BİYOGAZ TEKNOLOJİSİ SEMİNERİ MODÜL-5 , TEKNİK SORUNLAR VE GİDERİLMESİ

BİYOGAZ TESİSLERİNDE TEKNİK SORUNLAR VE GİDERİLMESİ

Biyogaz tesisleri belirli proses işletim yöntemlerine sahip olmakla birlikte, teknik dizayn, ve yapısal açıdan farklı özellikler gösterir.

Her bir biyogaz tesisi kurulum yerindeki koşullara uyumlu olarak planlanmış ve kurulmuştur.

Teknik sorunlar ve aksamaların gecikmeden saptanması ve giderilmesi gerekir.

Bu nedenle proses otomasyonu vazgeçilmez bir unsurdur. Otomasyonun yanı sıra tüm fonksiyonlar ayni zamanda manuel olarak da kontrol edilebilir olmalıdır.

Bugün herhangi bir sorun ortaya çıktığında alarm sistemi devreye girerek ilgili işletim ve teknik personele telefon çağrısı, e-mail ve SMS ile anında durumla ilgili bilgi ulaşır. 

Bu sayede teknik sorunlara hızlı çözüm getirmek mümkün olmaktadır.

İşletmedeki koltuk altı ambarında her zaman için kullanılabilecek olan belli başlı ve en gerekli yedek parça ve ekipmanlar bulundurulmalıdır.

Biyogaz tesislerinin devre dışı kaldığı her bir saat kaybedilmiş paradır. Tesisin kurulumu esnasında tedarikçilerle karşılaşılabilecek olası arıza ve teknik sorunlar hakkında detaylı görüşmeler yapılmalı, sorunların giderilmesi, garanti kapsamları ve servis hizmetlerinin kapsamı eksiksiz belirlenmeli ve yazılı olarak tespit edilmelidir.

Teknik sorunların en az seviyeye indirilmesi tesis işletmecisinin başlıca yükümlülüğüdür.

İşletme esnasında periyodik kontroller ve bakım/onarım hizmetleri çok düzenli ve disiplinli bir şekilde yerine getirilmelidir.

İşletme güvenliği

Bilindiği gibi, biyogaz ; %50-70 oranında Metan, %20-30 oranında Karbondioksit, %0,01-0,4 oranında Hidrojen sülfür, ve diğer  eser gazlardan oluşan bir gaz karışımıdır.

Biyogaz belirli oranda(%6-22) havadaki oksijenle birleştiğinde patlayıcı özellik taşıyan bir ortam oluşabilir.

Bu nedenle tesisin belirli bölgelerine göre(tehlike zonları) korumaya alınması gerekir.

Patlama/explosion- tehlikesi

Yukarıda belirtildiği gibi, biyogaz havadaki oksijenle belirli oranda birleştiğinde patlama riski meydana gelir. Bu oran %6-22 arasındadır. 

Bu nedenle tesisin işletilmesi esnasında özellikle fermentörlerin ve gaz depolarının hemen yanında patlayabilir gaz/hava karışımları bulunabilir. 

Bu bölgelere riskli bölgeler olarak işaret ve ikaz levhalarıyla dikkat çekilmelidir. 

Risk bölgeleri (EX-Zones)

Zone 0:

Patlama riski sürekli vardır, normalde biyogaz tesislerinde bulunmaz!

Zone-1: 

Patlama riski zaman içinde oluşabilir. Gaz depolarının girişleri, fermentör tankı gaz iletim yolları, yüksek basınçlı güvenlik valflerinin bulunduğu yerler, acil yakma bacası ve etrafı. Kullanılan tüm vana ve fittingsler EX-özellikli olamalı!

Zone-2:

Bu bölgelerde patlama riski normalde beklenmez. Fermentörlerin giriş açıklıkları, gaz deposu giriş ve çıkış noktalarına dikkat.

Patlama(explosion) tehlikesi özellikle teknik standartlara uyumlu olmayan malzeme ve ekipmanların kullanılması, ve güvenlik önlemlerinin kademeli olarak alınmadığı tesislerde daima vardır.

Bu yüzden, tesisler işeletmeye alınmadan bağımsız uzman kuruluşlar tarafından denetlenmelidir.

Gaz zehirlenmesi

Biyogaz ortamda yüksek yoğunluklarda bulunduğunda soluma yoluyla zehirlenme ve boğulma riski vardır!

Özellikle hidrojen sülfür(H2O) den arındırılmamış biyogaz ağır zehirlenme etkisine sahiptir. Hidrojen sülfür tipik çürük yumurta gibi kokar!

Biyogazın hidrojen sülfürden arındırılması, Blok enerji santralında otto motorda yakılmadan önce son derece önemlidir.. 

Proses optimizasyonu

Tesis optimizasyonunda maksat, tesisin kendisinden beklenen sonuçları sürekli ve istikrarlı bir şekilde karşılamasıdır.

Bir biyogaz tesisinin işletimi teknik, ekonomik ve ekolojik açılardan en iyi durumda olmalıdır. Bu duruma genellikle her üç etki alanının birbiriyle uyum içinde olduğu koşullarda ulaşılır.

* Olabildiğince düşük masraflı, 

* yüksek ve kaliteli bir gaz üretim verimliliği,

* çevresel etkilerin en az düzeyde  bir tesis işletmeciliği ile mümkündür.

Optimal(en iyi) koşullarda işletilen biyogaz tesisleri bugünkü teknolojik seviyede kurulmuş, ve sorunsuz bir proses yönetimi ile işletilen tesislerdir.

Bazı önemli tedbirler;

* Tedarikçilerle yapılmış işlevsel garanti sözleşmeleri,

* Periyodik bakım/Onarım servisi,

* Arıza bildirim ve alarm otomasyonu,

* Eksiksiz bir yedek parça stoku

* Güvenilir servis hizmetleri...

İşletme ekonomisi açısından da işletme masraflarının düşük tutulması, ayni zamanda tesis verimliliğinin artırılması sağlanmalıdır. Bunun için aşağıdaki veriler düzenli olarak toplanmalı, analiz edilmeli ve değerlendirilmelidir.

* İşletme giderleri;

- Personel giderleri

- bakım onarım giderleri

- enerji giderleri

- koruma ve güvenlik giderleri.

* Yatırım giderleri;

- Amortisman ve faiz giderleri

- Girdi-materyal giderleri

- üretilen elektrik ve ısı gelirleri

- fermente biyogaz gübresi satış gelirleri...

MODÜL-5 Biyogaz tesis işletimi konusu burada sona eriyor. Modül içerilerini mümkün olduğunca pratik uygulamalara ışık tutacak şekilde düzenledik.

Daha fazla ve detaylı bilgi isteyen okuyucularımız bize doğrudan başvurabilirler.

yorum ve sorularınızı bekliyoruz... iyi pazarlar.

Hoşça kalın! 

  

   

      

BİYOGAZ TEKNOLOJİSİ SEMİNERİ- MODÜL-5 İŞLETME SORUNLARI VE GİDERİLMESİ

Biyogaz tesislerinde işletme sorunları ve giderilmesi

* Proses sorunları

Biyogaz tesisinde fermentasyon-prosesi esnasında bazı olumsuz gelişmeler prosesi etkiler, verim düşer, ekonomi zarar görür...

Tesisin verimliliğinin düşmesi ile sonuçlanan böylesi durumların çok hızlı ve etkili bir şekilde üstesinden gelinmesi gerekir.

Proses aksamalarının başlıca nedeni, fermentasyona katılan mikroorganizma gruplarının yaşam ve ortam koşullarının ortadan kalkmasıdır.

Proseste yağ asitleri yoğunluğunun giderek artması asetik asit ve metan üreten bakterilerin bu değişime uyum sağlayamaması sonucu ortaya çıkar.

Bu proses aksamalarının göstergeleri şunlardır:

* yağ asidi yoğunluğunun giderek yükselmesi,

* FOS/TAC oranının yükselmesi, (normal 0,3-0,4)

* pH- değerinde düşme görülmesi,

* Metan oranında ve gaz üretiminde düşme, hatta durma!

Aksamasız bir tesis işletimi için bu tür proses sorunlarının erken belirlenmesi ve hızlı giderilmesi gerekir.

Proses aksamalarına neden olan sebeplerin başında;

=> sıcaklık dalgalanmaları,

=> bozucu maddelerin oluşumu, amonyak, hidrojen sülfür, dezenfektanlar

gelir.

Proses sıcaklığının hızlı ve aşırı miktarda yükselmesi veya düşmesi ısıtma kaynağı blok enerji ünitesinin herhangi bir arıza veya bakım onarım zamanlarında ortaya çıkar.

Ani sıcaklık değişimlerinden en çok metan üreten bakteriler etkilenir. Hidroliz ve asetojen fazlarında çalışan bakteriler sıcaklık değişimlerine daha çok dayanıklıdırlar.

Ayrıca materyal beslemelerinin düzensizliği ve miktarlarının değişimi de prosesi olumsuz etkiler.

Bu nedenlerden dolayı bir biyogaz tesisinin işletme koşullarına tam olarak uyulmalıdır.

Materyal beslemesinde ki hatalar

* Aşırı malzeme beslemesi ve sürdürülmesi,

* düzensiz malzeme beslemeleri,

* farklı farklı materyal bileşenlerinin yüklenmesi.

Proses aksamalarını önleyici ve proses istikrarını sağlayıcı önlemler

1- Besleme miktarının azaltılması

Besleme miktarının düşürülmesiyle yükleme oranı(Br) de düşürülmüş olur, ve proses rahatlatılır.

Materyal girişinin(input-material) azalmasına bağlı olarak, ardından üretilen biyogaz hissedilir bir derecede artar.

Bunun nedeni, artan yağ asitlerinin çözünmeye başlamasıdır.

Materyal girişinin azaltılmasından sonra gaz üretiminin daha fazla artmaması, fermentörlerdeki materyalin hala bozunmadığının bir işaretidir!

Bu durumda materyal beslemesi durdurulmalıdır.!

Materyal resirkilizasyonu-geri besleme

Fermente olmuş malzeme son depolama tankından ana fermentörlere tekrar geri beslenir. Bunun iki yararlı etkisi vardır;

a- Resirkulat yeni beslenen materyalin seyreltilmesini sağlar, buda fermentörlerdeki bozucu madde konsentrasyonunu düşürür.

b- Resirkulatla birlikte fermentöre biyolojik bozunmayı destekleyecek yeni bakteriler eklenir.

Bu yöntem çok kademeli tesislerde daha çok uygulanır.

2- Besleme materyallerinin bileşiminin değiştirilmesi

Input- materyal bileşiminin farklılaştırılması da prosesi olumlu etkiler. Bunda asıl maksat, yükleme oranının(Br) düşürülmesidir.

Çiftlik gübresi kullanan tesislerde bu işleme gerek kalmaz, çünkü çiftlik gübresinde yeterli oranda mikroelementler vardır.

3- Sıcaklık etkisi ve kontrolü

Proses esnasında kendiliğinden de bir ısınma meydana gelir. Bu durum proses sıcaklığını artırır. Bu durumda prosese soğuk su verilerek sıcaklık dikkatli bir şekilde düşürülür.

4- Amonyak etkisi

Amonyak engellemesi protein bakımından zengin materyallerin kullanılması durumunda görülür.

Amonyak etkisi durumunda proses sıcaklığı düşürülerek veya materyal bileşimi değiştirilerek önlem alınır. Bundan maksat azot(N) miktarının azaltılmasıdır.

Aşırı asitlenme durumunda ise, bir sonraki kademedeki fermentörden rezirkulat beslemesi yapılır.

5- Hidrojen sülfür etkisi ve kontolü

Hidrojen sülfürün(H2S) olumsuz etkisi çiftlik tipi biyogaz tesislerinde neredeyse görülmez.

Bu etki, beslenen materyale ve içeriğindeki yüksek kükürt(S) oranlarına bağlıdır.

Çiftlik tipi biyogaz tesislerinde hayvansal gübre kullanılıdığından kükürt oranı oldukça düşüktür.

Hidrojen sülfürün olumsuz etkisini gidermek için;

* prosese demir tuzları eklenir,

* kükürt oranı yüksek materyallerin besleme oranının düşürülmesi,

* suyla seyrelteme gibi önlemler alınır.

                                         Materyal beslemesi, ve paçallama(mix) aygıtı(sol alt tarafta)

Proses kontrolü bugün otomasyon teknolojisi sayesinde oldukça kolaylaşmıştır.

Değerli okuyucularımızın giderek arttığını görmekten çok memnunuz, yorumlarınız, ve sorularınızı lütfen çekinmeden bildiriniz.

Önümüzdeki hafta MODÜL-5 de tamamlamış olacağız. 

Gelecek haftanın sizler için iyi geçmesini dileriz. 

Hoşça kalın..

BİOGAZ TESİS TEKNOLOJİSİ SEMİNERİ, MODÜL-5 TESİS İŞLETİMİ, devamı

Biogaz tesis işletimi Modül-5, işletim parametreleri, proses otomasyonu


Azot- amonyak- amonyum

Azot(N) oranı yüksek materyallerin biyolojik bozunması esnasında azot önce amonyaka (NH3) dönüşür. Amonyak suda çözünür ve amonyum oluşur (NH4+)
Mikroorganizmalar azota ihtiyaç duyarlar, bu yüzden azot proses için çok önemlidir..!

Ayni zamanda proseste proseste amonyak yoğunlaşmasının artması metan oluşumunu olumsuz etkiler!
Bu durumun hangi sınır değerlerinde ortaya çıktığı henüz tartışılmaktadır...

Ortaya çıkan amonyak yoğunlaşması, sıcaklık ve pH-değerine bağlı olarak metan üretimindeki engelleyici etkiyi artırır. Amonyak yoğunlaşmasına bağlı olarak asit yoğunluğu da artar. Bazı bakteri populasyonları bu durumdan faydalanarak en üst düzeyde çoğalabilirler... Bu koşullarda da istikrarlı bir proses sürdürmek mümkündür, input- materyal beslemelerinin bu durumda son derece düzgün yapılması gerekir.

Ancak mikroorganizmaların yüksek amonyak yoğunluğuna uyum sağlaması bazen çok uzun süre alabilir( bazen bir yıl..!) 
Materyalin fermentörlerdeki bekleme süreleri uzatılarak engelleme etkisi azaltılabilir.

Yüzer tabaka oluşumu

Lifli malzeme(saman, enerji bitkileri vbg) kullanan tesislerde fermentördeki mayinin üst seviyesinde yüzer bir tabaka oluşur. bu tabaka oluşumu engellenmediğinde kalınlığı giderek artar..! Bu nedenle yüzer tabaka oluşumu uygun karıştırıcılarla önlenmeli ve sürekli izlenmelidir.

Köpükleşme

Kesin nedeni henüz bilinmemekle beraber köpük oluşumu, gaz hatlarının tıkanması, ölçüm sensörlerinin yanılması gibi ciddi sorunlara yol açabilir. 

Köpük gidericiler kullanılsa da asıl nedeninin bulunması ve giderilmesi gerekir.

Proses analizi ve değerlendirilmesi

Ölçülen proses büyüklüklerinin sürekli bir şekilde analiz edilmesi ve burdan çıkarımların, değerlendirmelerin yapılması gerekir.

Laboratuar analizleri ile birlikte proses kontrolünde kullanılan sensörler vasıtasıyla ölçülen parametreler ayrıntılı olarak değerlendirilmelidir.

Bu değerlendirilmeler aşagıdaki kriterler altında yapılır;

* proses teki sapmalar ve sınırlar

* prosesin otomasyon seviyesi

* prosesin özellikleri

Prosesteki sapmalar ve sınırlar proses istikrarının devamlılığı bakımından önemlidir tolere edilen sınırların aşılması acil müdahalelere yol açabilir.

Prosesin otomasyon seviyesi tesisin büyüklüğü ve yöntemine göre belirlenir.

Bugün uygulanan teknolojik seviye proses otomasyonunu çok gelişmiş bir noktaya ulaştırmıştır. Böylelikle insana dayalı hatalar çok aza indirilmiştir.

Proses özellikleri açısından bakıldığında;

* yüksek besleme oranına,

* kısa bekleme sürelerine,

sahip olan tesisler proses istikrarı bakımından daha risklidirler...

Proses otomasyonu ve kontrolü

Biyolojik prosesin kontrol edilmesi için çeşitli olanaklar kullanılmaktadır. Otomasyon seviyesini belirlerken;

* proses kontrolünün neden yapılacağı,

* tesiste çalışacak personelin fonksiyonları ve sayısı,

* proses özelliklerinin otomasyona olan talep derecesinin tam olarak önceden belirlenmesi gerekir.

Otomasyon seviyesinin yüksek olması, tesiste daha az işletme personelinin bulundurulmasını sağlar.

Tesisin büyüklüğüne ve uygulanan yönteme göre kontrol edilecek proses parametrelerinin sayısı da artar...

Biyogaz tesislerinde proses kontrolü çoğunlukla hafıza programlı kontrol sistemleri (PLC/SPS) ile yapılmaktadır.

Bir dizi proses görevi ve fonksiyonu bu kontrol sistemi tarafından üstlenilmektedir. Bunlar ;

* Pompaların çalışma ve durmaları,

* karıştırıcıların fonksiyonu,

* proses parametrelerinin ölçümleri ve kontrolü,

* materyal akımlarının ölçülmesi ve kontrolü,

* gaz üretimi ve analizleri  

gibi parametrelerdir.

  

Değerli okurlarımız, yavaşta olsa ülkemizde biyogaz tesislerine olan ilgi her geçen gün biraz daha artmaktadır. Bu alanda yatırımlarda da bir artış gözlemleniyor. İşletmecilerin ve yatırımcıların yenilenebilir enerjiler içinde biyogaz tesisleri hakkındaki ilgilerine yanıt vermek, ve bilinmesinde fayda gördüğümüz her noktayı bu platforma taşımayı görev biliyoruz. 

Bu nedenle çekinmeden sorularınızı ve yorumlarınızı bekliyoruz.

yeni bir çalışma haftasında, sizlere verimlilik dileriz...Hoşça kalın....

BİYOGAZ TESİS TEKNİĞİ MODÜL-5 devamı tesis işletimi

MODÜL-5 ; BİYOGAZ TESİS İŞLETİMİ

Materyal beslemesi ve miktarı

Biyogaz tesisine düzenli olarak beslenen materyaller katı ve/veya sıvı halde olduğundan, buna uygun besleme aygıtları kullanılır. Katı materyaller genellikle çok çeşitli dozajlama aygıtları ile, sıvı haldeki materyallerde uygun pompaj sistemleri ile tesisin fermentörlerine beslenirler.

Her iki besleme şeklinde giren(input) materyal miktarının ölçülmesi gerekir. Katı materyaller çeşitli tartma düzenekleri ile, sıvı materyaller boru hatlarına yerleştirilmiş debi ölçme aygıtları vasıtasıyla veya hacim değişimini tespit eden sensörlerle ölçülür.

Fermentörlerde doluluk seviyeleri basınç sensörleri, ultrason veya radarla ölçülür. Fermentör tabanındaki çökeltiler, gaz bölümündeki sülfür birikimleri, seviye üstünde oluşan köpük sensörlerin duyarlılığını ve fonksiyonlarını etkileyebilir. Sensörlerin seçiminde bu noktaya dikkat edilmelidir!

Akışkan materyal miktarının belirlenmesinde genellikle endüktif ve kapasitif sensörler kullanılır.

Materyallerin özellikleri

Fermentöre beslenen materyalin miktarıyla birlikte, materyalin yoğunluğu ve bileşiminin de belirlenmesi, ölçülmesi gerekir.

Materyal yoğunluğunu kuru madde oranı(%KM) ve organik kuru madde oranı(%oKM) belirler.

Sıvı haldeki materyal yoğunluğunu ise, kimyasal oksijen ihtiyacı(KOİ) belirler. bunun yanı sıra TOC-değeri (total organic carbon) da kullanılır.

Biyolojik bozunabilir miktarın belirlenmesinde materyal içindeki su ve kuru madde oranlarının tespit(ölçülmesi) gerekir. Bu işlem alınan bir numunenin laboratuar ortamında sabit bir ağırlık kalıncaya dek 105 C de ısıtılmasıyla yapılır.

Son geliştirilen sensörler vasıtasıyla bu ölçüm işlemi proses esnasında mikrodalga ve enfraruj yöntemiyle de online olarak yapılmaktadır.

Beslenen materyallerin fermentöre sürekli sabit kalan özelliklerde dozajlanması beklenen gaz verimini elde etmek için son derece önemlidir!

Besleme miktarlarının ve yoğunluklarının ani değişimleri biyolojik bozunma için gerekli bakteri populasyonunu etkiler..!   

pH-değeri

Tüm biyolojik proseslerde pH-değeri önemli bir rol oynar. Metan oluşumu için en uygun pH-değeri; 7,0-7,5 aralığındadır.

Tek kademeli proses yönteminde pH-değeri kendiliğinden 7,0-7,5 aralığına gelir.

Bunun nedini, mikro organizma gruplarının kendi kendini düzenleyen bir sistem oluşturmalarına dayanır.

İki kademeli yöntemde hidroliz fazında pH-değeri 5-6,5 aralığındadır, asit oluşturan bakterilerin kendiliğinden oluşturduğu durum.

Metan fazında pH-değeri materyalin tamponlama kapasitesi ve bozunma işlemi sonucunda tekrar 7,0-7,5 aralığına yükselir.(Nötr alan)

pH-değerinin ölçülmesi, organik asitler, amonyak konsentrasyonu, hidrojen sülfür gibi metoboliizma ürünlerinin çözünme dengelerinin kontrolü için önemlidir.

PH-değerinin optimal değerlerden sapması proseste ciddi sorunların olduğunu belirtir! Bu durumda hızlı önlemler alınmalıdır.

Mikro element yoğunluğu

Mikro elementler materyal içinde çok düşük yoğunlukta bulunan, Kobalt, Molibden, Nikel, selenyum, Wolfram, Çinko, Mangan, bakır, ve demir gibi maddelerdir.

Bunlar sadece enerji bitkileri ile beslenen tesislerde proses sorunlarının giderilmesinde kullanılırlar.

Bu sorunların başında; düşük gaz üretimi, yüksek asit değerleri gelir. hayvansal gübre ile beslenen tesislerde bu tür sorunlara rastlanmamaktadır.

Mikro element dozajlarında yüksek konsentrasyonlarda zararlı etki yapan ağır metallere dikkat edilmelidir..(ağır metaller fermente olmuş materyale geçerler ve gübre olarak kullanımda sorunlar olur..!)

                       Tesiste ölçüm yapılan noktalar...

                                     Ultraşal debi ölçüm sensörü

                                                                          radar

                                                         kapasitif sensörler

Dozajlama aygıtı

Önümüzdeki hafta Modül-5 le devam edeceğiz. Yorumlarınızı eleştrilerinizi ve sorularınızı bekliyoruz...

Ramazan bayramınızı kutlar, esenlikler dileriz...Hoşça kalın...