DE102010017027B3 - Method for operating man-made and/or biogenic methane-containing gas generating system e.g. biogas system, in natural gas network, involves supplying gas flow to heating system, and storing electrical energy generated in system in supply - Google Patents
Method for operating man-made and/or biogenic methane-containing gas generating system e.g. biogas system, in natural gas network, involves supplying gas flow to heating system, and storing electrical energy generated in system in supply Download PDFInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb von Anlagen zur Erzeugung von anthropogenen und/oder biogenen, methanhaltigen Gasen am Erdgasnetz sowie ein dazu einzusetzendes Verbundsystem. Insbesondere soll es durch das Verfahren ermöglicht werden, unter Berücksichtigung eines wechselnden Brennwertes des Rohgases eine Versorgung der Abnehmer mit einer konstanten Brenngasqualität vorzunehmen.The present invention relates to a method for operating plants for the production of anthropogenic and / or biogenic, methane-containing gases in the natural gas network as well as a composite system to be used for this purpose. In particular, it should be made possible by the method to make a supply of consumers with a constant fuel gas quality, taking into account a changing calorific value of the raw gas.
Zu den Anlagen zur Erzeugung von anthropogenen und/oder biogenen, methanhaltigen Gasen zählen insbesondere Biogasanlagen, Kläranlagen und Deponiegasanlagen. In diesen wird in Abhängigkeit von den eingesetzten Ausgangsstoffen ein mehr oder minder methanhaltiges Gas erzeugt, das nach entsprechender Aufbereitung als CO2-neutraler Brennstoff zur Wärme- und Energiegewinnung eingesetzt werden kann.The plants for the production of anthropogenic and / or biogenic, methane-containing gases include in particular biogas plants, sewage treatment plants and landfill gas plants. In these, depending on the starting materials used, a more or less methane-containing gas is generated, which can be used after appropriate treatment as CO 2 -neutral fuel for heat and energy.
In Biogasanlagen wird durch anaerobe Fermentation von organischen Stoffen ein Rohbiogas erzeugt, das bezüglich der Inhaltsstoffe dem Erdgas ähnelt. Wesentlicher Unterschied zu letzterem ist im Allgemeinen der höhere CO2-Gehalt. Je nach Gärtemperatur und eingesetztem Substrat werden Methangehalte im Biogas von ca. 40 bis 75% erreicht. Daneben finden sich im Biogas noch Wasser, Stickstoff, Sauerstoff, Schwefelwasserstoff sowie einige weitere Spurenkomponenten. Da der Brennwert des Gases in erster Gases in erster Linie vom Methangehalt abhängt, ist einer der wesentlichsten und auch kostenintensivsten Aufarbeitungsschritte des Rohbiogases die Methananreicherung durch Entfernung von CO2.In biogas plants, an anaerobic fermentation of organic substances produces a raw biogas that is similar in nature to natural gas. The essential difference to the latter is generally the higher CO 2 content. Depending on the fermentation temperature and the substrate used, methane levels in the biogas of approx. 40 to 75% are achieved. In addition, biogas still contains water, nitrogen, oxygen, hydrogen sulfide and several other trace components. Since the calorific value of the gas in the first gas depends primarily on the methane content, one of the most essential and also the most costly workup steps of the raw biogas is the methane enrichment by removal of CO 2 .
In weiteren Bearbeitungsschritten, die der Gaszusammensetzung dienen, werden die korrosiven oder auf eine andere Art die folgenden Anlagen schädigenden Bestandteile aus dem Rohbiogas entfernt oder deren Gehalt zumindest minimiert. Namentlich sind dies Wasser, Schwefelwasserstoff und gegebenenfalls Siloxane, die über die Substrate eingebracht werden können (z. B. Körperpflegemittelrückstände in Klärschlämmen). Findet die Fermentation nicht unter vollständigem Luftausschluss statt, können ebenso der Sauerstoff- und Stickstoffgehalt des Biogases kritisch sein, da sie zu einer Brennwertreduzierung beitragen.In further processing steps, which serve the gas composition, the corrosive or otherwise harmful to the following equipment constituents are removed from the raw biogas or at least minimized their content. In particular, these are water, hydrogen sulphide and, if appropriate, siloxanes which can be introduced via the substrates (for example body-care product residues in sewage sludge). If the fermentation does not take place under complete exclusion of air, the oxygen and nitrogen content of the biogas can also be critical as they contribute to a reduction in the calorific value.
Für die Klärgase und Deponiegase gelten die vorgenannten Betrachtungen analog. Unterschiede ergeben sich in erster Linie bei der Zusammensetzung der erzeugten Rohgase. Daher soll die vorliegende Erfindung im Folgenden nur anhand des Biogases näher erläutert werden. Die hierbei getroffenen Aussagen sind entsprechend auf die anderen anthropogenen und/oder biogenen, methanhaltigen Gase, insbesondere Klärgas und Deponiegas, übertragbar.For the sewage gases and landfill gas, the above considerations apply analogously. Differences arise primarily in the composition of the raw gases produced. Therefore, the present invention will be explained in more detail below only with reference to the biogas. The statements made here are applicable to the other anthropogenic and / or biogenic, methane-containing gases, in particular sewage gas and landfill gas.
Die nach dem Stand der Technik übliche Nutzung des Biogases bei Projekten aus der Landwirtschaft ist dergestalt, dass die meist kleinen Biogasanlagen direkt dort betrieben werden, wo das eingesetzte Substrat vorliegt. Somit können entweder biogene Reststoffe oder nachwachsende Rohstoffe gewinnbringend weiterverarbeitet werden. Bei diesem Verfahren wird das erzeugte Rohbiogas direkt in einem Blockheizkraftwerk verstromt und der erzeugte Strom in das Stromnetz eingespeist.The customary in the prior art use of biogas in projects from agriculture is such that the mostly small biogas plants are operated directly where the substrate used is present. Thus, either biogenic residues or renewable resources can be processed profitably. In this process, the raw biogas produced is converted directly into a combined heat and power plant and the generated electricity is fed into the power grid.
Der entscheidende Nachteil ist hierbei, dass die bei der Stromgewinnung erzeugte Wärme meist lediglich für die Fermenterheizung genutz werden kann, da in den häufig dünn besiedelten ländlichen Regionen keine große Wärmeabgabe z. B. an Haushalte oder Industriebetriebe möglich ist. Ein Großteil der Wärme – etwa 80 bis 90% – muss in die Atmosphäre abgegeben werden. Das heißt, das Blockheizkraftwerk wird stromgeführt betrieben. Als Vorteil erweist sich nur die Tatsache, auf die recht teurere Technik einer Gasaufbereitung verzichten zu können.The decisive disadvantage here is that the heat generated during power generation can usually only be used for the fermenter heating, as in the often sparsely populated rural areas no large heat release z. B. to households or industrial companies is possible. Much of the heat - about 80 to 90% - has to be released into the atmosphere. That is, the cogeneration plant is powered by electricity. The only advantage is the fact that it can do without the rather expensive technology of gas treatment.
Um die Biogasnutzung effizienter zu gestalten, wird im Stand der Technik zudem der Ansatz verfolgt, das Biogas auf Erdgasqualität aufzubereiten, um es anschließend in das Erdgasnetz einspeisen zu können. Wichtigste Aufbereitungsschritte sind hierbei, wie oben genannt, die Trocknung, die Entschwefelung und die Methananreicherung durch das Entfernen von CO2.In order to make biogas utilization more efficient, the state of the art also pursues the approach of preparing the biogas for natural gas quality so that it can then be fed into the natural gas grid. The most important treatment steps here are, as mentioned above, drying, desulphurisation and methane enrichment by removing CO 2 .
In
Der entscheidende Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, dass das Biogas in dem bereits vorhandenen Erdgasnetz dorthin transportiert werden kann, wo ein ausreichend großer Wärmebedarf besteht. Dort kann das Biogas in einem Blockheizkraftwerk unter Nutzung der anfallenden Wärme verstromt werden. Somit ist der Betrieb des Blockheizkraftwerks wärmegeführt. Es wird also nur dann Strom erzeugt, wenn auch die Wärme an entsprechende Verbraucher abgegeben werden kann. Es ist dabei auch möglich, nicht die gesamte Menge an Biogas in einem einzelnen Blockheizkraftwerk zu nutzen, sondern sie auf mehrere Blockheizkraftwerke aufzuteilen, um die vollständige Wärmeabnahme sicherzustellen.The decisive advantage of this method is that the biogas in the existing natural gas network can be transported to where there is a sufficiently large heat demand. There, the biogas can be converted into electricity in a combined heat and power plant using the heat generated become. Thus, the operation of the cogeneration plant is heat-controlled. Thus, electricity is generated only when the heat can be given to corresponding consumers. It is also possible not to use the entire amount of biogas in a single cogeneration plant, but to divide them into several combined heat and power plants to ensure complete heat loss.
Nachteilig ist an diesem Verfahren jedoch, dass die Biogasaufbereitung sehr aufwendig und teuer ist. Insbesondere die Methananreicherung stellt einen erheblichen Kostenfaktor dar. Bei allen hierzu gängigen Techniken sind neben den benötigten Verbrauchsmaterialien bzw. Betriebsmitteln auch noch zusätzliche Verfahrensschritte wie beispielsweise die Kompression des Rohbiogases auf den Betriebsdruck des Reinigungsschrittes notwendig.The disadvantage of this method, however, that the biogas treatment is very complicated and expensive. In particular, the methane enrichment represents a significant cost factor. In all this common techniques in addition to the required consumables or equipment also additional process steps such as the compression of the raw biogas to the operating pressure of the purification step necessary.
Ausgehend von diesen bekannten Verfahren war es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Betrieb von Anlagen zur Erzeugung von anthropogenen und/oder biogenen, methanhaltigen Gasen sowie ein Verbundsystem aus Anlagen dafür zur Verfügung zu stellen, die die Vorteile einer dezentralen Nutzung des aufbereiteten Brenngases mit den geringeren Kosten einer direkten unaufbereiteten Verstromung kombinieren. Daneben sollte das verbesserte Verfahren auch eine erhöhte Flexibilität in der Nutzung des Brenngases ermöglichen.Based on these known methods, it was the object of the present invention to provide an improved method for the operation of plants for the production of anthropogenic and / or biogenic, methane-containing gases and a composite system of facilities therefor, which has the advantages of a decentralized use of the processed Combine fuel gas with the lower cost of direct untreated power generation. In addition, the improved process should also allow increased flexibility in the use of the fuel gas.
Gelöst wird die Aufgabe durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb von Anlagen zur Erzeugung von anthropogenen und/oder biogenen, methanhaltigen Gasen in einem Verbund mit Blockheizkraftwerken an einem Erdgasnetz und Wärmenutzern, wobei sich unterschiedliche Gasqualitäten für eine Eigenversorgung als ersten Bereich und kleineren Teil sowie für die Blockheizkraftwerke als zweiten Bereich und größeren Teil ergeben, wobei mindestens eines der Blockheizkraftwerke mindestens einem der Wärmenutzer Wärme liefert und elektrische Energie für ein Stromnetz erzeugt, beinhaltend die Schritte
- – Erzeugung von Rohbrenngas in mindestens einer der Anlagen;
- – Grobreinigung des erzeugten Rohbrenngases;
- – Feinreinigung des größeren Teils des erzeugten grobgereinigten Rohbrenngases;
- – Zuführung dieses Gasstroms in eine Einspeisungseinheit, wobei die Einspeisungseinheit eine Gasdruckregelanlage enthält, von der aus das mindestens eine Blockheizkraftwerk beschickt wird und die mit dem Erdgasnetz verbunden ist;
- – Odorierung des Gasstroms in der Einspeisungseinheit;
- – Herstellen eines Brenngasstroms mit einem gewünschten Brennwert für das mindestens eine Blockheizkraftwerk, wobei der Brennwert gemessen wird und zum Herstellen des gewünschten Brennwertes eine Brennwertkompensation derart erfolgt, dass in der Einspeisungseinheit in Abhängigkeit des gemessenen Brennwertes des odorierten Gasstroms der mindestens einen Anlage zur Erzeugung von anthropogenen und/oder biogenen, methanhaltigen Gasen entweder bei Unterproduktion dem odorierten Gasstrom Erdgas aus dem Erdgasnetz beigemischt wird oder bei Überproduktion der überschüssige Anteil des odorierten Gasstroms in das Erdgasnetz eingespeist wird, wobei die Zumischung des Erdgases und die Einspeisung in das Erdgasnetz in einer Gasdruckregelanlage erfolgt;
- – Zuführen des resultierenden Brenngasstroms in das mindestens eine Blockheizkraftwerk, das mindestens einem Wärmenutzer Wärme liefert, wobei der Abstand zwischen der Einspeisungseinheit und den Blockheizkraftwerken jeweils größer ist als der Abstand zwischen den Blockheizkraftwerken und den jeweiligen Wärmenutzern;
- – Einspeisung der in dem mindestens einen Blockheizkraftwerk erzeugten elektrischen Energie in das Stromnetz.
- - production of raw fuel gas in at least one of the plants;
- - Rough cleaning of the raw gas produced;
- - Fine cleaning of the larger part of the coarse-cleaned raw combustion gas produced;
- - Supplying this gas stream in a feed unit, wherein the feed unit includes a gas pressure regulating system, from which the at least one cogeneration plant is charged and which is connected to the natural gas network;
- - odorization of the gas stream in the feed unit;
- Producing a fuel gas stream with a desired calorific value for the at least one cogeneration plant, wherein the calorific value is measured and for producing the desired calorific value, a calorific value compensation takes place such that in the feed unit depending on the measured calorific value of the odorized gas stream of at least one plant for the production of anthropogenic and / or biogenic, methane-containing gases is mixed either in underproduction the odorized gas stream natural gas from the natural gas network or overproduction of the excess proportion of the odorized gas stream is fed into the natural gas network, wherein the admixing of the natural gas and the feed into the natural gas network takes place in a gas pressure control system;
- - Supplying the resulting fuel gas stream in the at least one combined heat and power plant that supplies heat to at least one heat user, wherein the distance between the feed unit and the combined heat and power plants is greater than the distance between the combined heat and power plants and the respective heat users;
- - Infeed of electricity generated in the at least one combined heat and power plant in the power grid.
Vorzugsweise handelt es sich bei den Anlagen zur Erzeugung von anthropogenen und/oder biogenen, methanhaltigen Gasen um Biogasanlagen und/oder Deponiegasanlagen und/oder Kläranlagen. Besonders bevorzugt umfassen die Anlagen zur Erzeugung von anthropogenen und/oder biogenen, methanhaltigen Gasen mindestens eine Biogasanlage und nach der Grobreinigung erfolgt eine Aufteilung des Gasstroms in einen kleineren Volumenstrom, der mindestens einem Blockheizkraftwerk, das die mindestens eine Biogasanlage mit Wärme versorgt, zugeführt wird, und einen größeren Volumenstrom, der der Feinreinigung zugeführt wird.The plants for producing anthropogenic and / or biogenic, methane-containing gases are preferably biogas plants and / or landfill gas plants and / or sewage treatment plants. Particularly preferably, the plants for producing anthropogenic and / or biogenic, methane-containing gases comprise at least one biogas plant and after the coarse purification, the gas stream is divided into a smaller volume flow which is fed to at least one combined heat and power plant which supplies the at least one biogas plant with heat. and a larger volume flow, which is fed to the fine cleaning.
In
Zur Abrechnung mit den Wärmenutzern (
Dadurch ist es möglich, auf einen Teil der Aufbereitungsschritte zu verzichten. Die Reinigungsoperationen am Rohbiogas können abgestimmt auf die jeweiligen Anforderungen durchgeführt werden. Daraus ergeben sich unterschiedliche Gasqualitäten für die einzelnen Verfahrensstufen. Der erste Bereich ist die Eigenversorgung der Biogasanlage mit Wärme aus einer ersten Gruppe von Blockheizkraftwerken. Hier genügt eine Grobreinigung des Rohgases in Bezug auf Feuchte und Schwefel sowie gegebenenfalls siliziumhaltige Verbindungen, insbesondere Siloxane. Der zweite Bereich umfasst die Blockheizkraftwerke, die die Wärmenutzer mit Wärme versorgen. Da diese nicht mehr im direkten Biogasanlagenbereich angesiedelt sind, ist hier zusätzlich eine Feinreinigung auf die für die Einspeisung in das Erdgasnetz nötigen Schwefel- und Feuchtigkeitswerte und eine Odorierung des Biogases erforderlich.This makes it possible to dispense with a part of the treatment steps. The cleaning operations on the raw biogas can be carried out according to the respective requirements. This results in different gas qualities for the individual process stages. The first area is the self-supply of the biogas plant with heat from a first group of combined heat and power plants. Here, a coarse purification of the raw gas with respect to moisture and sulfur and optionally silicon-containing compounds, in particular siloxanes, is sufficient. The second area comprises the combined heat and power plants, which provide the heat users with heat. Since these are no longer located in the direct biogas plant area, an additional fine cleaning on the necessary for feeding into the natural gas network sulfur and moisture values and odorization of the biogas is required here.
Optional kann bei der Grobreinigung auch eine geringfügige Methananreicherung durchgeführt werden. Diese braucht jedoch nich bis auf Erdgasqualität geführt zu werden, da ein zu niedriger Brennwert des Brenngases durch die Mischung mit Erdgas aus dem Netz kompensiert werden kann. Diese Maßnahme ist insbesondere dann von Vorteil, wenn durch die CO2-Entfernung auch gleichzeitig eine Reduktion der Feuchtigkeit und des Schwefelgehaltes erzielt werden. Somit werden zwei wesentliche Vorteile erzielt: Der bei weitem am kostenintensivste Verfahrensschritt der Methananreicherung kann durch die Brennwertkompensation mittels Erdgas minimiert werden oder ganz entfallen, wobei gleichzeitig sicher gestellt ist, dass der Abnehmer auch in Spitzenlastzeiten seinen zugesicherten Brennwert erhält.Optionally, in the case of coarse purification, even a slight enrichment of methane can be carried out. However, this does not need to be led to natural gas quality, since a too low calorific value of the fuel gas can be compensated by mixing with natural gas from the grid. This measure is particularly advantageous if the CO 2 removal at the same time a reduction of moisture and sulfur content can be achieved. Thus, two major advantages are achieved: By far the most costly process step of methane enrichment can be minimized by the calorific value compensation by means of natural gas or completely eliminated, while ensuring that the customer receives its guaranteed calorific value, even at peak load times.
In
Der Abschnitt der Rohbiogaserzeugung enthält die Biogasanlage (
Der Abschnitt der Aufbereitung enthält den Gasspeicher (
Im Abschnitt Biogaseinspeisung sind als Hauptbestandteil der Einspeisungseinheit (
Der Abschnitt Nutzung enthält schließlich das Blockheizkraftwerk zur Versorgung von Wärmenutzern (
In einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung beinhaltet die Grobreinigung des erzeugten Rohbiogases eine Grobentschwefelung und/oder eine Trocknung.In a preferred embodiment of the invention, the coarse purification of the raw biogas produced includes coarse desulphurisation and / or drying.
Besonders bevorzugt wird die Grobentschwefelung bereits in der mindestens einen Biogasanlage durchgeführt. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Grobentschwefelung auf chemischem Wege durch Zugabe von schwefelbindenden Substanzen erfolgt. Als schwefelbindende Substanzen eignen sich ganz besonders Eisenverbindungen, insbesondere Eisen(III)hydroxid.Particularly preferably, coarse desulphurization is already carried out in the at least one biogas plant. It is advantageous if the coarse desulphurization takes place chemically by adding sulfur-binding substances. As sulfur-binding substances are particularly suitable iron compounds, in particular iron (III) hydroxide.
Vorzugsweise beinhaltet die Grobreinigung des erzeugten Rohbiogases zusätzlich eine Methananreicherung mittels Membrandiffusion. Dieses Verfahren ermöglicht bei relativ geringen Kosten eine Methananreicherung auf wirtschaftlich maximal sinnvolle 70 Vol.-%.Preferably, the coarse purification of the raw biogas produced additionally includes methane enrichment by means of membrane diffusion. This method allows at relatively low cost, a methane enrichment to economically maximally meaningful 70 vol .-%.
Die Feinreinigung beinhaltet bevorzugt eine Feinentschwefelung und/oder eine Trocknung und/oder eine Entfernung von siliziumhaltigen Verbindungen, insbesondere Siloxanen. Die Feinentschwefelung erfolgt dabei besonders bevorzugt auf einen Restgehalt an Schwefelwasserstoff von maximal 5 mg/m3. Die Trocknung erfolgt vorzugsweise in der Grobreinigung auf eine Taupunkttemperatur von 0 bis 10°C, bevorzugt 2 bis 8°C, besonders bevorzugt 4 bis 6°C und in der Feinreinigung auf eine Taupunkttemperatur von –30 bis 0°C, bevorzugt –25 bis –5°C, besonders bevorzugt –20 bis –10°C.The fine cleaning preferably includes a fine desulfurization and / or drying and / or removal of silicon-containing compounds, in particular siloxanes. The fine desulfurization is carried out particularly preferably to a residual content of hydrogen sulfide of not more than 5 mg / m 3 . The drying is preferably carried out in the coarse purification to a dew point temperature of 0 to 10 ° C, preferably 2 to 8 ° C, more preferably 4 to 6 ° C and in the fine cleaning to a dew point temperature of -30 to 0 ° C, preferably -25 to -5 ° C, more preferably -20 to -10 ° C.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist zur Sicherstellung einer gleichmäßigen Rohbiogasversorgung der Grobreinigung ein Gasspeicher als Pufferbehälter vorgeschaltet.In a further preferred embodiment of the method according to the invention a gas storage is connected upstream as a buffer tank to ensure a uniform Rohbiogasversorgung the rough cleaning.
Der dem mindestens einen Blockheizkraftwerk aus der Einspeisungseinheit zugeführte Brenngasstrom weist bevorzugt einen Brennwert zwischen 6 und 12 kWh/m3 auf.The fuel gas stream supplied to the at least one combined heat and power plant from the feed unit preferably has a calorific value of between 6 and 12 kWh / m 3 .
Die Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung erfolgt ferner durch ein Verbundsystem aus Anlagen zur Erzeugung von anthropogenen und/oder biogenen, methanhaltigen Gasen und Blockheizkraftwerken zum Betrieb an einem Erdgasnetz und an Wärmenutzern zur Durchführung des obigen Verfahrens, bei dem
- – mindestens eine Anlage zur Erzeugung von anthropogenen und/oder biogenen, methanhaltigen Gasen mit einer Grobreinigungseinheit verbunden ist,
- – sich an die Grobreinigungseinheit Mittel zum Aufteilen des die Grobreinigungseinheit verlassenden Gasstromes in einen kleineren Volumenstrom und einen größeren Volumenstrom anschließen,
- – der größere Volumenstrom in eine Feinreinigungseinheit eingeleitet wird,
- – der gereinigte Gasstrom anschließend in eine Einspeisungseinheit eingeleitet wird,
- – die Einspeisungseinheit eine Vorrichtung zur Odorierung des Gasstroms, Mittel zum Messen des Brennwertes des odorierten Gasstroms und mit dem Erdgasnetz verbundene Mittel zum Mischen und Dosieren von Gasen enthält,
- – die Einspeisungseinheit mit mindestens einem der Blockheizkraftwerke verbunden ist, das mindestens einem Wärmenutzer Wärme liefert, wobei der Abstand zwischen der Einspeisungseinheit und den Blockheizkraftwerken jeweils größer ist als der Abstand zwischen den Blockheizkraftwerken und den jeweiligen Wärmenutzern, und
- – die Blockheizkraftwerke zur Einspeisung der erzeugten elektrischen Energie mit dem Stromnetz verbunden sind.
- At least one plant for producing anthropogenic and / or biogenic, methane-containing gases is connected to a coarse purification unit,
- Connecting to the coarse cleaning unit means for dividing the gas stream leaving the coarse cleaning unit into a smaller volume flow and a larger volume flow,
- - the larger volume flow is introduced into a fine cleaning unit,
- - The purified gas stream is then introduced into a feed unit,
- The feed unit contains a device for odorization of the gas stream, means for measuring the calorific value of the odorized gas stream and means for mixing and metering gases connected to the natural gas network,
- - The feed unit is connected to at least one of the combined heat and power plants, which supplies heat to at least one heat user, wherein the distance between the feed unit and the combined heat and power plants is greater than the distance between the combined heat and power plants and the respective heat users, and
- - The combined heat and power plants are connected to feed the generated electrical energy to the power grid.
Höchst bevorzugt handelt es sich bei den Anlagen zur Erzeugung von anthropogenen und/oder biogenen, methanhaltigen Gasen um Biogasanlagen und/oder Deponiegasanlagen und/oder Kläranlagen. Wenn die Anlagen zur Erzeugung von anthropogenen und/oder biogenen, methanhaltigen Gasen mindestens eine Biogasanlage umfassen, wird der abgeteilte kleinere Volumenstrom des grobgereinigten Rohbrenngases mindestens einem Blockheizkraftwerk, das die mindestens eine Biogasanlage mit Wärme versorgt, zugeführt.Most preferably, the plants for the production of anthropogenic and / or biogenic, methane-containing gases are biogas plants and / or landfill gas plants and / or sewage treatment plants. If the plants for generating anthropogenic and / or biogenic, methane-containing gases comprise at least one biogas plant, the divided smaller volumetric flow of coarse-cleaned raw combustion gas is supplied to at least one cogeneration plant which supplies the at least one biogas plant with heat.
Besonders bevorzugt beinhaltet die Grobreinigungseinheit Vorrichtungen zur Grobentschwefelung und/oder Trocknung des Rohbiogases. Die Grobreinigungseinheit beinhaltet ferner vorzugsweise zusätzlich eine Vorrichtung zur Membrandiffusion.Particularly preferably, the coarse cleaning unit includes devices for coarse desulphurisation and / or drying of the raw biogas. The coarse cleaning unit preferably further includes a device for membrane diffusion.
Die Feinreinigungseinheit des Verbundsystems beinhaltet bevorzugt Vorrichtungen zur Feinentschwefelung, zur Trocknung und/oder zur Entfernung von siliziumhaltigen Verbindungen, insbesondere Siloxanen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verbundsystems umfasst die Vorrichtung zur Feinentschwefelung mindestens zwei mit mit Kaliumiodid imprägnierter Aktivkohle beschickte Reaktoren, die wechselweise betrieben werden können. Sie werden so ausgelegt, dass die verbleibenden Reaktoren bei Abschaltung eines der Reaktoren den gesamten Volumenstrom bewältigen können. Dadurch ist es möglich, die Aktivkohle eines Behälters, die mit Schwefel gesättigt ist und erneuert werden muss, auszutauschen und dennoch stetig Biogas einzuspeisen. Sehr von Vorteil ist die deutlich höhere Beladungskapazität der Aktivkohle für Schwefel durch die Imprägnierung mit Kaliumiodid. So sind bei relativ niedrigen Prozesstemperaturen von 50 bis 70°C H2S-Gehalte unter 5 mg/m3 möglich.The fine cleaning unit of the composite system preferably includes devices for fine desulfurization, for drying and / or removal of silicon-containing compounds, in particular siloxanes. In a particularly preferred embodiment of the composite system, the device for fine desulfurization comprises at least two reactors charged with potassium iodide impregnated activated carbon, which can be operated alternately. They are designed so that the remaining reactors can handle the entire volume flow when switching off one of the reactors. This makes it possible to exchange the activated carbon of a container that is saturated with sulfur and needs to be renewed, and still feed biogas continuously. Of great advantage is the significantly higher loading capacity of the activated carbon for sulfur by impregnation with potassium iodide. Thus, at relatively low process temperatures of 50 to 70 ° CH 2 S contents below 5 mg / m 3 are possible.
Die Grobentschwefelung findet bereits im Fermenter (
Aus dem Gasspeicher (
Über einen weiteren Wärmetauscher (
In der Gasdruckregelanlage (
Die Gasdruckregelanlage (
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Fermenterfermenter
- 22
- RohbiogasaufbereitungRohbiogasaufbereitung
- 33
- Blockheizkraftwerk zur Versorgung des EigenbedarfsCombined heat and power plant to supply its own needs
- 44
- Blockheizkraftwerk zur Versorgung von WärmenutzernCombined heat and power plant for the supply of heat users
- 55
- Stromnetzpower grid
- 66
- Wärmenutzerheat users
- 77
- Elektrische HeizungElectric heating
- 88th
- Biogasanlagebiogas plant
- 99
- Grobreinigungcoarse cleaning
- 1010
- Feinreinigungfine cleaning
- 1111
- Einspeisungseinheitsupply unit
- 1212
- Erdgasnetznatural gas network
- 1313
- Gasspeichergas storage
- 1414
- Trocknungdesiccation
- 1515
- Entschwefelungdesulphurization
- 1616
- Gebläsefan
- 1717
- GasdruckregelanlageGas pressure control system
- 1818
- Messeinrichtung VolumenstromMeasuring device volume flow
- 1919
- Messeinrichtung GaszusammensetzungMeasuring device gas composition
- 2020
- Messeinrichtung TemperaturMeasuring device temperature
- 2121
- Messeinrichtung DruckMeasuring device pressure
- 2222
- Messeinrichtung BrennwertMeasuring device calorific value
- 2323
- Wärmetauscherheat exchangers
- 2424
- FeinentschwefelungsreaktorFeinentschwefelungsreaktor
- 2525
- Kühlercooler
- 2626
- Fackeltorch
- 2727
- SiloxanentfernungsreaktorSiloxanentfernungsreaktor
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---|---|
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102011002261A1 (en) | 2011-04-26 | 2012-10-31 | Erdgas Südwest GmbH | Method for operating anthropogenic and/or biogenic, carbon dioxide and methane gas producing system in e.g. biogas system, involves supplying electricity into electricity network, where electricity is generated in thermal power station |
WO2014191147A1 (en) * | 2013-05-28 | 2014-12-04 | Evonik Industries Ag | Integrated plant and method for the flexible use of electricity |
WO2014191148A1 (en) * | 2013-05-28 | 2014-12-04 | Evonik Industries Ag | Integrated installation and method for flexibly using electricity |
CN109609228A (en) * | 2019-01-07 | 2019-04-12 | 中广核生物燃气河北有限公司 | Biogas environmental protection purifying plant |
US10337110B2 (en) | 2013-12-04 | 2019-07-02 | Covestro Deutschland Ag | Device and method for the flexible use of electricity |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19840691A1 (en) * | 1998-08-24 | 2000-03-09 | Wolfgang Tentscher | Processing biogas and landfill gases to yield a carbon dioxide-containing by-product, useful for e.g. preservation of foodstuffs and as a blanketing/protective gas |
DE69703975T2 (en) * | 1997-01-06 | 2001-11-15 | Youssef Bouchalat | OPTIMIZED METHOD FOR TREATING AND ENERGY RECOVERY OF MUNICIPAL AND INDUSTRIAL SEWAGE SLUDGE |
EP1634946A1 (en) * | 2004-09-13 | 2006-03-15 | RÜTGERS CarboTech Engineering GmbH | Environmentally safe process for generating biological natural gas |
DE102006030773A1 (en) * | 2006-06-30 | 2008-01-03 | Biomethan N.E.W. Gmbh | Process for the purification of biogas from a biogas plant and gas purification plant |
DE102007058548B4 (en) * | 2007-12-05 | 2009-10-15 | Landwärme GbR (vertretungsberechtigter Gesellschafter, Tobias Assmann, 80638 München) | Process for purifying biogas |
-
2010
- 2010-05-19 DE DE102010017027A patent/DE102010017027B3/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE69703975T2 (en) * | 1997-01-06 | 2001-11-15 | Youssef Bouchalat | OPTIMIZED METHOD FOR TREATING AND ENERGY RECOVERY OF MUNICIPAL AND INDUSTRIAL SEWAGE SLUDGE |
DE19840691A1 (en) * | 1998-08-24 | 2000-03-09 | Wolfgang Tentscher | Processing biogas and landfill gases to yield a carbon dioxide-containing by-product, useful for e.g. preservation of foodstuffs and as a blanketing/protective gas |
EP1634946A1 (en) * | 2004-09-13 | 2006-03-15 | RÜTGERS CarboTech Engineering GmbH | Environmentally safe process for generating biological natural gas |
DE102006030773A1 (en) * | 2006-06-30 | 2008-01-03 | Biomethan N.E.W. Gmbh | Process for the purification of biogas from a biogas plant and gas purification plant |
DE102007058548B4 (en) * | 2007-12-05 | 2009-10-15 | Landwärme GbR (vertretungsberechtigter Gesellschafter, Tobias Assmann, 80638 München) | Process for purifying biogas |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Urban,W., et al.: Abschlussbericht für das BMBF-Verbundprojekt "Biogaseinspeisung" - "Beseitigung technischer, rechtlicher und ökonomischer Hemmnisse bei der Einspeisung biogener Gase in das Erdgasnetz zur Reduzierung klimarelevanter Emissionen durch Aufbau und Anwendung einer georeferenzierten Datenbank"; Band 4; in: Fraunhofer-Umsicht; Version 4.17 vom 29.06.2009 * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102011002261A1 (en) | 2011-04-26 | 2012-10-31 | Erdgas Südwest GmbH | Method for operating anthropogenic and/or biogenic, carbon dioxide and methane gas producing system in e.g. biogas system, involves supplying electricity into electricity network, where electricity is generated in thermal power station |
DE102011002261B4 (en) * | 2011-04-26 | 2016-11-24 | Erdgas Südwest GmbH | Method for operating installations for the production of anthropogenic and / or biogenic, methane-containing gases in the natural gas grid |
WO2014191147A1 (en) * | 2013-05-28 | 2014-12-04 | Evonik Industries Ag | Integrated plant and method for the flexible use of electricity |
WO2014191148A1 (en) * | 2013-05-28 | 2014-12-04 | Evonik Industries Ag | Integrated installation and method for flexibly using electricity |
US10337110B2 (en) | 2013-12-04 | 2019-07-02 | Covestro Deutschland Ag | Device and method for the flexible use of electricity |
CN109609228A (en) * | 2019-01-07 | 2019-04-12 | 中广核生物燃气河北有限公司 | Biogas environmental protection purifying plant |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20110923 |
|
R082 | Change of representative |
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