Syntesgas / syngas

Syngas, även känd som syntesgas, syntetisk gas eller producentgas, kan framställas av en mängd olika material som innehåller kol. Dessa kan omfatta biomassa (vedgas), plast, kol, kommunalt avfall eller liknande material. Historiskt sett användes stadsgas för att förse många bostäder i Europa och andra industrialiserade länder med gas under 1900-talet. Gasmotorer som använder syngas som bränsle kan konfigureras i en kombinerad värme- och kraftkonfiguration för att maximera systemets effektivitet.

Syngas skapas genom förgasning eller pyrolys av kolhaltiga material. Förgasning innebär att dessa material utsätts för höga temperaturer i kontrollerad närvaro av syre med endast begränsad förbränning för att tillhandahålla värmeenergi för att upprätthålla reaktionen. Förgasning kan ske i konstgjorda kärl eller alternativt på plats som vid kolförgasning under jord (UCG). Om bränslet till förgasaren är av nytt biologiskt ursprung, t.ex. trä eller organiskt avfall, anses den gas som produceras av förgasaren vara ett förnybart bränsle och den energi som produceras genom förbränningen är förnybar. När bränslet till förgasaren är ett avfallsflöde har omvandlingen till energi på detta sätt den kombinerade fördelen att avfallet omvandlas till användbara produkter.

Fördelar med användning av syntesgas i gasmotorer

• Generering av förnybar energi
• Konvertering av problematiskt avfall till användbara bränslen
• Ekonomisk kraft på plats. produktion och minskade överföringsförluster
• Reduktion av koldioxidutsläpp

Utmaningar i fråga om syntesgasens sammansättning

Syntesgasens sammansättning är i hög grad beroende av insatserna till förgasaren. Ett antal av komponenterna i syntesgasen orsakar utmaningar som måste hanteras från början, bland annat tjära, vätenivåer och fukt. Vätgas är mycket snabbare att bränna än metan, som är den normala energikällan för gasmotorer. Under normala omständigheter skulle den snabbare förbränningen i motorns cylindrar leda till risken för förantändning, knackning och motorns bakslag. För att motverka denna utmaning har motorn genomgått ett antal tekniska modifieringar och motorns effekt minskas till mellan 50 och 70 % av dess normala naturgaseffekt. (En motor på 1 063 kW som drivs med naturgas är alltså jämförbar med en motor på högst 730 kW som drivs med syntetisk gas).

Syngasens sammansättning

Nedanstående tabell visar ett typiskt intervall för syngasens sammansättning. Detta beror på den specifika kemiska sammansättningen av råvaran till förgasaren

Kvalitetskrav för syntesgas och bränslegas

En mängd olika vätgasarter kan användas i gasmotorer. Liksom för alla motorbränslen finns det dock specifika gränsvärden för olika komponenter den ingående bränslegasen. Gasföroreningar i syntesgas, framför allt tjära och fukt, är en viktig teknisk utmaning för användningen av syntetiska gaser. Begär den tekniska specialinstruktionen för bränslegaskvalitet för mer information.

Syngas CHP Engine Concept

Varierande sammansättningar samt värmevärden och förbränningsbeteende hos gaserna från processer med syntetiska gaser ställer högre krav på motorkonstruktionen. Clarke Energy erbjuder speciellt modifierade Jenbacher-gasmotorer som effektivt utnyttjar dessa gaser för kombinerad produktion av värme och el. Dessa motorer kan ha särskilda egenskaper, t.ex. flamskydd för att förhindra bakåtriktad eldning, särskilda gasblandare för att förbättra gasblandningen och för att de ska vara mer motståndskraftiga mot smuts. Generellt sett gör vedgasens stabila sammansättning den fördelaktig som motorbränsle. Den höga vätgashalten i vissa syntesgaser innebär dock att förbränningsprocessen går mycket snabbt, vilket ökar risken för förantändning, knackning eller återantändning av motorn. För att undvika denna risk har Jenbacher skapat ett motorstyrsystem som kan ge Jenbachermotorn bränsle med en mycket mager blandning och samtidigt reagera mycket snabbt på variationer i motorbelastningen. Vissa syntetiska gaser har en hög halt av kolmonoxid, som har en låg förbränningshastighet och är mycket skadlig. Jenbacher har utvecklat det specifika förbränningssystemet för gasmotorer som möjliggör en effektiv och tillförlitlig förbränning av gasen. Dessutom erbjuder Clarke Energy & Jenbacher ett säkerhetstekniskt paket som gör det möjligt att hantera skadliga gaser som kolmonoxid på ett säkert sätt. Syngas kan användas för att skapa varmvatten, ånga och elektricitet. Varmvattnet och avgaserna från motorerna matas in i pannor. Den ånga som uppstår kan användas i andra lokala industriella processer. Den el som genereras av Jenbachers gasmotorer kan antingen användas på plats eller säljas till det allmänna elnätet. Syngasens elektriska verkningsgrad på 37 % och mer kan uppnås med Jenbachers gasmotorer

Fördelar Att driva gasmotorer med syntesgas

• Oberoende elförsörjning
• Sänkta energikostnader och större förutsägbarhet och stabilitet
• Effektiv och ekonomisk kombinerad värme- och elförsörjning
• Hög elektrisk verkningsgrad jämfört med annan teknik för kraftgenerering (t.ex. ång- eller gasturbiner)
• Bäst lämpad för en elektrisk effekt på några hundra kW upp till 20-30 MW
• Lågt gastryck krävs
• Alternativt bortskaffande av en problemgas samtidigt som den utnyttjas som energikälla
• Substitut för konventionella bränslen
• Miljöfördelar genom att minskning av växthusgaser

Syngas-kompetens

Clarke Energy har omfattande erfarenhet av gasmotorteknik och har en stor kunskapsreservoar när det gäller hantering av knepiga gaser som syngas. Omkring 30 Jenbacher-gasmotorer drivs nu med antingen koksgas eller LD-konvertergas. Jenbachers tekniska expertis understryks av att dessa enheter nyligen uppnådde en sammanlagd summa på mer än 1 miljon drifttimmar. Genom att utnyttja dessa ”gratis” avfallsgaser jämfört med naturgas för elproduktion har de anläggningar som utrustats med Jenbacher-teknik dessutom uppnått koldioxidbesparingar på cirka 2 miljoner ton sedan idrifttagningen. Om du vill veta mer om hur Clarke Energy kan hjälpa dig att utveckla ditt projekt för deponigas kan du kontakta ditt lokala kontor för mer information.