DE202022002612U1 - Energy producers with natural gas - Google Patents
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Abstract
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 producer with natural gas, where
- burners (3) are intended for natural gas,
- Feeding means (1) for oxygen O2 in the burners (3)
- And a condenser (16) are provided for flue gases.
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 via electrolysis with the use of oxygen O2 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. Gl. (1).Another task is the use of oxygen O2 and other climate-friendly substances, starting from H2O, H2O vapor, H2O gas, H2, O2, including the H2O-soluble substances such as NH3 and CO2, in order to enable decarbonization through CO2 storage . The oxygen O2 is present in the hydrogen H2 production in the electrolyser in 8 times the quantity (kg) in order to enable the oxygen O2 to generate energy with the flue gases - H2O and CO2 - to enable CO2 storage in a gas storage tank and reduce the carbon footprint. S. Eq. (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 Resources, 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 expert discussions about the climate-damaging pollutants in sewage sludge, a concentration of 1.45% ammonium nitrogen according to DIN 38406-5, from Adliswil near Zurich that this ammonia NH3 is burned in Zurich Werdholzli together with water vapor to form N2O. According to the immission forecasts TA Luft 2.2 from N2O, a quantity of 164 kg/a CO2-n per inhabitant has to be taken into account. In order to avoid the footprint of these immissions and to limit the climate damage from CO2-n immissions of 6400 tons per year, further measures are necessary because of the climate foundation. More detailed project 2018 - 033 Swiss Climate Foundation, to 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 × 114/2 = 1.459.000 Tonnen CO2-n ausweist.
- • in 4 years there is a long-term footprint of 25,600 tons of CO2-n,
- • the immission forecast shows a footprint over 114 years with 25,600 t × 114/2 = 1,459,000 tons of CO2-n.
Wesentlicher Nachteil: Folgeschäden des Fußabdruckes von CO2-n.Major disadvantage: consequential damage to the footprint of CO2-n.
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.In addition, it is known that a sewage sludge recycling plant with decarbonization was planned for Lindau (B) in 1980, due to a lack of interest on the part of the city to set up recycling 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 the biomass after the COP27 and to avoid consequential damage beyond the 1.4 million tons of CO2-n.
Weiter ist eine CO2 Desorptionseinrichtung mit einer Dampfeinspritzung in der
Wegen der Unterqualifiaktion nach der
Für die Darstellung des Fußabdruckes nach der
Weiter ist von BAYERNOIL eine Verwertung von Klärschlamm mittels Pyrolyse nach der Druckschrift
Nachteile,
- • fehlender Explosionsschutz durch Zündung mit Sauerstoff O2 unterhalb des Erstarrungspunktes von Klärschlamm,
- • Unterqualifizierung nach der
WO 2018/036839 A - • Folgeschäden durch Unterqualifizierung, wie aus der Pyrolyse der KSV Dinkelsbühl bekannt.
- • lack of explosion protection due to ignition with oxygen O2 below the solidification point of sewage sludge,
- • Underqualification after
WO 2018/036839 A - • Consequential damage through underqualification, as known from the pyrolysis of 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
Wesentlicher Nachteil:
- a) bekannte Folgeschäden durch Unterqualifikation,
- b) CE Kennzeichnung bei Verpuffung vor dem Beginn der Pyrolyse,
- c) Folgekosten einer druckfesten Ausführung.
- a) known consequential damage due to underqualification,
- b) CE marking in the event of a deflagration before the start of pyrolysis,
- c) Follow-up costs of a pressure-resistant design.
Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung über Energieerzeugung mit Aufgabemitteln für Sauerstoff O2, ausgehend von dem Stand der Technik nach der
Dieses Problem wird durch die im Schutzanspruch 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
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 specified in dependent claims 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 power generators with gas burners consist in feed means for oxygen O2 in the gas burners and in a condenser for flue gases 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
•
- • 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).
- • use of excess O2 energy from the electrolyser,
- • H2O-gas: Nominal amount of H2O-gas according to •
- • Desorption of CO2 at Climeworks AG with CO2, H2O gas,
- • 32 t H2O savings per t CO2 after
EP 3 166 708 B1 - • Avoidance of 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 consists in a combination with an electrolyser for the production of oxygen O2 and an increase in the surplus (excess) 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.
- Cooling of the H2O gas to the boiling point of H2O and liquefaction and use for desorption of CO2.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Schutzanspruch 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
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Schutzanspruch 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
Main advantage: Realization with natural gas CH4 and surplus (excess) O2.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Schutzanspruch 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
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Schutzanspruch 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
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Schutzanspruch 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
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Schutzanspruch 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
Wesentlicher Vorteil: Ersatz von Dampferzeugern, Einsparung von Material, drucklos bei Atmosphärendruck.Main advantage: replacement of steam generators, saving of material, pressureless at atmospheric pressure.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Schutzanspruch 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
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Schutzanspruch 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 protection. The 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. Main advantage: Extraction of CO2 from biomass, avoidance of nitrous oxide N2O.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Schutzanspruch 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
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.
-
1 An energy generator with natural gas; -
2 Footprint of a CO2 capture with and without gas generation.
Energieerzeuger mit Erdgas sind in
- • 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.
- • the exhaust gas, CO2 and H2O is intended for desorption of CO2;
- • a condenser is provided for separating the exhaust gas;
- • a
gas boiler 17 is provided as a CO2 store.
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.
- • Water as an energy store of the future, according to Jule Verne 1875;
- • Double benefit as H2 and ½ O2;
- • Production 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.In addition to the representation of the energy generator with natural gas, different designs 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 for the use of the oxygen O2.
Wesentlicher Vorteil:
- • Trennung/Gewinnung von H2O aus Erdgas CH4,
- • H2O als Betriebsmittel zur Elektrolyse.
- • Separation/recovery of H2O from natural gas CH4,
- • H2O as a resource for electrolysis.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der Analyse des CO2 Fußabdruckes nach
Der Fußabdruck der CO2 Abscheidung nach der
Erreichter Vorteil:
- CO2 Fußabdruck als Immissionsprognose zur TA Luft 2.2,
- Analyse der Klimadefizite und der Unterqualifikationen.
- 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:
Flüchtiges C über dem Erstarrungspunkt
Ergebnis der Unterqualifizierung und Nachweis von
- a) Starke Ausbreitung der Verpuffung mit Überhitzung zu einem Schaden mit Ausglühen der Rohrleitungen, wie im Falle KVA Dinkelsbühl, geschehen. Hersteller. Steinbeiß, Eisenmann.
- b) Einsparpotentials von 85.000 t CO2 a-1 sowie für den CO2-n Footprint.
- a) Strong propagation of the deflagration with overheating leading to damage with annealing of the pipelines, as in the case of the Dinkelsbühl incineration plant. Manufacturer. Steinbeiss, Eisenmann.
- b) savings potential of 85,000 t CO2 a -1 as well as for the CO2-n footprint.
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Aufgabemittel, Zuführleitung für O2, Abzugsleitung für...Feeding means, supply line for O2, discharge line for...
- 22
- Zuführleitung für Erdgassupply line for natural gas
- 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 supply, supply line for
- 88th
- Stromschiene, -netzconductor rail, network
- 99
- Stromwandler, GleichstromCurrent transformer, direct current
- 1010
- Elektrolyseurelectrolyser
- 1111
- Wasservorlagewater template
- 1212
- Membran für H2Membrane for H2
- 1313
- Freiraumfree space
- 1414
- Abzugsleitung für H2, Entnahme-vent line for H2, sampling
- 1515
- Abzugsleitung für Rauchgase H2Flue gas evacuation duct 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 H2OH2O vent line
- 2020
- Speiseleitungen mit GleichstromPower lines with direct current
- 2121
- Kreisfläche, Umfang der KreisflächeArea of a circle, perimeter of the area of a circle
- 2222
- Kreissegment von 1 t CO2Circle segment of 1 t CO2
- 2323
- Kreissegment von gespeicherten CO2Pie segment of stored CO2
- 2424
- Kreissegment des erhöhten FußabdruckesPie segment of the elevated footprint
- 2525
- Entnahmeleitung für CO2/H2O-gas.Sampling line for CO2/H2O gas.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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- WO 2018/036839 A [0012, 0013, 0014]WO 2018/036839 A [0012, 0013, 0014]
- WO 2018/036839 [0016]WO 2018/036839 [0016]
- EP 3166708986 B1 [0041]EP 3166708986 B1 [0041]
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R086 | Non-binding declaration of licensing interest | ||
R207 | Utility model specification |