Способ получения тепловой и электрической энергии путем комплексной переработки отходов



Способ получения тепловой и электрической энергии путем комплексной переработки отходов
Способ получения тепловой и электрической энергии путем комплексной переработки отходов

 


Владельцы патента RU 2590536:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова" (RU)

Изобретение относится к области энергетики. Биоотходы подают в узел сортировки 10, где их разделяют в зависимости от возможности анаэробного разложения. Подготавливаемый органический субстрат направляют в установку анаэробного сбраживания 6, где происходит генерация горючего биогаза и сопутствующих продуктов, направляемых к потребителям в виде органического удобрения. Отходы, не поддающиеся анаэробному разложению, подвергают обезвоживанию и (или) сушке и гранулированию. Полученные пеллеты подают на склад 13, откуда направляют в газогенератор 8, в котором вырабатывают синтез-газ. Очищенные биогаз и синтез-газ подают в узел топливозамещения 2 для питания когенерационных установок 1, вырабатывающих из них тепловую и электрическую энергии для потребителей. Также для выработки синтез-газа непосредственно в газогенератор 8 подают сухие отходы, не требующие предварительной подготовки. В период пикового увеличения потребления тепловой энергии включают пиковый твердотопливный котел 3, в котором сжигают запасы пеллет. Изобретение позволяет повысить надежность энергообеспечения предприятий агропромышленного комплекса за счет использования автономных энергетических комплексов. 1 ил.

 

Изобретение относится к области энергетики и экологии, в частности к комплексной переработке биоотходов с генерацией горючего газа и последующей выработкой тепловой и электрической энергии для снабжения предприятий АПК. Аккумулирование энергии топлива осуществляется путем переработки отходов и хранения получаемого твердого топлива в виде пеллет.

Известен комплекс для переработки твердых бытовых отходов (ТБО), состоящий из модуля подготовки ТБО, включающего установку для измельчения ТБО, устройство сушки и перемешивания измельченных ТБО, машину брикетирования измельченных, перемешанных и высушенных ТБО, склада ТБО, системы транспортеров, системы газификации ТБО, системы очистки генераторного газа, силовой энергетической установки (Патент РФ №61844, МПК F23G 5/02. опубл. 10.03.2007 г., бюл. №7).

Недостатком комплекса является невозможность переработки жидких отходов, то есть неполная переработка и утилизация отходов.

Наиболее близким является способ переработки отходов с использованием рекуперации и аккумулирования энергии (Патент РФ №2446112, МПК C02F 9/00, C02F 11/00, В09В 3/00, опубл. 27.03.2013, бюл. №9), заключающийся в комплексной переработке сточных вод и органического мусора посредством регенерации биогаза и очистки нефтесодержащих вод, с последующим сжиганием для использования полученной при сгорании теплоты в целях энергоснабжения, аккумулирование энергии осуществляется электролитическим разложением воды и хранением с последующим сжиганием газообразного водорода. Способ реализуется на станции, состоящей из двух функциональных комплексов - перерабатывающего и энергетического. Первый комплекс служит для предварительной подготовки отходов к обработке с последующей их переработкой. В энергетический комплекс входят тепло и электрогенерирующие устройства, в которых энергия получается за счет сжигания переработанных отходов в паровых котлоагрегатах.

Недостатком способа является необходимость применения сложного, высокотехнологического оборудования, проблема разработки эффективных и безопасных систем хранения водорода, что ставит под вопрос возможность эффективного аккумулирования энергии.

Технической задачей изобретения является повышение надежности энергообеспечения предприятий АПК за счет использования автономных энергетических комплексов.

Поставленная задача решается в способе получения тепловой и электрической энергии путем комплексной переработки отходов, содержащем подачу биоотходов на установку сортировки, где отходы разделяют в зависимости от возможности анаэробного разложения, подготавливаемый органический субстрат направляется в установку анаэробного сбраживания, где происходит генерация горючего биогаза и сопутствующих продуктов, направляемых к потребителям в виде органического удобрения, сухие отходы которые можно без подготовки сжигать, и отходы, не поддающиеся анаэробному разложению, которые прессуют, складируют и подают на дальнейшую переработку, отличающийся тем, что вырабатываемый биогаз, пройдя узел очистки, поступает в узел топливозамещения для питания когенерационных установок, вырабатывающих из него тепловую и электрическую энергии для потребителей, отходы, не поддающиеся анаэробному разложению в зависимости от исходной влажности массы, подвергаются обезвоживанию и (или) сушке и гранулированию, а полученные пеллеты поступают на склад, откуда направляются в линию газификации, где в газогенераторе из них вырабатывается синтез-газ, который, пройдя узел очистки, поступает в узел топливозамещения для питания когенерационных установок, также для выработки синтез-газа непосредственно в газогенератор подаются сухие отходы, не требующие предварительной подготовки, кроме того, в период пикового увеличения потребления тепловой энергии предусмотрено включение пикового твердотопливного котла, который обеспечивает покрытие пиковой мощности и регулирование тепловой нагрузки системы теплоснабжения, используя запасы пеллет, хранящихся на складе.

Способ реализуется на автономном энергетическом комплексе, число и назначение функциональных единиц которого обеспечивают полное и комплексное решение поставленной задачи. Предлагаемое изобретение позволит обеспечить полную комплексную переработку отходов с последующим получением тепловой и электрической энергии для автономного энергообеспечения, с выходом конечных продуктов переработки в виде эффлюента метанового брожения биоотходов, и зольного остатка газификации твердых биоотходов, что способствует улучшению экологической обстановки.

На чертеже представлена структурная схема автономного энергетического комплекса, выполненная в виде прямоугольников в качестве графических обозначений элементов комплекса, функционально связанных линиями движения поступающих отходов, продуктов переработки, электрической и тепловой энергии, и выхода побочных продуктов. Элементы комплекса сгруппированы в два отдельных и последовательно связанных блока: перерабатывающий и энергетический.

Энергетический блок комплекса состоит из вырабатывающих тепловую и электрическую энергию модулей когенерационных установок 1 (КУ) на основе поршневых двигателей внутреннего сгорания, агрегатированных с электрогенераторами трехфазного переменного тока и работающих на горючем газе, поступающем от перерабатывающего блока в узел топливозамещения 2, и из пикового твердотопливного котла 3 (КА), получающего твердое топливо (пеллеты 16) через узел подачи и дозирования 4 со склада 13.

Перерабатывающий блок комплекса представляет собой систему газификации сырья, состоящую из биогазовой установки 6 (БГУ), узлов сортировки отходов 10, подготовки биоотходов 5 и узла очистки получаемого биогаза 7, газогенератора 8 (ГГ) с узлом очистки синтез-газа 9, установки по обезвоживанию и сушке 11 (ОСУ), гранулятора 12 и склада пеллет 13.

Внешние связи перерабатывающего блока отражены линиями вырабатываемого горючего биогаза 14 и синтез-газа 15, потоком твердого топлива - пеллет 16 и выходом побочных продуктов переработки - эффлюента и зольного остатка газификации. В свою очередь, тепловая и электрическая энергия, вырабатываемая энергетическим блоком, направляется потребителям, часть сгенерированной электроэнергии 17 идет на обеспечение собственных нужд, а часть вырабатываемой тепловой энергии 18 - на обеспечение технологических процессов переработки биоотходов.

Предлагаемый автономный энергетический комплекс в соответствии с принципиальной схемой, представленной на чертеже, работает следующим образом.

Принимаемые на переработку разного рода отходы, вырабатываемые в процессе деятельности предприятий АПК, поступают на сортировочный узел 10, где в зависимости от возможности анаэробного разложения биоотходы поступают в узел подготовки биоотходов 5, откуда подготовленный субстрат направляется в БГУ 6, где в процессе метанового брожения биоотходов вырабатывается биогаз, который, пройдя узел очистки 7, поступает в узел топливозамещения 2 для питания КУ 1, вырабатывающей из него тепловую и электрическую энергии для потребителей. Кроме того, в процессе переработки биоотходов в БГУ 6 образуется остаточный продукт - эффлюент, который может использоваться как органическое удобрение.

Те отходы, которые не поддаются анаэробному разложению, направляются в линию газификации отходов, где в зависимости от исходной влажности массы подвергаются обезвоживанию и (или) сушке в ОСУ 11 и гранулированию в грануляторе 12, а полученные пеллеты поступают на склад 13. Газогенератор 8, работающий на твердом топливе, вырабатывает синтез-газ, который, пройдя узел очистки синтез-газа 9, поступает в узел топливозамещения 2 для питания КУ 1. Узел топливозамещения 2 предназначен для переключения работы КУ с биогаза 14 на синтез-газ 15 в периоды прекращения или снижения выработки биогаза. В период пикового увеличения потребления тепловой энергии (зимний период) предусмотрено включение пикового твердотопливного котла 3, который обеспечивает покрытие пиковой мощности и регулирование тепловой нагрузки системы теплоснабжения, используя запасы пеллет 16, хранящихся на складе 13, которые подаются с помощью механизированной системы подачи и дозирования 4.

Комплекс полностью обеспечивает питание электропривода узлов и механизмов перерабатывающего и энергетического блока, подавая электроэнергию 17 на собственные нужды. Также часть вырабатываемой тепловой энергии 18 идет на обеспечение технологических процессов переработки биоотходов - сушку и поддержание температурного режима БГУ.

В целях обеспечения автономности, энергонезависимости и надежности энергоснабжения в предлагаемом энергетическом комплексе предусмотрено аккумулирование энергии топлива, осуществляющегося путем хранения пеллет, запас которых накапливается в период снижения отпуска тепловой и электрической энергии потребителям. Избыточная энергия, генерируемая в эти периоды, направляется на увеличение производительности линии по производству пеллет.

Таким образом, автономный энергетический комплекс для предприятий АПК полностью независим от централизованных сетей электро- и теплогазоснабжения и имеет высокую степень надежности за счет внутреннего топливозамещения и аккумулирования энергии топлива.

Способ получения тепловой и электрической энергии путем комплексной переработки отходов, содержащий подачу биоотходов на установку сортировки, где отходы разделяют в зависимости от возможности анаэробного разложения, подготавливаемый органический субстрат направляется в установку анаэробного сбраживания, где происходит генерация горючего биогаза и сопутствующих продуктов, направляемых к потребителям в виде органического удобрения, сухие отходы, которые можно без подготовки сжигать, и отходы, не поддающиеся анаэробному разложению, которые прессуют, складируют и подают на дальнейшую переработку, отличающийся тем, что вырабатываемый биогаз, пройдя узел очистки, поступает в узел топливозамещения для питания когенерационных установок, вырабатывающих из него тепловую и электрическую энергии для потребителей, отходы, не поддающиеся анаэробному разложению, в зависимости от исходной влажности массы подвергаются обезвоживанию и (или) сушке и гранулированию, а полученные пеллеты поступают на склад, откуда направляются в линию газификации, где в газогенераторе из них вырабатывается синтез-газ, который, пройдя узел очистки, поступает в узел топливозамещения для питания когенерационных установок, также для выработки синтез-газа непосредственно в газогенератор подаются сухие отходы, не требующие предварительной подготовки, кроме того, в период пикового увеличения потребления тепловой энергии предусмотрено включение пикового твердотопливного котла, который обеспечивает покрытие пиковой мощности и регулирование тепловой нагрузки системы теплоснабжения, используя запасы пеллет, хранящихся на складе.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области переработки низкокалорийного топлива, утилизации твердых бытовых и промышленных отходов. Низкокалорийное топливо газифицируют в пиролизном реакторе 1.

Изобретение относится к способу обработки содержащего загрязнения углеродсодержащего сыпучего материала. Техническим результатом является повышение эффективности обработки углеродсодержащего материала.

Изобретение относится к способам переработки конденсированных топлив, в том числе твердых горючих отходов, путем пиролиза и газификации горючих составляющих топлива в плотном слое и получения продуктов пиролиза и горючего газа.

Изобретение относится к области переработки органосодержащего сырья и может быть использовано при переработке отработанных деревянных шпал. Способ включает сушку сырья при температуре 160-200°C в двух последовательно соединенных шнековых транспортерах - в первом транспортере 5 путем передачи тепловой энергии топочными газами через стенку, а во втором 6 за счет передачи тепловой энергии нагретым топочными газами воздухом, дозирование его в конусный реактор пиролиза 7, обогреваемый топочными газами, и термическое разложение при температуре 450-520°C с образованием парогазовой смеси.

Изобретение относится к устройствам для газификации твердых органических топлив и может быть использовано для производства горючего генераторного газа. Техническим результатом является интенсификация процесса газификации при обеспечении высокой теплоты сгорания получаемого генераторного газа и повышение надежности газогенератора.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для переработки органосодержащего сырья, а также в лесопромышленном комплексе. Влажное исходное сырье 14 подают в трубу 9 и перемещают поршнем 3 в камеру сушки 4, далее в камеры пиролиза 5 и конденсации 6 газообразных продуктов.

Изобретение относится к вихревой газогенерации и/или сжиганию твердых ископаемых топлив, биомассы и может быть использовано, главным образом, в малой и промышленной энергетике, преимущественно для утилизации горючих органических отходов, биомассы, местных топлив, таких как некондиционные угли или торф, а также иных твердых веществ, содержащих углерод и водород, например бытовых и промышленных отходов, для получения горючих газов разного качества с целью их сжигания или переработки.

Изобретение относится к области использования в коммунально-бытовом хозяйстве и промышленности для уничтожения (разложения) бытовых, промышленных органических, минеральных отходов, осадков сточных вод с образованием газообразного, жидкого и твердого топлив, строительных материалов.

Изобретение относится к области энергетики, предназначено для утилизации отходов на предприятиях аграрно-промышленного комплекса, преимущественно для сжигания пометно-подстилочной массы (ППМ), и может быть использовано для сжигания ППМ как в товарном виде, так и с добавками других видов мелкофракционных и пылевидных топлив.

Группа изобретений относится к переработке твердых и жидких отходов производства и потребления в термической плазме. Техническим результатом является повышение эффективности газификации отходов за счет снижения содержания примесей в отводимом пирогазе.

Изобретение относится к области переработки низкокалорийного топлива, утилизации твердых бытовых и промышленных отходов. Низкокалорийное топливо газифицируют в пиролизном реакторе 1.

Изобретение относится к газификатору биомассы с неподвижным слоем на основе микроволновой плазмы и способу газификации биомассы и твердых отходов в синтез-газ высокого качества.

Изобретение относится к способу и устройству для обработки потока исходного продукта (сырого синтез-газа/сингаза), получаемого в процессе подземной газификации угля (ПГУ).

Изобретение относится к устройствам для газификации твердых органических топлив и может быть использовано для производства горючего генераторного газа. Техническим результатом является интенсификация процесса газификации при обеспечении высокой теплоты сгорания получаемого генераторного газа и повышение надежности газогенератора.

Изобретение относится к области переработки углеводородного сырья, а конкретно к окислительной конверсии углеводородных газов в синтез-газ. Способ получения синтез-газа путем автотермической парокислородуглекислотной каталитической конверсии углеводородного сырья включает подогрев исходных сырьевых компонентов, очистку углеводородного сырья от серосодержащих соединений, смешение исходных сырьевых компонентов с образованием реакционного газового потока, осевую подачу реакционного потока внутрь трубчатого открытопористого каталитического блока радиальной фильтрации.

Изобретение относится к газификатору биомассы с газификацией в перемещающемся потоке и способу газификации с использованием газификатора для получения синтез-газа из биотоплива в присутствии СВЧ-возбужденной плазмы.

Изобретение относится к способу и системе для образования и обработки синтез-газа с помощью плазменной газификации отходов, включающих муниципальные твердые отходы.

Изобретение относится к области химического машиностроения, а именно к установкам для получения синтез-газа из углеводородсодержащего сырья, и может быть использовано в химической, нефтехимической, энергетической и других смежных отраслях промышленности для переработки углеводородного сырья с получением синтез-газа, используемого для энергетических и технологических целей.

Настоящее изобретение относится к способу газификации углеродсодержащих материалов с образованием синтез-газа. Способ газификации углеродсодержащих материалов в газогенераторе включает загрузку углеродсодержащих материалов в газогенератор, подачу газа, содержащего молекулярный кислород, подачу метансодержащего газа и необязательно воды; причем общее количество подаваемого кислорода составляет от 0.75 до 3.0 фунт на фунт общего количества углерода, загруженного в газогенератор; при этом в газогенераторе получают золу, содержащую углерод в золе, где указанная зола содержит менее 5% углерода в золе; и образуется газ, содержащий монооксид углерода, диоксид углерода, водород и деготь; который затем обрабатывают при температуре от 954°С до 1927°С в присутствии молекулярного кислорода с образованием сингаза-сырца, содержащего моноокисд углерода, водород и углерод в сингазе.

Настоящее изобретение относится к способу газификации углеродсодержащих материалов с образованием синтез-газа. Способ газификации углеродсодержащих материалов в газогенераторе включает загрузку углеродсодержащих материалов в газогенератор, подачу газа, содержащего молекулярный кислород, подачу газообразного диоксида углерода и необязательно воды; причем общее количество подаваемого кислорода составляет от 0.75 до 3.0 фунт на фунт общего количества углерода, загруженного в газогенератор; при этом в газогенераторе получают золу содержащую углерод в золе, где указанная зола содержит менее 10% углерода в золе; и образуется газ, содержащий монооксид углерода, водород и деготь; который затем обрабатывают при температуре от 954°С до 1927°С в присутствии молекулярного кислорода с образованием сингаза-сырца, содержащего моноокисд углерода, водород и углерод в сингазе.

Изобретение относится к области химических, физических, физико-химических и биологических процессов, реализуемых в аппаратах с аэрацией и перемешиванием жидкой среды, а именно процессов синтеза различных биологических продуктов, в частности процессов микробиологического синтеза с использованием метанокисляющих микроорганизмов, и может быть использовано в микробиологической, нефтехимической промышленностях, а также для получения протеинсодержащих кормов, пищевых и медицинских препаратов.
Наверх