Arigna Fuels im irischen County Roscommon ist ein innovatives Unternehmen, das Biomasse in einen energiereichen, hochdichten und umweltfreundlicheren Brennstoff umwandelt, der die gleichen Brenneigenschaften wie viele fossile Brennstoffe aufweist. Um dies zu erreichen, hat das Unternehmen ein eigenen, bahnbrechenden Verarbeitungprozess entwickelt, der auf der Torrefizierung (dem Prozess der Erhitzung von Biomasse unter Ausschluss von Sauerstoff) basiert.
Das Herzstück des Arigna-Prozesses sind zwei Reaktoren mit reduzierter Atmosphäre. Einer wird zum Trocknen der Biomasse verwendet, der andere für den eigentlichen Torrefizierungsprozess. Der erste Reaktor erhitzt die Rohbiomasse, um den Wassergehalt zu entfernen und das Material zu trocknen. Dadurch wird auch eine thermische Reaktion ausgelöst, die die Hemizellulose in der Struktur der Anlage aufbricht. Das getrocknete Biomassematerial wird dann dem zweiten Reaktor zugeführt, in dem die Torrefizierung bei einer höheren Temperatur stattfindet. Beide Reaktoren werden mit eine Wärmeträgermedium erhitzt.
Wie zu erwarten ist, erfordert ein solcher Prozess einen erheblichen Energieeinsatz, den Arigna minimieren wollte, um ein wirklich nachhaltiges Produkt herzustellen. In Zusammenarbeit mit Babcock Wanson wurde eine clevere Lösung entwickelt, die auf der Integration eines thermischen Rekuperativ-Oxidators basiert, der mit dem aus dem Torrefizierungsprozess erzeugten Gas betrieben wird und die Wärme an das Wärmeträgermedium zurückgibt. Dies sorgt dafür, dass der Prozess größtenteils selbstversorgend ist und Arigna außerdem dabei unterstützt, die Emissionsziele des Standorts zu erreichen.
Aus den Reaktoren von Arigna wird relativ heizwertarmes Synthesegas abgeleitet. Der thermische Rekuperativ-Oxidator von Babcock Wanson oxidiert dieses Gas bei 850⁰C für etwa 0,8 Sekunden, bevor es als harmloses Abgas in die Atmosphäre abgeleitet wird. Thermische Rekuperativ-Oxidatoren sind ideal für Industrieprozesse, bei denen ein hoher Prozessenergiebedarf mit einer Oxidation der Abgase einhergeht. Aufgrund der schnellen Inbetriebnahme und hohen Energierückgewinnung werden sie immer beliebter und sind zudem sicher und zuverlässig im Betrieb.
Gleichzeitig mit der Oxidation des Gases gewinnt die Wärmerückgewinnungseinheit, die ein Bestandteil Teil des Oxidationssystems ist, bis zu 2,5 MW Energie aus dem Abgasstrom zurück und führt sie dem Wärmeträgermedium zu. Die Wärmerückgewinnung basiert auf einem vertikalen, nach oben gerichteten ersten Gasdurchlauf in Rohrspulen mit Gasumkehr in einen Sammelraum zwischen den Spulen.
Die Wärmerückgewinnung aus dem Oxidator ist mit dem Wärmeträgersystem des Standorts verbunden, das einen TPC1500B Babcock Wanson Wärmeträgerheizer verwendet. Dadurch kann der Prozess schnell und effizient gestartet werden, während sich der Oxidator und die Reaktoren erwärmen. Während des Startvorgangs wird ein mit Propan betriebener Brenner am Oxidator verwendet, der jedoch schnell auf eine kleine Stützflamme mit einer Leistung von 50-100 kW reduziert wird, da das Prozessgas im Rahmen dieses cleveren Selbstbrennverfahrens den Brennstoffbedarf deckt.
Der gesamte Oxidations- und Wärmerückgewinnungsprozess wird über eine SPS mit HMI-Bedienerschnittstelle sowie einer Ethernet-Verbindung zum SCADA-System der Anlage von Arigna gesteuert.
TPC-Wärmeträgerheizer eignen sich aufgrund ihrer Umweltverträglichkeit ideal für diesen Prozess. Sie verfügen über einen integrierten Brenner, der eine effiziente Nutzung des Brennstoffs gewährleistet, sowie über niedrige Gesamtemissionen. Das Design mit einem integrierten luftgekühlten Außengehäuse, das sowohl als Verbrennungsluftvorwärmer/Vorwärmer als auch als konstante Barriere zwischen den heißen Verbrennungsgasen und der Außenstruktur dient, gewährleistet darüber hinaus einen stressfreien Betrieb für eine lange Lebensdauer der Ausrüstung.
Am Ende des Prozesses wird das Produkt gekühlt und brikettiert, um einen umweltfreundlicheren und nachhaltigeren Brennstoff zu erhalten.
„Während der Entwicklung und Vermarktung des Prozesses mussten die Betriebsparameter mehrmals angepasst und geändert werden. Der rekuperative Thermische Oxidator hat sich als sehr widerstandsfähig in Bezug auf die Parameteränderungen erwiesen und konnte die Emissionsziele des Standorts über einen weiten Bereich von Betriebsbedingungen problemlos einhalten, wobei die Wärmerückgewinnungseffizienz über einen erweiterten Betriebsbereich die Erwartungen übertraf“, kommentierte Peter Layden, F&E-Direktor bei Arigna Fuels. “Wir befinden uns in der detaillierten Entwurfsphase für eine viel größere Anlage und beabsichtigen, diese Technologie in der nächsten Phase unserer Entwicklung von Ersatzprodukten für unsere bestehenden fossilen Brennstoffe einzusetzen.“
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