DE10245469A1 - Verfahren zum Erzeugen elektrischer und thermischer Energie aus biogenen Reststoffen - Google Patents

Verfahren zum Erzeugen elektrischer und thermischer Energie aus biogenen Reststoffen Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Erzeugen elektrischer und thermischer Energie aus festen und flüssigen biogenen Reststoffen in einem Kraftwerk mit den folgenden Schritten: Betreiben einer Biogasanlage und eines Pyrolysereaktors, Separieren des flüssigen biogenen Reststoffes in eine dünne Phase und einen Feststoffanteil, Führen der dünnen Phase des flüssigen biogenen Reststoffes in die Biogasanlage, Führen des separierten Feststoffanteils des flüssigen biogenen Reststoffes in den Pyrolysereaktor, Führen des festen biogenen Reststoffes in den Pyrolysereaktor, Führen des Pyrolysegases in die Biogasanlage und Führen des in der Biogasanlage erzeugten Biogases mit dem in der Biogasanlage gereinigten Pyrolysegas zu dem Kraftwerk.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen elektrischer und thermischer Energie aus Biogenen Reststoffen in einem Kraftwerk.
  • Es sind Biogasanlagen bekannt, die dazu dienen, aus landwirtschaftlichen Reststoffen, insbesondere aus Gülle, Biogas zu erzeugen. Weiter sind Pyrolysereaktoren bekannt, in denen Feststoffe anaerob verschwelt werden, wobei ein Pyrolysegas erzeugt wird.
    •
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Menge an energetisch nutzbarem Gas aus dem flüssigen Biogenen Reststoff zu erhöhen und gleichzeitig die Qualität des in einem Pyrolysereaktors erzeugten Gases zu verbessern.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch simultanes Betreiben einer Biogasanlage und eines Pyrolysereaktors, Separieren des flüssigen Biogenen Reststoffs in einen Feststoff anteil und eine dünne Phase, Führen der dünnen Phase des flüssigen Biogenen Reststoffs in die Biogasanlage, Führen des Feststoffanteils des flüssigen Biogenen Reststoffs in einen Pyrolysereaktor, Führen des festen Biogenen Reststoffs in den Pyrolysereaktor, Führen des Pyrolysegases in die Biogasanlage und Führen des in der Biogasanlage erzeugten Biogases mit dem in der Biogasanlage gereinigten Pyrolysegas zu dem Kraftwerk.
  • Vorzugsweise wird der in der Biogasanlage ausgefaulte dünne Anteil des flüssigen Biogenen Reststoffs mit dem Reststoff aus dem Pyrolysereaktor, dem Pyrolysat, vermischt und sodann als Dünger verwertet.
  • Der Feststoffanteil des flüssigen Biogenen Reststoffs kann mit der Abwärme des Pyrolysereaktors getrocknet werden Bei dem vorgeschlagenen Verfahren können als Input-Stoffe beispielsweise Stroh und Nutztiergülle eingesetzt werden. Die Rohgülle wird zunächst mit einem Separator in die dünnflüssige und eine feste Phase getrennt. Die Feststoffe enthalten neben Futter und eventueller Einstreu vor allem mit dem Kot ausgeschiedene Faserstoffe und andere schwer verdauliche, biologisch kaum abbaubare Futterbestandteile. Die dünnflüssige Phase enthält vor allem gut lösliche, flüchtige Bestandteile, die biologisch leicht abbaubar sind. Sie wird deshalb in der Biogasanlage fermentiert. Die Feststoffe werden hingegen getrocknet und mit dem zuvor durch eine Hammermühle zerkleinerten Stroh in einem Pyrolysedrehrohrreaktor verschwelt. Das dabei produzierte Pyrolysegas wird kontinuierlich durch den Biogasreaktor geleitet. Es kühlt ab. Dabei entstehen durch Polymerisation geringe Mengen an Pyrolyseöl, das im Biogasreaktor verbleibt und als organischer Bestandteil im Reaktor zu Biogas abgebaut wird. Im Pyrolysegas enthaltenes Ammoniak wird in der zur Biogaserzeugung eingesetzten Gülle absorbiert. Das in dieser ersten Stufe gereinigte Pyrolysegas verlässt zusammen mit dem Biogas als Powergas den Biogasreaktor. Bevor es in dem Kraftwerk verstromt wird, wird der enthaltene Schwefelwasserstoff noch entfernt.
  • Die neben dem Strom in dem Kraftwerk anfallende Wärme wird zusammen mit der Abfallwärme aus der Beheizung des Pyrolysereaktors genutzt, um zum einen die Güllefeststoffe zu trocknen, sie kann aber auch zusätzlich zur Getreidetrocknung oder Gebäudeheizung eingesetzt werden. Das im Pyrolysereaktor anfallende Pyrolysat enthält vor allem die mineralischen Bestandteile von Gülle und Stroh, also vor allem Phosphat und Kali. Dies wird mit der ausgefaulten Gülle wieder als Dünger auf die landwirtschaftlichen Nutzflächen aufgebracht.
    •
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ablaufdiagramms am Beispiel der Verwertung von Rohgülle und Stroh verdeutlicht.
  • Die Rohgülle wird einem Separator zugeführt, in dem der Feststoff aus der Rohgülle abgesondert wird. Die dünne Phase der Rohgülle wird einer Biogasanlage zugeführt. Der Feststoffanteil der Rohgülle wird getrocknet, der Trockenschlamm wird einem Pyrolysereaktor zugeführt, dessen Abwärme zum Trocknen des Feststoffanteils genutzt wird. Dem Pyrolysereaktor wird weiter in einer Strohmühle zu Mehl gemahlenes Stroh zugeführt. Das in dem Pyrolysereaktor erzeugte Pyrolysegas wird durch die Biogasanlage geführt, wo das Pyrolysegas gekühlt und gereinigt wird.
  • Das aus der Biogasanlage abgeführte Gas, bei dem es sich um eine Mischung aus dem in der Biogasanlage erzeugten Methangas und dem Pyrolysegas handelt, wird als sogenanntes Powergas einer Schwefelreinigung unterzogen und sodann einem Kraftwerk zugeführt, das – in bekannter Weises – elektrische Energie erzeugt. Die von dem Kraftwerk erzeugte thermische Energie wird thermisch benutzt, soweit diese nicht zu dem Betrieb der Biogasanlage benötigt wird.
  • Die in der Biogasanlage ausgefaulte Gülle kann zur Stabilisierung einer Nitrifikation unterzogen werden, die so erzeugte stabile Gülle wird in einem Mischer mit dem Pyrolysat des Pyrolysereaktors vermischt, das erzeugte Produkt ist als Dünger geeignet.

Claims (6)

  1. Verfahren zum Erzeugen elektrischer und thermischer Energie aus festen und flüssigen biogenen Reststoffen in einem Kraftwerk, gekennzeichnet durch – Betreiben einer Biogasanlage und eines Pyrolysereaktors, – Separieren des flüssigen biogenen Reststoffes in eine dünne Phase und einen Feststoffanteil, – Führen der dünnen Phase des flüssigen biogenen Reststoffes in die Biogasanlage, – Führen des separierten Feststoffanteils des flüssigen biogenen Reststoffes in den Pyrolysereaktor, – Führen des festen biogenen Reststoffes in den Pyrolysereaktor, – Führen des Pyrolysegases in die Biogasanlage und – Führen des in der Biogasanlage erzeugte Biogases mit dem in der Biogasanlage gereinigten Pyrolysegas zu dem Kraftwerk.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mischen der in der Biogasanlage ausgefaulten flüssigen biogenen Reststoffes mit dem Pyrolysat.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Trocknen des Feststoff anteils des festen Biogenen Reststoffes mit der Abwärme des Pyrolysereaktors und/oder der Abwärme des Kraftwerks.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Biogenen Reststoffe landwirtschaftliche Reststoffe sind.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der flüssige Biogene Reststoff Gülle ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der feste Biogene Reststoff Stroh ist.
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