อบรม Gasifier สถผ

ความรเบองตนเกยวกบเทคโนโลย

การผลตกาซเชอเพลงชวมวล

(Biomass Gasification) (Biomass Gasification)

นายเยาวธร อชวงกลนายเยาวธร อชวงกลนายเยาวธร อชวงกลนายเยาวธร อชวงกลวศวกรเครองกลปฏบตการวศวกรเครองกลปฏบตการ

สานกวจย คนควาพลงงานสานกวจย คนควาพลงงานสานกวจย คนควาพลงงานสานกวจย คนควาพลงงาน

การอบรมความรเรองการผลตกาซชวภาพและเทคโนโลย Gasifier

17 มถนายน 2553

1

17 มถนายน 2553

หองประชม 603 อาคาร 7 พพ.

หวขอการนาเสนอ

ความรเบองตนเกยวกบเทคโนโลย Gasification11

การประยกตใชงานระบบ Gasification2

ตวอยางโรงงานอตสาหกรรมทใช Gasification3 ตวอยางโรงงานอตสาหกรรมทใช Gasification3

ถาม - ตอบ4

2

การเผาไหม

สามารถจาแนกรปแบบของการเผาไหมได 2 ลกษณะ

1. การเผาไหมแบบสมบรณ (Complete Combustion)

CH

O2 CO2 H2O

( p )

HEnergy

2 ไ ไ (I l t C b ti )2. การเผาไหมแบบไมสมบรณ (Incomplete Combustion)

C O C O H OCOCH

O2 C O H2OCO2

HCH4H2 Energy

การเผาไหม

การเผาไหมแบบ Directการเผาไหมแบบสมบรณ

Direct Combustion

CarbonizationCarbonization

การเผาไหมแบบไมสมบรณ

Pyrolysis

GasificationGasification

การเผาไหม

กระบวนการผลตก าซ เช อ เพ ลงช วมวล (Biomass Gasification) คอ การเผาไหมเชอเพลง( o ass Gas cat o ) รเ ไ มเ เ ลงชวมวลโดยการจากดอากาศเขาทาปฏกรยา สงผลใหเกดการเผาไหมทไมสมบรณ ไดผลผลตเปนกาซใหเกดการเผาไหมทไมสมบรณ ไดผลผลตเปนกาซทสามารถตดไฟได เชน คารบอนมอนอกไซด ไฮโมเทน และไฮโดรเจน

C OC H C OC H4 H2

เปรยบเทยบเทคโนโลยการเผาไหมตรงกบ Gasification

• ประสทธภาพการผลตไฟฟา ประมาณ 20-30 %

ระบบเผาไหมตรง (หมอไอนา)

0 30 %

• ตองมวศวกรควบคมระบบ

• ราคาคาลงทนสง• ราคาคาลงทนสง

• เหมาะสมสาหรบโรงไฟฟาและโรงงานอตสาหกรรมขนาดใหญญ

ป ไฟฟ 15 17 %

ระบบ Gasification

• ประสทธภาพการผลตไฟฟา 15 – 17 %

• ราคาลงทนไมสงมากนก

• การ Operate และบารงรกษาทาไดงาย

• เหมาะสมสาหรบโรงไฟฟาขนาดเลก เชน ระดบชมชนชมชน

ประเภทของระบบผลตกาซเชอเพลงชวมวล

ซ ช ใช ใ ป 2 ประบบผลตกาซเชอเพลงทนยมใชกนในปจจบนมอย 2 รปแบบ

เตาผลตกาซเชอเพลงแบบอากาศ เตาผลตกาซเชอเพลงแบบอากาศเตาผลตกาซเชอเพลงแบบอากาศไหลขน (Updraft Gasifier)

เตาผลตกาซเชอเพลงแบบอากาศไหลลง (Downdraft Gasifier)

เปรยบเทยบระบบผลตกาซเชอเพลงแบบ Updraft และ Downdraft

Updraft Downdraft

ขนาดของชวมวล (มม ) 5 - 100 20 - 100ขนาดของชวมวล (มม.) 5 - 100 20 - 100

ความชน (%) <50 <15 - 20

องคประกอบเถา <15 <5องคประกอบเถา <15 <5

ความหนาแนนของชวมวลทใชได (กก./ลบ.ม.)

>400 >500(กก./ลบ.ม.)

อณหภมหลอมเหลวของเถา (C) 1,250 >1,250

ปรมาณนามนดนปะปนในกาซ (กอน 50 - 150 0 - 1ปรมาณนามนดนปะปนในกาซ (กอนผานกระบวนการทาความสะอาด)* (กรม/ลบ.ม.-กาซ)

50 150 0 1

* คณสมบตของกาซเชอเพลงชวมวลทสามารถใชไดกบเครองยนตสนดาปภายใน จะตองมนามนดนปะปนไมเกนกวา 50 มลลกรม/ลบ.ม.-กาซ /(0.05 กรม/ลบ.ม.-กาซ)

เปรยบเทยบระบบผลตกาซเชอเพลงแบบ Updraft และ Downdraft

Updraft Downdraft

• สามารถใชไดกบชวมวลทมความชนสง

• ชวมวลทนามาใชตองมความชนตา

• ปรมาณเถาชวมวลหลงเกดปฏกรยามปรมาณสง ไ

• ปรมาณเถาชวมวลหลงเกดปฏกรยามปรมาณตา ไ • กาซชวมวลทไดคอนขาง

สกปรก• เหมาะสมสาหรบการนาไปใช

• กาซชวมวลทไดคอนขางสะอาด

• เหมาะสมสาหรบนาไปใชเปน• เหมาะสมสาหรบการนาไปใชผลตความรอน (ใชในหมอนาเพอทดแทนนามนเตา / LPG)

• เหมาะสมสาหรบนาไปใชเปนเชอเพลงในเครองยนตสนดาปภายใน (เพราะมป )LPG) ปรมาณนามนดนตา)

ปฏกรยาในการผลตกาซเชอเพลงชวมวล

ขนตอนการอบแหง

(Drying Zone)

เปนขนตอนแรกของการผลตกาซเชอเพลงชวมวล อณหภมในเขตนจะ

(Drying Zone)

เชอเพลงชวมวล อณหภมในเขตนจะอยในระหวาง 100-135 oC ความชนของชวมวลจะถกระเหยออกไปเปนสวนใหญ

ชวมวล + ความรอน ชวมวลแหง +

นา

ขนตอนการกลนสลาย

ปฏกรยาในการผลตกาซเชอเพลงชวมวล

ขนตอนการกลนสลาย (Pyrolysis)

อณหภมในเขตนจะอยในระหวาง 450-600 oC โครงสรางของ450 600 C โครงสรางของเชอเพลงจะถกสบายโดยความรอนไดผลผลตทเปนอนทรยสาร สวน

ใหญเปนของเหลว เชน นามนดน และสารระเหยอนๆ และกาซช ช ส เชอเพลงชวมวลบางสวนจะเกดขนในปรกรยานชวมวล + ความรอน ถาน + CO+CO +ชวมวล + ความรอน ถาน + CO+CO2 +

H2O+ CH4+ C2H6+pyroligneous + นามนดน นามนดน

ไ

ปฏกรยาในการผลตกาซเชอเพลงชวมวล

ขนตอนการเผาไหม(Combustion Zone)

โ หรอเรยกอกอยางวา โซนออกซเดชน (Oxidation zone) อากาศจะถก สงผานเขามาในบรเวณน และสมผส

900 -1,200 0Cสงผานเขามาในบรเวณน และสมผสกบเชอเพลงทาใหเกดปฏกรยาเคมระหวางกาซออกซเจนในอากาศกบคารบอน และไฮโดรเจนในเชอเพลง ทาใหเกดกาซคารบอนไดออกไซด

และนา

2CO + O2 2CO22CO + O2 2CO2

2H2 + O2 2H2O

ปฏกรยาในการผลตกาซเชอเพลงชวมวล

ขนตอนรดคชน

(Reduction Zone)(Reduction Zone)

เปนขนตอนสดทายของการผลตกาซ ใ เชอเพลงชวมวล อณหภมในเขตนจะ

อยในระหวาง 600-700 oC เกดกาซเชอเพลง ไดแก

600 – 700 0C

เชอเพลง ไดแก คารบอนมอนอกไซด (CO) ไฮโดรเจน (H2) และมเทน (CH4)( 2) ( 4)

C + CO2 2COC + H O CO + HC + H2O CO + H2C + 2H2O CO2 + 2H2CO + H2O CO2 + H22 2 2C + 2H2 CH4

ตวอยางการออกแบบระบบ Gasifier โดยสงเขป

จากทฤษฎการออกแบบระบบ Gasifier ของ Venselar

• เสนผานศนยกลางของ Hearth Zone ตองมขนาดใหญกวาคอคอด (throat) ญอยางนอย 10 ซม.

• อากาศทผานหวฉด (Nozzle) เขาสโซนการเผาไหม : 30-35 เมตร / วนาท

• มมบรเวณชวง Throat : 45 – 60O

• ชวงรดคชนจะตองอยตากวา throat อยางนอย 20 cm.

• ขนาดชวมวลทเหมาะสม 5 x 8 ซม.

การคานวณประสทธภาพของระบบ Gasifier

%100)()(×

Δ×××+×= pgggg TCQQH ρ

η %100××

=ss

th MHη

ηth : ประสทธภาพเชงความรอนของระบบ (%)Qg : อตราการไหลเชงปรมาตรของกาซเชอเพลง (ลบ.ม./วนาท)Qg : อตราการไหลเชงปรมาตรของกาซเชอเพลง (ลบ.ม./วนาท)ρg : ความหนาแนนของกาซเชอเพลง (กก./ลบ.ม.)Cp : คาความรอนของกาซเชอเพลง (กโลจลส/กโลกรม)

∆T : ผลตางอณหภมระหวางกาซเชอเพลงกบอณหภมอากาศทเขาทาปฏกรยา (เคลวน)

Hs : คาความรอนของชวมวล (กโลจลส/กโลกรม)Hs : คาความรอนของชวมวล (กโลจลส/กโลกรม)Ms : อตราการสนเปลองชวมวล (กโลกรม/วนาท)

อปกรณทาความสะอาดกาซชวมวล

ไซโคลน (Cyclone)

ทาการคดแยกฝนโดยอาศยแรงเหวยง อนภาคอากาศทหนกกวาจะถกเหวยงออกและปะทะกบผนงและตกลงสเบองลาง สวนลมสะอาดจะหมนวนและออกทางดานบนของชดดกจบฝน

อปกรณทาความสะอาดกาซชวมวล

สครบเบอร (Scrubber)

ทาการคดแยกฝนโดยอาศยการกระจายนาโดยหวฉดความดนตา พนละอองนาผานการไหลของกาซชวมวลทสกปรกเพอคดแยกสงสกปรกละอองนาผานการไหลของกาซชวมวลทสกปรกเพอคดแยกสงสกปรกออกประสทธภาพของระบบมคาประมาณ 70%

อปกรณทาความสะอาดกาซชวมวล

ระบบกรอง (Filter)

ประกอบดวยถงผากรองซงใชในการกรองฝน ประสทธภาพการกรองขนอยกบความละเอยดของถงกรองขนอยกบความละเอยดของถงกรอง

ตวอยางโครงการตดตงและสาธตตวอยางโครงการตดตงและสาธตระบบผลตกาซเชอเพลงชวมวลง

ระบบผลตพลงงานจากชวมวลระดบชมชนแบบ Three Stages Gasifier

-เปนระบบ Gasifier ท พพ. พฒนารวมกบเครอเจรญโภคภณฑ และมหาวทยาลยเกษตรศาสตรมหาวทยาลยเกษตรศาสตร

- เปนระบบแรกในประเทศไทยทมการแยกขนตอนการทาปฏกรยาออกจากเตาเผาหลก

- ปรมาณนามนดนในกาซนอย (21 มก./ ซ)ลบ.ม.-กาซ)

- การ Operate คอนขางซบซอน

- อยระหวางขนตอนการวจยและพฒนาปรบปรงประสทธภาพ

ปจจบนตดตงและสาธตขนาด 400 kW- ปจจบนตดตงและสาธตขนาด 400 kW อยทโรงสขางสหกรณการเกษตรทาโขลง จ.ลพบร

ระบบผลตพลงงานจากชวมวลระดบชมชนแบบ Three Stages Gasifier

ทอลาเลยงชวมวล

1st - Stage

โซนอบแหงชวมวล

กระพอรบชวมวล2nd - Stage

โซนกลนสลายโซนกลนสลาย

3rd - Stage

โซนเผาไหมและรดคชน

โครงการศนยสาธตและพฒนาพลงงานทดแทนจากขาวครบวงจร

อาหารสตวสถานทดาเนนโครงการ

อาหารสตวทงตระพงโคลน อ.ลาดบวหลวง จ.พระนครศรอยธยา

ราขาว

กากราโรงสขาว

แกลบ ไฟฟานามนรา

ไฟฟาไฟฟา

Gasifier ชมชนปยชวภาพเถาแกลบ

ระบบผลตกาซชวมวลเพอผลตพลงงานความรอนในโรงงานอตสาหกรรมขนาดเลก

สถานทตดตง : บรษท อตสาหกรรมการเกษตรเขาคอ จากด (โครงการอนเนองมาจากพระราชดาร)

กาลงการผลตตดตง 320 kW-ความรอน

)

เชอเพลง ถานไม ซงขาวโพด

อตราการ ป

13.75-28 75

47.5-100สนเปลองเชอเพลง(กก./ชวโมง)

28.75

ประสทธภาพเชงความรอน (%)

75.27-95.19

70.57-89.86

ไปใช ผลตนารอนเพอลวกสมนไพรการนาไปใชงาน ผลตนารอนเพอลวกสมนไพร และใชความรอนอบแหงสมนไพรหรอผลไม

ทดแทนนามนเตา 130

(ลตร/ชวโมง)

โรงไฟฟาระบบ Gasification

บรษท ซพรมรนวเอเบล เอนเนอรย จากดบรษท ซพรมรนวเอเบล เอนเนอรย จากด

อ.เวยงแกน จ.เชยงราย

ประเภทของระบบ

Downdraft Gasification

กาลงการผลตตดตง

150 kW (จาหนายไฟฟาแบบ VSPP)

เชอเพลง ซงขาวโพด เศษไมเชอเพลง ซงขาวโพด , เศษไม

ระบบทาความสะอาด

Wet Scrubber and biomass filterความสะอาด

กาซbiomass filter

ผลพลอยไดจากระบบ

เถาชวมวล (ใชทาปย)จากระบบ

โรงไฟฟาระบบ Gasification

มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร

อ.เมอง จ.นครราชสมา

ประเภทของระบบ

Downdraft Gasification

กาลงการ 100 kWกาลงการผลตตดตง

100 kW

เชอเพลง ซงขาวโพด , ไมฟน , เหงามนสาปะหลงมนสาปะหลง

ระบบทาความสะอาด

Cyclone and chiller

กาซ

ผผลตเทคโนโลย

Satake, JAPAN

โครงการความรวมมอดาน Gasifier กบประเทศเพอนบาน

หมบานทบศอก

หมบาน Da Goon Di

แขวงจาปาสก

(48 kW)

Diangเมอง Twantay

(30 kW)

หมบาน Sway Sro NNos

(50 kW)

การพฒนาระบบ Gasifier ในอนาคต

Biomass Integrated Gasification Combine CycleBiomass Integrated Gasification Combine Cycle ((BIGCC)BIGCC)

สนใจขอมลเพมเตม ตดตอนายเยาวธร อชวงกล อาคาร 7 ชน 8 กลมพลงงานชวมวล , สวค.

โทร (02) – 223 – 0021 – 9 ตอ 1220t @d d [email protected]

[email protected]