E. M. G. Gniezno
Sp. z o.o.

Skład osobowy:

Marcin Zachciał – Prezes

Barbara Panert – Promocja i marketing

Krzysztof Kajdan – technolog

Marcin Wojtkowiak – Dział Zaopatrzenia i Transportu

Cele strategiczne firmy E. M. G. Gniezno

Przede wszystkim zajmujemy się budową instalacji do gazyfikacji biopaliw oraz instalacjami do fermentacji metanowej. Zajmujemy się również serwisem istniejących instalacji oraz zaopatrzeniem w substraty  do produkcji biogazu. Robimy również plany opłacalności przedsięwzięcia dla średnich i wielkich przedsiębiorstw.

Nasza firma zajmuje się

Czym jest biomasa???

Energia biomasy pozyskiwana jest z substancji pochodzenia organicznego (z wyjątkiem kopalin). W biomasie zmagazynowana jest energia słoneczna, która w procesie fotosyntezy została przetworzona na energię chemiczną.
Biomasa jest jednym z najbardziej obiecujących źródeł energii odnawialnej w Polsce. Często nośniki tej energii są traktowane jako odpad, a nie surowiec energetyczny. Wykorzystanie biomasy stwarza dużą szansę niezależnego rozwoju obszarów wiejskich i małych miast oraz szansę poprawy stanu środowiska naturalnego dzięki znacznemu zmniejszeniu emisji zanieczyszczeń oraz uzyskania efektów ekonomicznych związanych z zachowaniem istniejących i tworzeniem nowych miejsc pracy w sektorze rolnictwa, leśnictwa oraz produkcji i serwisu urządzeń i technologii.
Biomasa to:

-         biopaliwa gazowe (biogaz)

-         biopaliwa ciekłe

-         biopaliwa stałe.

Biopaliwa stałe mogą być zużywane na cele energetyczne w procesach bezpośredniego spalania, gazyfikacji oraz pirolizy.

Biopaliwa stałe są lokalnymi źródłami energii, niewymagającymi stworzenia specjalnej infrastruktury technicznej. Jako małe, rozproszone i przyjazne użytkownikom technologie naturalnie wpisują się w politykę i plany rozwoju lokalnego i regionalnego.
Największymi potencjalnymi dostawcami biopaliw mogą być gospodarka leśna oraz rolnictwo., które mogą zapewnić dostawę biopaliw do szeregu systemów ciepłowniczych, oferując konkurencyjnie niskie ceny nabycia w stosunku do paliw kopalnych. W 2000 r. energetyka odnawialna w Polsce stanowiła 2,6% bilansu energii pierwotnej. Z tego prawie 98% zostało wyprodukowane w oparciu o energetyczne wykorzystanie biomasy.

Biopaliwa stałe używane mogą być na cele energetyczne w postaci:
- drewna litego, zrębków, kory i pozostałości z obróbki (trocin, ścinków, pyłu),
- zrębków z szybko rosnących gatunków drzewiastych (wierzba, topola, osika),
- słomy i ziarna (zbóż i rzepaku),
- słomy upraw specjalnych roślin energetycznych,
- odwodnionych osadów ściekowych,
- makulatury,
- szeregu innych materiałów i odpadów roślinnych powstających na etapach uprawy i  pozyskania jak też przetwarzania przemysłowego produktów (siana, ostatek kukurydzy, trzciny cukrowej i bagiennej, łusek oliwek, korzeni, pozostałości przerobu owoców).

Potencjał techniczny biopaliw stałych w Polsce, możliwy do wykorzystania na cele energetyczne jest bardzo duży. Składają się na niego nadwyżki biomasy pozyskiwanej w rolnictwie, leśnictwie, sadownictwie, oraz odpady drzewne z przemysłu drzewnego.

Polskie rolnictwo produkuje rocznie ok. 25 mln ton słomy (głównie zbożowej i rzepakowej) oraz siana. Słoma ta jest częściowo wykorzystywana jako ściółka i pasza w hodowli zwierząt oraz do nawożenia pól. Od 1990 r. rosną nadwyżki słomy. Obecnie szacuje się je na 12 mln ton rocznie.

Podobna sytuacja jest w regionie Polski północno – wschodniej. Szacowany dostępny potencjał ciepła wygenerowanego ze słomy przewyższa zapotrzebowanie na ciepło dla powiatu suwalskiego.
Lasy stanowią 28,8% powierzchni kraju (co odpowiada w przybliżeniu 8,9 mln hektarów) i z tego lasy państwowe zajmują powierzchnię 7,4 mln hektarów. Zakłada się dalszy wzrost lesistości do 32% w 2020 r. W 1997 r. w lasach państwowych pozyskiwano 21,6 mln m3 drewna, w tym 2,5 mln m3 drewna opałowego. Generalna Dyrekcja Lasów Państwowych szacuje, że dalsze 2-2,5 mln m3 odpadów drzewnych pozostaje w lasach ze względu na ograniczony popyt.

Rozwój energetycznego wykorzystania biopaliw stałych następuje w warunkach rynkowych, bez istotnego wsparcia ze strony państwa i w oparciu o różne technologie. Cechą charakterystyczną jest bazowanie na biopaliwach odpadowych, o najniższej cenie rynkowej. Podejście to jest w pełni uzasadnione w krótkim okresie czasu, gdyż w dalszym ciągu większość dostępnej na cele energetyczne biomasy pozostaje niewykorzystana. Eksperci przewidują, że w miarę wyczerpywania się ogólnie dostępnych zasobów biomasy odpadowej, nastąpi intensywny rozwój upraw roślin energetycznych.
Wzorem doświadczeń krajów Unii Europejskiej, także i w Polsce przeprowadza się próby upraw szybko rosnących roślin drzewiastych, głównie z gatunku wierzby. Aktualnie istnieje kilka plantacji o łącznej powierzchni nie przekraczającej 100 ha. Większość z nich to próbne przedsięwzięcia, żadna z nich nie działa na zasadzie komercyjnej. Plantacje dają możliwość wykorzystania mało urodzajnych lub skażonych gleb pod uprawę oraz dodatkowej utylizacji osadów ścieków, co stwarza możliwości wdrażania alternatywnej produkcji rolnej na terenach zdegradowanych i niskoprodukcyjnych. Dodatkową zaletą upraw jest możliwość szerokiego wykorzystania produktów z wierzby na cele przemysłowe.

Jednym z bardziej spektakularnych przykładów roślin, które w ostatnim okresie czasu zwróciły uwagę naukowców ze względu na możliwości energetyczne jest miskant olbrzymi. Jest to roślina wieloletnia, o silnie rozbudowanym systemie korzeniowym. Szybki wzrost odpowiada wysokim plonem biomasy oraz wysoką, jak na ten gatunek, odpornością na niskie temperatury. Wartość opałowa miskanta porównywalna jest z wartością opałową drewna suchego. Masa roślinna spalana może być bezpośrednio lub po przetworzoniu w procesach konwersji termochemicznej (gazyfikacji i pirolizy). Oszacowano, iż z 1 tony suchej biomasy poddanej procesowi pirolizy (rozszczepianie związków chem. w wysokich temp. bez dostępu powietrza) otrzymać można np. 590 kg biooleju i 130 kg biogazu. W przypadku przygotowania bezpośredniego spalania masa roślinna może zostać sprasowana analogicznie jak słoma, lub rozdrobniona do postaci zrębków.

Biopaliwa stałe charakteryzują się odmiennymi właściwościami fizycznymi i chemicznymi niż paliwa kopalne. Mają niższe – w przeliczeniu na masę – ciepło spalania i wartość opałową niż węgiel i znacznie niższą niż gaz ziemny. Zawartość węgla w suchej masie jest wyższa w paliwach kopalnych a tlenu – w biopaliwach. Zawierają one też znacznie mniej azotu niż paliwa kopalne i mniej siarki niż węgiel, z tego względu podczas spalania biomasy stałej powstaje znacznie mniej tlenków azotu i dwutlenku siarki.

Korzyści z energetycznego wykorzystania biomasy, to:

·         wytworzenie energii tanim kosztem,

·         redukcja opłat za korzystanie ze środowiska,

·         efektywne zagospodarowanie bioodpadów (bez konieczności ich utylizacji),

·         możliwość uzyskania pomocy finansowej z funduszy ekologicznych.

W warunkach polskich w najbliższej perspektywie można spodziewać się znacznego wzrostu zainteresowania wykorzystaniem biopaliw z drewna i słomy. Wykorzystanie osadów ściekowych i makulatury jest niewielkie. W dalszym ciągu będzie się wykorzystywało drewno i słomę do produkcji energii cieplnej. W dłuższej perspektywie przewiduje się wykorzystanie biopaliw stałych w instalacjach wytwarzających ciepło i elektryczność.

Biopaliwa stałe mogą być przetwarzane w procesach bezpośredniego spalania, gazyfikacji lub pyrolizy i używane w produkcji energii cieplnej i elektrycznej. Biopaliwa płynne są wykorzystywane przede wszystkim w transporcie, ale mogą też stanowić źródła ciepła i elektryczności. Biogaz służy do produkcji energii elektrycznej i cieplnej, może też być dostarczany do mieszkań siecią gazowniczą lub być wykorzystywany jako paliwo napędowe w transporcie.
Liczbę gospodarstw domowych opalanych drewnem szacuje się na ponad 100.000, a nowoczesnych, zautomatyzowanych instalacji kotłowych opalanych odpadami drzewnymi, funkcjonujących przy zakładach przemysłu drzewnego, na kilkaset (o łącznej mocy zainstalowanej powyżej 300 MW). W sektorze komunalnym w ostatnich kilku latach wybudowano kilkanaście ciepłowni bazujących na zrębkach pozyskiwanych w gospodarce leśnej (o mocach w zakresie 0,5 – 15 MW).

Szacuje się, że słoma jest wykorzystywana obecnie na cele energetyczne w ponad 30 ciepłowniach/ kotłowniach o łącznej mocy zainstalowanej ok. 40 – 50 MW. Zainstalowane moce eksploatowanych kotłowni wahają się od 500 kW do 7 MW. Orientacyjnie do końca 2000 r. zainstalowano ponad 100 kotłów na słomę w gospodarstwach rolnych o łącznej mocy 20 MW. Całkowitą moc instalacji wykorzystujących słomę jako opał w Polsce ocenia się na ok.
60 – 70 MW.

W dłuższej perspektywie przewiduje się wykorzystanie biopaliw stałych w instalacjach większych mocy do produkcji energii cieplnej i elektrycznej w systemach skojarzonych (kogeneracji) jak też wykorzystanie technologii gazyfikacji i pyrolizy biopaliw. W gazyfikacji biopaliw produktem jest gaz, który może być wykorzystany do spalania w kotłach lub silnikach napędzających układy kogeneracji. W przypadku pyrolizy produktem jest olej pyrolityczny wykorzystywany zarówno w kotłach ciepłowniczych, jak i silnikach spalinowych.

Metody przekształcania biomasy na biopaliwa

PIROLIZA

Co to jest piroliza?

Piroliza – inaczej sucha destylacja lub destylacja rozkładowa – to rozkład biomasy lub innego paliwa stałego (drewna) pod wpływem dostarczonego ciepła przy znacznym niedoborze powietrza (tlenu). W zależności od warunków przebiegu tego procesu wyróżniamy pirolizę konwencjonalną, szybką i błyskawiczną.

Przebieg procesu pirolizy:

·         suszenie paliwa do wilgotności poniżej 10%

·         mielenie biomasy na bardzo małe cząsteczki, aby zapewnić szybki przebieg reakcji

·         reakcja pirolizy

·         wydzielenie produktów stałych

·         schładzanie i gromadzenie biooleju.

Piroliza zachodzi w temperaturze 200º - 600ºC , a w przypadku szybkiej pirolizy – w temperaturze 450º - 550ºC 

Produktami pirolizy są:

- gazy palne 13%

- kondensaty wodne i oleiste 75%

- pozostałości stałe 12% zawierające tzw. węgiel drzewny

Wart podkreślenia jest fakt ,że celem pirolizy jest zmniejszenie objętości odpadów i uzyskanie wysokokalorycznych produktów, takich jak gaz i koks.

Gaz z pirolizy składa się z pary wodnej , CO2,  tlenku węgla, wodoru, metanu i wyższych węglowodorów alifatycznych (C2 do C4) oraz tzw. smoły wytlewnej. Gaz wytlewny zawiera nieorganiczne związki związki szkodliwe, takie jak HCl, HF, H2S, HCN, NH3 oraz pyły o znacznej zawartości metali ciężkich.

Uzyskany w wyniku pirolizy bioolej (tzw. flash pyrolysis) może być używany w silnikach, turbinach bądź w surowcach rafineryjnych. Dla pewnych zastosowań biooleju wymagane jest obniżenie zawartości tlenu i usunięcie metali alkalicznych poprzez uwodornienie i kraking katalityczny. Natomiast smoła powstająca w procesie pirolizy jest termicznie krakowana w większości środowisk do trwałej smoły, sadzy i gazu. Istnieją dwa podstawowe sposoby destrukcji smoły:

- kraking katalityczny przy użyciu dolomitu i niklu

- kraking termiczny, np. poprzez częściowe utlenienie lub bezpośredni kontakt termiczny.

Otrzymywanie produktów gazowych, stałych i ciekłych  w procesie pirolizy odbywa się poprzez rozkład surowego materiału i interakcje produktów pośrednich. Kraking termiczny powoduje na początku rozerwanie stosunkowo słabych wiązań alifatycznych, wskutek czego powstają większe fragmenty (smoła). Niektóre z nich, wolne rodniki, są bardzo reaktywne i wchodzą w reakcje wtórne, tj. kraking i repolimeryzacja.  Równocześnie różne grupy funkcyjne rozkładają się do gazowych związków niskocząsteczkowych. Można przyjąć, że piroliza to szereg reakcji  sekwencyjnych i równoległych. Uzysk produktów pirolizy i skład gazu zależą od: 

·         temperatury procesu

·         rodzaju biomasy

·         rozmiarów cząstek

·         szybkości ogrzewania

·         ciśnienia

·         konfiguracji reaktora

·         zastosowania katalizatora

Przygotowanie próbek biomasy i analiza.

Ważnym punktem w procesie pirolizy jest odpowiednie przygotowanie / suszenie biomasy, ponieważ zawartość wilgoci powinna wynosić najwyżej 10%. Suszenie takie odbywa się przy pomocy suszarek. Suszarki te mogą być bezpośrednio ogrzewanymi przez spaliny suszarkami obrotowymi lub pośrednio ogrzewanymi suszarkami fluidalnymi. Pary emitowane podczas suszenia zawierają lotne związki organiczne co wymaga systemu ich oczyszczenia.

Rozmiar cząstek/mielenie – w większości reaktorów gaz przechodzi przez biomasę i surowiec musi mieć wystarczającą wytrzymałość, aby utrzymać masę surowca nad sobą. Rozmiar cząstek surowca zależy od wymiarów trzonu reaktora i wynosi zwykle 10 – 20%  średnicy trzonu. Typowy rozmiar cząstek biomasy to 20 – 80mm.

Tak przygotowaną próbkę wprowadza się do reaktora. Pomiary prowadzi się w stabilnych i ustalonych warunkach reaktora (prędkość grzania, szybkość produkcji gazu). Objętość temperatura, ciśnienie i natężenie przepływu gazu mierzy się po przejściu przez płuczki. Powinny być one mierzone  i rejestrowane w sposób ciągły. Pobór próbek zanieczyszczeń organicznych i pyłów odbywa się jednocześnie. Objętość gazu, który należy zebrać, zależy od stężenia zanieczyszczeń organicznych  i pyłów.

Frakcję gazową zbiera się na sorbencie PUF (piana poliuretanowa o gęstości 22mg/cm3) lub XAD-2 ( żywica absorbująca o średnicy cząsteczek 500m). Następnie ekstrahuje się je w aparacie Soxhlet, zagęszcza w aparacie Kundera – Danich i przeprowadza się oznaczenie zawartości zanieczyszczeń organicznych, np. WWA techniką chromatografii gazowej sprzężonej ze spektometrią mas(GC/MS).

W procesie powstaje produkt ciekły – olej pizolityczny o wartości kalorycznej ok. 16 – 19 MJ/kg. W niewielkich ilościach powstają również gaz i węgiel drzewny, które mogą być spalane, dostarczając ciepło na potrzeby procesu pirolizy. Olej powstający w procesie szybkiej pirolizy stanowi od 60 – 75 % masy paliwa. Może on być używany bezpośrednio jako paliwo lub też wykorzystywany do wytwarzania innych substancji. Przeprowadzenie pirolizy w temperaturze nie przekraczającej  550ºC pozwala na zatrzymanie w koksie głównej części chloru i alkaliów. W ten sposób otrzymany gaz pizolityczny może być zastosowany np. do podgrzewania pary, bez ryzyka związanego z korozją, erozją i tworzeniem się osadów.

GAZYFIKACJA

Pierwszej pośredniej przemianie energetycznej energia chemiczna biomasy może być zamieniona w ciepło  - w procesie spalania w kotle lub zamieniona w energię chemiczną paliwa gazowego, które wytwarza się w procesie zgazowania biomasy w generatorze gazu. Wytwarzane w generatorze gazu paliwo gazowe z biomasy pozwala , podobnie jak gaz ziemny, na budowę różnych układów elektrociepłowni  małych mocy – z silnikami gazowymi

Rys.1

Z turbinami gazowymi pracującymi w obiegu prostym

Rys.2

Lub turbinami gazowymi pracującymi w obiegu z wtryskiem pary wodnej  STIG – Steam Injected Gas Turbine

Rys.3

Układy skojarzonego wytwarzania energii elektrycznej i ciepła zintegrowane ze zgazowaniem biomasy mają – w porównaniu z układami bezpośrednim jej spaleniem – szereg istotnych zalet. Przede wszystkim uzyskują wyższe wartości sprawności wytwarzania energii elektrycznej w skojarzeniu, które są porównywalne ze sprawnością dużych układów.

Podobnie jak spalanie, gazyfikacja jest zachodzącym w wysokiej temperaturze procesem konwersji termochemicznej, z tą jednak różnicą, że jej produktem nie jest ciepło, lecz gaz, który dopiero po spaleniu dostarcza energii cieplnej. Poza wytwarzaniem ciepła, gaz ten może być wykorzystywany także w kuchenkach gazowych oraz w turbinach, służących do produkcji elektryczności i maszynach, wykonujących pracę mechaniczną.

Najbardziej zaawansowanym technologicznie sposobem energetycznego wykorzystania biomasy są układy bazujące na procesach jej zgazowania. Podstawowymi zaletami zgazowania w stosunku do innych metod energetycznego wykorzystania biomasy są:

Ø      możliwość wielokierunkowego zastosowania wytwarzanego gazu, który może być wykorzystany do produkcji energii w postaci ciepła, energii elektrycznej lub jako surowiec do produkcji, np. metanolu

Ø      obniżenie emisji substancji szkodliwych dla atmosfery,

Ø      możliwość znacznego zwiększenia sprawności wytwarzania energii elektrycznej,

Ø      możliwość stosowania biomasy w formie surowej, nieprzetworzonej o dużej                              

      zawartości wilgoci.

Technologia zgazowania

Klasyczna technologia zgazowania polega na zmianie składu paliwa przez podgrzewanie oraz reagowanie chemiczne z utleniaczami w warunkach ich ograniczonego dostępu, tzn. braku tlenu w stosunku do stechiometrycznego zapotrzebowania tlenu (λ = 1) niezbędnego do całkowitego utlenienia paliwa, dzięki czemu straty ciepła są mniejsze, a spaliny nie zawierają cząstek stałych. Utleniacze stosowane w procesach zgazowania to:

-          tlen,

-          powietrze atmosferyczne,

-...