstand ondervindt bij de nozzels aan de wand. Er is bij de luchtvorken ook aantasting van het hoogwaardige RVS 310S waarneembaar. De aantasting is waargenomen bij het staal van de luchtvorken, niet bij de distributieplaat. De distributieplaat staat niet direct in contact met mest en syngas, wat het verschil kan verklaren. De mate van aantasting van de luchtvorken is deels te wijten aan het vaak in en uit bedrijf gaan van de installatie. De vele temperatuurswisselingen die hierdoor ontstaan zijn nadelig voor de onderdelen. RVS 310 heeft bijvoorbeeld de eigenschap bros te worden na blootgesteld te zijn aan een temperatuur tussen 600ºC en 900°C. Naast de temperatuurswisselingen heeft de experimentele bedrijfsvoering als gevolg dat er veel gewisseld wordt tussen verbranding en vergassing. Het milieu in de reactor wisselt dus vaak tussen een zuurstofrijk en een zuurstofarm milieu. Dit heeft nadelige gevolgen voor de corrosie eigenschappen van het metaal.

Foto 4.5 Airforks vergasser. De luchtverdeling in de reactor. Links een detail van een nieuw pijpje. Daarna de mate van vervuiling na 11 uur en na ca 250 uur.

Foto 4.6 Distributieplaat vergasser. De luchtverdeling in de sealpot. Links een detail van de plaat zonder vervuiling. Daarnaast de vervuiling na ca 35 draaiuren. Rechts een detail van de vervuiling na 100 draaiuren.


Pagina 14 van 52

De distributieplaat bestaat uit gaatjes welke met behulp van een laser ‘zelflossend’, divergerend, zijn uitgevoerd. Zanddeeltjes/agglomeraten kunnen hierdoor moeilijker luchtgaatjes verstoppen. Bovendien kan met behulp van perslucht de distributieplaat eenvoudiger worden schoongemaakt doordat deeltjes niet in de cilindervormige gaten worden gedrukt maar in het divergerende stuk loskomen. De modificatie van de distributieplaat heeft grote verbetering gebracht maar het probleem blijkt nog niet helemaal opgelost. Het oude ontwerp ging tevens gepaard een niet evenredige verdeling van lucht over de hele plaat. Dit probleem is wel geheel opgelost. Er is een tweede plaat gefabriceerd met een grotere diameter gaatjes, 1mm diameter, om te beoordelen of dit het probleem van verstopping volledig op zou lossen. De ervaring hiermee is dat de verstopping inderdaad langer uitgesteld kan worden, maar niet helemaal kan worden voorkomen. Een bijkomend nadeel van de grotere gaatjes is dat het zand er doorheen kan vallen. Tijdens een stop, of trip, valt een deel van het zand door de distributieplaat en verzamelt zich er onder. Als er teveel zand onder de distributieplaat ligt, verstoort dit de luchtstroming onder de plaat en daarmee de verdeling van de lucht over het oppervlak. Dit komt het stromingsprofiel in de sealpot niet ten goede. Om het zand te kunnen verwijderen is een sluis onder de sealpot aangebracht. Met behulp van twee handkleppen kan het zand online verwijderd worden. Met betrekking tot deze vervuiling is een groot deel te wijten aan de manier van bedrijfsvoering. Bij continu vergassingsbedrijf, dat wil zeggen weinig opstarten en afkoelen en weinig overgangen tussen vergassing en verbranding, zal deze vervuiling een stuk lager zijn. Daarnaast zal een verhoging van de ingaande luchttemperatuur naar 600ºC ervoor zorgen dat de aangroei van agglomeraten aan de luchtverdeling in de vergasser aanzienlijk minder zullen zijn. Omdat de verwachting is dat deze aangroei niet helemaal voorkomen kan worden wordt er bij een nieuw ontwerp rekening mee gehouden dat de luchtverdelingsystemen van de vergasser gemakkelijk bereikbaar zijn voor reiniging. We verwachten op deze manier met een halve dag preventief onderhoud per maand dat er geen problemen zijn voor commercieel bedrijf. Herzien ontwerp luchtdistributiesysteem Er wordt aangenomen dat de vervuiling van het luchtdistributiesysteem niet volledig tegen te houden is. Een snelle demontage en een goede bereikbaarheid van het luchtdistributiesysteem maakt van de vervuiling een minder groot probleem. Het huidige ontwerp van de luchtvorken is te zien in figuur 4.7. De lucht komt onderin binnen en wordt via de vorken verdeeld om boven uit het fijn verdeelde gaatjespatroon te stromen. De vork steekt door de betonnen bodem van de vergasser. Om het onderdeel te reinigen of te repareren moet de reactor aan de bovenzijde opengemaakt worden, zodat de vorken er bovenlangs uitgehaald kunnen worden. Dit is een vrij omvangrijke operatie, waarvoor de reactor leeg gehaald moet worden en geheel afgekoeld moet zijn.

Figuur 4.7: Huidig ontwerp luchtvork


Pagina 15 van 52

Om de bereikbaarheid van de luchtverdeling te vergroten is een nieuw ontwerp voorgesteld. De luchtverdeling wordt zijwaarts in de reactor ingebracht. Hiervoor wordt een grote opening in de zijkant van de reactor gemaakt. Door deze opening kan het volledige luchtverdelingsysteem in en uitgeschoven worden. Middels een flensverbinding wordt de gasdichtheid gewaarborgd. Het zijwaarts eruit schuiven van de luchtvorken heeft als grote voordeel dat de reactor niet afgekoeld hoeft te worden en niet volledig leeggehaald hoeft te worden. Door een reserve luchtverdeling op voorraad te hebben liggen is de stilstandtijd tot enkele uren terug te brengen, waar het nu nog enkele dagen betreft in verband met het afkoelen en weer opwarmen van de reactor. Een tweede aspect van het ontwerp betreft de temperatuurverdeling in de luchtbuizen. De aggolomeraten hebben de kans af te zetten op de relatief koude pijpen. Het is al genoemd dat een verhoging van de temperatuur tot boven de 600ºC de aangroei van agglomeraten aanzienlijk verminderd. Door de ingaande lucht eerst een bepaalde afstand in de reactor af te laten leggen heeft deze de tijd om van een begintemperatuur van 330ºC naar schatting tot boven de 500ºC op te warmen. Dit moet de afzetting van agglomeraten rondom de uitstroomopening van de lucht voor een groot deel verminderen. Door de uitstroomopeningen aan de onderzijde te positioneren is het gevaar dat deze volstromen met zand bij een stilstand van de reactor ook een stuk kleiner. Verbeteren stof afvang efficiency Dit onderdeel is niet geïmplementeerd. Tijdens bedrijfsvoering is vervuiling van de brander en de ketel geconstateerd. Om dit probleem aan te pakken is er echter niet voor gekozen de stof afvang cyclonen aan te passen. De vervuiling van de ketel is aangepakt door roetblazers in de ketel te implementeren, in combinatie met een nageschakeld doekenfilter. De vervuiling van de brander wordt verderop in paragraaf 4.2 behandeld. Roetblazers in de ketel Dit onderdeel is geheel geïmplementeerd. Om de vervuiling van de ketel tegen te gaan is een roetblazer systeem geïnstalleerd. Er is gekozen voor het Franse systeem Airchoc. Het bestaat uit een voorraad vat, in dit geval 50 liter, waarin lucht onder druk van 8 bar in zit. Dit vat heeft een afsluiter die heel snel opengezet kan worden, waardoor een grote luchtdrukpuls beschikbaar komt.


Pagina 16 van 52

In figuur 4.8. is een overzicht te zien van de positionering van dit systeem op de ketel. De ketel is een drietreks vlampijpketel. De eerste trek is de vuurdoorgang, een grote pijp van 1m doorsnede. Deze pijp heeft geen last van verstopping, vervuiling heeft hier alleen effect op de warmteoverdracht naar het water. De tweede en derde trek bestaan uit zo’n 50 pijpen met een diameter van 70mm. Vervuiling van deze pijpen leidt langzaam tot verstopping. Voor de tweede en derde trek is het Airchoc systeem geïnstalleerd. Op foto 4.9 zijn de geïnstalleerde systemen te zien.

\

Figuur 4.8 Overzicht van de positie van het roetblazersysteem Airchoc op de ketel. Boven zijn een voor- en achteraanzicht van de ketel te zien. Onder is een zijaanzicht te zien.

Foto 4.9. Het geïnstalleerde Airchoc systeem. Links is de plaatsing voor de tweede trek, rechts de plaatsing voor de derde trek van de ketel.


Pagina 17 van 52

De eerste ervaring met het systeem bracht naar voren dat een aluminium klep niet geschikt is om toe te passen in deze rookgassen. De klep is een conusvormige afsluiter, met een nauwkeurige pasvorm. De aluminium conus had last van corrosie op het oppervlak, wat ervoor zorgde dat de klep niet goed meer afdichtte. Dit zorgde voor een continue luchtlekkage van perslucht over de conus. Nadat de klep vervangen is door een RVS variant is dit probleem verholpen. De Airchoc’s functioneren momenteel naar behoren. Er is een lichte laagopbouw van stof aan de wand van de pijpen, maar het groeit niet verder dicht door het gebruik van Airchoc. Ook wordt er een temperatuurafname van de rookgassen van ongeveer 10ºC waargenomen na het gebruik van Airchoc. Dit komt overeen met een besparing van ongeveer 15 kWth. Er was geanticipeerd dat de introductie van een luchtpuls in de ketel invloed zou hebben op de stabiliteit van de syngasvlam. Na veelvuldig gebruik kan er geconcludeerd worden dat de luchtpuls geen invloed heeft op de stabiliteit. Het gebruik van Airchoc heeft er nog niet toe geleidt dat de syngasvlam uit is gegaan. Doekenfilter Dit systeem is geheel geïmplementeerd. In figuur 4.10 is een proces en instrumentatie diagram van het rookgasreinigingsysteem weergegeven. Van links naar rechts kunnen de rookgassen door twee routes gaan. Via de bypass rechtstreeks naar de schoorsteen, of door het doekenfilter naar de schoorsteen. De bypass wordt intact gehouden voor opstart doeleinden en in het geval van problemen met het doekenfilter.

Figuur 4.10. PID van het rookgasreinigingsysteem. Stroomopwaarts van het doekenfilter is een waterverneveling en koude luchtbijmenging geplaatst om de temperatuur van de rookgassen omlaag te brengen. Hierna is additievendosering ingepland.


Pagina 18 van 52

De rookgassen worden na de ketel door een leidingtraject van ongeveer 20 meter geleid. Dit traject heeft als doel verblijftijd te creëren bij additieven dosering. De rookgassen gaan met een snelheid van ca. 20m/s door de leiding heen, zodat een lengte van 20 meter nodig is om een minimale verblijftijd van 1 seconde te waarborgen. Een tweede effect is het afkoelen van de rookgassen. De rookgassen verlaten de ketel met een temperatuur van boven de 200ºC. Het doekenfiltermateriaal tegen temperaturen tot 250º bestand is bestaat uit Teflon of Glasvezel componenten. Een alternatief materiaal, bestand tegen een maximale temperatuur van 180ºC, is Nomex. Het prijsniveau van Nomex is een factor 3 tot 4 lager dan de Teflon of Glasvezel variant. Er is voor gekozen om de inlaattemperatuur van het doekenfilter te limiteren op 180ºC. Mochten de rookgassen niet genoeg afkoelen door het ongeïsoleerde leidingtraject, wordt er automatisch koude lucht bijgemengd. Na het doekenfilter is een rookgasventilator geplaatst om de drukval van het leidingtraject en het doekenfilter te overbruggen. De ventilator is frequentiegeregeld en houdt de druk in de verbrandingskamer constant op 0 mbar.

Nabehandeling van de afgevangen as Het asafvoersysteem is een aantal keer uitgebreid. Er is begonnen met het direct afvangen van de as in een stalen container. Dit was voldoende voor een test van circa drie uur. Voor continu bedrijf is daarna een systeem gebruikt dat gebruik maakte van het verpompen van de as in een waterstroom. Het is ongunstig om een een grote hoeveelheid water bij de as te mengen. Dit verhoogd de afvoerkosten van de as en maakt het minder geschikt om als grondstof voor kunstmest in te zetten. Er is een briketpers ingezet om de watertoevoeging te verminderen. Dit systeem bracht wat problemen met verstopping en brugvorming van de as met zich mee. Als laatste is een paddlemixer, een water-poedermenger, ingezet. De oplossingen zullen hierna wat uitvoeriger besproken worden. De as die door de cyclonen wordt afgevangen heeft een hele fijne deeltjesgrootte. Doordat het vergassingsproces een onvolledige verbranding is heeft de as ook een bepaald koolstofpercentage. Deze eigenschappen maakt het onmogelijk om de as los te storten. De as zou door haar kleine deeltjesgrootte wegwaaien en door de aanwezige koolstof meteen in brand vliegen. Er dient water

Foto 4.11 Plaatsing van het doekenfilter achter het vergassergebouw.


Pagina 19 van 52

bij de as gemengd te worden, om het los stortbaar te maken. Water bij de as mengen blijkt echter niet zo eenvoudig te zijn. De twee mengen niet goed en er ontstaat warmte bij het oplossen van de as in water door de zouten in de as.

De slurrypomp De slurrypomp is ingezet als tijdelijke oplossing, terwijl de briketpers gebouwd werd. De slurrypomp verpompt een waterige massa. De as valt op het water, wordt ermee vermengd en naar een container verpompt. Er zijn twee aspecten aan dit ontwerp die voor een probleem zorgen. Er treedt na een aantal uren brugvorming boven de invoer op. Dit komt doordat verdampt water gaat verkleven met de binnenkomende as en een laagopbouw plaatsvindt. Dit probleem is verminderd door een trilmotor op de invoer van de pomp te zetten. Een tweede aspect is de uitvoerslang van de pomp, deze verstopt gemiddeld eenmaal per dag. In de as zit namelijk een hoeveelheid fijn zand. Dit zand is zwaar en zinkt naar de bodem van de slang tijdens het verpompen. Hierdoor ontstaat langzaam een verstopping. Een ander belangrijk nadeel van de slurrypomp is de grote hoeveelheid water die ermee gemoeid is. Het is een erg dure oplossing, omdat er zo’n 60 tot 80% water bij de as gemengd moet worden.

De briketpers Voor de briketpers is op de ervaring van de installatie in Roemenie voortgebouwd. De briketpers zorgt ervoor dat er met een minimale hoeveelheid water een stortbaar product gemaakt wordt. Met ongeveer 15% water worden briketten gemaakt die gestapeld in een container afgevoerd kunnen worden. Met de ervaring van de pers in Roemenie is een nieuwe, verbeterde versie gebouwd voor de installatie in Friesland. Na het in gebruik nemen van de briketpers werd al snel duidelijk dat het geen bedrijfszekere oplossing is. Het bijmengen van water bij de as, voordat het de drukkamer bereikt, zorgt voor brugvorming. Hierdoor loopt de pers binnen een aantal uur vast. Het tegengaan van de brugvorming blijkt niet eenvoudig te zijn. Dit probleem heeft te maken met het type as van de kippenmest dat zich niet gemakkelijk laat mengen met water.

Foto 4.12 De slurrypomp. Boven het wormwiel is een inlaat geplaatst, de blauwe bak. Hierin zit een inspectieluik en aan de onderzijde wordt water ingespoten.


Pagina 20 van 52

De assilo Om de problemen met het bijmengen van water bij de as niet in de weg te laten staan voor het vergassingsproces is er voor gekozen om een buffer te plaatsen tussen het punt waar we water bij de as mengen en de installatie. Op die manier kan de installatie doordraaien op het moment dat er problemen zijn met de asuitvoer. De as is heel goed te transporteren als het nog droog is. Door de fijne deeltjesgrootte gedraagt het zich als een vloeistof. Er is een buffer geplaatst voor drie dagen.

De paddlemixer Omdat het mengen van water met as het grootste probleem blijkt te zijn is er voor een industriële menger gekozen. Met deze menger is het mogelijk de as te bevochtigen met

Foto 4.13 De briketpers. Van boven valt de as in een buffervat. Dit vat heeft aan de onderzijde een schroeftransporteur. Hier wordt water ingespoten. De schroeftransporteur verplaatst de bevochtigde as naar links, waar het in een drukkamer terecht komt. De plunjer van de pers drukt de as hier samen in een briket die aan de voorzijde de pers verlaat.

Foto 4.14 De assilo. De silo wordt van boven gevuld door een schroeftransporteur. Tussen de schroef en de silo is een sluissysteem geplaatst om de silo niet direct met de overdruk in het systeem in contact te brengen. Aan de onderzijde kan de silo geleegd worden middels een schroeftransporteur.


Pagina 21 van 52

circa 30% water. Dit blijkt voldoende te zijn om de as stofvrij te maken voor het afvoeren. De as vliegt ook niet meer in de brand bij dit vochtpercentage. De paddlemixer doet het goed, het is echter nog niet volledig probleemloos. Er vindt een laagopbouw plaats aan de binnenkant van de trommel. Deze laagopbouw wordt erg hard en zorgt ervoor dat de paddles aan de binnenzijde van de trommel vast gaan lopen na verloop van tijd. Gemiddeld kan er een tot twee dagen gedraaid worden, voordat de mixer vastloopt.

Op advies van de leverancier zijn er andere type paddles in de mixer geplaatst. Dit ontwerp is speciaal voor producten die een harde laagopbouw aan de binnenzijde van de mixer hebben. Met de buffertank en de nieuwe paddles is uitval van de vergassingsinstallatie door storing stroomafwaarts in het assysteem uitgesloten.

Automatisch zandtoevoer- en afvoersysteem Om de installatie onbemand te kunnen bedrijven dient alles geautomatiseerd te gebeuren. Het zand dat zich in de reactor bevindt moet ververst worden om agglomeratie te voorkomen. De mate van verversing gebeurd met zo’n 1 a 2% van de brandstofstroom. Voor onbemand bedrijf is het belangrijk dat deze verversing automatisch gebeurd.

Zandtoevoer Voor de zandtoevoer is gekozen om het bij de brandstofstroom te mengen. Dit heeft een aantal voordelen. De handmatige toevoersluis blijft hierdoor bestaan, wat een praktisch voordeel is. Een tweede voordeel heeft te maken met het feit dat de hele vergasser op een lichte overdruk staat. Door de zandtoevoer boven de brandstofinvoer te positioneren zit het niet in het drukdeel. Er kunnen dus geen problemen optreden door de overdruk in het systeem, zoals terugstromende gassen. Bovendien is het systeem onafhankelijk van het bedrijven van de installatie te inspecteren of los te halen voor onderhoud.

Het initiële ontwerp van het toevoersysteem functioneerde niet naar behoren. De lange opvoerschroef liep vast, doordat deze zichzelf niet leeg kon draaien. De zandtoevoer aan het begin is niet automatisch af te sluiten. Op het moment dat de schroef aan gaat om de tussenbunker te vullen, loopt deze vol met product. Wanneer de schroef stopt zakt dit product naar onderen. De volgende keer dat de schroef aan wordt gezet heeft hij een

Foto 4.15. De paddlemixer. De paddlemixer wordt van boven gevuld met as door een schroeftransporteur. Er wordt water bijgemengd in de mixer. Na een bepaalde mixtijd wordt de mixer aan de onderzijde automatisch geleegd.


Pagina 22 van 52

groot aanloopvermogen nodig, omdat er een grote hoeveelheid zand onderin ligt. Hij liep daardoor in de regel vast. Om dit probleem te overwinnen is er een klein schroefje voor geplaatst, zodat de lange schroef zichzelf leeg kan draaien.

Zand afvoersysteem Het zandafvoersysteem was al geautomatiseerd. Het zand werd gedeponeerd in twee 50 liter vaten, dicht bij de reactor geplaatst. Met een verversing van 2% van de brandstofstroom ontstaat er een stroom van zo’n 20 kg zand per uur. Dit heeft als gevolg dat de opslagcapaciteit van 100 liter het bijna 8 uur uithoudt. Het afvoersysteem is uitgebreid, zodat de twee afvoerschroeven middels een tweetal verzamelschroeven aan de voorzijde van de installatie uitloopt in een groot van van 1000 liter. Dit vat kan eenvoudig met behulp van een palletwagen of shovel naar buiten gereden worden om geleegd te worden. Door de verhoogde capaciteit hoeft dit vat maar eens in de 2 dagen geleegd te worden.

Het afvoersysteem is ontworpen voor schoon zand. Tijdens gebruik blijkt er toch een mate van vervuiling in te zitten. Deze vervuiling bestaat onder andere uit grotere stukken agglomeratie, beton en incidenteel zelfs bouten en laselectroden. Dit zorgt ervoor dat het systeem soms vastloopt. Daarnaast is het systeem ontworpen voor een debiet dat geen rekening houdt met veel vervuiling. Voor een verhoogde uitvoerdebiet is het systeem niet toereikend. Het automatische zand toe- en afvoersysteem staat continu bedrijf niet in de weg. Voor een toekomstige installatie is het te adviseren dit systeem voor een groter debiet uit te leggen en zwaarder uit te voeren om het nog betrouwbaarder te maken.

Besturing en automatisering De nieuwe software is geïmplementeerd en in bedrijf genomen. Er is gekozen voor automatisering van Siemens, softwarematig en hardwarematig. Siemens is met de Simatic S-7 techniek marktleider op het gebied van industriële automatiseringsystemen, de software en hardware zijn heel goed op elkaar uitgelegd. Dit levert een zeer betrouwbaar systeem op. Aanpassingen, wijzigingen of uitbereidingen, zijn ook goed uitvoerbaar.

Figuur 4.16 Tekening zandafvoer. Linksboven is het bovenaanzicht weergegeven, daaronder zijn de twee schroeven in lijn getekend. In werkelijkheid staan de schroeven haaks op elkaar.


Pagina 23 van 52

De visualisatie ziet er uit als in figuur 4.17. Er is goede ervaring met dit systeem en er zijn inmiddels al veel uitbereidingen succesvol doorgevoerd. De automatisering van het zand toe- en afvoersysteem, de automatisering van het asafvoer systeem inclusief assilo en de uitbereiding van het doekenfilter zijn allemaal later toegevoegd aan de software.

4.2 Extra aandachtspunten m.b.t. de betrouwbaarheid Tijdens de in bedrijfstelling periode is er veel ervaring met de wervelbedvergasser opgedaan. Dit heeft tot extra inzichten geleidt, als aanvulling op de ervaring opgedaan met de vergasser in Roemenië. De gebruikte brandstof heeft ook deels haar eigen problematiek meegebracht. Twee belangrijke aandachtspunten die buiten de geplande maatregelen van het DEMO project om behandeld zijn worden hierna uitgewerkt. Vleeskuikenmest v.s. leghennenmest De installatie is ontworpen om vleeskuikenmest te verwerken. Met deze mest zijn de eerste positieve vergassingstesten bij ECN gedaan. De installatie is ook geplaatst op het terrein van een vleeskuiken pluimveehouder, maatschap Atsma. In de opdracht is omschreven dat er mest aangeleverd moet worden met een vochtpercentage van maximaal 30%. In het eerste kwartaal van 2006 is gewerkt met de onbehandelde vleeskuikenmest van maatschap Atsma. Deze mest heeft een gemiddeld vochtpercentage van 45%. Lokaal wisselt het vochtpercentage tussen de 25% en 70%. Wanneer de mest uit de stallen wordt gereden bevat het relatief droge delen en zitten er grote kloeten tussen die erg nat zijn. Het transporteren van deze onbehandelde mest is problematisch gebleken. De natte delen verkleven aan de transportschroeven en roterende kleppen, waardoor deze langzaam dichtslibben. Door warme lucht uit de installatie over het toevoersysteem te leiden, in combinatie met elektrische tracing en isolatie van de transportschroeven in het toevoersysteem is geprobeerd een werkbare situatie te realiseren. Dit is helaas niet gelukt, het dichtslibben van de schroeven en roterende kleppen bleef een probleem. Omdat er niet op korte termijn mest met een vochtpercentage van 30% of minder beschikbaar zou komen op locatie is er gezocht naar een andere leverancier van mest. Pluimveemest wordt

Figuur 4.17. Screenshot van de software. In dit scherm is de brandstoftoevoer te zien. Alle groene componenten zijn ingeschakeld.


Pagina 24 van 52

nergens in Nederland gedroogd, dus is er uitgeweken naar leghennenmest. In deze branche wordt wel veel gebruik gemaakt van geautomatiseerde systemen om de mest te drogen. De mest wordt met lopende band systemen uit de stallen gehaald, waar al een deel van het drogen plaatsvindt. Daarna wordt de mest veelal in droogtunnels gelegd, waar het gedurende 10 dagen op een temperatuur van 70°C gehouden wordt om de mest ziektekiemvrij te maken. Na het droogproces zit het vochtpercentage rond de 20-25%. Deze mest levert geen probleem op voor het toevoersysteem van de installatie. Het dichtslibben is na het gebruik van deze mest niet meer voorgekomen. De samenstelling van leghennenmest is wel aanzienlijk anders dan die van vleeskuikenmest. Er zit een groter percentage kalk in, 9% ten opzichte van 3% in vleeskuikenmest. Het asgehalte is een stuk hoger, 25-30% ten opzichte van 15-20%. En als laatste is het aandeel grit dat in de mest zit een stuk hoger in de leghennenmest. Leghennen krijgen in hun voeding een toevoeging van grit, dit zijn steentjes met afmeting 1-2mm met een hoog kalkgehalte. Het aandeel steentjes dat groter is dan 1mm kan in de leghennenmest wel 10% zijn. In de vleeskuikenmest is het percentage grote deeltjes maximaal 4% en is de afmeting van de deeltjes aanzienlijk kleiner. Dit is duidelijk te zien op het vergelijk in foto 4.18.

Deze steentjes zijn pas laat ontdekt. Met het blote oog zijn ze in de mest niet waarneembaar en na het uitbranden van een monster wordt het aandeel in de as pas echt duidelijk na het uitzeven van het monster. De problemen die de steentjes met zich meebrengen zijn:

- Chemisch gezien is het kalkgehalte in de mest is een stuk hoger. Dit levert problemen op door een verhoogde kans op calciumfosfaat agglomeraten.

- Fysisch gezien verstoren de steentjes het wervelbed. Het bed bestaat uit zand met een afmeting van 0,4-0,6mm. Deze afmeting zorgt ervoor dat met de luchtsnelheid in de reactor het bed goed wervelt. Door de toevoeging van de grotere delen, verandert het wervelbed van karakter en functioneert het wervelbed principe niet helemaal volgens ontwerp.

Thermisch gezien is het ongunstiger een groter inert deel in de brandstof te hebben. Er wordt ook meer materiaal van het bed ververst om het wervelbed zo zuiver mogelijk te houden. Dit materiaal vertegenwoordigt een bepaalde warmtestroom uit de installatie. Mechanisch gezien wordt het systeem om het bed te verversen boven haar ontwerpcapaciteit belast.

Foto 4.18 Steentjes in de mest. Links is de hoeveelheid steentjes in een batch van 70 gram leghennenmest te zien. Rechts de hoeveelheid steentjes in een vergelijkbare batch vleeskuikenmest.


Pagina 25 van 52

Door het inzetten van voorgedroogde leghennennest zijn de problemen die de vleeskuikenmest door het hoge vochtgehalte met zich meebracht verholpen. Dit toont aan dat de installatie goed en betrouwbaar functioneert mits de brandstof aan de specificaties voldoet. Bovenstaande problemen die pas aan het licht kwamen na het inzetten van de leghennenmest zijn alleen een probleem voor de huidige installatie, omdat er in het ontwerp geen rekening met deze aspecten van de brandstof zijn gehouden. Nu het aandeel steentjes bekend is kan er voor een vervolginstallatie rekening mee gehouden worden in het ontwerp. De steentjes kunnen bij een nieuw ontwerp bijvoorbeeld deel uit gaan maken van het bedmateriaal. Dit heeft als voordeel dat het wervelbed niet wordt verstoord en de verversing van het bedmateriaal niet extra belast wordt. De Syngasbrander Vervuiling van de brander zorgde voor instabiliteit in de vlam. Het is alleen niet helemaal duidelijk of de instabiliteit van de vlam alleen door het stof in het syngas veroorzaakt worden. Andere verschijnselen, zoals drukpulsen in het systeem veroorzaakt door vervuiling van het zandbed, worden ook aangewezen als oorzaak hiervoor. Er is daarom de keuze gemaakt om de brander zelf aan te passen. Na de brander is een doekenfilter in het rookgaskanaal geplaatst, zodat de stofemissie van de installatie tot beneden de BVA norm, 5mg/mn

3, uitkomt. Het syngas wordt in een speciaal ontwikkelde brander verbrand. De syngasbrander is ontworpen door Stork in samenwerking met HoSt. Het laagcalorische gas wordt eerst door een slakkenhuis geleidt om een swirl aan de stroming mee te geven. Het gas stroomt uit tussen twee schillen lucht, om het gas en de lucht zo goed mogelijk te mengen. Verderop in de branderkamer zitten nog spuds om lucht toe te voegen voor effectieve naverbranding. Op deze manier wordt het gas zo volledig mogelijk omgezet en zijn de emissies minimaal. De brander is op de volgende pagina te zien op de foto 4.19. In de kern van de syngasbrander is een aardgasbrander geplaatst. Het is een modulaire brander die de syngasvlam bij het opstarten moet ontsteken. Tevens dient de brander als backup systeem, voor het geval er een storing is en het vergassingsproces stopt. Met het backup systeem kan de boer zijn stallen verwarmen.

Na verschillende modificaties aan de uitstroomopeningen van de brander is de stabiliteit sterk verhoogd. Door de uitstroming van het syngas nog turbulenter te maken is de mate van menging

Foto 4.19 De syngasbrander en backup aardgasbrander. Op deze foto is de syngasbrander te zien die voor de ketel is geplaatst. Onder de deken linksboven in de foto zit de aanvoerleiding van het syngas. Hieronder is de rode brander de aardgasbrander die als aansteekvlam en als backup systeem kan dienen.


Pagina 26 van 52

tussen syngas en lucht verhoogd en daarmee ook de stabiliteit van de brander. Een foto van de brander is te zien in foto 4.20. Een tweede aspect bij de stabiliteit van de brander is de aardgasbrander in de kern. Wanneer er een aardgasvlam en een syngasvlam aanwezig zijn ontstaat er een diepe brom die ver rijkt. Als de aardgasvlam uitgezet wordt verdwijnt de brom meteen. Er wordt aangenomen dat het een staande golf betreft, die door de luchtinlaat van de aardgasbrander naar buiten ontsnapt. Er wordt verder weinig aandacht aan deze brom besteed, omdat het de bedoeling is de installatie te bedrijven zonder een aardgasvlam.

De vervuiling van de brander is een belangrijk aspect. De kippenmest bevat een hoog asgehalte, zo’n 20% tot 25%. Het merendeel van de as wordt afgevangen door de cyclonen in het systeem, een klein deel blijft echter in het syngas achter en wordt meegenomen de syngasbrander in. Na langdurig bedrijf is de vervuiling duidelijk waarneembaar. Na de laatste modificaties van de branderkop heeft de vervuiling geen duidelijke invloed meer op de stabiliteit. De aardgasbrander die in de kern zit heeft echter wel last van de vervuiling. De aardgasbrander die gekozen is voor deze installatie is een low-NOx uitvoering. Dit betekend dat de brander ook wat gevoeliger is voor vervuiling. Na een dag vergassen is het niet goed mogelijk de aardgasbrander aan te zetten zonder hem eerst schoon te blazen. Er staat een bepaalde mate van sperlucht op deze aardgasbrander en er is een metalen ring om de uitstroom geplaatst, zodat de vervuiling beperkt blijft, het is echter niet volledig te voorkomen. De modificaties aan de syngasbrander hebben ervoor gezorgd dat de syngasvlam stabiel is. Voor commercieel bedrijf is er goed met de brander te werken. Door de vervuiling van de syngasbrander is het nodig de aardgasbrander schoon te maken voor gebruik. Dit is acceptabel, aangezien de aardgasbrander alleen nodig is tijdens het opstarten van de installatie. Tijdens normaal bedrijf is de aardgasbrander niet nodig. 4.3 Emissiereductie Het syngas wordt in de brander zeer volledig omgezet. Er is geen CO uitstoot gemeten. De uitstoot van NOx en SO2 zijn voor de strenge BVA norm nog wat te hoog. Door het toevoegen van additieven, actief kool en kalk, in de rookgassen en gebruik van het doekenfilter is de uitstoot tot beneden de BVA normering te brengen. Hieronder is een overzicht van de emissies gegeven in tabel 4.1. Deze waarden zijn gemeten tijdens een referentiecase, vergassing op kippenmest, waarvan de resultaten in bijlage A weergegeven worden.

Foto 4.20 De syngasbrander Op de foto is de uitstroom van de syngasbrander, met aardgasbrander in de kern, te zien.


Pagina 27 van 52

Tabel 4.1 Gemeten emissies tijdens referentiecase, gerelateerd aan de BVA norm.

Stof Gemeten (O2=3%)

Berekend (O2=11%)

BVA (O2=11%)

[mg/nm3] [mg/nm3]

NOx 143 [Vppm] 163 130 SO2 212 [mg/nm3] 117.5 50 Stof [-] [-] 5 CO 0 0 50 CxHy 0 0 10 HCl 2 [mg/nm3] 1.1 10

Het rookgasreinigingssysteem bestaat uit de volgende onderdelen:

- Inspuiting van Ureum - Systeem absorbtie verontreinigingen - Systeem afkoeling rookgassen naar filter reinigingstemperatuur - Stoffilter - Ventilator rookgassen

Het innovatieve aspect van dit systeem betreft het gebruik van de afgevangen as als absorbent voor verontreinigingen als dioxines en SO2. De as bestaat voor een belangrijk deel uit actief kool (niet vergaste koolstof) alsmede kalk vanwege de grote concentratie kalk in de kippenmest. De hoofddelen van de installatie zijn reeds gerealiseerd. Het betreft een silo met sluizensysteem en het doekenfilter met rookgasventilator. De silo maakt het mogelijk de as uit de syngas omgeving af te scheiden, te inertiseren met stikstof en op te slaan, zodat het beschikbaar komt als absorbent voor de rookgasreiniging. Het doekenfilter heeft een leidingtraject van 20 meter voorgeschakeld. De snelheid van de rookgassen in deze leiding is ongeveer 20 m/s, waardoor met de lengte een verblijftijd van minstens 1 seconde gewaarborgd wordt. De additieven dosering is reeds voorbereid, maar ten tijde van dit schrijven zijn er nog geen concrete ervaringen opgedaan met de toevoeging van actief kool. Voordat de additieven worden toegevoegd wordt er Ureum geïnjecteerd in de vlampijp van de vuurhaard. Op deze manier wordt de NOx emissie verlaagd tot onder de BVA norm. Om ureum effectief in te zetten voor NOx reductie is het van belang dat er in het juiste temperatuurstraject wordt geïnjecteerd. Omdat het temperatuurtraject in de vuurgang niet exact bekend is, wordt gebruik gemaakt van een injectie lans met variabele lengte voor optimalisatie. Ook dit systeem is voorbereid, maar ten tijde van dit schrijven zijn er nog geen concrete ervaringen opgedaan. 4.4 Conclusie en aanbeveling Door de structurele aanpak van de knelpunten met betrekking tot de werking van de installatie is de betrouwbaarheid verhoogd. Verbetering van het toevoersysteem heeft een betrouwbare voeding van de installatie mogelijk gemaakt. Hierbij moet worden opgemerkt dat de brandstof die getransporteerd wordt van grote invloed is op de vervuiling van het toevoersysteem. Bij een goede homogene, droge brandstof die uit kleine deeltjes bestaat is de betrouwbaarheid hoog genoeg voor commercieel bedrijf. Het is aan te bevelen de invoersluis elke week te controleren op vervuiling en preventief te reinigen.


Pagina 28 van 52

Het systeem van de zelfreinigende druksensoren heeft een positief effect op de tijd dat de meetpunten van de sensoren open blijven. Zonder optimalisatie van de reinigingscyclus is al een verdubbeling van de tijd tot verstopping geconstateerd. Het luchtdistributiesysteem heeft een aanpassing gekregen. De aanpassing van de gaatjes in de distributieplaat van de sealpot heeft tot verbetering geleidt. Aangroei van vervuiling op de plaat leidt minder snel tot het verstoppen van de gaatjes. Verhoging van de temperatuur van de ingaande lucht tot 600 ºC heeft een positief effect op het tegengaan van aangroei van vervuiling. Er condenseren minder makkelijk zouten op de luchtdistributie boven deze temperatuur. In het algemeen is het aan te bevelen de temperatuur van het luchtdistributiesysteem boven de 600 ºC te brengen. Daarnaast is de bedrijfsvoering van de installatie van groot belang. Bij een stabieler systeem, dat weinig wisselt van een oxiderend naar een reducerend milieu, is laagopbouw van de vervuiling minder groot. De roetblazers, geïnstalleerd in de ketel, functioneren goed. De vervuiling van de ketel is minder groot na het inzetten van de roetblazers. Door de aard van het syngas en daarmee de rookgassen is het aan te bevelen om de kleppen van de roetblazers in RVS uit te voeren. De asverwerking is geëvolueerd van een systeem in lijn, tot een nageschakelde oplossing met een buffercapaciteit van drie dagen ertussen. Deze oplossing heeft de betrouwbaarheid van de installatie sterk verhoogd. De naverwerking van de as blijft problematisch. Het bijmengen van water met de as levert vervuilingsproblemen op voor de apparatuur. Door de buffer tussen de installatie en de verwerking van de as leveren storingen in de verwerking geen problemen meer voor de bedrijfsvoering van de installatie. Vooralsnog is het bijmengen van water in de asmixer de beste oplossing voor het bevochtigen van de as. Er moet meer ervaring met het systeem opgedaan worden om tot een optimale oplossing te komen. Het automatische zandverversingssysteem functioneert naar behoren. De toevoer van zand kan met behulp van het besturingssysteem voldoende gevarieerd worden. Er wordt continue een kleine stroom zand toegevoegd vanuit een bigbag losstation. De afvoer van zand gebeurd ook vol automatisch. Het systeem reguleert de drukval over de reactor. Dit is een maat voor de vullingsgraad van de reactor. Het is gebleken dat het systeem goed functioneert, maar dat de capaciteit niet toereikend is voor de brandstof kippenmest van leghennen. Door het hoge aandeel steentjes in deze brandstof moet er teveel zand ververst worden, waar het systeem niet voor is ontworpen. Het is aan te bevelen hiermee rekening te houden in een volgend systeem. De implementatie van de nieuwe besturing is een goede verbetering. Het systeem is betrouwbaar en blijkt zeer geschikt om achteraf componenten aan toe te voegen. Dit is meerdere malen succesvol uitgevoerd. Verder is behandeld de brandstof afhankelijke problematiek. Het is van belang om een goede homogene, droge brandstof te hebben die uit kleine deeltjes bestaat. Verder is het van groot belang de hoeveelheid verontreiniging in de brandstof te weten, alvorens de distributiesystemen uitgelegd worden. Het is gebleken dat mest van leghennen een groot aandeel verontreinigingen in de vorm van steentjes bevat en dat het zandverversingssysteem in de huidige situatie ontoereikend is. De stabiliteit van de syngasbrander is aan bod gekomen. Door aanpassingen aan de uitstroomopening van de brander is de stabiliteit sterk verhoogd. De brander is onderhevig aan vervuiling, maar het is vooralsnog niet aanwijsbaar dat dit veel invloed heeft op de stabiliteit. De brander is geschikt voor commercieel bedrijf.


Pagina 29 van 52

Het rookgasreinigingssysteem bestaat uit het naschakelen van het inspuiting van Ureum, injecteren van absorbtiemiddel, afkoelen van de rookgassen en als laatste een stoffilter. Nog niet alle componenten van het rookgassysteem zijn tijdens dit schrijven getest. Het stoffilter is geïnstalleerd en getest en functioneert naar behoren. Het aandeel stof in de rookgassen na het doekenfilter is verwaarloosbaar, ruim onder de BVA norm. Resultaten met het inspuiten van ureum en het injecteren van absorbtiemiddel moeten nog verkregen worden. Vooralsnog is een lichte reiniging van de rookgassen nodig om onder de BVA norm uit te komen.


Pagina 30 van 52

5 Bijdrage aan de EOS demonstratie doelstellingen. De resultaten met betrekking tot de doelstellingen van het EOS project zijn in de voorgaande hoofdstukken technisch doorgelicht. In dit hoofdstuk komt de bijdrage aan de EOS demonstratie doelstellingen aan bod, de technologische en economische aspecten zullen behandeld worden. Ook de verwachtingen voor de toekomst en de bijdrage die het project levert aan de innovatie van de huidige techniek in Nederland. 5.1 Bijdrage aan duurzame huishouding. De bijdrage van het project aan duurzame huishouding is aanzienlijk. De installatie draait puur op biomassa. Er wordt alleen voor de opstart een fossiele brandstof ingezet, als de installatie eenmaal in bedrijf is draait het volledig op biomassa, kippenmest in dit geval. De elektriciteit die vervolgens wordt opgewekt wordt deels gebruikt om de installatie te bedrijven. De overproductie wordt aan het net teruggegeven.

Tabel 5.1 Globale verwerkingscapaciteit en energieopbrengst

Project EOS Demo Capaciteit 1 ton/h (20% vocht) Draaiuren 7.000 uur/jaar Totale verwerkingscapaciteit 7.000 ton/jaar (20% vocht) 10.000 ton/jaar (45% vocht) Verbrandingswaarde Mest 11 MJ/kg (as recieved) Energie input 3 MWth Besparing Primaire energie 0.0756 PJ Opgewekte elektrische energie 100 kWel.

Het demonstratieproject is nog geen geoptimaliseerde installatie. Het betreft de eerste installatie die in Nederland op deze brandstof draait, er is geen referentiesituatie. Bovendien is er voor gekozen om de stoomcyclus bij de installatie bewust simpel te houden. Dit uit het oogpunt van kostenbesparing en risicospreiding. De opgewekte elektrische energie is voor dit project een stuk lager dan wanneer de stoomcyclus geoptimaliseerd zou zijn. Het herhalingspotentieel voor deze installatie is groot. De installatie heeft de unieke capaciteit een groot aantal moeilijk verwerkbare brandstoffen aan te kunnen. Daarbij is de schaalgrootte klein genoeg om alle opgewekte energie nuttig in te kunnen zetten. Er kan gedacht worden aan het verwerken van kippenmest, maar ook RDF, beendermeel, bermgras, rioolslib of andere biomassa stromen zijn een optie. Deze stromen hebben veelal een negatieve waarde, waardoor het benutten van deze stromen als brandstof economisch interessant is. 5.2 Economische aspect Kleinschalige elektriciteitsopwekkende installaties zijn vooral efficiënt als de warmte ook goed benut kan worden. Bij dit project is de installatie op het terrein van een kippenboer geplaatst. De installatie kan ruim 2,5 MWth aan warmte leveren, afhankelijk van de brandstofinput. Het bedrijf vraagt echter in de koudste periode nog geen 1 MWth aan warmte, waardoor de warmte van de installatie niet volledig benut kan worden. De kippencyclus duurt ongeveer 8 weken, waarvan de warmtevraag de eerste twee weken hoog is. Daarna daalt de warmtevraag met 60%-80%. In de laatste twee weken worden de kippen uit de stallen gehaald en de stallen schoongemaakt voor de


Pagina 31 van 52

volgende ronde. In deze periode is er helemaal geen warmtevraag. Voor een optimaal gebruik van de opgewekte energie is de plaatsing op een locatie waar de warmte efficiënt benut kan worden noodzakelijk. Het investeringsniveau van deze installatie ligt rond de 4,5 mln€, exclusief rookgasreiniging en drooginstallatie. In het optimale geval kan de installatie ruim 300 m3/h aardgas besparen en 500kWe elektriciteit opwekken. Op jaarbasis betekend dit een aardgasbesparing van 2.1 106 m3 aardgas, gerekend met 30ct per m3 is dit een besparing van 630 k€. De elektriciteitsopwekking levert bij 500kWe en een elektriciteitsprijs van 6ct een besparing van 210 k€. Kippenmest heeft een negatieve waarde, op dit moment ongeveer € 25,-/ton, met een verwerkingscapaciteit van 10.000 ton/jaar levert dit een besparing van 250 k€ op. In totaal kan de jaarlijkse opbrengst van de installatie dus op 1.090 k€ uitkomen. Deze opbrengst is exclusief eventuele subsidies en niet rekening houdend met de prijsstijging van elektriciteit en gas. Gezien de trend van de prijs voor energie van de afgelopen jaren blijven de gas- en elektriciteitsprijzen stijgen, waardoor het nog gunstiger wordt voor het toepassen van de wervelbedvergassingsinstallatie voor locale energieproductie. Tabel 5.2: Kosten en baten voor de CFB vergassingsinstallatie, bedreven op kippenmest. Kosten Baten

Investering vergasser € 3.500.000,00 Mestverwerking € 250.000,00 Per jaar

Investering droger € 800.000,00 E-productie grijs € 210.000,00 Per jaar

Investering stoomcyclus € 1.000.000,00 Vermeden gaskosten € 630.000,00 Per jaar

Investering rookgasreiniging € 250.000,00

Afschrijving

(10 jaar afschrijven, 5% rente)

€ 832.500,00 Per jaar

Onderhoud € 50.000,00 Per jaar

Verbruikskosten € 25.000,00 Per jaar

Loonkosten € 30.000,00 Per jaar

Totaal kosten € 937.500,00 Per jaar Totaal baten € 1.090.000,00 Per jaar

In de toekomst zullen de investeringen hoger uit gaan vallen door verwachte hogere materiaalkosten. De baten zullen echter ook hoger uitvallen door verwachte hogere energieprijzen. 5.3 Verwachting verdere marktintroductie De installatie geniet momenteel veel belangstelling uit diverse richtingen. Er wordt voorzien dat de installatie vooral tot zijn recht komt bij een locatie waar de warmte volledig benut kan worden. Industrie waar veel warmte gebruikt wordt is bijvoorbeeld de voedselindustrie, farmaceutische industrie, petrochemische industrie, papierindustrie of in de glastuinbouw. Een van de unieke aspecten van de installatie is dat er met een grote diversiteit aan brandstoffen gewerkt kan worden. Er kan gedacht worden aan gedroogde mest, bermgras, riet, stro, RDF, GFT, beendermeel of een mengsel van diverse stromen. De markt waarbinnen de installatie kan opereren is wat betreft de brandstof breed en wat betreft de bestemming van de output, elektriciteit en warmte, ook. Het betreft een relatief kleinschalige installatie. Hierdoor kunnen er veel kleine installaties op diverse plekken gebouwd worden, in tegenstelling tot één grote installatie. Dit heeft een positief


Pagina 32 van 52

effect op de werkgelegenheid voor lokale aannemers en installateurs. Daarnaast is de installatie technisch gecompliceerd. Een noodzakelijke onderhoud- en storingsdienst genereert ook de nodige werkgelegenheid. 5.4 Samenwerking en kennisoverdracht. Er vindt de nodige samenwerking en kennisoverdracht plaats met het kennisinstituut ECN in Petten. Verder is dit niet van toepassing.


Pagina 33 van 52

6 Outcome-indicatoren 1. Projectresultaten algemeen 1.1 Hoe is het technologisch resultaat van het project het best aan te duiden?

f. Anders, namelijk:Verwerkingstechnologie Toelichting: Het technologisch resultaat is de verhoogde betrouwbaarheid van de wervelbedvergassingstechnologie als kleinschalige conversietechniek voor biomassa.

1.2 In welke hoofdsector is het projectresultaat primair toepasbaar?

e. Industrie f. Energie en water

1.3 Voor welke andere sectoren kan het projectresultaat ook interessant zijn?

i. Anders, namelijk: Agrarische sector, als oplossing om lokaal kippenmest te verwerken. 1.4 Heeft uw project nog andere resultaten (zgn spin off) opgeleverd?

b. Nee 1.5 Hebt u de resultaten, die u vooraf met dit project wilde bereiken, ook bereikt?

a. ja Toelichting: Het beoogde resultaat was een verhoging van de betrouwbaarheid van de wervelbedvergassingstechnologie. Dit is voor de punten die in het project behandeld zijn gelukt.

1.6 Is het project voor u geslaagd? a. Ja

1.7 In welke mate vindt u het project geslaagd, uitgedrukt in procenten?

c. 75-100% 1.8 Als u minder hebt gehaald dan u verwachtte, wat is (zijn) daar dan de reden(en) van?

a. Technisch Toelichting: Het project is uniek, voor de problemen die opgelost moeten worden bestaat geen referentiesituatie. Het verwerken van kippenmest brengt zijn eigen problematiek mee.

1.9 Wat gaat u met het projectresultaat concreet doen?

a. Verder ontwikkelen van het product b. Volledige marktintroductie c. Verkoop aan derden d. Zelf op grotere schaal toepassen


Pagina 34 van 52

2. Economie en uitrol 2.1 Wat is uw time-to-market? (de tijd voordat het product verkrijgbaar is op de commerciële

markt) b. 1-3 jaar

2.2 Welke knelpunten voor marktintroductie zijn door het subsidieproject weggenomen?

a. Technische (o.a. doorontwikkeling) g. Financiële (o.a. kostprijs en onvoldoende financiering) Toelichting: Dankzij het subsidieproject is het mogelijk geweest de vergassingstechnologie verder te ontwikkelen. Een aantal belangrijke onderdelen met betrekking tot de betrouwbaarheid en verdere automatisering van het systeem verbeteren is door het subsidieproject mogelijk gemaakt.

2.3 Welke knelpunten voor marktintroductie zijn er nog?

a. Technische (o.a. doorontwikkeling) g. Financiële (o.a. kostprijs en onvoldoende financiering) Toelichting: De technologie is in principe gereed om in de markt te brengen. De ervaring die met de installatie is opgedaan geeft veel vertrouwen in het proces. Een goede lange duurtest moet nog definitief uitsluitsel geven over de betrouwbaarheid. Ook de mate van slijtage en daarmee de kosten voor onderhoud zijn nog niet helemaal helder. Dit kan beter beoordeeld worden na lange duur bedrijfsvoering van de installatie.

2.4 Gaat het projectresultaat/product de referentietechnologie vervangen die u in het

projectplan gegeven hebt? d. Er is geen referentie

2.5 Met welke huidige technologie gaat uw innovatieve projectresultaat/product nu

concurreren? De huidige technologie om kippenmest te verwerken bestaat voornamelijk uit het uitrijden van de mest over het land. Een klein deel wordt meegestookt in kolencentrales en er is onlangs een verbrandingsinstallatie voor kippenmest in bedrijf genomen. Deze installatie is echter van een dergelijke grotere schaalgrootte dat er geen goede vergelijking met de wervelbedvergassingsinstallatie gemaakt kan worden.

2.6 Gaat het projectresultaat/product concurreren in een bestaande markt of opent het een

nieuwe markt? b. Nieuwe markt

2.7 Wat is het geschatte marktaandeel van het projectresultaat/product over 5 jaar in % ? 10% 2.8 Welke afzet (in stuks) verwacht u in de Nederlandse markt binnen nu en vijf jaar?

4 stuks 2.9 Welke afzet (in stuks) verwacht u in de internationale markt binnen nu en vijf jaar?

8 stuks 2.10 Op welke kostenposten bespaart u met de nieuwe technologie, vergeleken met de

technologie die u bij vraag 2.5 noemde? e. Onderhoud en reparatie, kosten overhead


Pagina 35 van 52

j. Anders, namelijk: Kostenpost van rookgasreiniging. Door het proces van vergassen, verwijderen van as en daarna verbranden van het gas is de conversie relatief schoon. Er is een lagere uitstoot van CO en NOx, in vergelijking tot verbranding. De rookgasreiniging kan overeenkomstig eenvoudiger en goedkoper uitvallen.

2.11 Zijn er kostenbesparingen op internationaal niveau? Zo ja, welke? Nee 2.12 Welke kostprijsontwikkeling verwacht u van het in het project ontwikkelde product in de

komende vijf jaar, uitgedrukt in een procentuele toename of afname? b. een afname van 10 %

2.13 Wat is de verwachte levensduur van het ontwikkelde product? c. Tussen 10 en 15 jaar d. Langer dan 15 jaar 3. Kennis en kennisoverdracht 3.1 Welke kennisproducten heeft het project opgeleverd? b. Rapporten 3.2 Wie bezit(ten) de intellectuele eigendomsrechten van de uit het project verkregen kennis? (o.a. aanvrager, partner, derden) HoSt B.V. 3.3 Op welke manier(en) heeft u kennis over het project naar buiten gebracht? En hoe vaak? a. Openbaar eindrapport 1 keer b. Persbericht 3 keer c. Artikel In vakblad 3 keer In huis-aan-huis blad 2 keer In regionale krant 4 keer In landelijke krant 2 keer d. Congres/Workshop Totaal aantal deelnemers 50 pers. e. Radio Nationaal 0 keer Regionaal 0 keer Lokaal 1 keer f. TV Nationaal 0 keer Regionaal 2 keer Lokaal 1 keer g. Internetpagina Eigen website gemaakt ja, project staat op internetpagina van HoSt. Via websites van anderen …keer h. Open dag 1 keer Totaal aantal bezoekers 150 personen i. Anders, namelijk: bezoek belangstellende 50 keer Stageopdrachten voor studenten 6 keer


Pagina 36 van 52

4. Samenwerking 4.1 Welke partijen hebben in de samenwerking positief bijgedragen aan het projectresultaat?

Naam partij 1: ECN Omschrijving van bijdrage aan het project: Samen met ECN is een aantal knelpunten aangepakt. ECN verzorgde voornamelijk metingen van syngas, rookgas en analysen van agglomeraten. Daanaast hebben zij inzicht in de opbouw van vervuiling gegeven.

Naam partij 2: Omschrijving van bijdrage aan het project: 5. Opmerkingen/verbeterpunten Heeft u nog opmerkingen, dingen die u wilt toevoegen over uw project of projectresultaat die in de vragenlijst niet aan bod zijn gekomen? Die kunt u hier noteren. Heeft u op basis van uw ervaringen met het subsidietraject bij SenterNovem nog tips of verbeterpunten? Die kunt u hier noteren.

Denk bij de bijdrage niet alleen aan een financiële bijdrage, maar ook aan inzicht in weten regelgeving, intellectuele bijdrage, bijdrage aan kennisoverdracht etc.


Pagina 37 van 52

Referenties 1 ECN Biomassa, C.M. van der Meijden en H.J.M. Visser, 14-4-2006. Betreft: Tzum,

aangroei bedplaat & klonten as afvoerschroef. Rapportnr. 820335/06-PC01 .

Bijlagen A Rookgasmeting ECN A-1

A-1

A. Rookgasmeting ECN

Natchemische metingen TZUM

monstername gegevens

IC lab analyse box13451

Berekende emissies bij aktuele O2.

Kloktijd Positie Code mn3 Bulk Cl SO4 NH4 Cl SO2 NH3

mg/kg mg/kg mg/kg mg/mn3 mg/mn3 Vppm

13:01 stookgas tzum1 0,01863 0,17630 3295 38793

14:25 stookgas tzum2 0,02236 0,17024 4415 41827

13:35 rookgas na stoffilter tzum3 0,05870 0,20897 0,57 119 2,03 212

14:41 rookgas na stoffilter tzum4 0,05031 0,17705 0,31 129 1,1 227

15:15 rookgas geen filter tzum5 0,04659 0,20929 0,246 1,4

15:51 rookgas geen filter tzum6 0,04193 0,19361 16,65 138 76,9 319

16:15 rookgas geen filter tzum7 0,05125 0,20638 19,21 165 77,4 332

NB: volgens norm moet HCL en SO2 na heet stoffilter worden bemonsterd, zie codes tzum 3 + 4. De monsters tzum 5 t/m 7 laten zien dat vrijwel alle Cl als oplosbaar stof (zouten) op filter achterblijven alsmede 30% van het SO2 dat als SO4 aan het stof zit.

Rookgasmetingen Tzum 7 juni 2006

Keteltemp oplopend van 760 tot 860 Celsius.

Kloktijd O2 CO CO2 NOx

vol% ppmV mol% ppmV

12:23 3,7 9 14,7 109

12:26 4,5 0 14,6 102

12:30 4,3 0 14,4 97

12:35 3,5 0 15,1 106

12:58 3,5 0 15,2 115

13:22 3,3 0 15,1 128

13:33 3,3 0 15,5 145

14:00 2,8 0 14,5 158

14:10 3,8 0 14,8 132

14:23 3,2 0 15,3 152

14:43 3,2 0 15,5 141

14:57 2,9 0 15,6 156

15:16 3,0 0 15,5 143

15:30 3,2 0 15,6 142

15:45 2,7 0 15,8 149

16:01 2,9 0 15,7 147

16:15 2,8 0 15,8 158

Resultaten en bevindingen van project Het beschikbaar maken van een … · 2014-05-22 · De route...

Documents

Transcript of Resultaten en bevindingen van project Het beschikbaar maken van een … · 2014-05-22 · De route...