more biogas - cornemamedlem.cornema.se/.../2013/...prra-grupp4-140516.pdf · allmän beskrivning...
TRANSCRIPT
More Biogas
Innehåll Allmän beskrivning .................................................................................................. 3
Processchema ........................................................................................................... 4
Processbeskrivning ................................................................................................... 5
Larmlista .................................................................................................................. 8
Dimensionering ...................................................................................................... 10
Funktionsbeskrivning ............................................................................................ 11
Objekt och instrumentering .................................................................................. 15
Checklista ............................................................................................................... 23
El-dokumentation................................................................................................... 24
Bilagor .................................................................................................................... 28
Allmän beskrivning
More Biogas – Kalmar kommun
Vår biogasanläggning är placerad i Mosekrog, strax intill E22 ca 1 mil norr om Kalmar.
More Biogas är en samrötningsanläggning som producerar färdig komprimerad fordonsgas för lokal
användning. Anläggningen tar emot 300-400 ton stallgödsel och matavfall varje dag som rötas
termofilt med temperaturen 55 oC och har en uppehållstid på ca 25 dagar, den producerar ca 25
GWh fordonsgas. Anläggningen får ut nästan lika mycket rötrest som den tar emot, det går tillbaka
till de närliggande åkrarna som använder det som biogödsel.
Verksamheten har 22 delägare varav 18 är lantbrukare, de övriga delägare är Famax AB, Purac AB,
Almi Invest och en privat investerare.
Verksamhetsutövaren Tel. E-post
Kjell Axelsson 070-6093549 [email protected]
Tillsynsmyndighet - MSB
Telefonväxel: 0771-240 240
Direktnummer: 010-240 XX XX
Faxnummer: 010-240 56 00
E-post: [email protected]
Upprättad av: Mohammad El-ainain
Datum: 2014-05-02
Processchema
Processbeskrivning
Förbehandling 1. Tippficka med kvarn (TF, KN001) - samling av substrat som mals ner och finfördelas till
en partikelstorlek på 12 mm för att få ett energirik och lätthanterlig substrat. Maxvolymen är
50 m3
2. Excenterskruvpump (EXP001) – substratet pumpas vidare med excenterskruvpump till
värmeväxlare.
3. Skivskikt (SKS001) - små och tunga föremål går vidare i processen medans stora och lätta
föremål blir oönskade, ”rejekt”.
4. Skruvpress (SKP001) – material går in i skruvpressen där mjukt och vått går vidare i
processen medans hårt och tort blir rejekt.
5. Värmeväxlare (VX001) – värmer substratet till rätt temperatur inför hygienisering.
6. Hygienisering (HYG001- 002, 003) – substratet upphettas till en temperatur på 70oC i
minst 60 minuter. Maxvolymen i varje tank är 16m3.
7. Värmeväxlare (VX002) – substratet kyls ner till rätt temperatur innan det pumpas in till
rötning, växlar med (VX001).
8. Centrifugalpump (CFP001) – pumpar vidare substratet till rötkammaren.
9. Värmeväxlare (VX003) – värmeväxlar rötrest med inkommande substrat för rötkammaren
och håller rötkammartemperaturen konstant.
10. Excenterskruvpump (EXP001) – substratet pumpas vidare med excenterskruvpump till
värmeväxlare.
11. Värmeväxlare (VX004) – kyler ner rötrest innan det pumpas vidare till rötrestlager, växlar
med (VX003).
12. Excenterskruvpump (EXP002) – pumpar rötrest vidare till rötrestlager.
13. Rötrestlager (RTRL001) – förvaring av rötrest innan man t.ex. sprider det på åkermark.
Maxvolymen är 1500 m3
Gasproduktion
14. Rötkammare (RK001) – producerar gas genom att röta substratet som är väl blandat med
vätska i en syrefri miljö. Rötkammaren har ett övertryck på cirka 10-50 mbar. Maxvolymen
är 6000 m3
15. Omrörning, propeller (BL001) – mekanisk blandning av substratet i rötkammaren för att
få en bra kontakt mellan mikroorganismerna och råvaran. Förhindrar dessutom skumning.
16. (GD001) – gasen som produceras samlas i gasdomen för att sedan föras vidare i
gassystemet, ger även larm vid eventuell skumning.
17. Säkerhetsventil (SHV001) – skyddar mot över och under tryck i rötkammaren, gasklockan
och trycksatta rötrestlager.
18. Inertgasfyllning (INTG001) – anslutning för påfyllning av inertgas.
19. Stängventil (SGV001) – avskiljer de olika systemdelarna vid behov och stoppar tillförseln
av gas i systemet.
20. Kondensfälla (KDF001) – vattnet avskilj och tappas av mot kondenskärl.
21. Gasklocka (GSK001) – utgör ett buffertlager för gas samt har en tryckhållande funktion,
bestämmer trycket i gasledningen och nivån i gasklockan utnyttjas även för att styra driften
av olika enheter i gassystemet t.ex. facklan.
22. Tryckmätare (P) – följer gasens tryck i systemet.
23. Temperatur (T) – följer gasens temperatur i systemet.
24. Flödesmätare (F) - kontrollerar hur mycket gas som produceras och hur den sedan används.
25. Fackla (FA001) – facklar bort överskottsgas som uppstår i systemet.
26. Flamspärr (FLS001) – förhindrar lågor från att spridas bakåt i gasledningen
27. Inertgasfyllning (INTG002) - anslutning för påfyllning av inertgas.
28. Stängventil (SGV002) - avskiljer de olika systemdelarna vid behov och stoppar tillförseln
av gas i systemet.
29. Flödesmätare (F) - kontrollerar hur mycket gas som produceras och hur den sedan används.
30. Inertgasfyllning (INTG003) - anslutning för påfyllning av inertgas.
31. Filter (PFTR001) – avlägsnar skadliga partiklar
32. Kompressor/sidokanalfläkt (KMP001) – tryckhöjer gasen för vidare transport i systemet.
33. Gaskylare (GKY001) – kyler gasen efter tryckhöjning.
34. Kondensfälla (KDF002) - vattnet avskilj och tappas av mot kondenskärl efter
gaskylningen.
35. Tryckmätare (P) – följer gasens tryck i systemet.
36. Temperatur (T) – följer gasens temperatur i systemet.
37. Stängventil (SGV003) – avskiljer de olika systemdelarna vid behov och stoppar tillförseln
av gas i systemet.
Uppgradering 38. Tryckmätare (P) – följer gasens tryck i systemet.
39. Kolfilter (SVFTR001) – avlägsnar svavelväte och siloxaner.
40. Flödesmätare (F) - kontrollerar hur mycket gas som produceras och hur den sedan används.
41. Kompressor (KMP002/003) – tryckhöjer gasen till ca 10 bar.
42. Absorptionskolonn (SBT001) – gasen möter ett motflöde av vatten i skrubbertornet så att
koldioxiden kan lösa sig.
43. Coalesceringsfilter (CCF001) - avskiljer fritt vatten genom att gasen stiger och kondensen rinner ner
för avledning.
44. Gastork (GK001) – torkar gasen genom att absorbera fukten från gasen.
45. Odörisering (ODG001) – tillsättning av luktämne (THT) för att upptäcka en eventuell
läcka.
46. Kompressor (KMP004) – gasen tryckhöjs till 200 bar för vidare transport och användning.
47. Flashkolonn (FK001) – efter skrubbertornet förs vattnet vidare till flashkolonnet för att
minimera metanförlusten, trycket sänks och metanet förs tillbaka i processen medans vattnet
går vidare.
48. Desorptionskollon (STP001) – trycket släpps och koldioxiden i vattnet avgår i gasform.
Vattnet återanvänds i skrubbertornet.
49. Kompressor (KMP005) – vattnet tryckhöjs för att passa trycket i skrubbertornet.
Styrning, automation och övervakning Anläggningen använder programmet CitectSCADA, i huvudkontoret används programmet för att styra, övervaka och
hantera informationen från automationssystem direkt via internetuppkopplingen. Genom att centralisera
tillgängligheten för information får man en bättre översikt och beslutsunderlag och kan snabbt och effektivt fatta rätt
beslut för att minimera stillestånd, produktionsbortfall och effektivisera verksamheten samtidigt som det uppfyller de
ökande kraven på energieffektivisering.
Anläggningen använder larmklasserna Hög-Hög, Hög, Låg och Låg-Låg där Hög-Hög har det högsta prioritet. Personal i
beredskap som kan gå in i övervakningssystemet och se vad som har fått larm och en beskrivning på det larmet. SMS
skickas till personalen i beredskap om man får larmet Hög-Hög.
Elförsörjning
Anläggningen köper el utifrån, kraftskåpet delar upp det till olika centraler i anläggningen som
sedan för det vidare till aparatskåp AK1 som sedan för det vidare till styrskåpen SK1.
För att värma upp anläggningen bränns flis i värmepannorna.
Vid strömavbrott kommer UPS batterier sättas igång så att dataprogrammen inte stängs av,
historiken ska sparas så att man vet hur värdarna såg ut i anläggningen, man har då något att
starta från vid uppstart igen. I dagsläget finns det ingen reservkraft i anläggningen. Det genereras
larm vid strömavbrott och den personal som är i beredskap måste då åka till anläggningen för att
eventuellt återställa något om det går.
Sammanfattning Här är en beskrivning av processen i en biogasanläggning, från insamling av material till fordonsgas
som är redo för användning och transport. Beskrivningen innehåller även styrning, automation,
övervakning samt elförsörjning och hur det går till i anläggningen.
Larmlista
När anläggningen får ett larm gäller det att det adderas till en larmlista som man kan få fram genom
att trycka på LARM i OP-panelen eller övervakningsprogrammet. Det första larm som man får, och
som kan vara orsaken till felet, återfinns i historiken och visas ihop med tidsstämpling.
Kvittering av larm sker genom att man trycker på reset-knappen i OP-panelen.
Larmen är uppbyggt och kategoriserad genom A-, B- och C- larm. Man kan ta reda på vilken
kategori ett visst larm tillhör genom att utläsa detta i larmtexten för respektive larm.
A-larm (Röd) (kvittering krävs)
Anläggningen står still
B-larm (Gul) (kvittering krävs)
Anläggningen är i drift med begränsad kapacitet
C-larm (Grå) (kvittering krävs)
Kompressor Tabellen nedan visar larmen för kompressorn och dess klass.
Objekt Kod Text Klass
1 KMP001 KMP001_SUMLRM KOMPRESSOR, SUMMALARM A
2 KMP001 KMP001_IN_TRYCK_LÅG KOMPRESSOR, LÅG INLOPPSTRYCK
B
3 KMP001 KMP001_IN_TRYCK_HÖG KOMPRESSOR, HÖG INLOPPSTRYCK
A
4 KMP001 KMP001_UT_TRYCK_HÖG KOMPRESSOR, HÖG UTLOPPSTRYCK
A
5 KMP001 KMP001_OLJTRK_LÅG KOMPRESSOR, LÅG OLJETRYCK B
6 KMP001 KMP001_OLJTRK_HÖG KOMPRESSOR, HÖG OLJETRYCK A
7 KMP001 KMP001_TEMP_HÖG KOMPRESSOR, HÖG TEMPERATUR
A
8 KMP001 KMP001_TEMP_UTG_GAS_HÖG KOMPRESSOR, HÖG TEMPERATUR UTGÅENDE GAS
A
9 KMP001 KMP001_OLJTEMP_HÖG KOMPRESSOR, HÖG OLJETEMPERATUR
A
Excenterskruvpump
Objekt Kod Text Klass
9 EXP001 EXP001_START_EJ EXCENTERSKRUVPUMP, STARTAR EJ
A
10 EXP001 EXP001_HÖG_TEMP EXCENTERSKRUVPUMP, HÖG TEMPERATUR
B
11 EXP001 EXP001_LÅG_TEMP EXCENTERSKRUVPUMP, LÅG TEMPERATUR
B
(Bild på larmhistorik i biogasanläggningen More Biogas).
Sammanfattning
Det här är en beskrivning på hur larmen och larmlistan fungerar i en biogasanläggning. Det
beskriver vad som prioriteras och vad som kan åtgärdas lite senare, kategoriseringen.
Det finns även en bild på hur larmhistoriken ser ut för en biogasanläggning.
Dimensionering
Anläggningen har tillstånd att använda max 100 000 ton substrat per kalenderår. Vid full drift
beräknar man använda 90 500 ton substrat/år. Med denna kapacitet beräknar man kunna producera
25 GWh som fordonsgas. Maxkapaciteten beror på flera faktorer så som förutsättningar för
mikrofloran i rötkammaren, som t.ex. påverkas av mängden organiskt material i substratet
(belastningen), kväveinnehållet i substratet med mera.
Substraten är i dagsläget stallgödsel i olika former men kommer också utökas med källsorterat
matavfall från kommunerna runtom Kalmar under 2014. Fördelningen av substraten är;
– nötflygödsel 55 000 ton
– svinflytgödsel 19 000 ton
– fastgödsel från flera djurslag 5 000 ton.
Anläggningen tar emot 300-400 m3 substrat varje vardag. Bufferttanken på 1 500 m3 blandar fast
och flytande substrat och fungerar som utjämningslager då transporterna gör uppehåll. Pumparna är
dimensionerade för ett flöde på mellan 9-14 m3/h.
Rötningen är termofil, 55 oC i en rötkammare som har en volym på 6 000 m3. Uppehållstiden i
rötkammaren är ca 25 dagar. Rågasproduktionen beräknar man då till 300-400 Nm3 per timme med
en metanhalt på 65 %. Från rötkammaren pumpas material till rötrestlager på 1500 m3 där man
också samlar restgas.
100 000 ton ingående substrat ger nästan lika många ton röstrest (biogödsel). Det mesta ska tillbaka
till lantbrukarna. De har över 3 500 ha åkermark att sprida biogödsel över. Vår anläggning lånar
alltså mer eller mindre stallgödsel av lantbrukarna och återför motsvarande mängd till respektive
lantbrukare. Innehållet av växtnäringsämnen är då högre än i stallgödseln. Framförallt finns det mer
tillgängligt kväve i biogödsel.
Allteftersom man tar in externa substrat, t.ex. matavfallsslurry, kommer kravet på spridningsareal
att öka och man räknar med att kunna tillhandahålla biogödsel även till externa kunder.
Biogödseln certifieras enligt SPCR 120 och målet är även att den skall KRAV-godkännas.1
Sammanfattning Dimensioneringen behandlar anläggningens fysiska kapacitet och tillstånd att ta emot substrat.
Alltså, vilka substrat, hur mycket, vad och hur mycket som produceras, hur lång uppehållstiden är
och hur mycket som lämnar anläggningen i form av biprodukter.
Funktionsbeskrivning
Komponent och- dess använingsområde
Kompressor för HT-system K01
Funktionsbeskrivning K01 är en klokompressor som komprimerar gasen till en färdigställd produkt, i detta fall för fordonsgas som skall konsumeras vid en lokal tankstation. K01 befinner sig ett betongrum nästintill uppgraderingsanläggningen. Är nästa steg efter stängventil STV008 och befinner sig mellan STV009
K01 är placerad i ett betongrum intilliggande K02 för kontinuerlig komprimering av CH4. K01 styrs för att bibehålla ett jämnt börvärde för inloppstrycket. Inloppstrycket mäts av differenstryckmätare PD101 som ser över filtertryckfall. Börvärdet är förinställt vid leverans, då värdeinställningarna kan vara knepiga att ställa in. Stiger inloppstrycket så ökar motorns varvtal, medan om börvärdet sjunker så minskar motorns varvtal. Via regulatorns autoläge styrs varvtalet för att hålla inloppstrycket så nära börvärdet på inloppstrycket som möjligt. Vilket anpassas efter ev. förändringar med gastrycket. Har man K01:s regulator inställd på manuell drift, styrs K01 av de inställda driftparametrarna utan att anpassa sig till förändringarna som kan ske vid inloppstryckets börvärde. Om inloppstrycket minskar till under 4,0 bar, vilket mäts av differenstrycksmätare DTM002 så stoppar kompressorn, och om inloppstrycket når 5,0 bar som mäts av DTM002 startar kompressorn. Dessa värden är preliminära och trimmas in under drift. K01 har en omdirigeringskanal som leder gasen till buffertlager BL001. För att dirigera om gasen tvångsöppna automatiska ventiler PV106 och PV107 via OP:n. Öppna de manuella ventilerna V111, V112, V113, V114, V115, V116. Den uppgraderade gasen passerar rörnätet från gastorken GT001, förbi stängeventilen STV008 till K01 för att trycksättas(250 bar) innan den lämnar komprimeringen till tankstation TS01.
Larm
In/Ut-tryck – för högt/lågt tryck. Min 4 bar, max 250 bar Oljetryck – för högt/lågt tryck 4-9 bar
Temp steg 1-4 – för hög/låg temp
Temp utg. Gas – för hög 170OC
Oljetemperatur – för hög temp 80oC
Fjärrstyrning Fjärrmanöver, trycksättning(250 bar)
Övrigt Minsta komprimeringssteget kräver ventilöppning
Komponent och- dess användningsområde
Pump för substratbehandling EXP001
Funktionsbeskrivning EXP001 är en excentrialskruvpump som är placerad efter substratfickan SF001/KN001 och pumpar substratet vidare till skivskiktet SKS001. EXP001 är fastsatt på en betongsatts för att minska friktion, temperatur och ljudskador för person eller maskin. Pumpen är tillverkad i stål, avsedd för substrat av typ organiskt material, konstruerad för manuell driftstyrning där pumpkapaciteten kan ställas in på plats. Substratet pumpas med en hastighet på 7-15 m3/h, vilket är en manuell inställning. Pumpen har en tömningsventil TV001 som är avsedd till att vid behov tömma pumpen på substrat, tex vid förstoppning eller haveri i pumpens motor. Detta görs manuellt.
Larm
Vid utebliven start Hög/låg temp – Under 5oC/över 30oC
Fjärrstyrning Fjärrmanöver start och stopp
Övrigt
Frekvens: 25-50 Hz Motoreffekt: Max/normal 1450 rpm Kraft: 7,5 kW Substratmängd: 7-15m3/h
Komponent och- dess använingsområde
RTD Temperaturgivare för gas och vätska, utan förlängningshals
Funktionsbeskrivning TST41N är en motståndstermometer (Resistant temperature detector) med gängad processanslutning och en mycket kort svarstid. Den innefattar en enkel-eller dubbel Pt 100 sond, i mineralisolerad kabel, som är i direkt kontakt med processen. En industriell Pt100-givare består normalt av tre
huvudkomponenter: Mätelement, skyddsrör och anslutning. Dessa
kan kombineras på ett stort antal olika sätt för att uppnå önskade
egenskaper.
TST41N består av ett TIG-svetsat armeringsrör, ett
kopplingshuvud och en gängad processanslutning.
Temp. Intervall:
-50 °C till 600 °C
Max tryck:
20 bar
Larm
Inga uppgifter
Fjärrstyrning Inga uppgifter
Övrigt
Sammanfattning Funktionsbeskrivningen behandlar de normala funktionerna för de objekt, alltså maskiner och
intrument vi valt ut. Utöver normala funktioner tar man också fram hur objektet kan påverkas av en
driftoperatör och vad som eventuellt kan gå fel med objektet.
Objekt och instrumentering
Innehåll
Excenterskruvpump
Underhåll och åtgärder …......................................................................................s. 1-4
Säkerherhetsanvisningar.........................................................................................s. 5-7
Sammanfattning Objekt och instrumentering innefattar separata driftmanualer för utrustningen på anläggningen. I detta
fall avgränsar vi oss till underhåll, åtgärder och säkerhet då vi behandlat funktion och drift i tidigare
kapitel.
Checklista
Checklista Dygn
Komponent – K01
Kontroll
Ev. Åtgärd
Sign: Datum:
Kontrl. Mätare
Kontrl. Läckage
Kontrl. Ljud
Checklista Dygn
Exc.Pump001
Kontroll
Ev. Åtgärd
Sign: Datum:
Kontrl. Mätare
Kontrl. Ljud
Kontrl. Vibrationer
Checklista Dygn
T-Mätare 001
Kontroll
Ev. Åtgärd
Sign: Datum:
Kontrl. Status
Checklista sammanfattning
När man arbetar på en anläggning utformas det ofta en rad olika checklistor, dvs
prioriteringsarbeten och underhåll som är uppdelade efter tid och vikt. Tex vilka komponenter som
skall lyssnas till, göra en övergripande eller detaljerad driftkontroll. Vanligtvis är det uppdelat i
dygnsvis, veckovis, månadsvis, årsvis osv...
Det kan innefatta oljebyten av kompressorerna, se över filtreringsfiltren eller tömma
kondensfällorna. Men även mindre kontroller som att lyssna på pumpar så att de låter så som de
brukar göra, för att se så det verkar flyta på eller om ett ingrepp kan vara nödvändigt.2
Checklistan/listorna brukar vara utformade efter hela anläggningen och dess komponenter, men
även listor som är uppdelade för specifika objekt som beskriver hur underhållet skall utföras och
hur funktionen skall övervakas, se exempel på checklista.3
El-dokumentation
Huvudbrytare – HB 1-6
X01-L1-L3, N, PE, - sammanbinder innre och yttre förbindning. (kallas för plintrad).
Direktstart;
OR1-F1 35A 1-6 – säkring
OR1-Q1
Bl.441 1-6 – kontaktor
OR1-M1 1-6 – motorskydd
X01 1-3 - sammanbinder innre och yttre förbindning. (kallas för plintrad).
OR1-S2 1-6 – säkerhetsbrytare (placerad precis vid motorn).
Mjukstart;
OR2-F1 35A 1-6 – säkring
L1-L3 UVW – mjukstart
X01 4-6 - sammanbinder innre och yttre förbindning. (kallas för plintrad).
OR2-S2 1-6 - säkerhetsbrytare (placerad precis vid motorn).
Frekvensomformare;
OR3-F1 35A 1-6 – säkring
L1-L3 UVW – frekvensomformare
X01 7-9 - sammanbinder innre och yttre förbindning. (kallas för plintrad).
OR3-S2 1-6 - säkerhetsbrytare (placerad precis vid motorn).
X01-L1-L3, N, PE, 1-9 – sammanbinder innre och yttre förbindning. (kallas för plintrad).
HB 1-6 – Huvudbrytare, bryter strömförbindelsen.
(OR1-OR3) - F1 35A – (1-6) x3 – säkringar
Förbindnigsschema för ett styrskåp i processhallen, yttrelayouten. För varje tag finns en
motsvarande kabel i skåpet, detta för att kunna lokalisera ledningarna.
Kretsschema för analoga ingångar i ett styrskåp, den är avsedd för temperaturgivare som går till
varsin komponent.
Bilagor
Larmlista
Kompressorn
Excenterskruvpumpen
Checklista
1 http://morebiogas.se/index.html (2014-04-29) 2Anvisningar för biogasanläggningar: sid 144 (2014-04-08) 3Projektrapport 2 av grupp D4 från 2013-12-05 (2014-04-08)