AT11758U1 - DEVICE FOR THE ENERGETIC RECYCLING OF FUELS - Google Patents

DEVICE FOR THE ENERGETIC RECYCLING OF FUELS Download PDF

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AT11758U1
AT11758U1 AT0804610U AT80462010U AT11758U1 AT 11758 U1 AT11758 U1 AT 11758U1 AT 0804610 U AT0804610 U AT 0804610U AT 80462010 U AT80462010 U AT 80462010U AT 11758 U1 AT11758 U1 AT 11758U1
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fuel
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AT0804610U
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Ilian Ing Mintscheff
Heinrich Hafner
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Hafner Gmbh
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Abstract

Vorrichtung und Verfahren zur energetischen Verwertung von Brennstoffen, insbesondere Ersatzbrennstoffen (1), umfassend eine Verbrennungseinrichtung (2) zur Verbrennung des Brennstoffs, insbesondere Ersatzbrennstoffs (1), eine mit der Verbrennungseinrichtung (2) gekoppelte Dampferzeugungsvorrichtung (3), eine mit der Dampferzeugungsvorrichtung (3) gekoppelte Dampfturbine (4), sowie einen elektrischen Generator (5), wobei zusätzlich eine im organic ranking cycle betreibbare Dampfturbine (6) vorgesehen ist.Device and method for the energetic utilization of fuels, in particular substitute fuels (1), comprising a combustion device (2) for combustion of the fuel, in particular substitute fuel (1), a steam generating device (3) coupled to the combustion device (2), one with the steam generating device ( 3) coupled steam turbine (4), and an electric generator (5), wherein in addition an operable in the organic ranking cycle steam turbine (6) is provided.

Description

österreichisches Patentamt AT 11 758 U1 2011-04-15Austrian Patent Office AT 11 758 U1 2011-04-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur energetischen Verwertung von Brennstoffen, insbesondere Ersatzbrennstoffen, umfassend eine Verbrennungseinrichtung zur Verbrennung des Ersatzbrennstoffes, eine mit der Verbrennungseinrichtung gekoppelte Dampferzeugungsvorrichtung, eine mit der Dampferzeugungsvorrichtung gekoppelte Dampfturbine, sowie einen elektrischen Generator. Weiters betrifft die Erfindung eine Energieversorgungseinrichtung für ein Gebäude. Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur energetischen Versorgung eines Gebäudes.Description: The invention relates to a device for the energy recovery of fuels, in particular substitute fuels, comprising a combustion device for combustion of the substitute fuel, a steam generating device coupled to the combustion device, a steam turbine coupled to the steam generating device, and an electric generator. Furthermore, the invention relates to a power supply device for a building. Finally, the invention relates to a method for energetic supply of a building.

[0002] Bei Ersatzbrennstoffen (englisch: refuse derived fuel) handelt es sich um Brennstoff, der aus brennbaren Abfällen aufbereitet wird. Es handelt sich dabei um hochkalorische Fraktionen aus unterschiedlichen Abfalltypen. Derartige Ersatzbrennstoffe können beispielsweise in einem Müllheizkraftwerk zur Energiegewinnung herangezogen werden.For refuse derived fuel (refuse derived fuel) is fuel that is processed from combustible waste. These are high-calorie fractions from different types of waste. Such substitute fuels can be used for example in a waste heat and power plant for energy.

[0003] Bislang verwendete Vorrichtungen zur energetischen Verwertung von Ersatzbrennstoffen weisen einen verhältnismäßig niedrigen Wirkungsgrad in der Energieumwandlung auf. Darüber hinaus werden solche Vorrichtungen auf Grund, beispielsweise von Abgasbelastungen, dezentral betrieben, sodass die Energie zum Verbraucher transportiert werden muss. Hieraus resultiert eine weitere Verschlechterung des Wirkungsgrades.Previously used devices for energy recovery of substitute fuels have a relatively low efficiency in the energy conversion. In addition, such devices due to, for example, exhaust emissions, operated decentrally, so that the energy must be transported to the consumer. This results in a further deterioration of the efficiency.

[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die eingangs genannte Vorrichtung hinsichtlich des Wirkungsgrades zu optimieren.Object of the present invention is therefore to optimize the aforementioned device in terms of efficiency.

[0005] Diese Aufgabe wird gelöst, indem zusätzlich eine im Organic Rankine Cycle betreibbare Dampfturbine vorgesehen ist. Dampfturbinen, die im Organic Rankine Cycle (ORC) betreibbar sind, weisen einen geschlossenen Kreislauf auf, in dem ein Arbeitsmedium geführt wird. Das Arbeitsmedium ist im Unterschied zu Wasserdampfturbinen nicht Wasserdampf, sondern in der Regel eine organische Flüssigkeit mit einer im Vergleich zu Wasser niedrigeren Verdampfungstemperatur.This object is achieved by additionally providing an operable in the Organic Rankine cycle steam turbine is provided. Steam turbines, which are operable in the Organic Rankine Cycle (ORC), have a closed circuit in which a working medium is guided. In contrast to steam turbines, the working medium is not water vapor, but generally an organic liquid with a lower evaporation temperature compared to water.

[0006] Im vorliegenden Fall ist bevorzugt vorgesehen, dass die beiden Dampfturbinen wärmeleitend miteinander verbunden sind und zumindest ein Teil der noch ungenutzten Wärme der ersten Dampfturbine auf die zweite Dampfturbine über Wärmetauscheinrichtungen übertragbar ist. Hier erweist sich die Dampfturbine im Organic Rankine Cycle-Betrieb als besonders vorteilhaft. ORC ist besonders vorteilhaft und effizient, wenn das zur Verfügung stehende Temperaturgefälle zwischen Wärmequelle und Wärmesenke zu niedrig ist für den wirtschaftlichen Betrieb einer von Wasserdampf angetriebenen Turbine. Im vorliegenden Fall wird also die erste Dampfturbine mit Wasserdampf betrieben, wobei ein großer Teil des Wassers kondensiert. Allerdings weist das Kondensat und allfälliger Restdampf immer noch eine verhältnismäßig hohe Temperatur auf. Diese würde zwar nicht ausreichen, um eine Wasserdampfturbine anzutreiben, allerdings kann die Restwärme in einer Dampfturbine im Organic Rankine Cycle Prozess (ORC-Dampfturbine) genutzt werden. Die Energieausbeute wird in einer solchen Anordnung signifikant gesteigert. Eine solche Serienanordnung der beiden Dampfturbinen ist energetisch sehr effizient. Denkbar wäre es allerdings auch, die beiden Dampfturbinen parallel zu schalten, das heißt einen Teil der Wärme aus der Dampferzeugungsvorrichtung in der ersten Dampfturbine und einen Teil der Wärme aus der Dampferzeugungsvorrichtung in der im Organic Rankine Cycle betreibbaren Dampfturbine umzusetzen.In the present case, it is preferably provided that the two steam turbines are thermally conductively connected to each other and at least part of the unused heat of the first steam turbine to the second steam turbine via heat exchange means is transferable. Here, the steam turbine in Organic Rankine cycle operation proves to be particularly advantageous. ORC is particularly advantageous and efficient if the available temperature gradient between the heat source and the heat sink is too low for the economical operation of a steam driven turbine. In the present case, therefore, the first steam turbine is operated with steam, wherein a large part of the water condenses. However, the condensate and any residual steam still has a relatively high temperature. Although this would not be sufficient to drive a steam turbine, but the residual heat in a steam turbine in the Organic Rankine cycle process (ORC steam turbine) can be used. The energy yield is significantly increased in such an arrangement. Such a series arrangement of the two steam turbines is energetically very efficient. However, it would also be conceivable to connect the two steam turbines in parallel, that is, to convert part of the heat from the steam generating device in the first steam turbine and part of the heat from the steam generating device into the steam turbine operable in the Organic Rankine Cycle.

[0007] In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass jeder der beiden Dampfturbinen jeweils ein elektrischer Generator zugeordnet ist. Bevorzugt werden die Dampfturbinen zur Erzeugung von elektrischem Strom eingesetzt.In a preferred embodiment, it is provided that each of the two steam turbines is assigned in each case an electrical generator. Preferably, the steam turbines are used to generate electricity.

[0008] Die Verbrennungseinrichtung weist im bevorzugten Ausführungsbeispiel einen Verbrennungsofen auf, in dem der Ersatzbrennstoff in der Anwesenheit von ausreichend Sauerstoff verbrannt wird. Für einen kontinuierlichen Betrieb, das heißt einem 24 Stunden durchgehendem Betrieb, ist es vorteilhaft, wenn die Verbrennungseinrichtung eine Beschickungseinrichtung aufweist. Diese weist im bevorzugten Fall einen Vorschubrost für den Ersatzbrennstoff auf. 1/9 österreichisches Patentamt AT 11 758 U1 2011-04-15 Günstigerweise ist der Vorschubrost gekühlt, beispielsweise wassergekühlt.The combustion device comprises in the preferred embodiment, a combustion furnace in which the substitute fuel is burned in the presence of sufficient oxygen. For a continuous operation, that is a 24-hour continuous operation, it is advantageous if the combustion device has a charging device. This has in the preferred case, a feed grate for the substitute fuel. 1/9 Austrian Patent Office AT 11 758 U1 2011-04-15 Conveniently, the feed grate is cooled, for example, water-cooled.

[0009] Um die Verbrennungsrückstände minimal zu halten und die Energieausbeute zu maximieren kann vorgesehen sein, dass die Verbrennungseinrichtung eine Nachbrennkammer zur Nachverbrennung der Gase aus dem Verbrennungsofen aufweist. Weiters kann vorgesehen sein, dass die Nachbrennkammer eine selektive, nicht katalytische Entstickungseinrichtung aufweist.In order to keep the combustion residues minimal and to maximize the energy yield can be provided that the combustion device has a post-combustion chamber for the afterburning of the gases from the combustion furnace. Furthermore, it can be provided that the afterburner has a selective, non-catalytic denitrification.

[0010] Ein Ziel der gegenständlichen Erfindung ist es, eine ökologische und ökonomische, dezentrale Energieversorgung auf der Basis von Ersatzbrennstoffen bereitzustellen unter der Prämisse von Nachhaltigkeit, Wirtschaftlichkeit und Umweltverträglichkeit. Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird bevorzugt in eine Immobilie, beispielsweise Großimmobilie wie Gewerbebetriebe, Handelszentren, etc., integriert. Neben einer elektrischen Versorgung benötigen solche Immobilien auch Wärme- beziehungsweise Kälteversorgung. Daher können Kraftwärme - oder nach Bedarf Kraftwärmekältekopplungsanlagen vorgesehen sein. Bevorzugt ist daher eine Kältemaschine vorgesehen, die beispielsweise für den Betrieb einer Klimaanlage verwendet werden kann. Weiters ist bevorzugt eine Warmwasseraufbereitung zum Betrieb einer Heizungseinrichtung, beziehungsweise auch zur Versorgung eines Endverbrauchers mit Warmwasser vorgesehen.An object of the subject invention is to provide an ecological and economical, decentralized energy supply based on substitute fuels on the premise of sustainability, economy and environmental sustainability. The device according to the invention is preferably integrated into a real estate, for example large property such as commercial enterprises, commercial centers, etc. In addition to an electrical supply, such real estate also needs heat or cold supply. Therefore, power heat - or as needed Kraftwärmekaltekopplungsanlagen be provided. Preferably, therefore, a chiller is provided, which can be used for example for the operation of an air conditioner. Furthermore, a hot water treatment for operating a heating device, or also for supplying an end user with hot water is preferably provided.

[0011] Bei einer Kältemaschine handelt es sich bekanntlich um ein Gerät, das der Kälteerzeugung dient. Wie an sich bekannt können solche Kältemaschinen beispielsweise als Kaltdampfanlagen unter zu Hilfenahme des Joule-Thomson-Effekts betrieben werden. Im bevorzugten Fall wird eine Absorbtionskältemaschine verwendet.In a chiller, it is known to be a device that is used for refrigeration. As known per se, such chillers can be operated, for example, as cold steam systems with the aid of the Joule-Thomson effect. In the preferred case, an absorption chiller is used.

[0012] Hinsichtlich der Warmwasseraufbereitung ist es hinlänglich bekannt, beispielsweise durch Wärmetauscher, die aus dem Verbrennungsprozess gewonnene Wärme entsprechend zu nutzen.With regard to the hot water treatment, it is well known, for example, by heat exchangers to use the heat obtained from the combustion process accordingly.

[0013] Generell sei an dieser Stelle angemerkt, dass überall dort, wo es zu Wärmeübertragungen kommt, an sich bekannte Wärmeübertragungseinrichtungen beziehungsweise Wärmetauscher vorgesehen sind.In general, it should be noted at this point that wherever there is heat transfer, known per se heat transfer devices or heat exchangers are provided.

[0014] Um eine möglichst autarke Betriebsweise zu gewährleisten, kann weiters eine Fotovoltaikanlage vorgesehen sein. Bei der Benutzung von Immobilien entsteht eine große Menge an Abfall. Dieser kann vorbehandelt und komprimiert zur Erzeugung von Ersatzbrennstoff eingesetzt werden. Bei entsprechend dimensionierten Großimmobilien könnte eine solche Ersatzbrennstofferzeugungseinrichtung in oder an der Immobilie betrieben werden. Der erzeugte Ersatzbrennstoff kann anschließend mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Energie umgewandelt werden. In Kombination mit der Fotovoltaikanlage kann ein großer Teil der benötigten Energie gedeckt werden.In order to ensure the most autonomous mode of operation, may further be provided a photovoltaic system. The use of real estate generates a large amount of waste. This can be used pretreated and compressed for the production of substitute fuel. With appropriately dimensioned large properties, such a substitute fuel production facility could be operated in or on the property. The generated substitute fuel can then be converted into energy with the device according to the invention. In combination with the photovoltaic system, a large part of the required energy can be covered.

[0015] Falls die Vorrichtung einen Energieüberschuss in Zeiten geringeren Energiebedarfes (in der Nacht oder am Wochenende) produziert, können Speichereinrichtungen wie Akkumulatoren vorgesehen sein, um die Energie zu speichern. Theoretisch kann aber auch eine Einspeisung in ein Verbundnetz erfolgen.If the device produces an excess of energy in times of low energy demand (at night or on weekends), storage devices such as accumulators may be provided to store the energy. Theoretically, however, it is also possible to feed into a network.

[0016] Zur Abgasminimierung ist vorzugsweise eine vierstufige Rauchgasreinigungsanlage vorgesehen, in der das entstehende Abgas aufbereitet wird. Die vierstufige Rauchgasreinigungsanlage weist bevorzugt einen Fein- und/oder Feinststaubabscheider auf. Weiters ist die Rauchgasreinigungsanlage bevorzugt mit einem biologischen Filter zur C02-Filterung ausgestattet. Beim biologischen Filter kann es sich beispielsweise um einen Algenfilter handeln.For minimizing emissions preferably a four-stage flue gas cleaning system is provided, in which the resulting exhaust gas is processed. The four-stage flue gas cleaning system preferably has a fine and / or fine dust separator. Furthermore, the flue gas purification system is preferably equipped with a biological filter for CO 2 filtering. The biological filter may be, for example, an algae filter.

[0017] In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Energieversorgungseinrichtung für ein Gebäude mit einer Vorrichtung der vorgenannten Art. Diese ist bevorzugt im Gebäude, vorzugsweise im Keller des Gebäudes angeordnet oder integriert. Zur bereits oben diskutierten vollständigen Versorgung des Gebäudes mit Wärme, beziehungsweise Kälte, kann vorgesehen sein, dass die Dampferzeugungsvorrichtung ein Heiz- und/oder Kühlsystem des Gebäudes betreibt. 2/9 österreichisches Patentamt AT 11 758 U1 2011-04-15 [0018] In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur energetischen Versorgung eines Gebäudes. Bevorzugt wird dabei die vorgenannte Vorrichtung verwendet. Bei dem Verfahren wird ein Brennstoff, vorzugsweise Ersatzbrennstoff verbrannt und die entstehende Wärme dazu verwendet, um Dampf zu erzeugen. Der Dampf treibt eine Dampfturbine an, die wiederum einen elektrischen Generator antreibt. Zur Energiemaximierung kann noch eine weitere Dampfturbine vorgesehen sein, die mit der Restwärme, die von der ersten Dampfturbine „übrig" bleibt, antreibt. Der Dampf kann zusätzlich dazu verwendet werden, eine Klimaanlage zu betreiben, auch kann der Dampf dazu verwendet werden, eine Warmwasseraufbereitung und/oder Heizungseinrichtung zu betreiben. Die Schritte Verbrennen des Brennstoffs, vorzugsweise Ersatzbrennstoffs, Dampferzeugung, Antreiben der Dampfturbine und Antreiben des elektrischen Generators, das heißt auch die Stromerzeugung, werden bevorzugt im Keller des Gebäudes durchgeführt. Die Vorrichtung und das Verfahren sind bevorzugt stromgeführt und nicht wie bei Stand der Technik üblich wärmegeführt.In a further aspect, the invention relates to a power supply device for a building with a device of the aforementioned type. This is preferably arranged or integrated in the building, preferably in the basement of the building. For the complete supply of the building with heat or cold, which has already been discussed above, provision can be made for the steam generating device to operate a heating and / or cooling system of the building. In a further aspect, the invention relates to a method for the energetic supply of a building. Preferably, the aforementioned device is used. The process burns a fuel, preferably a substitute fuel, and uses the resulting heat to generate steam. The steam drives a steam turbine, which in turn drives an electric generator. To maximize energy, it is possible to provide another steam turbine which can be used with the residual heat "left over from the first steam turbine". stays, drives. The steam can additionally be used to operate an air conditioning system, and the steam can also be used to operate a hot water treatment and / or heating device. The steps of burning the fuel, preferably substitute fuel, steam generation, driving the steam turbine and driving the electric generator, that is, the power generation, are preferably carried out in the basement of the building. The device and the method are preferably current-guided and not thermally guided as in the prior art.

[0019] Weitere Vorteile und Details werden anhand der nachfolgenden Figur und Figurenbeschreibung erläutert.Further advantages and details will be explained with reference to the following figure and description of the figures.

[0020] Es zeigt die [0021] Figur 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung nach einer ersten Ausführungsvariante, [0022] Figur 2 eine leichte Abwandlung der Ausführungsvariante der Figur 1 und die [0023] Figur 3 eine Rauchgasreinigungsanlage gemäß der Erfindung.FIG. 1 shows a device according to the invention according to a first embodiment, FIG. 2 shows a slight modification of the embodiment of FIG. 1 and FIG. 3 shows a flue gas cleaning system according to the invention.

[0024] In der Figur 1 ist links oben die Erzeugung des Ersatzbrennstoffes 1 dargestellt. Dabei werden unbehandelte Rohabfälle 30 in einer Vorbehandlungseinrichtung 31 mechanisch und/oder chemisch vorbehandelt. Anschließend wird der vorbehandelte Abfall in einer Presse 32 zum fertigen Ersatzbrennstoff 1 komprimiert. Der Ersatzbrennstoff 1 wird nun in die erfindungsgemäße Vorrichtung eingeführt. Dabei wird der Ersatzbrennstoff zunächst der Beschickungseinrichtung 9, die Teil der Verbrennungseinrichtung 2 ist, zugeführt. In einem gekühlten Vorschubrost wird der Ersatzbrennstoff 1 dem eigentlichen Verbrennungsofen 8 zugeführt. Unter Zufuhr von Luft 12 wird im Verbrennungsofen 8 der Ersatzbrennstoff 1 direkt verbrannt. Zusätzlich kann ein SNCR im Verbrennungsofen stattfinden. Beim SNCR-Verfahren, der Selec-tive Non Catalytic Reduction, wird kein Katalysator verwendet. Die Reaktion findet direkt im Verbrennungsofen statt. Ammoniak oder Harnstoff wird über Düsen dem Feuerraum zugeführt. Auch hierbei werden die Stickoxide in Stickstoff und Wasser umgewandelt. Das Temperaturoptimum für dieses Verfahren liegt zwischen 850 bis 1 000 Grad Celsius. Es werden Stickoxidminderungen bis über 80 % erzielt, außerdem konnte eine ebenso hohe Dioxin- und Furanreduzierung (gesundheitsschädlich) erzielt werden. Das entstehende Rauchgas wird zur Dampferzeugungsvorrichtung 3 geleitet. Es handelt sich dabei um einen Kessel mit Wärmetauscheinrichtungen, dem Luft 13 zugeführt wird. Die Wärme des Abgases, das in die Dampferzeugungsvorrichtung 3 eingeleitet wird, wird über die Wärmetauscher auf Wasser übertragen, welches verdampft und über drei Folgeleitungen a, b, c weiterverteilt wird. Das Restabgas 19 wird in die Rauchgasreinigungsanlage 20 überführt, die anhand der nachfolgenden Figur 3 genauer erläutert wird.In the figure 1, the generation of the substitute fuel 1 is shown at the top left. In this case, untreated raw waste 30 are pretreated mechanically and / or chemically in a pretreatment device 31. Subsequently, the pretreated waste is compressed in a press 32 to the finished substitute fuel 1. The substitute fuel 1 is now introduced into the device according to the invention. In this case, the substitute fuel is first fed to the charging device 9, which is part of the combustion device 2. In a cooled feed grate, the substitute fuel 1 is fed to the actual combustion furnace 8. With the supply of air 12, the substitute fuel 1 is burned directly in the combustion furnace 8. In addition, a SNCR can take place in the incinerator. In the SNCR process, Selective Non Catalytic Reduction, no catalyst is used. The reaction takes place directly in the incinerator. Ammonia or urea is fed via nozzles to the combustion chamber. Again, the nitrogen oxides are converted into nitrogen and water. The optimum temperature for this process is between 850 and 1,000 degrees Celsius. Nitrogen oxide reductions of more than 80% are achieved, as well as an equally high dioxin and furan reduction (harmful to health) could be achieved. The resulting flue gas is passed to the steam generating device 3. It is a boiler with heat exchangers, the air 13 is supplied. The heat of the exhaust gas, which is introduced into the steam generating device 3, is transferred via the heat exchangers to water, which is evaporated and redistributed via three secondary lines a, b, c. The residual exhaust gas 19 is transferred to the flue gas cleaning system 20, which will be explained in more detail with reference to the following Figure 3.

[0025] Über die Folgeleitung a wird Dampf zur ersten Dampfturbine 4 geführt. Der Dampf treibt die Dampfturbine 4 an, die wiederum einen elektrischen Generator 5 antreibt. Dieser erzeugt Strom, der im gezeigten Beispiel in ein Stromnetz gespeist wird. Die immer noch verbleibende Wärme aus der Dampfturbine 4 wird weitergeleitet an die im Organic Rankine Cycle betriebene Dampfturbine 6. Die Wärmeübertragung erfolgt durch Wärmetauscher. Die im Organic Rankine Cycle betriebene Dampfturbine 6 treibt einen elektrischen Generator 7 an, der elektrischen Strom erzeugt und diesen in das Stromnetz speist.Via the subsequent line a steam is passed to the first steam turbine 4. The steam drives the steam turbine 4, which in turn drives an electric generator 5. This generates electricity, which is fed into a power grid in the example shown. The still remaining heat from the steam turbine 4 is forwarded to the operated in the Organic Rankine Cycle steam turbine 6. The heat transfer takes place through heat exchangers. The operated in the Organic Rankine cycle steam turbine 6 drives an electric generator 7, which generates electricity and feeds it into the power grid.

[0026] Über die Folgeleitung b wird ein Teil des Dampfes dazu verwendet, eine Kältemaschine 10 anzutreiben. Diese kann beispielsweise eine Klimaanlage im Gebäude betreiben. Die noch verbliebene Wärme kann zusätzlich einer Warmwasseraufbereitungsanlage 11 zugeführt werden, die zusätzlich über die Folgeleitung c gespeist wird. Die Warmwasseraufbereitungsanlage 3/9 österreichisches Patentamt AT 11 758 U1 2011-04-15 kann eine Heizungseinrichtung beispielsweise im Winter betreiben oder Warmwasser für einen Endverbraucher bereitstellen.About the subsequent line b, a portion of the steam is used to drive a chiller 10. This can operate, for example, an air conditioner in the building. The remaining heat can be additionally fed to a hot water treatment plant 11, which is additionally fed via the secondary line c. The hot water treatment plant 3/9 Austrian Patent Office AT 11 758 U1 2011-04-15 can operate a heating device, for example, in winter or provide hot water for an end user.

[0027] Die Ausführungsvariante der Figur 2 entspricht dem Ausführungsbeispiel der Figur 1. Lediglich an der Dampferzeugungsvorrichtung 3 ergibt sich eine Änderung. Da die übrigen Bauteile gleich zur Variante der Figur 1 sind, wird darauf verzichtet, noch einmal jede Funktionsweise zu beschreiben. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der Figur 1 ist von der Dampferzeugungsvorrichtung 3 eine vierte Folgeleitung d vorgesehen, die direkt zur im Organic Rankine Cycle betriebenen Dampfturbine 6 Dampf führt. Ein Teil der Wärme wird also direkt in der Organic Rankine Cycle Dampfturbine 6 umgesetzt. Strichliert ist noch eine wärmeleitende Verbindung zwischen der Dampfturbine 4 und der Organic Rankine Cycle Turbine 6 angedeutet. Diese Wärmeverbindung kann, muss aber nicht vorgesehen sein.The embodiment of Figure 2 corresponds to the embodiment of Figure 1. Only at the steam generating device 3 results in a change. Since the other components are equal to the variant of Figure 1, it is omitted again to describe each mode of operation. In contrast to the exemplary embodiment of FIG. 1, a fourth follow-on line d is provided by the steam generating device 3, which steam leads directly to the steam turbine 6 operated in the Organic Rankine Cycle. Part of the heat is thus converted directly into the Organic Rankine Cycle steam turbine 6. Streaked is still a heat-conducting connection between the steam turbine 4 and the Organic Rankine Cycle turbine 6 indicated. This heat connection can, but need not be provided.

[0028] In der Figur 3 wird nun die Rauchgasreinigungsanlage 20 näher beschrieben, in der das Abgas 19 gemäß Ausführungsbeispiele der Figuren 1 und 2 aufbereitet wird. Das Abgas 19 strömt in die Rauchgasreinigungsanlage 20. Dabei durchläuft es einen ersten Reaktor 21, in dem eine erste Aufbereitung erfolgt (erste Stufe). Dabei wird dem Rauchgas beim durchströmen den Reaktors 21 pulverförmiges Additiv (z.B. Natriumbicarbonat) zugeführt. Durch eine chemische Reaktion wird das Additiv zersetzt und bildet mit den im Rauchgas enthaltenen giftigen Säuren ein ungiftiges Salz. Dieses Salz wird mit einem Staubfilter 3 abgeschieden. Anschließend strömt das Abgas in einen zweiten Reaktor 22, wo eine weitere Aufbereitung erfolgt (zweite Stufe). In dieser Stufe werden noch im Rauchgas enthaltene Restorganika, wie z. B. Halogenkohlenwasserstoffe und Dioxine, sowie letzte Reste von Quecksilber und anderen Schwermetallen durch Additive (z.B. Aktivkohle) gebunden (adsorbiert). Hierzu wird staubförmiges Additiv im Reaktor 22 in den Rauchgasstrom dosiert und anschließend zusammen mit den angelagerten Schadstoffen auf den Filterschläuchen 23, 24 des Staubfilters 22 wieder abgeschieden. Zur Filtration fester Rückstände sind insgesamt zwei nacheinander geschaltete Schlauchfilter 23, 24 vorgesehen. Das Restgas wird in einen SCR-Reaktor 25 eingeführt. Dort erfolgt eine selektive katalytische Reduktion des Gases um die NOx-Werte zu reduzieren. Beim SCR-Verfahren, der Selective Catalytic Reduction, wird Ammoniak (NH3) in den Rauchgasstrom eingedüst. Dies verursacht eine chemische Reaktion und bewirkt dass sich die gesundheitsgefährdeten Stickoxide die sich im Rauchgas befinden in ungiftigen Stickstoff (N2) und Wasser (H20) umwandeln. Dieser Vorgang wird durch einen Katalysator beschleunigt. Der Betrieb des Katalysators erfolgt bei Temperaturen von über 200°C. Diese hohe Temperatur ist nötig um die Bildung von Salzen (Ammoniumsalzen) zu verhindern, die den Katalysator verstopfen würden. Vom SCR-Katalysator 25 wird das Abgas in den dritten Reaktor 26 (dritte Stufe) geführt. Nach einer zweistufigen abschließenden Filtration durch die Schlauchfilter 27 und 28 kann das Gas einem nachfolgenden biologischen Filter 29 zugeführt werden. Bei diesem handelt es sich beispielsweise um einen Algenfilter, der C02 bindet (4. Stufe).In the figure 3, the flue gas cleaning system 20 will now be described in more detail, in which the exhaust gas 19 is processed according to embodiments of Figures 1 and 2. The exhaust gas 19 flows into the flue gas cleaning system 20. In this case, it passes through a first reactor 21, in which a first treatment takes place (first stage). In this case, the flue gas is supplied to the reactor 21 through powdered additive (for example, sodium bicarbonate). A chemical reaction decomposes the additive and forms a non-toxic salt with the toxic acids contained in the flue gas. This salt is deposited with a dust filter 3. Subsequently, the exhaust gas flows into a second reactor 22, where a further treatment takes place (second stage). At this stage, residual organics still contained in the flue gas, such as. Halogenated hydrocarbons and dioxins, as well as residuals of mercury and other heavy metals, are bound (adsorbed) by additives (e.g., activated carbon). For this purpose, dusty additive is metered into the reactor 22 in the flue gas stream and then deposited together with the accumulated pollutants on the filter bags 23, 24 of the dust filter 22 again. For the filtration of solid residues, a total of two successively connected bag filters 23, 24 are provided. The residual gas is introduced into an SCR reactor 25. There is a selective catalytic reduction of the gas to reduce the NOx levels. In the SCR process, selective catalytic reduction, ammonia (NH3) is injected into the flue gas stream. This causes a chemical reaction and causes the hazardous nitrogen oxides contained in the flue gas to convert to non-toxic nitrogen (N2) and water (H20). This process is accelerated by a catalyst. The operation of the catalyst takes place at temperatures of over 200 ° C. This high temperature is necessary to prevent the formation of salts (ammonium salts) that would clog the catalyst. From the SCR catalyst 25, the exhaust gas is fed into the third reactor 26 (third stage). After a two-stage final filtration through the bag filters 27 and 28, the gas can be fed to a subsequent biological filter 29. This is, for example, an algae filter that binds C02 (4th stage).

[0029] Der Vorteil der gegenständlichen Erfindung besteht darin, dass die Vorrichtung, bei der eine thermische Verwertung des Ersatzbrennstoffes vorgesehen ist, mit samt allen benötigten Zusatzkomponenten, wie beispielsweise einer Rauchgasreinigung, der Organic Rankine Cycle Dampfturbine, der Turbine, der Generatoren, usw. bei einem Verbraucher installiert werden. Die produzierte Wärme kann einfach, effizient und ohne verlustreiche Wärmenetze ausgekoppelt und für die Klimatisierung der Immobilie, beziehungsweise des Gebäudes, herangezogen werden. Neben der integrierten Bauweise ist noch der kombinierte Einsatz neuester Technologien möglich, um das Ziel zu erreichen, die Energie möglichst ökologisch und ökonomisch auszunützen. Hinsichtlich der Aufbereitung des Ersatzbrennstoffes können unbehandelte, beziehungsweise unaufbereitete Rohstoffe, welche beispielsweise Hausabfälle oder hausmüllähnliche Gewerbeabfälle sein können, an externe Aufbereitungsanlagen geliefert und dort einer mechanischen Aufbereitung unterzogen werden. Im einfachsten Fall ist eine einfache Zerkleinerung mit anschließender Grobsortierung bis hin zu einer mehrstufigen Vermahlung mit einer Trennung in mehrere Produktströme und eine abschließende Brikettierung möglich.The advantage of the subject invention is that the device in which a thermal utilization of the substitute fuel is provided with all the necessary additional components, such as a flue gas cleaning, the Organic Rankine cycle steam turbine, the turbine, the generators, etc. be installed at a consumer. The heat produced can be simply, efficiently and without lossy heat networks coupled and used for the air conditioning of the property, or the building. In addition to the integrated construction, the combined use of the latest technologies is possible in order to achieve the goal of using the energy as ecologically and economically as possible. With regard to the treatment of the substitute fuel, untreated or unprocessed raw materials, which may be, for example, domestic waste or household waste, can be delivered to external treatment plants where they undergo mechanical treatment. In the simplest case, a simple comminution with subsequent coarse sorting up to a multi-stage grinding with a separation into several product streams and a final briquetting is possible.

[0030] Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen werden stromgeführt gefahren und laufen daher das ganze Jahr im Dauerbetrieb (8000 Stunden). Dadurch erreicht man auch, dass die Rauch- 4/9The devices of the invention are powered by electricity and therefore run throughout the year in continuous operation (8000 hours). This also achieves that the smoke 4/9

Claims (20)

österreichisches Patentamt AT 11 758 U1 2011-04-15 gasreinigung funktioniert, da dies im Batchprozess (Ein- Ausschalten der Anlage) nicht unter Einhaltung geforderter Grenzwerte funktioniert. Ansprüche 1. Vorrichtung zur energetischen Verwertung von Brennstoffen, insbesondere Ersatzbrennstoffen (1), umfassend eine Verbrennungseinrichtung (2) zur Verbrennung des Brennstoffs, insbesondere Ersatzbrennstoffs (1), eine mit der Verbrennungseinrichtung (2) gekoppelte Dampferzeugungsvorrichtung (3), eine mit der Dampferzeugungsvorrichtung (3) gekoppelte Dampfturbine (4), sowie einen elektrischen Generator (5), dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine im Organic Rankine Cycle betreibbare Dampfturbine (6) vorgesehen ist.Austrian Patent Office AT 11 758 U1 2011-04-15 gas cleaning works, as this does not work in the batch process (switching the system off) while complying with the required limit values. Claims 1. Device for the energetic utilization of fuels, in particular substitute fuels (1), comprising a combustion device (2) for combustion of the fuel, in particular substitute fuel (1), a steam generating device (3) coupled to the combustion device (2), one with the steam generating device (3) coupled steam turbine (4), and an electric generator (5), characterized in that in addition an operable in the Organic Rankine cycle steam turbine (6) is provided. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungseinrichtung (2) einen Verbrennungsofen (8) aufweist.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the combustion device (2) has a combustion furnace (8). 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungseinrichtung (2) eine Beschickungseinrichtung (9), vorzugsweise mit einem gekühlten Vorschubrost für den Brennstoff, vorzugsweise Ersatzbrennstoff (1), aufweist.3. Apparatus according to claim 1 or claim 2, characterized in that the combustion device (2) has a feed device (9), preferably with a cooled feed grate for the fuel, preferably substitute fuel (1). 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungseinrichtung (2) eine Nachbrennkammer zur Nachverbrennung der Gase aus dem Verbrennungsofen (8) aufweist.4. Apparatus according to claim 2 or claim 3, characterized in that the combustion device (2) has a post-combustion chamber for the afterburning of the gases from the combustion furnace (8). 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachbrennkammer eine selektive, nicht katalytische Entstickungseinrichtung aufweist.5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the afterburner has a selective, non-catalytic Entstickungseinrichtung. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der beiden Dampfturbinen (4, 6) jeweils ein elektrischer Generator (5, 7) zugeordnet ist.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that each of the two steam turbines (4, 6) in each case an electrical generator (5, 7) is associated. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Dampfturbinen (5, 7) wärmeleitend miteinander verbunden sind und zumindest ein Teil der noch ungenutzten Wärme der ersten Dampfturbine (5) auf die zweite Dampfturbine (6) überWärmetauscheinrichtungen übertragbar ist.7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the two steam turbines (5, 7) are thermally conductively connected to each other and at least a portion of the unused heat of the first steam turbine (5) to the second steam turbine (6) via heat exchangers transferable is. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kältemaschine zum Betrieb einer Klimaanlage vorgesehen ist.8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that a cooling machine is provided for operating an air conditioner. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Warm-wasseraufbereiter zum Betrieb einer Heizungseinrichtung und/oder zur Versorgung eines Endverbrauchers mit Warmwasser vorgesehen ist.9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that a hot-water conditioner is provided for operating a heating device and / or for supplying an end user with hot water. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fotovoltaikanlage vorgesehen ist.10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that a photovoltaic system is provided. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung vorgesehen ist, welche im Betriebszustand stromgeführt steuert und/oder regelt.11. Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that a control and / or regulating device is provided, which controls the current in the operating state and / or regulated. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine vierstufige Rauchgasreinigungsanlage (20) vorgesehen ist.12. Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that a four-stage flue gas cleaning system (20) is provided. 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Rauchgasreinigungsanlage (20) einen Fein- und/oder Feinststaubabscheider aufweist.13. The apparatus according to claim 12, characterized in that the flue gas cleaning system (20) has a fine and / or Feinststaubabscheider. 14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Rauchgasreinigungsanlage (20) mit einem biologischen Filter (29), vorzugsweise Algenfilter, gekoppelt ist.14. The apparatus of claim 12 or claim 13, characterized in that the flue gas cleaning system (20) with a biological filter (29), preferably algae filter is coupled. 15. Energieversorgungseinrichtung für ein Gebäude, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14. 5/9 österreichisches Patentamt AT 11 758 U1 2011-04-1515. Energy supply device for a building, characterized by a device according to one of claims 1 to 14. 5/9 Austrian Patent Office AT 11 758 U1 2011-04-15 16. Energieversorgungseinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Heiz- und/oder Kühlsystem des Gebäudes mit der Dampferzeugungsvorrichtung (3) betreibbar ist.16. Energy supply device according to claim 15, characterized in that a heating and / or cooling system of the building with the steam generating device (3) is operable. 17. Verfahren zur energetischen Versorgung eines Gebäudes unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei ein Brennstoff, vorzugsweise Ersatzbrennstoff (1) verbrannt wird und die entstehende Wärme dazu verwendet wird, Dampf zu erzeugen, wobei der Dampf eine Dampfturbine (4) antreibt, die einen elektrischen Generator (5) antreibt.17. A method for energetically supplying a building using a device according to one of claims 1 to 14, wherein a fuel, preferably substitute fuel (1) is burned and the resulting heat is used to generate steam, wherein the steam is a steam turbine (4 ) which drives an electric generator (5). 18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampf zusätzlich dazu verwendet wird, eine Klimaanlage zu betreiben.18. The method according to claim 17, characterized in that the steam is additionally used to operate an air conditioner. 19. Verfahren nach Anspruch 17 oder Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampf zusätzlich dazu verwendet wird, eine Warmwasseraufbereitung und/oder Heizungseinrichtung zu betreiben.19. The method according to claim 17 or claim 18, characterized in that the steam is additionally used to operate a hot water treatment and / or heating device. 20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei der elektrische Generator (5) Strom erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Verfahrensschritte stromgeführt gesteuert oder geregelt werden. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen 6/920. The method according to any one of claims 17 to 19, wherein the electric generator (5) generates electricity, characterized in that the individual process steps are controlled or regulated current. 3 sheets of drawings 6/9
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102015014340B3 (en) * 2015-11-05 2017-05-11 Alexander Wolf heating system

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