CZ2008497A3 - Zpusob a zarízení pro využití biomasy, odpadu a fosilních paliv pro pyrolýzu s následnou prípravou pyrolýzního plynu k využití ve výrobe energií - Google Patents
Zpusob a zarízení pro využití biomasy, odpadu a fosilních paliv pro pyrolýzu s následnou prípravou pyrolýzního plynu k využití ve výrobe energií Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2008497A3 CZ2008497A3 CZ20080497A CZ2008497A CZ2008497A3 CZ 2008497 A3 CZ2008497 A3 CZ 2008497A3 CZ 20080497 A CZ20080497 A CZ 20080497A CZ 2008497 A CZ2008497 A CZ 2008497A CZ 2008497 A3 CZ2008497 A3 CZ 2008497A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- gas
- generator
- waste
- fuel
- production
- Prior art date
Links
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 title claims abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 31
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 title claims description 27
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims description 25
- 238000011084 recovery Methods 0.000 title abstract description 4
- 238000010248 power generation Methods 0.000 title description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 87
- 238000002309 gasification Methods 0.000 claims abstract description 20
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims abstract description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 46
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 44
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 17
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 17
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 17
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 16
- 239000008188 pellet Substances 0.000 claims description 7
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 6
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 3
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 3
- 238000005202 decontamination Methods 0.000 claims description 2
- 230000003588 decontaminative effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 7
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 4
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000012044 organic layer Substances 0.000 description 3
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 3
- 239000002916 wood waste Substances 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 2
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 description 2
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002154 agricultural waste Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 1
- 201000006549 dyspepsia Diseases 0.000 description 1
- 230000010006 flight Effects 0.000 description 1
- -1 formaldehyde, dioxins Chemical class 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 239000010795 gaseous waste Substances 0.000 description 1
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 1
- JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N h2o hydrate Chemical compound O.O JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002920 hazardous waste Substances 0.000 description 1
- 208000024798 heartburn Diseases 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012261 overproduction Methods 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006213 oxygenation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003415 peat Substances 0.000 description 1
- 239000010908 plant waste Substances 0.000 description 1
- 208000024981 pyrosis Diseases 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 238000009419 refurbishment Methods 0.000 description 1
- 230000000246 remedial effect Effects 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 239000010801 sewage sludge Substances 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007306 turnover Effects 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Pri zpusobu využití biomasy, odpadu a fosilních paliv se vzdušný kyslík a/nebo kyslík privádí pres trysky rozmístené v pásmu horení, a v pásmu termického rozkladu se udržuje stálá teplota vyšší než 700 .degree.C. Zarízení je tvoreno blokem prípravy paliva z odpadu a plnení (9), plynotepelným generátorem (1), který pracuje na principu souproudého zplynování a pracuje v automatizovaném provozu, a vyrobený generátorový plyn je nuceným obehem dopraven do regeneracní jednotky (3), ze které již vychází cistý generátorový plyn. Výmeník (6) tepla s odvodem horké vody nebo páry, plynojem (2), plynotepelný generátor (1), regeneracní jednotka (3), chladicí jednotka (10) a blok prípravy paliva z odpadu a plnení (9) jsou pripojeny na kontrolní, vyhodnocovací a rídicí jednotku (7).
Description
Způsob a zařízení pro využití biomasy, odpadů a fosilních paliv pro pyrolýzu, s následnou přípravou pyrolýzního plynu k využití ve výrobě energií.
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu a zařízení pro využití biomasy, odpadů a fosilních paliv pro pyrolýzu s následnou přípravou pyrolýzního plynu k využití ve výrobě elektrické energii
Dosavadní stav techniky
Jedním z největších a nejvážnějších problémů lidstva v současné době je ochrana životního prostředí. Nerozumnou hospodářskou činností člověka a jeho spotřebitelský pohled na život v naprostém nesouladu s přírodou a jejím bohatstvím nás staví tváří v tvář před neradostné a problematické životní problémy. Existence člověka jako biologického druhu je v současné době reálnou hrozbou. Nápravu lze již sjednat pouze realistickým viděním současných a vědecky podložených skutečností a za použití ekologického přístupu k řešení všech chyb na životním prostředí. Našim společným cílem by měly být znovu čistá příroda a celé životní prostředí. Konzumní přístup k životu, zlehčování reálných problémů a zjednodušování jejich řešení jsou příčinou extrémního znečištění životního prostředí pevnými i plynnými odpady. Konzumní způsob života lidstva sebou nese i extrémní nárůst spotřeby všech energií a s tím související spotřebu všech medií nutných pro výrobu energií. Vzrůst tarifních cen za energie je důsledkem stále složitějšího dobývám energeticky využitelných zdrojů, místně regionální nedostatečností energií s následnou nutností investic a nutnost udržování sítí k přenosu energií v provozuschopném stavu. Jediným řešením pro lidstvo je odpovědný přístup k zavádění nových a ekologicky šetrných technologií a cílené řešení hospodářem s odpady.
Z jedné strany problematiky tedy stojí zvýšené náklady za energie a ze strany druhé nevyužité přebytky biomasy z výchovy a těžby lesů, nevyužité pozemky vhodné k pěstování energeticky využitelné biomasy a totální neschopnost člověka využít veškeré odpady k recyklaci a případné výrobě energií. Tato totální neschopnost může být kompenzována pouze urychleným vývojem zařízení schopných ekologicky čistě zpracovat většinu všech odpadů produkovaných člověkem a ekonomičtěji zpracovat současné klasické suroviny, a to vše přetvořit na energie. V tomto obraze se jeví jako řešení námi předkládaný komplex zařízení. Jedná se o zařízení, které je v daném komplexu schopno prostřednictvím procesu pyrolýzy-gazifikace zpracovávat různé druhy surovin označovaných jako paliva a stejným způsobem je schopno utilizace různých druhů odpadů, včetně nebezpečných. Komplex má různé druhy modifikací a společný název „Plynotepelný generátor“.
Vzhledem k tomu, že dochází k různým interpretacím procesu pyrolýzy-gazifikace, s tím že tyto procesy bývají zaměňovány, je zapotřebí si tyto pojmy vysvětlit. Proces pyrolýzy je velmi zjednodušeně řečeno rozklad organických látek na hořlavé plynové komponenty bez přístupu kyslíku v různých teplotních režimech. Na to, aby proces pyrolýzy mohl probíhat, musíme využívat tepelnou energii na ohřev zplynované látky přísunem zvenku. Rozlišujeme nízkoteplotní a vysokoteplotní pyrolýzu. Nízkoteplotní pyrolýza probíhá za teploty 400700°C. Vysokoteplotní pyrolýza probíhá za teploty 700-1200°C.
• · · • ·· • ···· · · · · · · · · • * · · ♦ · · · φ · ··· ·« ·· φφ ·· φ*
-2V závislostí od výrobních potřeb kladených před výrobce-ziskání pyrolýzního plynu, koksu, dřevěného uhlí atd., řešení vypadá následovně: v případě získávání pyrolýzního plynu je zapotřebí v procesu zahřívání organických látek samostatného tepelného zdroje pro vlastni výrobu tohoto pyrolýzního plynu a pro jeho další využití v energosystémech. V dalších případech je zapotřebí samostatného zdroje tepla pouze na získání primárního pyrolýzního plynu, který je následně i tímto zdrojem tepla a je spotřebováván pro proces uskutečnění pyrolýzy. Proces pyrolýzy je totiž procesem spotřebovávajícím vlastní pyrolýzní plyn (z vlastní reakce-výroby) na pyroíýzu organických látek. Produktem pyrolýzy je též koksový zbytek a pyrolýzní živice-smoly.
Proces pyrolýzy-zplyňování, na kterém je založena práce plynotepelného generátoru představuje termochemický rozklad organické látky na plynové komponenty při neúplném okysličování. To v podstatě znamená, že uhlík a vodík obsažený v organické látce začíná hořet za vytváření inertních plynů CO2 a vodní páry H2O. Jelikož se však spalování uskutečňuje při nedostatku kyslíku, část uhlíku z paliva nevstupuje do reakce okysličování a sedimentuje v podobě reagentu, který vlastně tvoří negenerující vrstvu. Přes tuto vrstvu se nucené pumpuje uhlík a vodní páry, které vstupujíc do chemické reakce sreagentem, vytvářejí hořlavé plyny, které nazýváme generátorovým plynem. Způsoby zplynování bývají přímé a zpětné. Při přímém způsobu se vzdušný kyslík přivádí zdola přes otvory roštu a získávaný generátorový plyn se odebírá nahoře, nucené přecházejíc přes celou vrstvu zplyňovaných organických látek, odnášejíc sebou velké množství pevných mechanických elementů a pyrogenetických živic, které vznikají při termickém rozkladu organických látek. Na základě tohoto popsaného výrobního procesu nemůžeme generátorový plyn pro stupeň jeho znečistění a nemožnost dalšího následného čistění využívat pro okamžitou výrobu elektrické energie v kogeneračmch motorech. Takovýto generátorový plyn se bez předcházejícího ochlazení může užívat pouze v parovodních ohřevních kotlech.
Při podobném způsobu výroby je možno dle ekologických norem využít ke zplynování pouze obyčejná paliva (dříví, uhlí, hořlavé břidlice), která nevytvářejí emise škodlivin (fenol, formaldehyd, dioxiny atp.)
Při užití zpětného způsobu zplynování se vzdušný kyslík přivádí přes speciální vzduchové trysky rozmístěné v pásmu hoření, odběr generátorového plynu se uskutečňuje zdola pres regenerační vrstvu a vyvádí se přes rošt, procházejíc ještě před tím přes pásmo rozkladu živic. Při průchodu tímto pásmem se živice rozkládají na hořlavé plynné složky a vzhledem k tomu, že generátorový plyn neprochází přes celou vrstvu organiky, se tímto neznečišťuje mechanickými nečistotami a škodlivými látkami. Plyn získaný při tomto zpětném procesu je o mnoho čistější, než plyn získaný při přímém procesu. Dalším čistěním vyrobeného plynu od zbytků živic, získáváme čistý produkt, schopný využití v kogeneraci pro výrobu elektrické a tepelné energie. Vyrobený plyn je samozřejmě schopen užití i v plynových turbínách a v paroplynovém provozu pro následnou výrobu elektrické a tepelné energie.
Podstata vynálezu
Výše uvedené nedostatky různých způsobů pyrolýz-zplyňování do značné míry odstraňuje řešení podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že používá zpětného způsobu zplynování v plynotepelném generátoru, kde se vzdušný kyslík přivádí přes speciální vzduchové trysky rozmístěné v pásmu hoření a v pásmu termického rozkladu paliva i v pásmu regenerace, kde se též udržuje stálá vyšší teplota, která umožňuje získávání homogenního plynu v oblasti chemického složení- plynu s vyšší výhřevností.
• · • · ·· * ·· • ··· · · «· · · · ·· · • · · · v · · · · · ···«· ·· ·· ·· ··
-3Umožňuje též zbavit se škodlivých komponentů nežádoucího chemického složení a aktivních těžkých kovů, které je možno převézt do inertního stavu scelováním paliva, nebo úpravou popele huminovými preparáty. Odběr generátorového plynu se při tomto způsobu pyrolýzy uskutečňuje zdola, pres regenerační vrstvu a vyvádí se pres rošt, procházejíc ještě před tím přes pásmo rozkladu živic, kdy při průchodu tímto pásmem se živice rozkládají na hořlavé plynné složky. Vzhledem k tomu, že generátorový plyn neprochází přes celou vrstvu organiky a tím se neznečišťuje mechanickými nečistotami a škodlivými látkami, prochází dalším čistěním generátorového plynu od zbytků živic, následně tedy tímto způsobem získáváme čistý produkt, který je schopen využití pro výrobu elektrické a tepelné energie jak v kogeneraci, tak v plynových turbínách a v paroplynovém provozu.
Zařízení je tvořeno blokem přípravy paliva z odpadů a plnění, plynotepelným generátorem, který pracuje na principu obráceného procesu zplyání a pracuje v automatizovaném provozu vsádek-plnění, kde topivo-vsázka se podrobuje chemicko-termickému rozložení za částečného přístupu kyslíku na plynovou substanci v uzavřeném cyklu plynofikace bez exhalování a vyrobený generátorový plyn je nuceným oběhem dopraven do regenerační jednotky, ze které již vychází čistý generátorový plyn, kde regenerační jednotka se skládá z hrubého a jemného filtru, výměníku tepla s odvodem horké vody nebo páry, plynojemu se separací olejů a vlhkostí a stabilizací dynamických vlastností a parametrů přičemž plynotepelný generátor, nádrž, regenerační jednotka, výměník tepla, chladicí jednotka a blok přípravy paliva z odpadů a plnění jsou připojeny na kontrolní, vyhodnocovací a řídicí jednotku.
Zařízení je doplněno o modul výroby elektrické energře-kogenerační motor a elektrogenerátor, které jsou rovněž připojeny na kontrolní, vyhodnocovací a řídící jednotku. Modul výroby elektrické energie-kogenerační motor a elektrogenerátor zařízení je nahrazen katalytickým zařízením pro výrobu paliv z plynu, která je rovněž připojena na kontrolní, vyhodnocovací a řídící jednotku.
Zařízení je doplněno o modul briketování a výroby palivových pelet.
Zařízení může být doplněno o tyto moduly: -třídění a příprava komunálních a jiných odpadů pro energetické využití -briketování a výroba palivových pelet -modul výroby elektrické energie-kogenerační motor -katalytické zařízení pro výrobu paliv z plynu
Užívaným palivem pro zplynování mohou být: uhlí nejrůznějších kvalit, rašelina, dřevo a dřevěný odpad, odpady ze zemědělské činnosti, kalové sedimenty z Čističek odpadních vod, užité pneumatiky upravené pro zplynování, průmyslové odpady organického původu a komunální odpady.
Nejvíce aktuálním a perspektivním se jeví palivo připravené z uhlí s nízkou energetickou výhřevností, kdy toto palivo může být převedeno bezemisně do plynové substance, ze které jsou následně vyráběny potřebné energie. Jedinými technickými požadavky na palivo jsou rozměry (20-200 mm) a vlhkost (maximálně 35%). Tyto technické požadavky si též vyžadují užití dalších přídavných zařízení a technologií.
Kompletace celého zařízení a její rychlost závisí na druhu zpracovávaného paliva a účelu užití zařízení (ohřev vody a výroba páry, nebo výroba elektrické energie).
Přehled obrázků na výkrese
Vynález bude blíže objasněn pomoci výkresu, na kterém je schematicky znázorněno zařízení pro pyrolyzu a zplyňování biomasy, odpadů a fosilních paliv k výrobě energií.
«44 44 44 444 4** * «444«444
44· ·· 44 44 4444
4Příkladné provedení vynálezu
Způsob a zařízení pro využití biomasy, odpadů a fosilních paliv pro pyrolýzu s následnou přípravou pyrolýzního plynu k výrobě elektrické· energit, používá zpětného způsobu zplynování v plynotepelném generátoru, kde se vzdušný kyslík a/nebo kyslík přivádí přes speciální vzduchové trysky rozmístěné v pásmu hoření a v pásmu termického rozkladu paliva i v pásmu regenerace.
V pásmu hoření se udržuje stálá teplota vyšší než 700° C, která umožňuje získávání homogenního plynu v oblasti chemického složení, plynu s vyšší výhřevností, umožňuje zbavit se škodlivých složek plynu a zabezpečit tak úplnou dekontaminaci výchozího paliva. Výjimkou jsou nežádoucí chemické složky a aktivní těžké kovy, které je možno převézt do inertního stavu scelováním paliva, nebo úpravou popele huminovými preparáty.
Odběr generátorového plynu se uskutečňuje zdola, přes regenerační vrstvu a vyvádí se přes rošt, procházejíc ještě před tím přes pásmo rozkladu živic a při průchodu tímto pásmem se živice rozkládají na hořlavé plynné složky. Vzhledem ktomu, že generátorový plyn neprochází přes celou vrstvu organiky, tím se neznečišťuje mechanickými nečistotami a škodlivými látkami, prochází dalším čistěním od zbytků živic a následně získáváme čistý produkt, schopný využití pro výrobu elektrické a tepelné energie jak v kogeneraci, tak v plynových turbínách a v paroplynovém provozu.
Zařízení je tvořeno blokem přípravy paliva z odpadů a plnění 9, plynotepelným generátorem 1, který pracuje na principu obráceného procesu zplynování a pracuje v automatizovaném provozu vsádek-plnění, kde topivo-vsázka se podrobuje chemicko-termickému rozložení za Částečného přístupu kyslíku na plynovou substanci v uzavřeném cyklu plynofikace bez exhalování a vyrobený generátorový plyn je nuceným oběhem dopraven do regenerační jednotky 3, ze které již vychází čistý generátorový plyn, kde regenerační jednotka 3 se skládá z hrubého a jemného filtru, výměníku tepla 6 s odvodem horké vody nebo páry, plynojemu 2 se separací olejů a vlhkostí a stabilizací dynamických vlastností a parametrů přičemž plynotepeiný generátor l·, nádrž 2, regenerační jednotka 3, výměník tepla 5, chladicí jednotka 10 a blok přípravy paliva z odpadů a plném 9 jsou připojeny na kontrolní, vyhodnocovací a řídicí jednotku7.
Zařízení je doplněno o modul výroby elektrické energie-kogenerační motor 4 a elektrogenerátor 5, které jsou rovněž připojeny na kontrolní, vyhodnocovací a řídící jednotku 1
Modul výroby elektrické energie-kogenerační motor 4 a elektrogenerátor 5 zařízení je nahrazen katalytickým zařízením pro výrobu paliv z plynu 8, která je rovněž připojena na kontrolní, vyhodnocovací a řídící jednotku 7.
Zařízení je doplněno o modul briketování a výroby palivových pelet j_[.
Přikladl
Zařízení se skládá z části přípravy paliva, kde se otruby nebo biomasa briketují (pelety). Vyrobené pelety se přesunují do skladu, kde se shromažďuje zásoba v minimálním množství najeden pracovní den. Z palivového skladu se automatizovaným plnícím zařízením dopravuje palivo do plynotepelného reaktoru, který je spojen s vodním kotlem. V plynotepelném reaktoru se palivo vlivem termochemické reakce rozpadá na inertní plynové složky. Nuceným oběhem podstupují inertní plyny regeneraci do stavu plynů hořlavých, jež nazýváme generátorovým plynem.
·» φ φ » » φ φ φ φ φ ♦ φ φφ · * Φ· φ φφφ · φ φφ φφφ · φ φ φ φφφφ φ φ φ φ φφφ φφ φφ φφ φφ φφ
-5Získaný generátorový plyn se čistí od mechanických přísad a ochlazuje za kontinuální výroby tepelného média ve formě horké vody o teplotě 90°C. Očištěn od mechanických nečistot a ochlazen, putuje generátorový plyn do separátoru, kde se zbavuje tekutých frakcí (pryskyřic). Pryskyřice se využívají jako mazutové palivo, nebo jako přísada k výrobě pelet a palivových briket ke zvýšení termické hodnoty tohoto paliva. Po očištění od mechanických nečistot a tekuté frakce (pryskyřic) se plyn dostává do chladícího zarizení-stabilizátoru, kde se ochladí až na 30°C a kde se odseparuje vodní kondenzát. Plně vychlazený a očištěný plyn vstupuje do kogenerační jednotky (pístového motoru), kde je z plynu vyráběn elektrický proud o konzumních vlastnostech. Při zpracování jedné tuny otrub např. lisovaných, vyrobí zařízení 2800 m3 generátorového plynu s výhřevností cca 2000 kcal/m3.Kogenerací tohoto plynu je možné získat 1,5 MW elektrického výkonu a 3 MW energie tepelné. Dále je možno získat 40 1 pryskyřic (mazut) a cca 180 1 destilované vody. Při tomto množství vyrobených energií a produktů spotřebuje samo zařízení pouze 11 kW elektrické energie.
Vyrobené pryskyřice tj. např. mazut jsou velmi produktem s vysokou výhřevnosti cca 10 000 Kcal/1. Jak již bylo řečeno, užívá se tohoto produktu ke zvýšení viskozity briketovaného paliva, nebo se spaluje jako samostatné palivo.
Destilované vody je možno užít jako náhrady chemicky upravené vody v parovodních kotlích, jako média v teplovodním kotli samotného plynového generátoru, nebo ji prodávat zákazníkům.
Není zde nutno rozebírat ekonomiku provozu každé specializované jednotky zvlášť dle spotřebovávaného paliva, postačí si uvědomit pouze několik skutečností:
-využití komplexů umožňuje řešit problém zužitkování různých odpadů a též získání alternativních zdrojů energií,
-získávám energií z alternativních zdrojů na základě zařízení přichází v pravou chvíli, neboť se jedná o zařízení, která naprosto ekologicky zpracují veškeré odpady na elektrickou energii, -zařízení mají velmi krátkou návratnost vložených investic a zbavují nás problémů se skládkováním,
-zařízení dávají možnost ekonomického využití odpadů a šetří tak stávající zdroje surovin. Cena jednoho zařízení s kapacitou výroby elektrické energie 1500 kW (1,5 MW) je cca 72.000 000,-Kč včetně třídící a přípravné linky na odpady
Příklad 2
Výrobní jednotka je umístěna do dřevařské výroby s dostatečným přísunem dřevní hmoty t.j odpadu. Provoz dřevařské výroby běžně pracuje jako velkoodběratel elektrické energie scénou kolem 1,86/kWh v nákupu. Provoz plynogenerátoru spotřebuje hodinově 1156 kg dřevěného odpadu, což představuje cca 4,5 nákladního auta denně. Provoz plynogenerátoru v tržbách vyrobí elektrickou energii v množství 1379 kW/hod., což představuje za rok 10 656 912 kW. Pro uživatele to představuje finanční efekt, kdy imaginárně šetří 19.821.856,Kč za spotřebovanou elektrickou energii (á 1,86 Kč/kWh). Především to pro uživatele ovšem znamená při dodávkách elektrická energie do sítě přínos v tržbách v hodnotě 37.938.606 (při započtení cen daných ERÚ za tzv. „zelené“ energie).Provoz je plně automatizován, takže nepotřebuje zvláštní obsluhu. Obsluhu může zastat běžný zaměstnanec s kumulovanou funkcí např. údržbář. Při dosažených tržbách za elektrickou energii, tepelnou energii a destilovanou vodu se za minimálních výrobních nákladů zaplatí provoz teoreticky do jednoho roku a prakticky nejpozději do 3 let. Další roky provozu jsou pro provozovatele dřevařské výroby pouze lety, kdy spotřebovává v provozu vlastní elektrickou energii.
• Φ·* 4 4 4 4 ♦ · · Μ 4
4 4444 4*44
444*4 ** 4* 44 4*
-6Příklad 3
Výrobní jednotka je umístěna do průmyslové zóny obce, kde jsou upraveny plochy pro sběr komunálního odpadu. Výrobní jednotka spotřebovává ekvivalent komunálních odpadů ke spotřebě dřevní hmoty, upravených pro výrobu drtičem (též cca 1156 kg/hod) a je tedy schopna fungovat na spotřebě komunálního odpadu cca 30 dnů v obci s 1500 obyvateli za předpokladu že je tvorba odpadů v obci na republikovém průměru cca 500 kg/rok na obyvatele. Zbytek elektrické energie je vyroben na základě spotřeby biomasy z dřevěného odpadu, odpadů z čističek odpadních vod, kalů z důlních zátěží nebo pyrolýzou fosilních paliv Výrobní jednotka opět vyrobí elektrické energií za cca 37.938.606,-Kč ročně při stejné ceně, jako v Příkladě 1. Komunální odpad je svážen za běžných podmínek z celé obce s tržbami pro obec v hodnotě 500-600 Kč/ obyvatele-1500 obyvatel= tržba cca 900.000,- Kč/rok. Náklady na obsluhu jsou 1.652 000,-Kč/ročně. Finanční efekt se tedy pro obec imaginárně zvyšuje o částku tržeb za odvoz odpadů ale z druhé strany je zapotřebí započíst náklady za dopravu a nákup biomasy pro provoz komplexu. V konečných důsledcích se ovšem znovu dostáváme k návratnosti vložených investic nejpozději do tří let.V podhorských a horských oblastech má komplex hned několik výhod, a to, že obce budou komplexně spotřebovávat pro energetickou výrobu vlastní odpady a dostupnou biomasu z lesnické a dřevařské výroby. Další výhodou je změna imisních podmínek v jednotlivých oblastech, kdy při nadvýrobě tepelné energie v našem komplexu se může na výrobu napojit postupně většina spotřebitelů v obcí. Obec jednoznačně šetří životní prostředí zastavením tvorby skládek. K ekonomice provozuje nutné podotknout, že s okamžikem certifikace plynogenerátorů začne jednání o zařazení generátorového plynu do cenové vyhlášky ERU mezi nositele tzv. zelené energie. V případě zařazení mezi důlní plyny, bioplyny a skládkové plyny (nic tomu nebráni-právě naopakminimální obsah metanu), dosáhne zařízení návratnosti investice v hodnotách přímo bleskových. Předpokladem je zařazení do „zelených bonusů“ s výslednou cenou 3,56 Kč/kWh při výrobě elektrické energie z generátorového plynu. S návratností vložených investic se tedy dostaneme při tržbách kolem 4,5 mil.Kč ročně na cca 20 měsíců (komplex s výrobou 150 kW/hod).....
Návratnost je vypočítána za předpokladu prodejní ceny elektrické energie 1,86 Kč/kWh. V další stati o ekonomické efektivitě je počítáno s cenou cca 2,5 Kč/kWh u výroby el. energie ze zplynování biomasy. Vycházíme tedy z cenových relací ERU o tzv. cenách zelených energií.
Zařízení o výkonu 1,5 MW i s třídičkou odpadů a přípravou alternativního paliva a montážních prací lze pořídit za cca 3 mil.€.
Pro ilustraci: Ostrava je schopna s produkcí cca 400 000 t vyprodukovat cca 35 MW elektrické energie z odpadů.
Další možné využití zařízení podle vynálezu:
-zařízení může kromě elektrické energie vyrábět i plyn pouze pro další užití ve strojí na plynový pohon, nebo plynových turbinách s cílem získání dalších energií (tepelné, chlazení) - zařízení pracuje v nepřetržitém pracovním cyklu, který je plně automatizován. K obsluze postačí jeden až dva pracovníci na směnu. Pravidelná odstávka zařízení s cílem nezbytné provozní údržby je prováděna v půlročních cyklech (tedy 2x ročně).Výrobní jednotky pro zpracování plynu v parovodních kotlích odstávku nevyžadují a zařízení je o cca 40% levnější, než zařízení na výrobu elektrické energie kogenerací.
• 4 • II • ··
-7Zařízení na pyrolýzu-zplynování různých druhů paliv umožňuje i výrobu zkapalněných uhlovodíkových paliv např. benzínu a motorové nafty. Paliva takto vyrobená jsou kvalitnější a levnější než paliva získaná rafinací ropy. Palivy mohou být uhlí, hořlavé břidlice, nízkotlaký zemní plyn a komunální odpady.
Jako dostatečné palivo pro energetické využití je možno připravit: surové nerafinované plyny, odpadové produkty z těžby ropy, běžná pevná paliva a veškerý organický odpad.
Velmi nízké ceny zařízení, kompaktnost umístění a rozmístění jednotlivých komponentů, ekologická bezpečnost, uzavřený provoz zplynování a velmi nízké provozní náklady nám umožňují: provozovat naše zařízení přímo v místě výskytu a těžby zemního plynu, ropy a v místech těžby nerostných paliv, zpracovávat organické odpady přímo v místě jejich běžného soustředění se získáním elektrické a tepelné energie, případně syntetických kapalných paliv. Komplex zařízení nám dále umožňuje využívání našich zařízení při přechodu provozů tepelných elektráren z uhlí na syntetický plyn, při přechodech plynových tepláren na pevná paliva. Dále též umožňuje v našem zařízení přetváření pevných paliv na syntetický plyn a tím umožňuje eliminovat náklady na rekonstrukci kotelních zařízení a umožňuje zaměnit technologický proces spalování pevných a plynných paliv v kotlích tepláren a elektráren, což v komplexu mění exhaláty z přímého spalování na exhaláty z plynného provozu.
Claims (5)
1. Způsob a zařízení pro využití biomasy, odpadů a fosilních paliv jjro pyrolýzu s následnou přípravou pyrolýzního plynu k využití ve výrobě elektrické energie, vyznačující se tím, že používá zpětného způsobu zplynování v plynotepelném generátoru, kde se vzdušný kyslík a/nebo kyslík přivádí přes speciální vzduchové trysky rozmístěné v pásmu hoření a v pásmu termického rozkladu paliva i v pásmu regenerace, se udržuje stálá teplota vyšší než 700° C, která umožňuje získávání homogenního plynu v oblasti chemického složení, plynu s vyšší výhřevností, umožňuje zbavit se škodlivých složek plynu a zabezpečit tak úplnou dekontaminaci výchozího paliva kde výjimkou jsou nežádoucí chemické složky a aktivní těžké kovy, které je možno převézt do inertního stavu scelováním paliva, nebo úpravou popele huminovými preparáty a kde odběr generátorového plynu se uskutečňuje zdola, přes regenerační vrstvu a vyvádí se přes rošt, procházejíc ještě před tím přes pásmo rozkladu živic a při průchodu tímto pásmem se živice rozkládají na hořlavé plynné složky a vzhledem k tomu, že generátorový plyn neprochází přes celou vrstvu organiky a tím se neznečišťuje mechanickými nečistotami a škodlivými látkami prochází dalším čistěním generátorového plynu od zbytků živic a následně získáváme čistý produkt, schopný využití v kogeneraci pro výrobu elektrické a tepelné energie jak v plynových turbínách a v paroplynovém provozu.
2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že je tvořeno blokem přípravy paliva z odpadů a plnění (9), plynotepelným generátorem (1), který pracuje na principu obráceného procesu zplynování a pracuje v automatizovaném provozu vsádek-plnění, kde topivo-vsázka se podrobuje chemicko-termickému rozložení za částečného přístupu kyslíku na plynovou substanci v uzavřeném cyklu plynofikace bez exhalování a vyrobený generátorový plyn je nuceným oběhem dopraven do regenerační jednotky (3), ze které již vychází čistý generátorový plyn, kde regenerační jednotka (3) se skládá z hrubého a jemného filtru, výměníku tepla (5) s odvodem horké vody nebo páry, plynojemu (2) se separací olejů a vlhkostí a stabilizací dynamických vlastností a parametrů přičemž plynotepelný generátor (1), nádrž(2), regenerační jednotka(3), výměník tepla(5), chladicí jednotka(6) a blok přípravy paliva z odpadů a plnění (9) jsou připojeny na kontrolní, vyhodnocovací a řídicí jednotku (7).
3. Zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že je doplněno o modul výroby elektrické energie-kogenerační motor a elektrogenerátor (4).
4. Zařízení podle nároků 2 a 3, vyznačující se tím, že je modu výroby elektrické energiekogenerační motor a elektrogenerátor (4) je nahrazen katalytickým zařízením pro výrobu paliv z plynu (8).
5. Zařízení podle nároků 2 až 4, vyznačující se tím, že je doplněno o modul briketování a výroby palivových pelet (10).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ20080497A CZ2008497A3 (cs) | 2008-08-19 | 2008-08-19 | Zpusob a zarízení pro využití biomasy, odpadu a fosilních paliv pro pyrolýzu s následnou prípravou pyrolýzního plynu k využití ve výrobe energií |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ20080497A CZ2008497A3 (cs) | 2008-08-19 | 2008-08-19 | Zpusob a zarízení pro využití biomasy, odpadu a fosilních paliv pro pyrolýzu s následnou prípravou pyrolýzního plynu k využití ve výrobe energií |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CZ2008497A3 true CZ2008497A3 (cs) | 2010-03-03 |
Family
ID=41722356
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CZ20080497A CZ2008497A3 (cs) | 2008-08-19 | 2008-08-19 | Zpusob a zarízení pro využití biomasy, odpadu a fosilních paliv pro pyrolýzu s následnou prípravou pyrolýzního plynu k využití ve výrobe energií |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CZ (1) | CZ2008497A3 (cs) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CZ306173B6 (cs) * | 2012-06-28 | 2016-09-07 | Polycomp, A.S. | Linka na zpracování odpadu, obsahujícího převážně plasty a celulózu, a způsob zpracování odpadu na této lince |
-
2008
- 2008-08-19 CZ CZ20080497A patent/CZ2008497A3/cs unknown
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CZ306173B6 (cs) * | 2012-06-28 | 2016-09-07 | Polycomp, A.S. | Linka na zpracování odpadu, obsahujícího převážně plasty a celulózu, a způsob zpracování odpadu na této lince |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Machin et al. | Energetic valorization of waste tires | |
Qazi et al. | Waste-to-energy technologies: a literature review | |
Klavins et al. | Small scale gasification application and perspectives in circular economy | |
CN105505414A (zh) | 一种固体垃圾无氧催化热裂解方法 | |
Palacio et al. | Municipal solid waste management and energy recovery | |
CN211394370U (zh) | 一种火电厂锅炉烟气热解废旧轮胎的系统 | |
Petrillo et al. | Experimental study and Life Cycle Assessment of biomass small-scale trigeneration plant | |
Chambers et al. | Gas utilization from sewage waste | |
Soni et al. | Waste-to-energy technologies: a sustainable pathway for resource recovery and materials management | |
Materazzi et al. | Waste-to-Hydrogen: challenges and opportunities in the UK scenario | |
Mohod et al. | Technological developments in the energy generation from municipal solid waste (landfill gas capture, combustion, pyrolysis and gasification) | |
CZ2008497A3 (cs) | Zpusob a zarízení pro využití biomasy, odpadu a fosilních paliv pro pyrolýzu s následnou prípravou pyrolýzního plynu k využití ve výrobe energií | |
Paul | Reviewing the suitability of thermal technologies for Malaysia’s solid waste management | |
Matveev et al. | Electricity production from hydrocarbon pyrolysis products | |
CN103629659A (zh) | 一种废水与生物质产热工艺 | |
Wangi et al. | Municipal solid waste-to-energy potential in DI Yogyakarta, Indonesia | |
CZ20645U1 (cs) | Zařízení pro výrobu pyrolýzního plynu v uzavřeném bezemisním cyklu | |
RU2793101C1 (ru) | Способ энергетической утилизации твердых углеродсодержащих отходов и устройство - малая мобильная твердотопливная электроводородная станция - для его осуществления | |
Gabriel et al. | Energy valorisation of digested sewage sludge through gasification | |
RU2477421C1 (ru) | Комплекс энергогенерирующий | |
KR102256662B1 (ko) | Orc 발전장치와 브라운가스 발생모듈을 구비한 가연성 폐기물의 가스화 장치 | |
Perne et al. | Innovative gasification technology for the circular economy | |
Akter et al. | Municipal Solid Waste Fueled Power Generation: A Case Study of Waste-to-Energy | |
Koga et al. | New biomass utilization technologies such as methane fermentation and pyrolysis | |
Subbotin et al. | The relevance of re-equipment of thermal power plants under solid waste fuel |