En gammel teknologi, en moderne grænse

Forgasning af biomasse er ikke en fremtidsteknologi: dens rødder strækker sig tilbage til det 19. århundrede, da "bygas" fremstillet ved kulforkulning oplyste gader og boliger overalt i Europa. Under Anden Verdenskrig kørte over en million europæiske køretøjer på forgasningsanlæg monteret på motorhjelmen, en pragmatisk reaktion på manglen på fossile brændstoffer.

Det, der har ændret sig radikalt, er vores evne til at styre processen, måle dens parametre i realtid og integrere den i højeffektive mikrokraftvarme-systemer. Forgasseren i BioGS-1.0 er den direkte arvtager til denne teknologi, reingenieret med digitale værktøjer og moderne materialer for at opnå pålidelighed og ydeevne, der var utænkelig i 1940'ernes versioner.

Den termokemiske proces: fire zoner, en transformation

Inden i forgasningsreaktoren foregår der fire forskellige termokemiske processer i rækkefølge, hver i en separat zone:

  • Tørrezone (100-200 °C) - den indkommende biomasse mister sin resterende fugtighed ved fordampning. BioGS-1.0 accepterer biomasse med op til 10% fugtighed uden obligatorisk fortørring.
  • Pyrolysezone (200-500 °C) - den tørre biomasse nedbrydes termisk og producerer kul (char), kondenserbare dampe (tjære) og ikke-kondenserbare gasser (CO, CO₂, CH₄, H₂).
  • Oxidationszone (700-1000 °C) - procesluft tilføres i kontrollerede mængder. Delvis forbrænding af char og gasser bringer temperaturen til processets maksimum, hvilket er afgørende for termisk krakning af tjære.
  • Reduktionszone (600-900 °C) - de varmeste gasser reagerer med det resterende char i endotermiske reaktioner: CO₂ + C → 2CO (Boudouard-reaktionen) og H₂O + C → CO + H₂ (water-gas shift-reaktionen). Det er her, at kvalitetssyntesgas dannes.

Slutproduktet er en syntesgas med typisk sammensætning: CO 15-20%, H₂ 10-15%, CH₄ 3-5%, CO₂ 10-15%, N₂ (balance), med en nedre brændværdi på 4,5-5,5 MJ/Nm³.

Reaktorgeometri: opdraft, neddraft, tværdraft

Reaktorens geometriske konfiguration bestemmer i afgørende grad kvaliteten af den producerede syntesgas, særlig tjæreindholdet, som er den vigtigste årsag til driftsproblemer i forgasningssystemer i lille skala.

  • Opdraft (modstrøm): biomassen bevæger sig nedad, mens luften stiger opad. Syntesgassen forlader reaktoren øverst, ved lav temperatur, og medbringer store mængder kondenserbar tjære (50-150 g/Nm³). Høj termisk effektivitet, men "snavset" syntesgas.
  • Tværdraft: luften indføres lateralt, og syntesgassen forlader fra modsatte side. Meget korte reaktionstider, velegnet til tørre og ensartede biomasser (trækul). Lidt tolerant over for variationer i brændstoffet.
  • Neddraft (medstrøm): biomassen bevæger sig nedad, og luften indføres i oxidationszonen; syntesgassen passerer reduktionszonen og de høje temperaturer, inden den forlader nedefra. Tjæren "krakkes" termisk i den varme zone og forlader reaktoren med typiske koncentrationer på 0,5-5 g/Nm³, betydeligt lavere end ved opdraft. Dette er den valgte konfiguration til BioGS-1.0-systemet.

Open core gridless: KiRas kvalitetsspring

Den traditionelle neddraft-forgasser har et svagt punkt: risten (grate) i bunden af reaktoren, som bærer brændstoflejet og fordeler reduktionsluften. Riste sætter sig til, deformerer sig ved termisk udmattelse, kræver hyppig vedligeholdelse og begrænser de acceptable biomassetyper, da de ikke kan håndtere biomasser med højt indhold af smeltelige asker eller fine partikler.

BioGS-1.0 anvender en open core gridless-geometri: reaktoren har ingen rist. Biomassen og char passerer frit gennem oxidationszonen. Det reducerede char udtages fra reaktorens bund via et automatisk udtræksystem.

De driftsmæssige fordele er betydelige:

  • tolerance over for heterogene biomasser;
  • eliminering af den primære årsag til ikke-planlagte driftsstop (tilstopning af risten);
  • reduktion af vedligeholdelsesindgreb;
  • bedre fordeling af biomassestrømmen i reduktionszonen.