โดย.....

ศภุวทิย ์ลวณะสกล

ภาควิชาวิศวกรรมเคร่ืองกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี

เร่ือง “ทศิทางธุกิจ Biomass pellet ส าหรับประเทศไทย และ เทคโนโลยี Gasification ในภาคอุตสาหกรรม”

โดย บัณฑิตวิทยาลัยร่วมด้านพลังงานและสิ่งแวดล้อม (JGSEE) และส านักงานคณะกรรมการนโยบายวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยีและ

นวัตกรรมแห่งชาต ิ(สวทน.) ณ ศูนย์นิทรรศการและการประชุมไบเทค ห้อง MR 224

วันศุกร์ที่ 5 มถุินายน 2558 เวลา 08.30 – 16.30 น.

เทคโนโลยีการแปรรูปชีวมวลให้เป็นพลังงาน

• การเผาตรง (Direct Combustion)

• การแก๊สซไิฟร์ (Gasification)

• การอบเป็นถ่าน (Carbonization)

• การผลิตก๊าซชีวภาพ (Biogas)

• การแปรรูปเป็นน า้มัน (จากพืชน า้มัน)

• การแปรรูปเป็นน า้มันจากเนือ้ไม้

หน่วยวิจยัและพฒันาพลงังานชีวมวล ภาควิชาวิศวกรรมเคร่ืองกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลยัเทคโนโลยีราชมงคลธญับรีุ จ.ปทมุธานี

• การท าเชือ้เพลิงอัดแท่ง (Wood Pellet)

Biomass Conversion Technology

ใน Gasification Process นัน้ 1 kg ชวีมวล ใชอ้ากาศ 1.7 kg

จะผลติแกส๊เชือ้เพลงิ ~ 2.5 kg (m3)

หน่วยวิจยัและพฒันาพลงังานชีวมวล ภาควิชาวิศวกรรมเคร่ืองกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลยัเทคโนโลยีราชมงคลธญับรีุ จ.ปทมุธานี

Biomass Conversion Products

Temperature, Time Liquid Char Gas

FAST PYROLYSIS •moderate temperature•short residence time

75% 12% 13%

GASIFICATION •high temperature•long residence time

5% 10% 85%

CARBONIZATION •low temperature•long residence time

30% 35% 35%

คณุสมบตัขิองเชือ้เพลงิส าหรับแกส๊ซไิฟเออร์

ปัจจัยทีม่ผีลตอ่การผลติกา๊ซเชือ้เพลงิชวีมวลทีส่ าคญัมดีงันี้

1. ขนาดของเชือ้เพลงิ

2. น ้าหนักตอ่ปรมิาตรทัง้หมด (bulk weight)

3. ปรมิาณน ้ามันดนิ (tar)

4. ปรมิาณความชืน้ (Moisture Content)

5. ปรมิาณเถา้ (Ash content)

6. reaction response

http://www.ficfb.at/renet_d.htm

Renewable Energy : Biomass energy

BiomassGasification

Syngas(H2, CO, CH4)

Biomass

หน่วยวิจยัและพฒันาพลงังานชีวมวล ภาควิชาวิศวกรรมเคร่ืองกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลยัเทคโนโลยีราชมงคลธญับรีุ จ.ปทมุธานี

Biomass Gasification Technology

Producer gas

H2, CO, CH4

(Combustible gases)

CO2, N2

(Non-combustible gases)

Low heating value gas

หน่วยวิจยัและพฒันาพลงังานชีวมวล ภาควิชาวิศวกรรมเคร่ืองกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลยัเทคโนโลยีราชมงคลธญับรีุ จ.ปทมุธานี

Volumetric composition of biomass based producer gas

On an average 1 kg of biomass produces about 2.5 m3 of producer gas at S.T.P. In thisprocess it consumes about 1.5 m3 of air for combustion. For complete combustion ofwood about 4.5 m3 of air is required. Thus biomass gasification consumes about 33% oftheoretical stoichiometeric ratio for wood burning.

Producer gas contains

Volumetric composition

Carbon monoxide, CO

20 – 22%

Hydrogen, H2 15 – 18%

Methane, CH4 2 – 4 %

Carbon dioxide,CO2 9 – 11%

Nitrogen, N2 50 – 54%

Water vapor, H2O Tar vapor and ash

Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, RMUTT

Operation system of Downdraft Gasifier

Process Temperature

1 Drying Upto 120oC

2 Pyrolysis 200 – 600oC

3 Oxidation 850 – 1200oC

4 Reduction 600 – 900oC

Complete gasification takes place in four processes.

Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, RMUTT

Thermal Conversion Processes and Products

Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, RMUTT

ระบบผลติกา๊ซชวีมวลแบบตา่งๆTypes of Gasifier (Fixed Bed)

แบบไหลขึน้(Updraft)

แบบไหลลง(Downdraft)

แบบไหลขวาง(Crossdraft)

แบบฟลูอดิไดซ์เบด(Fluidized bed)

หน่วยวิจยัและพฒันาพลงังานชีวมวล ภาควิชาวิศวกรรมเคร่ืองกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลยัเทคโนโลยีราชมงคลธญับรีุ จ.ปทมุธานี

กระบวนการทางเคม ี: GasificationDevolatilisation Biomass + Q Char + tars and oils

+ gases (CO, CO2, H2, CH4, CnHm)

(1)

Secondary cracking andReforming

Tars + Q

Tars + H2O

Char + gases (CH4, H2, CnHm)CO, H2

(2)

(3)

Combustion C + O2 CO2 (4)

C + ½ O2 CO (5)

CO + ½ O2 CO2 (6)

H + ½ O2 H2O (7)

Boudouard reaction C + CO2 2CO (8)

Hydrogasification C + 2H2CH4 (9)

Char-steam reforming C + H2O CO + H2 (10)

C + 2H2O CO2 + 2H2 (11)

C + H2O ½CH4 + CO2 (12)

Water-gas shift CO + H2O CO2 + H2 (13)

Methane reforming CH4 + H2O CO + 3H2 (14)

Thermal conversion technologies

MSWBiomassWaste plasticsTyres

Combustion

Gasification

Pyrolysis

Air

Limited air

No air

Flue gas + ash

Syngas +ash

Bio-oil + char + gas

Advanced thermal technologies

หน่วยวิจยัและพฒันาพลงังานชีวมวล ภาควิชาวิศวกรรมเคร่ืองกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลยัเทคโนโลยีราชมงคลธญับรีุ จ.ปทมุธานี

Gasification : Equivalent ratio (ER.)

Biomass Gasification system

• Fixed bed‐ Updraft

- Downdraft‐ Crossdraft

• Fluidized bed‐ Bubbling‐ Circulating‐ Two bed

• Open core• Entrained flow• Multi stage

• Cyclone• Tar cracker• Absorbers

• Gas coolers• Ceramic/

metallic filters• Bag filters

• Scrubbers• ESP• Blowers

Fuelconditioning

and transport

Gasificationprocess

Gas cleaningand

conditioning

Gasutilization

Conditionedfuel

Fuel

Electricity

HeatCleaned

gasRaw gas

Raw fuel

- Chipper- Dryer

- Screens- Fuel feeding

systems

• Burner‐ Stoves‐ Boiler‐ Furnace‐ Co-firing

• IC engine• Gas engine• Gas turbine• Combined

processes‐ CHP‐ IGCC

• Fuel cell• Feed in to gasgrid

1 kg of dried biomass gives 3 – 3.6 kW heat energy

1 kg of dried biomass gives 0.7 – 0.9 kW electricity plus 1.4 kW heat

A gasifier system mainly comprises of a reactor, where the combustible gasis generated and the gas is made available for power generation / thermal applicationafter the required cleaning and cooling process.

Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, RMUTT

การวเิคราะห์การใชพ้ลงังานชีวมวลผลิตไฟฟ้าดว้ยเทคโนโลยแีก๊สซิฟิเคชัน่

หน่วยวิจยัและพฒันาพลงังานชีวมวล ภาควิชาวิศวกรรมเคร่ืองกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลยัเทคโนโลยีราชมงคลธญับรีุ จ.ปทมุธานี

หน่วยวิจยัและพฒันาพลงังานชีวมวล ภาควิชาวิศวกรรมเคร่ืองกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลยัเทคโนโลยีราชมงคลธญับรีุ จ.ปทมุธานี

ชวีมวล(Biomass)

เทคโนโลยี% ผลทีไ่ด้

ความรอ้น แกส๊ ของเหลว

ของแข็ง

ตนัCO2/ตนัชวีมวล

เผาตรง(Direct

Combustion)

100 1.34

แกส๊ซฟิิเคช ัน่(Gasification)

85 10 5 0.96

ไพโรไลซสิ (Pyrolysis)

13 75 12 0.47

ผลทีไ่ดจ้ากการเปลีย่นรปูชวีมวลใหเ้ป็นพลงังาน

How can we increasing the heating value and remove tar?

1. High temperature gasifying

2. High pressure gasifying

3. Using steam or pure O2

as gasifying agent

4. Using catalyst

2. Gasifying medium

5. Moisture content

3. Operating pressure

4. Operating temperature

1. Fuel composition

6. Gasifier design

การใชเ้ทคโนโลยแีก๊สซิฟิเคชัน่ผลิตไฟฟ้าอยา่งเหมาะสมท่ีก าลงัผลิตไฟฟ้าต่างๆ กนั

25

รายละเอยีดข้อมูลอะไรบ้าง ที่เราจะต้องทราบ

• ชนิดของเตาแก๊สซไิฟเออร์

• อัตราการผลิตแก๊ส & คุณภาพแก๊ส

• ความสิน้เปลืองเชือ้เพลิงชีวมวล

• สเป็คของเชือ้เพลิงชีวมวล

• ประสิทธิภาพการผลิตแก๊ส

ปัญหาและแนวทางการแกไ้ข

• ความไม่เสถียร ไม่ตอ่เน่ือง

• ควบคมุยาก (ต้องคมุอะไรบ้าง)

• คา่ความร้อนต ่า (วิธีแก้ไข)

• พลงังานถกูน าไปใช้ไม่เกิดประโยชน์สงูสดุ-ต้องผสมผสาน• ปัญหาเร่ืองความสกปรก (ทาร์ ฝุ่ นและของเหลวท่ีเกิดขึน้)

• ไม่เกิดการยอมรับ พงึพอใจ

อยากใหภ้าครัฐ-เอกชน เขา้มามสีว่นรว่มกนัวจัิยและพัฒนา อยา่งตอ่เนื่อง

จบการน าเสนอขอบคณุครับ

การผลติกา๊ซเชือ้เพลงิใชท้ดแทนกา๊ซแอลพจีเีพือ่หงุตม้

โครงการผลติความรอ้น

ข้อมูลทางเทคนิค- ผลิตก๊าซเชือ้เพลงิต่อเน่ืองในอตัรา 30 Nm3/hrที่ความสิน้เปลืองชีวมวล 15 kg/hr ความชืน้20% คิดเป็น 35 kWth

- ทดแทนก๊าซแอลพีจีได้ในอตัรา 2 kg/hr- ประสิทธิภาพการแปรรูปพลงังาน 72 %

สถานที่ตัง้โครงการ กองบิน 21 โรงเรียนการบิน อ.ก าแพงแสน จ.นครปฐม

สถานะโครงการ เสร็จสมบรูณ์หน่วยวจิยัและพัฒนาพลังงานชีวมวล ภาควชิาวศิวกรรมเคร่ืองกล คณะวศิวกรรมศาสตร์ มหาวทิยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี จ.ปทุมธานี

การผลติก๊าซเชือ้เพลงิใช้ในระบบเชือ้เพลงิร่วมน า้มันดีเซล-ชีวมวลเพื่อผลติไฟฟ้า

โครงการผลติไฟฟ้า-ความรอ้น

หน่วยวจิยัและพัฒนาพลังงานชีวมวล ภาควชิาวศิวกรรมเคร่ืองกล คณะวศิวกรรมศาสตร์ มหาวทิยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี จ.ปทุมธานี

ข้อมูลทางเทคนิค- ผลติก๊าซเชือ้เพลงิตอ่เน่ืองในอตัรา 20

Nm3/hr ท่ีความสิน้เปลืองชีวมวล 9kg/hr ความชืน้ 20% คิดเป็น 25 kWth

- ทดแทนน า้มนัดีเซลได้ 50 – 75%- มีระบบปรับปรุงคณุภาพก๊าซ- มีระบบ Steam oxidizing agent

สถานที่ตัง้โครงการ ศนูย์วิจยัพลงังาน มหาวิทยาลยัเทคโนโลยีราชมงคลธญับรีุสถานะโครงการ เสร็จสมบรูณ์

Wood Pellet เพือ่ใชผ้ลติพลงังานความรอ้น

โครงการผลติ Wood Pellet

วัสดุที่ใช้ท า Wood Pellet - เหง้ามนัส าปะหลงั ไม้กระถิน แกลบ ขีเ้ล่ือย ขีก้บ เปลือกไม้ยคูาลิปตสั เป็นต้น

ข้อมูลสาหรับการลงทนุก าลังผลิตขนาด 1.2 ตันต่อช่ัวโมง วันละ 15 ตัน โดยประมาณต้นทุนการผลิต 1,900 – 2,500 บาทต่อตัน (ที่ราคาเหง้ามันส าปะหลัง 70 สต./กิโล รวมค่าวัสดุ แรงงาน ไฟฟ้า)

สถานที่ตัง้โครงการ อ าเภอพนมสารคาม จงัหวดัฉะเชิงเทรา

งบประมาณโครงการ 13 ล้านบาท (Turnkey)

ระยะเวลาสร้างเคร่ืองจกัร 6 เดือน ติดตัง้พร้อมฝึกอบรมราคาขายในประเทศ 3,300 – 3,400 บาทต่อตนัราคาขายต่างประเทศ 3,750 บาทต่อตนั (FOB)

สถานะโครงการ อยูร่ะหวา่งผลิต Wood pellet

สง่ออก

Specification ของ Wood Pellet1.Calorific value 4,732 kcal/kg2.Moisture 12.25 %3.Diameter 8mm., Length 20-50 mm4.Ash 8.5 % 5 Sulfur 0.12 %

6 Density 650-700 kg/m3

หน่วยวจิยัและพัฒนาพลังงานชีวมวล ภาควชิาวศิวกรรมเคร่ืองกล คณะวศิวกรรมศาสตร์ มหาวทิยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี จ.ปทุมธานี

การผลติก๊าซเชือ้เพลงิสังเคราะห์ใช้ทดแทนแอลพีจีในระบบผลิตไอน า้ขนาดเลก็

โครงการผลติไอน ้า-ความรอ้น

ข้อมูลทางเทคนิค- ใช้เทคโนโลยีแก๊สซิฟิเคชั่นผลิตก๊าซเชือ้เพลิงสังเคราะห์ต่อเน่ืองในอัตรา 60 Nm3/hr ที่ความสิน้เปลืองชวีมวล30 kg/hr ความชืน้ 20% คดิเป็น 70 kWth

- อัตราการผลิตไอน า้ 75 kg/hr ที่ 4 Bar (ต้นแบบ)- มีระบบปรับปรุงคุณภาพก๊าซ

สถานที่ตัง้โครงการ ศูนย์วจิัยพลังงาน มหาวทิยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรีสถานะโครงการ เสร็จสมบูรณ์

หน่วยวจิยัและพัฒนาพลังงานชีวมวล ภาควชิาวศิวกรรมเคร่ืองกล คณะวศิวกรรมศาสตร์ มหาวทิยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี จ.ปทุมธานี