BG1736U1

BG1736U1 - Технологична линия за получаване на електрическа и топлинна енергия от биомаса

Info

Publication number: BG1736U1
Application number: BG2206U
Authority: BG
Inventors: Vladimir адимирВЛАДИМИРОВ Вл Vladimirov; StoyanМИТОВ Стоян Mitov
Original assignee: "Solar Tehnologii" Eood ГИИ" ЕООД"СОЛАР ТЕХНОЛ
Priority date: 2012-05-21
Filing date: 2012-05-21
Publication date: 2013-08-30

Abstract

Технологичната линия се използва за конверсия на енергията на биомаса в електрическа и топлинна енергия и отпадъчен продукт във вид на биовъглища от типа на дървените въглища. С нея се осигурява по-висока ефективност. Технологичната линия се състои от последователно свързани чрез транспортни средства камера за очистване и промиване (1), дробилна инсталация (2), сушилна инсталация (3) и окислително-редукционна камера (8) за частична пиролиза на биомасата, снабдена с горелка (9) за директно нагряване на биомасата от генерираните от горелката димни газове. Окислително-редукционната камера (8) има входен отвор за биомасата, разположен срещулежащо на горелката (9), изход за разтоварване на отпадъчен продукт във вид на биовъглища, изходящ отвор за димни газове, и вход за поток от рециркулационни димни газове, разположен в близост до горелката (9). Изходящият отвор за димни газове, разположен в близост до входния отвор за подаване на биомасата в окислително-редукционната камера (8), е свързан с камера за доизгаряне (18), снабдена с горелки. Изходът на камерата за доизгаряне (18) е свързан с високотемпературен топлообменник (10) за предварително нагряване на поток от рециркулационни димни газове, свързан от своя страна с входа за рециркулационни димни газове на окислително-редукционната камера (8). Изходът за потока от охладените димни газове на високотемпературния топлообменник (10)е свързан с втори топлообменник (21), включен в инсталация за производ

Description

Полезният модел се отнася до технологична линия за получаване на електрическа и топлинна енергия от биомаса чрез комбиниран кръгов процес, в който се използва Органичен цикъл на Ранкин или друг конвенционален цикъл за получаване на електрическа и топлинна енергия, и по-специално до технологична линия за конверсия на енергията на биомаса в електрическа и топлинна енергия и отпадъчен продукт във вид на биовъглища от типа на дървените въглища с калоричност, близка до тази на кафявите въглища.

Предшестващо състояние на техниката

US 2009/260286 разкрива технологична линия за получаване на електрическа и топлинна енергия от биомаса, включваща ротационна пещ, представляваща реакционна камера за пиролиза на биомасата, снабдена с входен отвор за постъпване на биомасата, горелка за индиректно нагряване на биомасата и изход за отвеждане на пиролизен газ и дървени въглища, свързан с входящ отвор на газификатор. Изходящият отвор на газификатора за генерирания в него отпаден газ е свързан последователно с филтри за отделяне на твърдите частици и топлообменник за нагряване на вода за различни цели. Изходът на топлообменника за отпаден газ е свързан с генератор за производство на електричество.

Техническа същност на полезния модел

Задача на полезния модел е да се създаде технологична линия за получаване на електрическа и топлинна енергия от биомаса, която осигурява по-висока ефективност на процеса на конверсия на биомасата при използване на малки количества допълнително гориво.

Тази задача е решена с технологична линия за получаване на електрическа и топлинна енергия, която включва реакционна камера, филтри за очистване на газовете, топлообменници и устройство за получаване на електрическа енергия; съгласно полезния модел технологичната линия се състои от последователно свърза ни чрез транспортни средства камера за очистване и промиване, дробилна инсталация, сушилна инсталация и споменатата реакционна камера, която представлява окислително-редукционна камера за частична пиролиза на биомасата, снабдена с горелка за директно нагряване на биомасата от генерираните от горелката димни газове. Окислително-редукционната камера има входен отвор за биомасата, разположен срещулежащо на горелката, изход за разтоварване на отпадъчен продукт във вид на биовъглища, изходящ отвор за димни газове, и вход за поток от рециркулационни димни газове, разположен в близост до горелката. Изходящият отвор за димни газове, разположен в близост до входния отвор за подаване на биомасата в окислително-редукционната камера, е свързан с камера за доизгаряне, снабдена с горелки. Изходът на камерата за доизгаряне е свързан с високотемпературен топлообменник за предварително нагряване на поток от рециркулационни димни газове, свързан с входа за рециркулационни димни газове на окислително-редукционната камера. Изходът за потока от охладените димни газове на високотемпературния топлообменник е свързан с втори топлообменник, включен в инсталация за производство на електроенергия и топлинна енергия. Изходът за отвеждане на потока от димни газове от втория топлообменник е свързан с тръбопровод, на който са предвидени ръкавни филтри за отделяне на прахови частици и по хода на потока след ръкавните филтри тръбопроводът има две разклонения, като първото разклонение е за споменатия поток от рециркулационни димни газове и е свързано с високотемпературния топлообменник, а второто разклонение е свързано със сушилната инсталация.

При един вариант на изпълнение на полезния модел изходът за разтоварване на отпадъчния продукт в биовъглища от окислително-редукционната камера е свързан с поне една машина за брикетиране.

На изхода за разтоварване на отпадъчния продукт във вид на биовъглища от окислително-редукционната камера е предвиден продуктов охладител от шнеков тип.

Преди камерата за доизгаряне са монтирани прахоуловители и по-специално батерия от циклони за отделяне на прахови частици от димните газове.

1736 Ul

При един вариант на изпълнение на полезния модел инсталацията за производство на електроенергия и топлинна енергия е с работен флуид органична течност.

При друг вариант на изпълнение на полезния модел инсталация за производство на електроенергия и топлинна енергия е с работен флуид водна пара.

На първото разклонение за потока от рециркулационни димни газове е предвиден смукателен вентилатор за принудителна тяга за поддържане на подналягане на газа в участъка от ротационната камера до ръкавните филтри, монтирани на тръбопровода.

Предимствата на технологичната линия съгласно полезния модел са: топлинната енергия на горещите димни газове, получени в процеса на частичната пиролиза на биомаса се оползотворява в цикъл за производство на електрическа и топлинна енергия при по-висока обща ефективност, а отпадъчният твърд продукт във вид на биовъглища е от типа на дървените въглища с калоричност, близка до тази на кафявите въглища. Технологичната линия осигурява получаване на електрическа и топлинна енергия при използване на малки количества допълнително гориво.

Пояснение на приложената фигура

Фигура 1 представлява технологична схема за получаване на електроенергия, топлинна енергия и биовъглища от биомаса съгласно полезния модел.

Примери за изпълнение на полезния модел

Технологичната линия съгласно полезния модел се пояснява с помощта на технологичната схема, представена на фиг. 1.

Представената на фиг. 1 технологична схема за получаване на електрическа и топлинна енергия включва камера за очистване и промиване 1, снабдена с верижен транспортьор 31 за подаване на биомаса и грубо сито за отстраняване на големи късове, камъни и метали (непоказано на фигурата). Камерата за очистване и промиване 1 е свързана чрез лентов транспортьор 32 с дробилна инсталация 2, към която са предвидени сито 2а, помпа 2Ь за връщане на отделената от ситото 2а вода към камерата за очистване и промиване 1, както и втори верижен транспортьор 33 и шнек 34 за подаване на очистената биомаса към сушилен барабан 3 за частично отстраняване на влагата от раздробения материал. Сушилният барабан 3 има отвор за отвеждане на отделените от биомасата газове, който е свързан последователно с циклони За, ръкавни филтри ЗЬ и комин Зе за отвеждане на очистените газове с помощта на смукателен вентилатор 3d. Изходът за частично изсушения материал на сушилния барабан 3 чрез шнеков конвейер 35 е свързан с шнекови питатели 5 и 6 за подаване на материала в окислително-редукционна камера за частична пиролиза на биомасата, която в този пример е цилиндрична ротационна камера 8, снабдена с преходната камера 8а и горелка 9 за генериране на димен газ директно в обема на ротационната камера. Между шнековите питатели 5 и 6 е монтиран възвратен клапан 7.

Ротационната камера 8 има входен отвор за биомасата, разположен срещулежащо на горелката 9, изход за разтоварване на твърд отпадъчен продукт във вид на биовъглища, изходящ отвор за димни газове и газообразни продукти от частичната пиролиза на биомасата и вход за поток от рециркулационни димни газове, разположен в близост до горелката 9.

Изходът за разтоварване на твърдия отпадъчен продукт във вид на биовъглища от ротационната камера 8 е свързан последователно чрез шнеков транспортьор 36 с продуктов охладител 11 от шнеков тип, сита 12, транспортьор 37 и мелница 13, към която е монтиран втори транспортьор 38 за ситната фракция, свързващ мелницата 13 с брикетна машина 14. Предвидени са лентови конвейери 14с и 14d за отвеждане и складиране на получените брикети и батерия циклони 15 за улавяне на праха от процеса на брикетиране, свързани със смукателен вентилатор 16 за отвеждане на очистения газ.

Изходящият отвор за димни газове на ротационната камера 8, разположен в близост до входния отвор за подаване на биомасата, чрез тръбопровод 40 е свързан с камера за доизгаряне 18, снабдена с горелки. На тръбопровода 40, преди камерата за доизгаряне 18, е монтирана батерия от циклони 17 за отделяне на прахови частици от димните газове.

Изходът на камерата за доизгаряне 18 е свързан с високотемпературен топлообменник 10 за предварително нагряване на поток от рециркулационни димни газове, който от своя страна чрез тръба 46 е свързан с входа за рециркулационни димни газове на ротационната камера 8. Изходът за потока от охладените димни газове на високотемпературния топлообменник 10 е свързан с втори топлообменник 21, включен в инсталация за производство на електроенергия и топлинна енергия 22, снабдена с контур за охлаждаща вода 23. В този пример инсталацията за производство на електроенергия и топлинна енергия 22 е с работен флуид органична течност.

Изходът за отвеждане на потока от димни газове от втория топлообменник 21 е свързан с тръбопровод 42, на който са предвидени ръкавни филтри 25 за отделяне на прахови частици и вентилатор 30, като по хода на потока след тях тръбопроводът има две разклонения - първо тръбно разклонение 44 за споменатия поток от рециркулационни димни газове, свързано с високотемпературния топлообменник 10, и второ тръбно разклонение 43, свързано със сушилния барабан 3. На първото тръбно разклонение 44, преди високотемпературния топлообменник 10, са монтирани кондензатор 26 за отделяне на влагата от димните газове, захранван с вода чрез водна помпа 29. На тръбното разклонение 43 е монтиран подгревател 24.

На тръбопровода 44, свързващ кондензатора 26 и високотемпературния топлообменник 10, е монтиран смукателен вентилатор за принудителна тяга 27.

Използване на полезния модел

Изходният продукт представлява биомаса и/или отпадъци от биомаса - продукти от растителен произход като стърготини, кора, дървесни частици, получени при раздробяване на дървесни отпадъци от строителни и разрушителни дейности и други подобни. Биомасата се подава чрез верижния транспортьор 31 към камерата за очистване и промиване 1, снабдена с грубо сито, където се отстраняват големите късове (над 500 mm), камъни и метални части. Преминалата през ситото биомаса чрез лентовия транспортьор 32 се подава към дробилната инсталация 2, където се раздробява до размер на частиците 50 mm, след което раздробеният материал преминава през ситото 2а. Отделената от ситото 2а вода чрез помпата 2Ь се връща към камерата за очистване и промиване 1, а очистената биомаса посредст вом втория верижен транспортьор 33 и шнека 34 се подава в сушилния барабан 3 за частично отстраняване на влагата от раздробения материал. Газовете от сушилния барабан 3 преминават през циклоните За и ръкавните филтри ЗЬ и с помощта на смукателния вентилатор 3d очистените газове се отвеждат през комина Зе, а частично изсушения материал от биомаса преминава през захранващия канал с херметична камера 4 и чрез шнековите питатели 5 и 6 се подава в преходната камера 8а на окислително-редукционната камера, която в този пример е цилиндрична ротационна камера 8.

В ротационната камера 8 раздробената биомаса се движи в противоток на димните газове, генерирани от горелката 9, и се нагрява от директния контакт на биомасата с димните газове при температура между 150°С и 400°С в условия на окислителна среда (до 10% излишък на кислород) в горната зона на ротационната камера 8 и редукционна - в останалата част на камерата. При тези условия протича частична пиролиза, без запалване на биомасата, и съдържащите се в нея влага, летливи вещества и газообразните продукти, получени в резултат на частичната пиролиза, се отделят и преминават в димните газове.

Комбинацията от посочените температура и състав на газовата фаза в ротационната камера 8 осигуряват разрушаване на хемицелулозата, съдържаща се в биомасата, и я превръща в газове (като CO, ароматни въглеводороди, С_хН_х и други подобни), органични течности (като киселини, кетони, терпени, феноли, парафини и др.), твърди вещества (като въглища, модифицирани захари и полимерни вещества), атака също минерална пепел. Времето на престой на биомасата в ротационната камера 8 обикновено е между 0,5 и 2,5 h в зависимост от вида на биомасата и нейните свойства.

Полученият отпадъчен продукт във вид на биовъглища с температура до 400°С се разтоварва от ротационната камера 8 и чрез шнековия транспортьор 36 се подава в продуктовия охладител от шнеков тип 11, където се охлажда в атмосфера без кислород, преминава през набор от сита 12, след което с помощта на транспортьора 37 се отвежда към мелницата 13, като ситната фракция от смленият материал чрез втория транспортьор 38 се подава към брикетните машини 14, където се смесва с добавки за слепване и се брикетира. Полученият отпадъчен продукт във вид на брикети се отвежда за складиране с помощта на лентови конвейери 14с и 14d, а отделящият се в процеса на брикетиране прах преминава през батерията циклони 15 за отделяне на праха от газовата фаза и с помощта на смукателния вентилатор 16 очистеният газ се отвежда.

Отвежданите от ротационната камера 8 димни газове с температура над 150°С и калоричност до 7400 kJ/m³ по тръбопровода 40 преминават през устройството от циклонен тип 17 за отделяне на праховите частици, след което се подават в камерата за доизгаряне 18, снабдена с горелка. По-високата температура и окислителната среда в камерата за доизгаряне 18 осигуряват пълно изгаряне на С, CO и присъстващите в димните газове летливи органични вещества, в резултат на което температурата на димните газове се повишава над 750°С. Отведените от камерата за доизгаряне 18 димни газове обикновено съдържат 2 до 12 % кислород, 7-18 % СО₂, до 10 % водни пари, между 5 и 30 ppmv NOx и останалото азот. Те се подават към високотемпературния топлообменник 10, който се използва за предварително нагряване на поток от рециркулационни димни газове (РДГ) от около 20°С до около 670°С, а отведените от камерата за доизгаряне 18 димни газове се охлаждат до около 700°С.

След преминаването на димните газове през високотемпературния топлообменник 10 чрез тръбата 41 те се подават към втория топлообменник 21, където нагряват работния флуид (органична течност) на инсталацията за производство на електроенергия и топлинна енергия 22, в която се използва Органичен цикъл на Ранкин (ОЦР), известен на специалиста в областта. Инсталацията 22 е снабдена с контур за охлаждаща вода 23, който от своя страна генерира значително количество топлинна енергия, която може да се използва за различни цели, например за квартално отопление, отопление на парници и други подобни. Цикълът за производство на електрическа и топлинна енергия може да е от друг конвенционален вид, например парен цикъл.

След втория топлообменник 21 потокът от димни газове с температура около 110°С-150°С, преминава по тръбопровода 42 и ръкавните филтри 25, след което се разделя на два потока: еди ният поток чрез тръбата 44 преминава през кондензатора 26, с помощта на който се отделя влагата, а другият поток чрез тръбата 43 се подава към подгревателя 24 и се изпраща към сушилния барабан 3. Кондензаторът 26 се захранва с вода с помощта на водна помпа 29. Изсушеният газов поток, представляващ споменатият поток от РДГ, се подлага на предварително нагряване във високотемпературния топлообменник 10, след което през тръбопровода 46 се изпраща в ротационната камера 8 в близост до горелката 9.

Смукателният вентилатор за принудителна тяга 27 монтиран на тръбопровода 44, свързващ кондензатора 26 и високотемпературния топлообменник 10, поддържа подналягане в системата от ротационната камера 8 до изхода на ръкавните филтри 25.

Claims

1. Технологична линия за получаване на електроенергия и топлинна енергия от биомаса, включваща реакционна камера, филтри за очистване на газовете, топлообменници и устройство за получаване на електрическа енергия, характеризираща се с това, че се състои от последователно свързани чрез транспортни средства камера за очистване и промиване (1), дробилна инсталация (2), сушилна инсталация (3) и реакционната камера, която е окислително-редукционна камера (8), снабдена с горелка (9), входен отвор за биомасата, разположен срещулежащо на горелката (9), изход за разтоварване на отпадъчен твърд продукт във вид на биовъглища, изходящ отвор за димни газове и вход за поток от рециркулационни димни газове, разположен в близост до горелката (9), като изходящият отвор за димни газове, разположен в близост до входния отвор за подаване на биомасата в окислително-редукционната камера (8), е свързан с камера за доизгаряне (18), снабдена с горелки, а изходът на камерата за доизгаряне (18) е свързан с високотемпературен топлообменник (10) за предварително нагряване на поток от рециркулационни димни газове, свързан с входа за рециркулационни димни газове на окислително-редукционната камера (8), при това изходящият отвор за потока от охладените димни газове на високотемпературния топлообменник (10) е свързан с втори топлообменник

1736 Ul (21), включен в инсталация за производство на електроенергия и топлинна енергия (22), включващ и споменатото устройство за производство на електрическа енергия, а изходът за отвеждане на потока от димни газове от втория топлообменник (21) е свързан с тръбопровод (42), на който са предвидени ръкавни филтри (25) за отделяне на прахови частици, като по хода на потока от димни газове след ръкавните филтри (25) тръбопроводът (42) има две разклонения (43 и 44), при това първото разклонение (44) за споменатия поток от рециркулационни димни газове е свързано с високотемпературния топлообменник (10), а второто разклонение (43) е свързано със сушилната инсталация (3).

2. Технологична линия съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че изходът за разтоварване на отпадъчния твърд продукт във вид на биовъглища от окислително-редукционната камера (8) е свързан с поне една машина за брикетиране(14).

3. Технологична линия съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че на изхода за разтоварване на отпадъчния продукт във вид на биовъглища от окислително-редукционната камера (8) е предвиден продуктов охладител от шнеков тип (11).

4. Технологична линия съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че преди камерата за доизгаряне (18) са монтирани прахоуловители и по-специално батерия от циклони (17) за отделяне на прахови частици от димните газове.

5. Технологична линия съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че инсталацията за производство на електроенергия и топлинна енергия (22) е с работен флуид органична течност.

6. Технологична линия съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че инсталацията за производство на електроенергия и топлинна енергия (22) е с работен флуид водна пара.

7. Технологична линия съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че на първото разклонение (44) за потока от рециркулационни димни газове е предвиден смукателен вентилатор за принудителна тяга (27) за поддържане на подналягане на газа в участъка от окислителноредукционната камера (8) до ръкавните филтри (25), монтирани на тръбопровода (42).