DE102022004591A1 - Energy generator with natural gas. - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft die Verschlechterung (24) des Fußabdrucks nach der EP 3 166 708 B1, Climeworks durch eine Dampfzufuhr in Chargen nach dem Kreissegment (24) innerhalb des Kreisdiagramm mit dem Umfang (21) bei der Abscheidung von 1 t CO2 nach dem Kreissegment (22) und eine Immissionsprognose als Fußabdruck (23), nach der TA Luft 2.2, durch eine Erzeugung von Abgasen aus H2O-gas und CO2 zur Desorption von CO2 bei der Abscheidung aus der Luft.Dies wird mit Energieerzeugern (1, 2, 3, 4) mit Kondensator zur Trennung von H2O und CO2 erreicht, bei welchen Brenner (3) für Erdgas, Aufgabemittel (1) für Sauerstoff O2 in die Brenner (3) und ein Kondensator (16) vorgesehen sind, um H2O von den Abgasen CO2, im Taupunkt zu trennen.Hierdurch ist es mit der Darstellung des Fußabdruckes möglich, Immissionsprognosen, nach der TA Luft, zur Einsparung von CO2 aufzuzeigen.The invention relates to the deterioration (24) of the footprint according to EP 3 166 708 B1, Climeworks by supplying steam in batches according to the circular segment (24) within the circular diagram with the circumference (21) when separating 1 t of CO2 according to the circular segment ( 22) and an immission forecast as a footprint (23), according to TA Luft 2.2, by generating exhaust gases from H2O gas and CO2 for the desorption of CO2 during separation from the air. This is done with energy producers (1, 2, 3, 4) achieved with a condenser for separating H2O and CO2, in which burners (3) for natural gas, feed means (1) for oxygen O2 into the burners (3) and a condenser (16) are provided to remove H2O from the exhaust gases CO2, in the dew point. This makes it possible with the representation of the footprint to show immission forecasts, according to TA Luft, to save CO2.

Description

Die Erfindung befasst sich mit Energieerzeuger mit Erdgas, bei welchen die erzeugte Energie als Mischgas, CO2 mit H2O, und in einem Abhitze Kessel, einem Dampfkessel und als Wärme und elektrische Energie ausgekoppelt wird, sowie mit der Verwendung von Sauerstoff O2 und mit der Wasserstoff H2 Erzeugung, um über die Elektrolyse einen Anschluss an die Energieerzeuger mit der Nutzung des Sauerstoff O2 zu ermöglichen und eine Speicherung von CO2 und Klimaschutz durch CO2 Speicher zu ermöglichen.The invention deals with energy generators with natural gas, in which the energy generated is extracted as a mixed gas, CO2 with H2O, and in a waste heat boiler, a steam boiler and as heat and electrical energy, as well as with the use of oxygen O2 and hydrogen H2 Generation to enable a connection to the energy producers with the use of oxygen O2 via electrolysis and to enable storage of CO2 and climate protection through CO2 storage.

Eine weitere Aufgabe besteht in der Verwendung von Sauerstoff O2 und weiteren klimafreundlichen Stoffen, ausgehend von H2O, H2O-dampf, H2O-gas, H2, O2, einbezogen die H2O-Löslichen wie NH3 sowie CO2, um durch eine CO2 Speicherung eine Dekarbonisierung zu ermöglichen. Wobei der Sauerstoff O2 bei der Wasserstoff H2-Herstellung im Elektrolyseur in 8-facher Menge (kg) vorhanden ist, um mit dem Sauerstoff O2 die Energie Erzeugung mit den Rauchgasen - H2O und CO2 - zu ermöglichen, eine CO2 Lagerung in einem Gasspeicher zu ermöglichen und den CO2 Fußabdruck zu entlasten. S. GI. (1).Another task is to use oxygen O2 and other climate-friendly substances, starting from H2O, H2O vapor, H2O gas, H2, O2, including H2O solubles such as NH3 and CO2, in order to enable decarbonization through CO2 storage . When producing hydrogen H2 in the electrolyser, the oxygen O2 is present in 8 times the amount (kg) in order to enable the oxygen O2 to generate energy with the flue gases - H2O and CO2 - and to enable CO2 storage in a gas storage facility and reduce the CO2 footprint. S.GI. (1).

Weiter ist von dem COP27 in Ägypten und einem Bericht der IRENA, Argentur für nachwachsende Rohstoffe, bekannt, diese Rohstoffe zur Energieerzeugung und zur Dekarbonisierung zukünftig zu verwenden. Für die Dekarbonisierung am Beispiel von Klärschlamm und eine Speicherung von CO2 mit Null-Fußabdruck sind weitere Maßnahmen notwendig.It is also known from the COP27 in Egypt and a report by IRENA, the agency for renewable raw materials, that these raw materials will be used for energy production and decarbonization in the future. Further measures are necessary for decarbonization using the example of sewage sludge and storage of CO2 with a zero footprint.

Weiter ist über die klimaschädlichen Schadstoffe im Klärschlamm, aus Experten Gesprächen, eine Konzentration von 1,45 % Ammoniumstickstoff nach DIN 38406-5, aus Adliswil bei Zürich bekannt, dass dieser Ammoniak NH3 in Zürich Werdhölzli zusammen mit Wasserdampf unter Bildung von N2O verbrannt wird. Wobei entsprechend den Immissionsprognosen TA Luft 2.2 aus N2O eine Menge von 164 kg/a CO2-n pro Einwohner anzurechnen ist. Zur Vermeidung des Fußabdruck dieser Immissionen und einer Einschränkung des Klimaschadens aus CO2-n Immissionen von 6400 Tonnen pro Jahr sind wegen der Klimastiftung weitere Maßnahmen notwendig. Näheres Projekt 2018 - 033 Klimastiftung Schweiz, auf das Gespräch vom 26.08.2020 in Adliswil bei Swiss Re.Furthermore, it is known from discussions with experts about the climate-damaging pollutants in sewage sludge that there is a concentration of 1.45% ammonium nitrogen according to DIN 38406-5 from Adliswil near Zurich, that this ammonia NH3 is burned in Zurich Werdhölzli together with water vapor to form N2O. According to the TA Luft 2.2 immission forecasts, an amount of 164 kg/a CO2-n per inhabitant from N2O must be taken into account. In order to avoid the footprint of these emissions and limit the climate damage from CO2-n emissions of 6,400 tons per year, further measures are necessary because of the Climate Foundation. More detailed project 2018 - 033 Swiss Climate Foundation, on the conversation on August 26, 2020 in Adliswil at Swiss Re.

Es ist nämlich nach der Verhinderung durch die Klimastiftung in Adliswil so, dass

  • • in 4 Jahren ein Langzeit Fußabdruck von 25.600 Tonnen CO2-n besteht,
  • • die Immissionsprognose einen Fußabdruck über 114 Jahre mit 25.600 t x 114/2 = 1.459.000 Tonnen CO2-n ausweist.
After the prevention by the Climate Foundation in Adliswil, it is the case that
  • • there will be a long-term footprint of 25,600 tons of CO2-n in 4 years,
  • • the immission forecast shows a footprint over 114 years with 25,600 tx 114/2 = 1,459,000 tons of CO2-n.

Wesentlicher Nachteil: Folgeschäden des Fußabdruckes von CO2-n.Significant disadvantage: Consequential damage to the CO2-n footprint.

Weiter ist von einer für Lindau (B) geplanten Verwertung von Klärschlamm mit einer Dekabonisierung aus dem Jahr 1980 bekannt, mangels Interesse der Stadt die Verwertung in Kyoto in gleicher Größe von 35.000 EW zu errichten. Nachteil ist: der nasse Klärschlammtransport und die Verbrennung in Schongau durch die Fa. Emter.It is also known that sewage sludge recycling with decarbonization was planned for Lindau (B) in 1980. Due to the city's lack of interest, the recycling facility was set up in Kyoto on the same scale of 35,000 PE. The disadvantage is: the wet sewage sludge transport and the incineration in Schongau by the Emter company.

Für eine Dekarbonisierung der Biomasse nach dem COP27 und eine Vermeidung von Folgeschäden über die 1,4 Mio. Tonnen CO2-n hinaus sind weitere Maßnahmen notwendig.Further measures are necessary to decarbonize biomass after COP27 and avoid consequential damage beyond the 1.4 million tons of CO2-n.

Weiter ist eine CO2 Desorptionseinrichtung mit einer Dampfeinspritzung in der EP 3 166 708 B1 offenbart, nach welcher in dem CO2 Adsorptionsverfahren bis zu 16 Tonnen Dampf pro Tonne CO2 vorgesehen sind. Demgemäß ist nach der EP 3 166 708 B1 für die CO2 Desorption, eine Aufheizung und Regenerierung der Adsorberflächen nachteilig über chargenweise Dampf Einspritzung vorgesehen. Nachteil ist der Chargenbetrieb mit überhitzten Dampf mit geringer Energieeffizienz < 4 % und der CO2 Fußabdruck des Dampfes mit dem 6-fachen des abgeschiedenen CO2. Wesentlicher Nachteil. Die Unterqualifikation nach der EP 3 166 708 B1 zur Abscheidung von CO2.There is also a CO2 desorption device with steam injection in the EP 3 166 708 B1 disclosed, according to which up to 16 tons of steam per ton of CO2 are provided in the CO2 adsorption process. Accordingly, according to the EP 3 166 708 B1 For CO2 desorption, heating and regeneration of the adsorber surfaces is disadvantageously provided via batch steam injection. The disadvantage is the batch operation with superheated steam with low energy efficiency < 4% and the CO2 footprint of the steam is 6 times the captured CO2. Significant disadvantage. The underqualification according to the EP 3 166 708 B1 for the capture of CO2.

Wegen der Unterqualifiaktion nach der EP 3 166 708 A1 Climeworks (less qualification) ist es für den Klimaschutz zuträglicher 3 - 4 Tonnen CO2 zusätzlich zu verbrauchen, als (1) Tonne CO2 capture nach Climeworks zu realisieren.
Für die Darstellung des Fußabdruckes nach der EP 3 166 708 B1 sind bei der Anwendung der WEF Alliance Davos weitere Maßnahmen notwendig.
Because of the underqualification according to the EP 3 166 708 A1 Climeworks (less qualification) it is more beneficial for climate protection to consume an additional 3 - 4 tons of CO2 than to realize (1) ton of CO2 capture according to Climeworks.
For the representation of the footprint after the EP 3 166 708 B1 Further measures are necessary when using the WEF Alliance Davos.

Weiter ist von BAYERNOIL eine Verwertung von Klärschlamm mittels Pyrolyse nach der Druckschrift WO 2018/036839 A 1, Fraunhofer bekannt, nach welcher unter Abwesenheit von Sauerstoff eine Pyrolyse des Ausgangsmaterials von Klärschlamm, bei einer Überschreitung des Erstarrungspunktes, vorgesehen ist. Nachteil ist die Sauerstoffzufuhr mit dem Schüttgut bei der Aufgabe in bis zu 30 % Luft. Weiterer Nachteil: Lufteintrag abhängig vom Füllungsgrad der Eintragsschleuse mit 200 % bezogen auf einen Füllungsgrad von 33 %, also insgesamt ein Luftanteil von 230 %.BAYERNOIL also utilizes sewage sludge using pyrolysis according to the publication WO 2018/036839 A 1, known to Fraunhofer, according to which pyrolysis of the raw material of sewage sludge is provided in the absence of oxygen if the solidification point is exceeded. The disadvantage is the supply of oxygen with the bulk material when feeding in up to 30% air. Another disadvantage: Air entry depends on the filling level of the entry lock with 200% based on a filling level of 33%, i.e. a total air content of 230%.

Nachteile,

  • • fehlender Explosionsschutz durch Zündung mit Sauerstoff O2 unterhalb des Erstarrungspunktes von Klärschlamm,
  • • Unterqualifizierung nach der WO 2018/036839 A 1, Fraunhofer;
  • • Folgeschäden durch Unterqualifizierung, wie aus der Pyrolyse der KSV Dinkelsbühl bekannt.
Disadvantages,
  • • lack of explosion protection due to ignition with oxygen O2 below the solidification point of sewage sludge,
  • • Underqualification according to the WO 2018/036839 A1, Fraunhofer;
  • • Consequential damage due to underqualification, as known from the pyrolysis at KSV Dinkelsbühl.

Es ist nämlich so, dass die Zündtemperaturen von Klärschlamm ab 200 °C unterhalb der Erstarrungstemperaturen auftreten. Nachteil: Missachtung der Erstarrungstemperaturen mit aktiver Zündung und Verpuffung durch Rückführung nach der WO 2018/036839 A 1 von flüssigem Material in die Aufgabezone.
Wesentlicher Nachteil:

  1. a) bekannte Folgeschäden durch Unterqualifikation,
  2. b) CE Kennzeichnung bei Verpuffung vor dem Beginn der Pyrolyse,
  3. c) Folgekosten einer druckfesten Ausführung.
The fact is that the ignition temperatures of sewage sludge occur below the solidification temperatures from 200 °C. Disadvantage: Disregarding the solidification temperatures with active ignition and deflagration due to recirculation after the WO 2018/036839 A 1 of liquid material into the feed zone.
Significant disadvantage:
  1. a) known consequential damage due to underqualification,
  2. b) CE marking in the event of deflagration before the start of pyrolysis,
  3. c) Follow-up costs for a pressure-resistant design.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung über Energieerzeugung mit Aufgabemitteln für Sauerstoff O2, ausgehend von dem Stand der Technik nach der WO 2018/036839 , Fraunhofer mit einer Unterstützung der Verpuffungen und nach der EP 3 166 708 B1 , Climeworks AG und bei der Dekarbonisierung von Biomassen am Beispiel von Adliswil mit der Emission an CO2 - nitrous aus den GHG N2O und den Immissionsprognosen über 114 Jahre für N2O bei der Verbrennung von Biomasse und Klärschlamm in Werdhölzli, liegt das Problem zugrunde, für die Behandlung der Rauchgase mit CO2 und die Trennung des CO2 aus den Rauchgasen geeignete Behandlungsmittel vorzuschlagen, um die Entnahme von CO2 Gemischen mit H2O und die Trennung des CO2 aus den Rauchgasen zu ermöglichen. Eine weitere Aufgabe besteht in der Analyse und der Dokumentation der CO2-Immission als Fußabdruck, entsprechend der TA Luft 2.2.The invention specified in claim 1 about energy generation with feed means for oxygen O2, based on the prior art WO 2018/036839 , Fraunhofer with a support of the deflagrations and after the EP 3 166 708 B1 , Climeworks AG and in the decarbonization of biomass using the example of Adliswil with the emission of CO2 - nitrous from the GHG N2O and the immission forecasts over 114 years for N2O from the combustion of biomass and sewage sludge in Werdhölzli, is the underlying problem for the treatment of the flue gases with CO2 and the separation of the CO2 from the flue gases to propose suitable treatment means to enable the removal of CO2 mixtures with H2O and the separation of the CO2 from the flue gases. Another task is to analyze and document the CO2 emissions as a footprint, in accordance with TA Luft 2.2.

Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale, einem Energieerzeuger mit Erdgas, einem Brenner für Erdgas, Aufgabemittel für Sauerstoff O2 in den Brenner und einem Kondensator für Rauchgase und insbesondere mit einem Elektrolyseur zur Gewinnung von Wasserstoff H2 und Sauerstoff O2 gelöst.This problem is solved by the features listed in claim 1, an energy generator with natural gas, a burner for natural gas, feeding means for oxygen O2 into the burner and a condenser for flue gases and in particular with an electrolyzer for obtaining hydrogen H2 and oxygen O2.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungen der Erfindung sind durch die in den Unteransprüchen 2 - 10 genannten Maßnahmen möglich.Advantageous further developments and embodiments of the invention are possible through the measures mentioned in subclaims 2 - 10.

Die mit der Erfindung von Energieerzeugern mit Gasbrennern erzielten Vorteile bestehen in Aufgabemitteln für Sauerstoff O2 in die Gasbrenner und in einem Kondensator für Rauchgase, um H2O und CO2 aus wasserhaltigen Rauchgasen im Taupunkt zu trennen und CO2 zu speichern.The advantages achieved with the invention of energy generators with gas burners consist of feeding means for oxygen O2 into the gas burners and a condenser for flue gases in order to separate H2O and CO2 from water-containing flue gases at the dew point and to store CO2.

Weitere Vorteile der Energieerzeuger mit Aufgabemittel für O2 und Kondensatoren sind, bei CH4 und Klärschlamm,

  • • Verwendung der O2-Energieüberschüsse aus dem Elektrolyseur,
  • • H2O-gas: Nenn-Menge H2O-gas nach
  • CH4 + 2 O2 >> CO2 + 2 H2O; GI. (1) (1000 x 36/44) von 820 kg H2O pro 1000 kg CO2, bezogen auf CH4,
  • • Desorption von CO2 bei Climeworks AG mit CO2, H2O-gas,
  • • 32 t H2O Einsparung pro t CO2 nach der EP 3 166 708 B1 ,
  • • Vermeidung der Klima-folgeschäden in Adliswil, Zürich und Lindau (B).
Further advantages of energy generators with feeding agents for O2 and capacitors are, for CH4 and sewage sludge,
  • • Use of the O2 energy surplus from the electrolyser,
  • • H2O gas: Nominal amount of H2O gas
  • CH4 + 2 O2 >> CO2 + 2 H2O; G.I. (1) (1000 x 36/44) of 820 kg H2O per 1000 kg CO2, based on CH4,
  • • Desorption of CO2 at Climeworks AG with CO2, H2O gas,
  • • 32 t H2O savings per t CO2 after the EP 3 166 708 B1 ,
  • • Avoiding consequential climate damage in Adliswil, Zurich and Lindau (B).

Ein vorteilhaftes Merkmal der Energieerzeuger besteht in einer Kombination mit einem Elektrolyseur zur Erzeugung von Sauerstoff O2 und einer Zunahme des surplus (überschüssig) O2 in den H2 Technologien. Weiterer Vorteil: eine Verbindung zu Jule Verne 1875: „Wasser ist die Kohle der Zukunft“.An advantageous feature of the energy generators is a combination with an electrolyzer to produce oxygen O2 and an increase in surplus O2 in the H2 technologies. Another advantage: a connection to Jule Verne 1875: “Water is the coal of the future”.

Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der Erfindung besteht in dem Abhitzekessel und der Gewinnung von Energie bei der Trennung von gasförmigen H2O und CO2. Vorteil: das Trennverfahren, nämlich Kondensation plus Wärmerückgewinn. Weiterer Vorteil:

  • Abkühlung des H2O-gas, auf den Siedepunkt von H2O und Verflüssigung sowie die Verwendung zur Desorption von CO2.
Another advantageous feature of the invention is the waste heat boiler and the generation of energy when separating gaseous H2O and CO2. Advantage: the separation process, namely condensation plus heat recovery. Another advantage:
  • Cooling of the H2O gas to the boiling point of H2O and liquefaction as well as use for the desorption of CO2.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Patentanspruch 2 angegeben. Die Weiterbildung nach Anspruch 2 ermöglicht es, einen Elektrolyseur zur Gewinnung von Wasserstoff H2 und Sauerstoff O2 vorzusehen. Hierdurch ist es möglich, das Nebenprodukt Sauerstoff O2 in der Menge von 1/2 O2 als Energieträger in Energieerzeugern einzusetzen.An advantageous embodiment of the invention is specified in claim 2. The development according to claim 2 makes it possible to provide an electrolyzer for obtaining hydrogen H2 and oxygen O2. This makes it possible to use the byproduct oxygen O2 in the amount of 1/2 O2 as an energy source in energy generators.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Patentanspruch 3 angegeben. Die Weiterbildung nach Anspruch 3 ermöglicht es, eine Abzugsleitung für Wasserstoff H2 vorzusehen. Hierdurch ist es mit einem Energieerzeuger möglich, Erdgas, CH4, CxHy als Energie für die Erzeugung von Wasserstoff H2 zu verwenden. Wesentlicher Vorteil: Realisierung mit Erdgas CH4 und surplus (Überschuss) O2.An advantageous embodiment of the invention is specified in claim 3. The development according to claim 3 makes it possible to provide a discharge line for hydrogen H2. This makes it possible with an energy generator to use natural gas, CH4, CxHy as energy for the production of hydrogen H2. Significant advantage: Realization with natural gas CH4 and surplus O2.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Patentanspruch 4 angegeben. Die Weiterbildung nach Anspruch 4 ermöglicht es, Gasspeicher für CO2, hinter einem Kondensator und einem Abhitze Kessel vorzusehen. Hierdurch ist es möglich, CO2 in einem Gasspeicher zu speichern, nachdem eine Kondensation des Wasser H2O in einem Kondensator vorgesehen ist. Wesentlicher Vorteil: Stofftrennung von H2O-flüssig und CO2-gasförmig und Taupunkt Unterschreitung.An advantageous embodiment of the invention is specified in claim 4. The development according to claim 4 makes it possible to provide gas storage for CO2 behind a condenser and a waste heat boiler. This makes it possible to store CO2 in a gas storage after condensation of the water H2O in a condenser. Significant advantage: material separation of H2O liquid and CO2 gaseous and below the dew point.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Patentanspruch 5 angegeben. Die Weiterbildung nach Anspruch 5 ermöglicht es, einen Dampfkessel vorzusehen. Hierdurch ist es möglich, Energie in Form von Kondensat zu speichern.An advantageous embodiment of the invention is specified in claim 5. The development according to claim 5 makes it possible to provide a steam boiler. This makes it possible to store energy in the form of condensate.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Patentanspruch 6 angegeben. Die Weiterbildung nach Anspruch 6 ermöglicht es, eine Zuleitung für Elektro Energie in den Elektrolyseur vorzusehen. Mit der Zuleitung von Elektroenergie ist es möglich, Energie aus Wind und Solar einzusparen, im Gegenzug zur Nutzung des Sauerstoff O2. Vorteil: Gasförmige Betriebsmittel CO2, H2O-gas zur CO2 Desorption.An advantageous embodiment of the invention is specified in claim 6. The development according to claim 6 makes it possible to provide a supply line for electrical energy into the electrolyzer. By supplying electrical energy, it is possible to save energy from wind and solar in return for the use of oxygen O2. Advantage: Gaseous operating fluid CO2, H2O gas for CO2 desorption.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Patentanspruch 7 angegeben. Die Weiterbildung nach Anspruch 7 ermöglicht es, eine Entnahmeleitung für CO2-H2O Gase vorzusehen. Hierdurch ist es erfindungsgemäß möglich, Gase aus H2O-gas und CO2 als Betriebsmittel zu erzeugen.An advantageous embodiment of the invention is specified in claim 7. The development according to claim 7 makes it possible to provide a sampling line for CO2-H2O gases. This makes it possible according to the invention to produce gases from H2O gas and CO2 as operating fluid.

Wesentlicher Vorteil: Ersatz von Dampferzeugern, Einsparung von Material, drucklos bei Atmosphärendruck.Significant advantage: replacement of steam generators, saving of material, unpressurized at atmospheric pressure.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Patentanspruch 8 angegeben. Die Weiterbildung nach Anspruch 8 ermöglicht es, Abhitze Kessel zur Auskopplung von elektrischer Energie vorzusehen. Hierdurch ist es möglich, verteilt über einen Tag unterschiedliche Energie, Wärme oder Elektro nach Bedarf zu erzeugen. Wesentlicher Vorteil: die Variationsbreite von nutzbarer Energie.An advantageous embodiment of the invention is specified in claim 8. The development according to claim 8 makes it possible to provide waste heat boilers for the extraction of electrical energy. This makes it possible to generate different energy, heat or electricity as needed over the course of a day. The main advantage: the range of usable energy.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Patentanspruch 9 angegeben. Die Weiterbildung nach Anspruch 9 ermöglicht es, eine Zuleitung für Kraftstoffe CxHy aus Biomassen und Klärschlamm vorzusehen. Hierdurch ist es möglich, über die Zuleitung Kraftstoffe CxHy aus Biomassen und Klärschlamm vorzusehen. Wesentlicher Vorteil: Gewinnung von CO2 aus Biomassen, Vermeidung von Lachgas N2O.An advantageous embodiment of the invention is specified in claim 9. The further development according to claim 9 makes it possible to provide a supply line for fuels CxHy from biomass and sewage sludge. This makes it possible to provide fuels CxHy from biomass and sewage sludge via the supply line. Significant advantage: extraction of CO2 from biomass, avoidance of nitrous oxide N2O.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Patentanspruch 10 angegeben. Die Weiterbildung nach Anspruch 10 ermöglicht es, eine Abzugsleitung für Wasser H2O vorzusehen. Hierdurch ist es möglich, Wasser H2O, gewonnen aus Erdgas und Sauerstoff O2, in der Abzugsleitung zu entnehmen. Wesentlicher Vorteil: ein Speisewasser für einen Elektrolyseur.An advantageous embodiment of the invention is specified in claim 10. The development according to claim 10 makes it possible to provide a discharge line for water H2O. This makes it possible to remove water H2O, obtained from natural gas and oxygen O2, in the extraction line. Significant advantage: feed water for an electrolyzer.

Weitere Vorteile der Erfindung bestehen in geeigneter Apparate Technik für die Gase H2 und O2, erzeugt aus dem molekularen H2O-flüssig und werden bei der Verwendung in dem Energieerzeuger und mit der Nutzung des Abgases, im Folgenden aufgezeigt. Es zeigen:

  • 1 Einen Energieerzeuger mit Erdgas;
  • 2 Fußabdruck einer CO2 Abscheidung ohne und mit der Gaserzeugung.
Further advantages of the invention consist of suitable apparatus technology for the gases H2 and O2, generated from the molecular H2O liquid and are shown below when used in the energy generator and with the use of the exhaust gas. Show it:
  • 1 A natural gas energy generator;
  • 2 Footprint of CO2 capture without and with gas generation.

Energieerzeuger mit Erdgas sind in 1 mit einem Elektrolyseur und der Nutzung von Sauerstoff O2 und einem Kondensator für Wasserdampf H2O, eingebunden in einem Schema, dargestellt, das aus einer Zuführleitung 1 von Sauerstoff O2, einer Zuführleitung 2 von Erdgas, einem Brenner 3 für O2 und Erdgas, einem Abhitze Kessel 4, einer Dampfturbine 5, einem Generator 6, einer Stromeinspeisung 7, einer Stromschiene 8 eines Stromnetzes, einem Stromwandler 9 für Gleichstrom, einem Elektrolyseur 10, Speiseleitungen 20 mit Gleichstrom, einer Wasservorlage 11, einer Membran 12 zur Unterteilung eines Freiraumes 13 für eine Durchleitung des Wasserstoffes H2 und Trennung von H2 und Sauerstoff O2 in dem Elektrolyseur 10, mit einer Abzugsleitung 1 für Sauerstoff O2 und Abzugsleitung 14 für Wasserstoff H2 und für Rauchgase aus CH4 und O2 mit einer Abzugsleitung 15, einer Entnahmeleitung 25 für Gase, H2O-gas und CO2, einem Quench Kühler 16 zur Trennung des Wasserdampfes H2O von CO2, einer Abzugsleitung 19 für H2O und einem Speicher 17 für die Restmenge an CO2 und einer Zuleitung 18 optional für CxHy aus Biomassen so aufgebaut ist, dass

  • • das Abgas, CO2 und H2O zur Desorption von CO2 vorgesehen ist;
  • • ein Kondensator zur Trennung des Abgases vorgesehen ist;
  • ein Gaskessel 17 als CO2 Speicher vorgesehen ist.
Energy producers with natural gas are in 1 with an electrolyzer and the use of oxygen O2 and a condenser for water vapor H2O, integrated in a diagram, shown, which consists of a supply line 1 of oxygen O2, a supply line 2 of natural gas, a burner 3 for O2 and natural gas, a waste heat boiler 4 , a steam turbine 5, a generator 6, a power supply 7, a busbar 8 of a power network, a current converter 9 for direct current, an electrolyzer 10, feed lines 20 with direct current, a water reservoir 11, a membrane 12 for dividing a free space 13 for a passage of the Hydrogen H2 and separation of H2 and oxygen O2 in the electrolyzer 10, with an exhaust line 1 for oxygen O2 and exhaust line 14 for hydrogen H2 and for flue gases from CH4 and O2 with an exhaust line 15, a withdrawal line 25 for gases, H2O gas and CO2 , a quench cooler 16 for separating the water vapor H2O from CO2, an exhaust line 19 for H2O and a storage 17 for the remaining amount of CO2 and a feed line 18 optionally for CxHy from biomass is constructed in such a way that
  • • the exhaust gas, CO2 and H2O are intended for the desorption of CO2;
  • • a condenser is provided to separate the exhaust gas;
  • • a gas boiler 17 is provided as a CO2 storage.

Erreichter Vorteil:

  • • Wasser als Energie Speicher der Zukunft, nach Jule Verne 1875;
  • • Doppelter Nutzen als H2 und ½ O2;
  • • Erzeugung von H2O-gas mit Sauerstoff O2;
  • • Erzeugung von Wasser durch Trennung des Abgases;
  • • Erzeugung von H2O-gas durch Verbrennen von H2 und ½ O2.
Advantage achieved:
  • • Water as energy storage of the future, according to Jule Verne 1875;
  • • Double benefit as H2 and ½ O2;
  • • Generation of H2O gas with oxygen O2;
  • • Production of water by separating the exhaust gas;
  • • Production of H2O gas by burning H2 and ½ O2.

Neben der Darstellung der Energieerzeuger mit Erdgas sind abhängig vom Ort und der Abwärme, z.B. aus Klärschlamm, unterschiedliche Ausführungen des Kondensator möglich, die im Einzelnen nicht aufgeführt sind. Wichtig ist, dass im Kondensator die Gase getrennt werden, um die Vorteile der Erfindung zur Dekarbonisierung und zur Nutzung des Sauerstoffes O2 zu ermöglichen.
Wesentlicher Vorteil:

  • • Trennung/Gewinnung von H2O aus Erdgas CH4,
  • • H2O als Betriebsmittel zur Elektrolyse.
In addition to the representation of energy producers with natural gas, different versions of the condenser are possible depending on the location and the waste heat, e.g. from sewage sludge, which are not listed in detail. It is important that the gases are separated in the condenser in order to enable the advantages of the invention for decarbonization and the use of oxygen O2.
Significant advantage:
  • • Separation/extraction of H2O from natural gas CH4,
  • • H2O as an operating fluid for electrolysis.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Analyse des CO2 Fußabdruckes nach 2.Further advantages arise from the analysis of the CO2 footprint 2 .

Der Fußabdruck der CO2 Abscheidung nach der EP 3 166 708 B1 , Climeworks ist nach 2 ohne und mit Gaserzeugung zur Desorption von CO2 als Kreisdiagramm dargestellt, das aus einer Kreisfläche mit dem Umfang 21 für den Fußabdruck der überhitzten Dampf Chargen, aus dem Kreissegment 22 für die Abscheidung von 1 t CO2 und aus dem Kreissegment 23 für die CO2 Bildung und Speicherung bei der Erzeugung der Gase CO2, H2O-gas zur Desorption des CO2 so aufgebaut ist, dass die Erhöhung des CO2 Fußabdruckes bei der CO2 Desorption mit überhitzten Dampf Chargen als Kreissegment 24 aufgezeigt ist.The footprint of CO2 capture after the EP 3 166 708 B1 , Climeworks is after 2 without and with gas generation for the desorption of CO2 shown as a circular diagram, which consists of a circular area with the circumference 21 for the footprint of the superheated steam batches, of the circular segment 22 for the separation of 1 t CO2 and of the circular segment 23 for the CO2 formation and storage When producing the gases CO2, H2O gas for desorption of CO2, it is constructed in such a way that the increase in the CO2 footprint during CO2 desorption with superheated steam batches is shown as a circle segment 24.

Erreichter Vorteil:

  • CO2 Fußabdruck als Immissionsprognose zur TA Luft 2.2,
  • Analyse der Klimadefizite und der Unterqualifikationen.
Advantage achieved:
  • CO2 footprint as an immission forecast for TA Luft 2.2,
  • Analysis of climate deficits and underqualifications.

Weitere Vorteile der Erfindung zum Stand der Technik sind in Beispielen beschrieben:

  • CO2 Abscheidung - CarbonCapture - bei Swiss Re mit Einspritzung von Dampf
  • Chargen nach der EP 3 166 708 986 B1 , im molaren Verhältnis 40 :1, wie folgt:
CO2 - 1000 kg = 1000/44 22,72 MOL CO2 Nenn-Menge Dampf: 16.350 kg Dampf Frischwasser, a) zur Dampferzeugung 16,35 t H2O b) zur Kondensation im Kühlturm ca 16,00 t H2O Nenn-Menge Frischwasser 32,35 t H2O/ t CO2 Betriebsmittel, überhitzter Dampf 170 °C Energie-bedarf/-Effizienz bei 170 °C i - Enthalpie ein (170 °C) 672,5 kcal/kg i - Enthalpie aus - 100 °C 639,1 kcal/kg (delta-)i genutzt 33,4 kcal/kg I, bei 75 % Effizienz 672,5 / 0,75 896,6 Kcal/kg Nenn-Effizienz 33,4/896,6 x 100 3,7 % IST-Verbrauch16.350 x 890,6 14.659.410 kcal CO2 Fußabdruck des Dampfbedarfes: Bildungswärme, E. Schmidt Gl. (224) 97.200 kcal/CO2 Fußabdruck 14.659.410 x 44/97200 6.636 kg Further advantages of the invention compared to the prior art are described in examples:
  • CO2 capture - CarbonCapture - at Swiss Re with steam injection
  • batches after EP 3 166 708 986 B1 , in a molar ratio of 40:1, as follows:
CO2 - 1000kg = 1000/44 22.72 MOLES CO2 Nominal amount of steam: 16,350 kg of steam fresh water, a) for steam generation 16.35 tons of H2O b) for condensation in the cooling tower approx 16.00 t H2O Nominal quantity of fresh water 32.35 t H2O/ t CO2 Operating fluid, superheated steam 170°C Energy requirements/efficiency 170°C i - enthalpy on (170 °C) 672.5 kcal/kg i - enthalpy from - 100 °C 639.1 kcal/kg (delta-)i used 33.4 kcal/kg I, at 75% efficiency 672.5 / 0.75 896.6 kcal/kg Rated efficiency 33.4/896.6 x 100 3.7% Actual consumption 16,350 x 890.6 14,659,410 kcal CO2 footprint of steam demand: Heat of formation, E. Schmidt Eq. (224) 97,200 kcal/CO2 Footprint 14,659,410 x 44/97200 6,636 kg

Erreichter Vorteil: Immissionsprognosen nach TA Luft des CO2 Fußabdruck von 6,63 t CO2, der Nenn-Effizienz von 3,7 % bei einem Energiebedarf von 33,4 x 16.350 546.090 kcal. Energie Erzeuger mit Erdgas CH4 CO2, H2O Heizwert Gl. 225 E. Schmidt 212.400 kcal Input: 16 kg CH4 + 64 kg >> 44 kg CO2 + 36 kg H2O Energiebedarf 649.090 kcal / t CO2 Nenn-energie bei CH4 649.090 / 212.400 3,05 CH3 Nenn-Menge 3,05 x 22,41 68,5 Nm3 / t CO2 CO2 Menge gespeichert 3,05 x 44 134,2 kg CO2 / t CO2 Untere Heizwert 212.400 - 36 x 539 = 192.996 kcal 649.090 / 192.996 = 3,36 CH4 / t CO2 Achieved advantage: Immission forecasts according to TA Luft the CO2 footprint of 6.63 t CO2, the nominal efficiency of 3.7% with an energy requirement of 33.4x16,350 546,090 kcal. Energy generator with natural gas CH4 CO2, H2O Calorific value Eq. 225 E. Schmidt 212,400 kcal Input: 16kg CH4 + 64kg >> 44 kg CO2 + 36 kg H2O Energy requirement 649,090 kcal / t CO2 Rated energy at CH4 649,090 / 212,400 3.05CH3 Nominal quantity 3.05 x 22.41 68.5 Nm3 / t CO2 CO2 amount stored 3.05 x 44 134.2 kg CO2 / t CO2 Lower calorific value 212,400 - 36 x 539 = 192,996 kcal 649,090 / 192,996 = 3.36 CH4 / t CO2

Verbrennungstemperatur CO2 x 15,12 cp 15,12 kcal/MOL*, °C 2 H2O x 13,46 cp 26,92 kcal/MOI*, °C Gesamt qw / °C 42,04 kcall °C Abkühlung auf Null, 192.996 / 42,04 4.590 °C *) bezogen auf 3.000 °C Erreichte Vorteil der Erfindung: Einsparung des Dampferzeugers H2O-gas bis max 4.590 °C Reduzierung des Footprint, netto 1.000 kg CO2 Combustion temperature CO2 x 15.12 cp 15.12 kcal/MOL*, °C 2 H2O x 13.46 cp 26.92 kcal/MOI*, °C Total qw / °C 42.04 kcall °C Cooling to zero, 192,996 / 42.04 4,590°C *) based on 3,000 °C Achieved advantage of the invention: Saving on the steam generator H2O gas up to max 4,590°C Footprint reduction, net 1,000 kg CO2

Beispiel Klärschlamm mit sicherheitsrelevanter Verwertung Zusammensetzung: Quelle Kyoto SULZER/Chugai Ro Bestimmung im Nassen Schlamm / kg TS Glühverlust 65,7 % C gew. % 33,0 % H2 gew. % 5,1 % Heizwert - kcal 3.900 kcal / kg Heizwert, nach Trocknung 3.810 kcal / kg Trocknungskonzept Containertrockner Wärmepumpe bei 40 °C mit Kompressionskälte Mittlerer Energiebedarf ca 20 kWh/ EW a-1 Flüchtiges C über dem Erstarrungspunkt Bei 3.900 kcal/kg 33,0 % TS Menge 70.000 t a-1 C gesamt 70.000 x 0,33 23.100 t C a-1 CO2 capture mit O2: 23.100 x 44/12 84.700 t CO2 a-1 Example of sewage sludge with safety-relevant utilization Composition: Source Kyoto SULZER/Chugai Ro Determination in wet sludge / kg DM Loss of ignition 65.7% C wt. % 33.0% H2 wt. % 5.1% Calorific value - kcal 3,900 kcal/kg Calorific value, after drying 3,810 kcal/kg Drying concept Container dryer Heat pump at 40 °C Compression cold Average energy requirement approx 20 kWh/PE a -1 Volatile C above the solidification point At 3,900 kcal/kg 33.0% TS quantity 70,000 ta -1 C total 70,000 x 0.33 23,100 t C a -1 CO2 capture with O2: 23,100 x 44/12 84,700 t CO2 a -1

Erreichte Sicherheit vor Verpuffen Ansatz: Erwärmung um 300 °C Temperatur im Ausgabematerial 300 °C Luftanteil, Ansatz 0,5 kg/m3 Sauerstoff ca. Ansatz 0,1 kg Aufheizung um 300 °C: 0,5 kg x 0,2 cp x 300 grd. 30 kcal Bildungswärme mit C + 1/2O2 67.850 kcal Wärmefreisetzung pro m3 2 x 67.850 / 32 O2 x 0,1 427 kcal Druckanstieges, bei 427 kcal 427 kcal / 30 kcal um Faktor 14,2 Achieved security against fizzling out Approach: Warming around 300°C Temperature in the output material 300°C Air content, approach 0.5kg/m3 Oxygen approx. approach 0.1kg Heating around 300 °C: 0.5kg x 0.2cp x 300 degrees. 30 kcal Heat of formation with C + 1/2O2 67,850 kcal Heat release per m3 2 x 67,850 / 32 O2 x 0.1 427 kcal pressure increase 427 kcal 427 kcal / 30 kcal by factor 14.2

Ergebnis der Unterqualifizierung und Nachweis von

  1. a) Starke Ausbreitung der Verpuffung mit Überhitzung zu einem Schaden mit Ausglühen der Rohrleitungen, wie im Falle KVA Dinkelsbühl, geschehen. Hersteller. Steinbeiß, Eisenmann.
  2. b) Einsparpotentials von 85.000 t CO2 a-1 sowie für den CO2-n Footprint.
Beispiel 2: Firmensitz Adliswil Immissionsprognose Ansatz für NH3 in TS, Klärschlamm 1 % (DIN-wert, Lindau) 1,45 % 0,058 kg * 0,01 NH3 * 365 d/a * 44/17 N2O * 300-fach Nenn-Menge, spez. 164 kg CO2 - n /EW, a-1 EW-Einwohner 40.000 * 164/1.000 6.560 Mg CO2-n Merkmal: langzeit-stabil / 114 Jahre / im Ozonloch Result of underqualification and proof of
  1. a) Strong spread of deflagration with overheating causing damage and burning out of the pipes, as happened in the case of KVA Dinkelsbühl. Manufacturer. Steinbeiss, Iron Man.
  2. b) Savings potential of 85,000 t CO2 a -1 as well as for the CO2-n footprint.
Example 2: Adliswil headquarters Immission forecast Approach for NH3 in TS, sewage sludge 1 % (DIN value, Lindau) 1.45% 0.058 kg * 0.01 NH3 * 365 d/a * 44/17 N2O * 300 times Nominal quantity, spec. 164 kg CO2 - n /PE, a -1 PE population 40,000 * 164/1,000 6,560 Mg CO2-n Feature: long-term stable / 114 years / in the ozone hole

Der aktualisierte Klima- und Folgeschaden: Immission ab 2019 6.560 Mg CO2-n Immission ab 2020: 6.560 + 6.560 13.120 Mg CO2-n Immission ab 2021: 13.120 + 6.560 19.680 Mg CO2-n Aktuelle Immission 19.680 + 6.560 26.240 Mg CO2-n Die Folgeschäden bis 2136 114 Jahre Im Aufpunkt, dem Ozonloch (point of emission) 26.240 Mg * 114/2 CO2-nitrous 1.495.680 Mg CO2-n • Fußabdruck nach TA Luft 2.2 1,495 Gigaton CO2-n The updated climate and consequential damage: Immission from 2019 6,560 Mg CO2-n Immission from 2020: 6,560 + 6,560 13,120 Mg CO2-n Immission from 2021: 13,120 + 6,560 19,680 Mg CO2-n Current immission 19,680 + 6,560 26,240 Mg CO2-n The consequential damage until 2136 114 years In the focal point, the ozone hole (point of emission) 26,240 Mg * 114/2 CO2 nitrous 1,495,680 Mg CO2-n • Footprint according to TA Luft 2.2 1.495 gigaton CO2-n

Bezugszeichenliste:List of reference symbols:

11
Aufgabemittel, Zuführleitung für O2, Abzugsleitung für...Feeding means, supply line for O2, extraction line for...
22
Zuführleitung für ErdgasNatural gas supply line
33
Brenner für Erdgas, Gase aus BiomassenBurners for natural gas, gases from biomass
44
Abhitze KesselWaste heat boiler
55
DampfturbineSteam turbine
66
Generatorgenerator
77
Stromeinspeisung, Zuleitung fürPower feed, supply line for
88th
Stromschiene, -netzPower rail, network
99
Stromwandler, GleichstromCurrent transformer, direct current
1010
ElektrolyseurElectrolyzer
1111
WasservorlageWater template
1212
Membran für H2Membrane for H2
1313
Freiraumfree space
1414
Abzugsleitung für H2, Entnahme-Exhaust line for H2, extraction
1515
Abzugsleitung für Rauchgase H2Exhaust line for flue gases H2
1616
Quench Kühler, KondensatorQuench cooler, condenser
1717
Gas Speicher für CO2Gas storage for CO2
1818
Zuleitung von CxHy von BiomasseSupply of CxHy from biomass
1919
Abzugsleitung für H2OExhaust line for H2O
2020
Speiseleitungen mit GleichstromDirect current feed lines
2121
Kreisfläche, Umfang der KreisflächeCircular area, circumference of the circular area
2222
Kreissegment von 1 t CO2Circle segment of 1 t CO2
2323
Kreissegment von gespeicherten CO2Circle segment of stored CO2
2424
Kreissegment des erhöhten FußabdruckesCircular segment of the raised footprint
2525
Entnahmeleitung für CO2/H2O-gas.Sampling line for CO2/H2O gas.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • EP 3166708 A1 [0010]EP 3166708 A1 [0010]
  • WO 2018036839 [0011, 0012, 0013, 0014]WO 2018036839 [0011, 0012, 0013, 0014]
  • EP 3166708986 B1 [0038]EP 3166708986 B1 [0038]

Claims (10)

Energieerzeuger mit Erdgas, wobei - Brenner (3) für Erdgas vorgesehen sind, - Aufgabemittel (1) für Sauerstoff O2 in die Brenner (3) - und ein Kondensator (16) für Rauchgase vorgesehen sind.Energy producers with natural gas, whereby - Burners (3) are intended for natural gas, - Feeding means (1) for oxygen O2 into the burners (3) - And a condenser (16) is provided for flue gases. Energieerzeuger nach dem vorstehenden Patentanspruch 1, wobei einen Elektrolyseur (10) zur Gewinnung von Wasserstoff H2 und Sauerstoff O2 vorgesehen ist.Energy generator according to the above Patent claim 1 , wherein an electrolyzer (10) is provided for producing hydrogen H2 and oxygen O2. Energieerzeuger nach einem der vorstehenden Patentansprüche, wobei eine Entnahmeleitung (14) für Wasserstoff H2 vorgesehen ist.Energy generator according to one of the preceding claims, wherein a withdrawal line (14) is provided for hydrogen H2. Energieerzeuger nach einem der vorstehenden Patentansprüche, wobei ein Gasspeicher (17) für CO2 und ein Abhitze Kessel (4) vorgesehen sind.Energy generator according to one of the preceding claims, wherein a gas storage (17) for CO2 and a waste heat boiler (4) are provided. Energieerzeuger nach einem der vorstehenden Patentansprüche, wobei ein Dampfkessel vorgesehen ist.Energy generator according to one of the preceding claims, wherein a steam boiler is provided. Energieerzeuger nach einem der vorstehenden Patentansprüche, wobei eine Zuleitung (7) für Elektroenergie in den Elektrolyseur (10) vorgesehen ist.Energy generator according to one of the preceding claims, wherein a supply line (7) for electrical energy is provided in the electrolyzer (10). Energieerzeuger nach einem der vorstehenden Patentansprüche, wobei eine Entnahmeleitung (25) für CO2-H2O Gase vorgesehen ist.Energy generator according to one of the preceding claims, wherein a withdrawal line (25) is provided for CO2-H2O gases. Energieerzeuger nach einem der vorstehenden Patentansprüche, wobei der Abhitze Kessel (4) zur Auskopplung von elektrischer Energie vorgesehen ist.Energy generator according to one of the preceding claims, wherein the waste heat boiler (4) is provided for extracting electrical energy. Energieerzeuger nach einem der vorstehenden Patentansprüche, wobei eine Zuleitung (18) für Kraftstoffe CxHy aus Biomassen und Klärschlamm vorgesehen ist.Energy generator according to one of the preceding claims, wherein a supply line (18) is provided for fuels CxHy from biomass and sewage sludge. Energieerzeuger nach einem der vorstehenden Patentansprüche, wobei eine Abzugsleitung (19) für Wasser H2O vorgesehen ist.Energy generator according to one of the preceding claims, wherein a discharge line (19) is provided for water H2O.
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