ES2366249B2 - METHOD OF GENERATION OF THERMAL AND ELECTRICAL ENERGY FROM DIFFERENT WASTE AND SYSTEM FOR PUTTING INTO PRECTICE.    - Google Patents

METHOD OF GENERATION OF THERMAL AND ELECTRICAL ENERGY FROM DIFFERENT WASTE AND SYSTEM FOR PUTTING INTO PRECTICE.    Download PDF

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Abstract

Método de generación de energía térmica y eléctrica a partir de residuos diversos y sistema para su puesta en práctica.#Este método comprende: la obtención a partir de aguas residuales y de residuos diversos de biogas, agua tratada y oxigeno; la alimentación de una caldera: en una primera fase, con biogas y oxigeno; y en una segunda fase, con agua tratada suministrada a muy alta presión a los inyectores de la caldera, conservando una aportación de biogás; la producción de vapor de agua sobrecalentado a una temperatura superior a 650ºC. y baja humedad en un intercambiador calentado por la caldera; el accionamiento, mediante el vapor producido, de una turbina de vapor conectada a un generador eléctrico; y la condensación de parte del vapor procedente de la turbina y su recirculación hacia el intercambiador. La invención también comprende un sistema para la puesta en práctica del método.Method of generating thermal and electrical energy from miscellaneous waste and system for its implementation. # This method includes: obtaining from wastewater and miscellaneous waste from biogas, treated water and oxygen; the feeding of a boiler: in a first phase, with biogas and oxygen; and in a second phase, with treated water supplied at very high pressure to the boiler injectors, conserving a biogas contribution; the production of superheated steam at a temperature above 650ºC. and low humidity in an exchanger heated by the boiler; the operation, by means of the steam produced, of a steam turbine connected to an electric generator; and the condensation of part of the steam coming from the turbine and its recirculation towards the exchanger. The invention also comprises a system for practicing the method.

Description

Método de generación de energía térmica y eléctrica a partir de residuos diversos y sistema para su puesta en práctica. Objeto de la invenciónMethod of generating thermal and electrical energy from miscellaneous waste and system for its implementation. Object of the invention

La presente invención se refiere a un método de generación de energía térmica y eléctrica a partir de residuos diversos tales como aguas residuales, residuos ganaderos y en general residuos procedentes de ciudades, polígonos industriales y/o explotaciones agropecuarias, presentando este método unas particularidades orientadas a conseguir la producción de energía térmica y eléctrica sin generar residuos tóxicos y con unas mínimas emisiones contaminantes al medio ambiente. La invención incluye adicionalmente un sistema para la puesta en práctica de este método. Campo de aplicación de la invenciónThe present invention refers to a method of generating thermal and electrical energy from various waste such as wastewater, livestock waste and in general waste from cities, industrial estates and / or agricultural holdings, this method presenting particularities oriented to achieve the production of thermal and electrical energy without generating toxic waste and with minimal pollutant emissions to the environment. The invention additionally includes a system for the implementation of this method. Field of application of the invention

Esta invención es aplicable en las instalaciones de generación de energía térmica y eléctrica a partir de residuos. Antecedentes de la invención This invention is applicable in installations for generating thermal and electrical energy from waste. Background of the invention

La generación de electricidad utilizando la energía de biomasa y de otros combustibles como residuos urbanos presentan, de una parte, las limitaciones impuestas al vapor generado en la caldera debido a la naturaleza corrosiva de los gases de combustión que son tanto más corrosivos cuanto mayores son las temperaturas, y de otra parte, inconvenientes de liberación a la atmósfera de gases contaminantes. The generation of electricity using biomass and other fuels energy as urban waste presents, on the one hand, the limitations imposed on the steam generated in the boiler due to the corrosive nature of combustion gases that are all the more corrosive the higher the temperatures, and on the other hand, inconveniences of release into the atmosphere of polluting gases.

La obtención de un rendimiento aceptable en este tipo de instalaciones requiere la producción de vapor de agua en cantidades importantes y a una temperatura elevada para el accionamiento de la turbina de vapor encargada de accionar el generador eléctrico. Para conseguir este sobrecalentamiento del vapor se recurre a la utilización del sobrecalentador de la caldera que es el componente de la caldera con temperaturas más elevadas y que también se ve sujeto a los problemas de corrosión mencionados anteriormente. Obtaining acceptable performance in this type of installation requires the production of water vapor in significant quantities and at a high temperature for the operation of the steam turbine responsible for driving the electric generator. To achieve this steam overheating, the use of the boiler superheater is used, which is the component of the boiler with higher temperatures and which is also subject to the corrosion problems mentioned above.

En el documento ES2010890 se describe un sistema para la generación de energía eléctrica a partir de la combustión de residuos sólidos urbanos y asimilables que, para solventar la problemática expuesta anteriormente comprende una primera fase de calentamiento de agua realizada mediante una caldera de incineración de residuos sólidos, que funciona por debajo de las temperaturas a partir de las cuales aparecen en los elementos de dicha caldera problemas de corrosión indeseables, y una segunda fase de calentamiento del vapor obtenido en la primera fase, realizada mediante una caldera de recuperación de los gases de escape de una o más turbinas de gas, produciéndose en la primera fase vapor de agua saturado o ligeramente sobrecalentado a elevada presión, y en la segunda fase el sobrecalentamiento o recalentamiento del vapor obtenido en la primera fase hasta las condiciones adecuadas para su aplicación a una turbina de vapor. Document ES2010890 describes a system for the generation of electrical energy from the combustion of urban and similar solid waste that, to solve the problem described above, comprises a first phase of water heating carried out by means of a solid waste incineration boiler , which operates below the temperatures from which undesirable corrosion problems appear in the elements of said boiler, and a second phase of steam heating obtained in the first phase, carried out by means of an exhaust gas recovery boiler of one or more gas turbines, producing in the first phase saturated or slightly superheated steam under high pressure, and in the second phase the superheating or reheating of the steam obtained in the first phase until the conditions suitable for application to a turbine steam.

Este sistema presenta, de una parte, unas limitaciones obvias por problemas de corrosión tanto en la caldera de incineración como en la caldera de recuperación debido a la incineración directa de los residuos sólidos y, de otra parte, presenta problemas de contaminación al liberar al exterior los gases de combustión. This system presents, on the one hand, obvious limitations due to corrosion problems both in the incineration boiler and in the recovery boiler due to the direct incineration of solid waste and, on the other hand, it presents contamination problems when released abroad. combustion gases.

Por tanto, el problema técnico que se plantea es un método de generación de energía térmica y eléctrica a partir de residuos diversos que minimice la emisión de contaminantes al exterior y que evite los problemas de corrosión originados por la combustión directa de los residuos, así como un sistema para la puesta en práctica de dicho método. Therefore, the technical problem that arises is a method of generating thermal and electrical energy from miscellaneous waste that minimizes the emission of pollutants abroad and prevents corrosion problems caused by the direct combustion of waste, as well as a system for the implementation of said method.

Descripción de la invenciónDescription of the invention

El método de generación de energía térmica y eléctrica a partir de residuos diversos objeto de esta invención presenta unas particularidades constructivas orientadas a evitar la combustión directa de los residuos, utilizando dichos residuos para la obtención de unos combustibles aptos para la alimentación de la caldera y la obtención en la misma de una temperatura superior a los 1000ºC y el vertido a la atmósfera de una cantidad mínima de contaminantes. The method of generating thermal and electrical energy from various wastes object of this invention presents constructive particularities aimed at preventing the direct combustion of the waste, using said waste to obtain fuels suitable for feeding the boiler and obtaining in it a temperature higher than 1000ºC and the discharge into the atmosphere of a minimum quantity of pollutants.

Otro de los objetivos de la invención es la reutilización del vapor de agua producido después de ser utilizado para el accionamiento de una turbina de vapor conectada a un generador eléctrico, realizándose dicha reutilización mediante su posterior condensación y retorno hacia un intercambiador de calor situado en la caldera. Another object of the invention is the reuse of water vapor produced after being used for the operation of a steam turbine connected to an electric generator, said reuse being carried out by subsequent condensation and return to a heat exchanger located in the boiler.

Para ello y de acuerdo con la invención este método comprende los pasos o fases siguientes: For this and according to the invention this method comprises the following steps or phases:

--
la recepción por separado de aguas residuales y de residuos diversos con contenido orgánico; the separate reception of sewage and miscellaneous waste with organic content;

--
la depuración de las aguas residuales mediante la separación de los residuos sólidos contenidos en las mismas y el procesado de las aguas depuradas para la obtención de agua tratada; the purification of the residual waters by means of the separation of the solid residues contained in the same ones and the processing of the purified waters for the obtaining of treated water;

--
la obtención de hidrógeno y oxígeno a partir de una parte del agua tratada, mediante un tratamiento de electrolisis, obtaining hydrogen and oxygen from a part of the treated water, through an electrolysis treatment,

--
la obtención de biogas mediante un proceso de biodigestión de la fracción orgánica de los residuos diversos y de los residuos sólidos separados de las aguas residuales obtaining biogas through a biodigestion process of the organic fraction of miscellaneous waste and solid waste separated from wastewater

--
la alimentación de una caldera: en una primera fase, con biogas y oxígeno obtenidos previamente de los residuos y del proceso de electrolisis, hasta alcanzar una temperatura del orden de los 600ºC. y, en una segunda fase, con agua tratada suministrada a muy alta presión a los inyectores de la caldera, conservando una mínima aportación de biogás, hasta alcanzar una temperatura del orden de 1200ºC. the feeding of a boiler: in a first phase, with biogas and oxygen previously obtained from the waste and the electrolysis process, until reaching a temperature of the order of 600ºC. and, in a second phase, with treated water supplied at very high pressure to the boiler injectors, keeping a minimum contribution of biogas, until reaching a temperature of the order of 1200ºC.

--
la producción de vapor de agua sobrecalentado a una temperatura superior a 650ºC. y baja humedad en un intercambiador calentado por la caldera, the production of superheated steam at a temperature above 650ºC. and low humidity in an exchanger heated by the boiler,

--
el accionamiento, mediante el vapor producido, de una turbina de vapor conectada a un generador eléctrico, the activation, by means of the steam produced, of a steam turbine connected to an electric generator,

--
la condensación de un cierto volumen del vapor procedente de la turbina y su recirculación hacia el intercambiador para su reutilización en circuito cerrado, y la utilización del restante vapor de agua procedente de la turbina para elevar la temperatura del agua a la entrada del electrificador, e incrementar la producción de hidrógeno procesando el biogas que no ha sido necesario aportar a la caldera para su correcto funcionamiento. the condensation of a certain volume of steam from the turbine and its recirculation to the exchanger for reuse in a closed circuit, and the use of the remaining water vapor from the turbine to raise the temperature of the water at the inlet of the electri fi er, and Increase the production of hydrogen by processing the biogas that has not been necessary to contribute to the boiler for proper operation.

Este método permite generar energía térmica y eléctrica sin generar residuos tóxicos de ningún tipo. This method allows generating thermal and electrical energy without generating toxic waste of any kind.

Para la puesta en práctica de este método se ha previsto la utilización de un sistema que comprende una depuradora para la recepción de las aguas residuales y la separación de los residuos sólidos contenidos en dichas aguas residuales. For the implementation of this method, the use of a system comprising a treatment plant for the reception of wastewater and the separation of solid waste contained in said wastewater is planned.

Los residuos sólidos separados de las aguas residuales, junto con la fracción orgánica de otros residuos diversos de origen urbano y/o industrial, son tratados en un biodigestor que proporciona: residuo sólido seco utilizable en diferentes aplicaciones, y un biogas para la alimentación de la caldera. Solid waste separated from the wastewater, together with the organic fraction of other miscellaneous waste of urban and / or industrial origin, is treated in a biodigester that provides: dry solid waste usable in different applications, and a biogas for feeding the boiler.

Las aguas depuradas procedentes de la depuradora son procesadas en una planta de tratamiento para obtener agua tratada. The purified water from the treatment plant is processed in a treatment plant to obtain treated water.

Parte del agua tratada es conducida a un electrificador en el que se somete a electrolisis descomponiéndola en hidrógeno y oxígeno; siendo el oxígeno utilizado para la alimentación de la caldera. Part of the treated water is taken to an electri fi er in which it is subjected to electrolysis by decomposing it in hydrogen and oxygen; being the oxygen used for the boiler feed.

La caldera, tal como se ha mencionado anteriormente se alimenta en una primera fase con biogas procedente del biodigestor y con oxígeno procedente de la electrolisis del agua tratada, proporcionando dicha caldera una temperatura del orden de los 600ºC. The boiler, as mentioned above, is fed in a first phase with biogas from the digester and with oxygen from the electrolysis of the treated water, said boiler providing a temperature of the order of 600 ° C.

Una vez alcanzada esta temperatura y en una segunda fase se mantiene una alimentación constante de biogás y se realiza mediante un circuito de bombas de alimentación e inyección la introducción de una parte del agua tratada a alta presión hacia los inyectores de la caldera. Esta inyección del agua vaporizada determina la combustión del hidrógeno del agua inyectada cuando la caldera se encuentra a una temperatura superior a los 590ºC, pudiendo alcanzar la caldera en esta segunda fase de alimentación una temperatura del orden de 1200C. Once this temperature has been reached and in a second phase, a constant feed of biogas is maintained and the introduction of a part of the treated water at high pressure into the boiler injectors is carried out through a circuit of feed and injection pumps. This injection of the vaporized water determines the combustion of hydrogen from the injected water when the boiler is at a temperature higher than 590 ° C, the boiler being able to reach a temperature of the order of 1200C in this second phase of feeding.

La caldera comprende unos intercambiadores que proporcionan un elevado caudal de vapor de agua sobrecalentado a una temperatura por encima de los 650ºC. y con un nivel bajo de humedad la energía térmica del vapor se transforma en energía mecánica que es utilizada para la impulsión de una turbina, girando en un primer momento las etapas de alta y media presión y finalmente la de baja presión. The boiler comprises exchangers that provide a high flow of superheated water vapor at a temperature above 650 ° C. and with a low level of humidity the thermal energy of the steam is transformed into mechanical energy that is used for the drive of a turbine, turning at first the high and medium pressure stages and finally the low pressure stages.

Parte del vapor utilizado para el accionamiento de la turbina es conducido a un gran condensador y una vez que se ha producido el cambio de estado el agua se retorna nuevamente al interior de los intercambiadores de la caldera para continuar el ciclo; siendo utilizado el vapor restante en la producción de una mayor cantidad de hidrógeno. Descripción de las figurasPart of the steam used to drive the turbine is driven to a large condenser and once the change of state has occurred, the water is returned back inside the boiler exchangers to continue the cycle; the remaining steam being used in the production of a greater amount of hydrogen. Description of the fi gures

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de facilitar la comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva un juego de dibujos en los que, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente: To complement the description that is being made and in order to facilitate the understanding of the characteristics of the invention, a set of drawings is attached to the present specification in which, for illustrative and non-limiting purposes, the following has been represented:

--
La figura 1 muestra una vista esquemática de un ejemplo de realización del sistema de la invención y que permite la puesta en práctica del método de generación mencionado anteriormente. Realización preferente de la invenciónFigure 1 shows a schematic view of an exemplary embodiment of the system of the invention and which allows the implementation of the generation method mentioned above. Preferred Embodiment of the Invention

En el ejemplo de realización mostrado en la figura 1 el sistema comprende una depuradora (1) en la que se realiza la recepción de aguas residuales (AR) y la separación de los residuos sólidos que son conducidos a un biodigestor (2) y de los residuos líquidos que son conducidos a una planta de tratamiento (3). In the exemplary embodiment shown in Figure 1, the system comprises a sewage treatment plant (1) in which the reception of wastewater (AR) and the separation of solid waste that is conducted to a biodigester (2) and of the liquid waste that is taken to a treatment plant (3).

El tratamiento en el biodigestor (2) de los residuos sólidos separados, junto con la fracción orgánica de otros residuos diversos (RD) de origen urbano y/o industrial, proporciona de una parte un residuo sólido seco que pasa a un almacén (21) para su posterior utilización en aplicaciones diversas y de otra parte un biogas que se acumula en unos depósitos (22) y es utilizado posteriormente en la alimentación de una caldera (4); pudiendo utilizarse el excedente de biogas en otras aplicaciones cualesquiera, por ejemplo para el aporte de calor al biodigestor. The treatment in the biodigester (2) of the separated solid waste, together with the organic fraction of other miscellaneous waste (RD) of urban and / or industrial origin, provides on the one hand a dry solid waste that passes to a warehouse (21) for its subsequent use in various applications and on the other hand a biogas that accumulates in some tanks (22) and is subsequently used in the feeding of a boiler (4); the surplus of biogas can be used in any other applications, for example for the contribution of heat to the biodigester.

En la planta de tratamiento (3) los residuos líquidos son sometidos a un proceso de filtrado, reducción de dureza y eliminación de sólidos en suspensión, por ejemplo utilizando suspensiones coloidales, para obtener agua tratada. In the treatment plant (3) the liquid waste is subjected to a fi ltering process, reduction of hardness and removal of suspended solids, for example using colloidal suspensions, to obtain treated water.

Una parte del agua tratada es conducida al electrificador (5) donde se obtiene hidrógeno y oxígeno por electrolisis. El oxígeno puede ser embotellado, empleado en el proceso de tratamiento de aguas residuales o utilizado para la alimentación de la caldera (4); transportándose el oxígeno en estado gaseoso hasta un bloque de bombas de inyección (6) al que también accede por un conducto separado parte del agua tratada procedente de la planta de tratamiento (3). A part of the treated water is taken to the electri fi er (5) where hydrogen and oxygen are obtained by electrolysis. The oxygen can be bottled, used in the wastewater treatment process or used to feed the boiler (4); the oxygen being transported in a gaseous state to a block of injection pumps (6) which is also accessed by a separate conduit part of the treated water from the treatment plant (3).

En una fase inicial o de arranque, la caldera (4) es alimentada con oxígeno y biogas hasta alcanzar una temperatura de unos 600ºC. pasando en este momento a una segunda fase de alimentación en la que el agua depurada es suministrada a muy alta presión por el grupo de bombas (6) hacia los inyectores de la caldera lo que permite alcanzar una temperatura del orden de unos 1200ºC. conservando una alimentación constante de biogás. In an initial or starting phase, the boiler (4) is fed with oxygen and biogas until it reaches a temperature of about 600ºC. passing at this time to a second phase of feeding in which the purified water is supplied at very high pressure by the group of pumps (6) to the boiler injectors which allows to reach a temperature of the order of about 1200 ° C. preserving a constant feed of biogas.

El intercambiador (7) de la caldera proporciona un elevado caudal de vapor sobrecalentado a una temperatura por encima de los 650ºC. y un bajo nivel de humedad. Este vapor es utilizado para accionar una turbina de vapor (8) conectada al eje de un generador de electricidad (9). The boiler exchanger (7) provides a high flow of superheated steam at a temperature above 650 ° C. and a low humidity level. This steam is used to drive a steam turbine (8) connected to the shaft of an electricity generator (9).

Parte del vapor utilizado para el accionamiento de la turbina (8) pasa a un condensador (10) donde se produce el cambio de estado del vapor retornándose el agua al intercambiador, para repetir el ciclo de trabajo, inyectando agua a la presión necesaria para mantener estable en todo momento la producción de vapor sobrecalentado. Part of the steam used to drive the turbine (8) passes to a condenser (10) where the change in the state of steam occurs, returning the water to the exchanger, to repeat the duty cycle, injecting water at the pressure necessary to maintain stable at all times the production of superheated steam.

Como se puede observar en la figura adjunta en el interior del condensador (10) se encuentra dispuesto un segundo intercambiador (11) que permite mediante la circulación de un fluido, el enfriamiento de una parte del vapor para conseguir su condensación y la captación de la energía térmica del vapor para su aprovechamiento en cualquier otro equipo o proceso. As can be seen in the attached figure inside the condenser (10), a second exchanger (11) is arranged, which allows the flow of a vapor, the cooling of a part of the steam to achieve its condensation and the collection of the steam thermal energy for use in any other equipment or process.

Una vez descrita suficientemente la naturaleza de la invención, así como un ejemplo de realización preferente, se hace constar a los efectos oportunos que los materiales, forma, tamaño y disposición de los elementos descritos podrán ser modificados, siempre y cuando ello no suponga una alteración de las características esenciales de la invención que se reivindican a continuación. Once the nature of the invention has been sufficiently described, as well as an example of a preferred embodiment, it is stated to the appropriate effects that the materials, shape, size and arrangement of the described elements may be modified, as long as this does not imply an alteration. of the essential features of the invention that are claimed below.

Claims (4)

REIVINDICACIONES 1. Método de generación de energía térmica y eléctrica a partir de residuos diversos; del tipo de los que comprenden la utilización de una caldera para la producción de vapor de agua y la alimentación de dicho vapor de agua a una turbina de vapor conectada a un generador: caracterizado porque comprende: 1. Method of generating thermal and electrical energy from miscellaneous waste; of the type that comprise the use of a boiler for the production of water vapor and the feeding of said water vapor to a steam turbine connected to a generator: characterized in that it comprises:
--
la recepción por separado de aguas residuales (AR) y de residuos diversos (RD) domésticos y/o industriales; the separate reception of wastewater (AR) and various household and / or industrial miscellaneous waste (RD);
--
la depuración de las aguas residuales mediante la separación de los residuos sólidos contenidos en las mismas y el procesado de las aguas depuradas para la obtención de agua tratada; the purification of the residual waters by means of the separation of the solid residues contained in them and the processing of the purified waters for the obtaining of treated water;
--
la obtención de hidrógeno y oxígeno a partir de una parte del agua tratada, mediante un proceso de electrólisis, obtaining hydrogen and oxygen from a part of the treated water, through an electrolysis process,
--
la obtención de biogas mediante un proceso de biodigestión de la fracción orgánica de los residuos diversos y de los residuos sólidos separados de las aguas residuales, Obtaining biogas through a biodigestion process of the organic fraction of miscellaneous waste and solid waste separated from wastewater,
--
la alimentación de una caldera: en una primera fase, con biogas y oxígeno obtenidos previamente de los residuos y del proceso de electrólisis, hasta alcanzar una temperatura del orden de los 600ºC. y, en una segunda fase, con agua tratada suministrada a muy alta presión a los inyectores de la caldera, conservando una mínima aportación de biogás, hasta alcanzar una temperatura del orden de 1200ºC. the feeding of a boiler: in a first phase, with biogas and oxygen previously obtained from the waste and the electrolysis process, until reaching a temperature of the order of 600ºC. and, in a second phase, with treated water supplied at very high pressure to the boiler injectors, keeping a minimum contribution of biogas, until reaching a temperature of the order of 1200ºC.
--
la producción de vapor de agua sobrecalentado a una temperatura superior a 650ºC. y baja humedad en un intercambiador calentado por la caldera, the production of superheated steam at a temperature above 650ºC. and low humidity in an exchanger heated by the boiler,
--
el accionamiento, mediante el vapor producido, de una turbina de vapor conectada a un generador eléctrico, the activation, by means of the steam produced, of a steam turbine connected to an electric generator,
--
la condensación de un cierto volumen del vapor procedente de la turbina y su recirculación hacia el intercambiador para su reutilización en circuito cerrado y la utilización del restante vapor de agua procedente de la turbina para elevar la temperatura del agua a la entrada del electrificador, e incrementar la producción de hidrógeno procesando el biogas que no ha sido necesario aportar a la caldera para su correcto funcionamiento. the condensation of a certain volume of steam from the turbine and its recirculation to the exchanger for reuse in a closed circuit and the use of the remaining water vapor from the turbine to raise the temperature of the water at the inlet of the electri fi er, and increase the production of hydrogen by processing the biogas that has not been necessary to contribute to the boiler for its correct operation.
2. 2.
Método, según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende la licuación y almacenaje en depósitos criogénicos del hidrógeno obtenido en el proceso de electrolisis del agua tratada. Method according to claim 1, characterized in that it comprises the liquefaction and storage in cryogenic deposits of hydrogen obtained in the electrolysis process of the treated water.
3. 3.
Sistema para la puesta en práctica del método de la reivindicación anterior, caracterizado porque comprende: una depuradora (1) para la recepción de aguas residuales (AR) y la separación de los residuos sólidos contenidos en las mismas, de los residuos líquidos; un biodigestor (2) para el tratamiento de los residuos sólidos separados, junto con la fracción orgánica de otros residuos diversos (RD), urbanos y/o industriales, y la obtención de un residuo sólido seco y de un biogas; una planta de tratamiento (3) para el procesado del agua depurada procedente de la depuradora y la obtención de agua tratada; un electrificador System for implementing the method of the preceding claim, characterized in that it comprises: a treatment plant (1) for the reception of wastewater (AR) and the separation of solid waste contained therein, from liquid waste; a biodigester (2) for the treatment of separated solid wastes, together with the organic fraction of other miscellaneous wastes (RD), urban and / or industrial, and obtaining a dry solid residue and a biogas; a treatment plant (3) for processing purified water from the treatment plant and obtaining treated water; an electri fi er
(5) (5)
donde se obtiene hidrógeno y oxígeno por electrolisis a partir de una parte del agua tratada; una caldera where hydrogen and oxygen are obtained by electrolysis from a part of the treated water; a boiler
(4) (4)
provista de un bloque de bombas de inyección (6) para el suministro de oxígeno, juntamente con biogas, en la primera fase de alimentación de la caldera; y el suministro de agua depurada a alta presión en la segunda fase de alimentación de la caldera conservando una alimentación constante de biogás; un intercambiador (7) para la generación de vapor de agua sobrecalentado destinado al accionamiento de una turbina de vapor (8) conectada al eje de un generador de electricidad (9); y un condensador (10) para la condensación de una parte del vapor procedente de la turbina y su retorno al intercambiador (7). provided with a block of injection pumps (6) for the supply of oxygen, together with biogas, in the first phase of feeding the boiler; and the supply of purified water at high pressure in the second phase of the boiler feed while maintaining a constant feed of biogas; an exchanger (7) for the generation of superheated steam intended for driving a steam turbine (8) connected to the axis of an electricity generator (9); and a condenser (10) for the condensation of a part of the steam coming from the turbine and its return to the exchanger (7).
OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS SPANISH OFFICE OF THE PATENTS AND BRAND N.º solicitud: 201131465 Application no .: 201131465 ESPAÑA SPAIN Fecha de presentación de la solicitud: 06.09.2011 Date of submission of the application: 06.09.2011 Fecha de prioridad: Priority Date: INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA REPORT ON THE STATE OF THE TECHNIQUE 51 Int. Cl. : Ver Hoja Adicional 51 Int. Cl.: See Additional Sheet DOCUMENTOS RELEVANTES RELEVANT DOCUMENTS
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Documentos citados Reivindicaciones afectadas Documents cited Claims Affected
A TO
EP 1354940 A2 (RAVEN LARRY) 22.10.2003, página 2, líneas 7-10; página 3, líneas 43-48; página 5, líneas 46-48; página 6, líneas 10-13. 1,3 EP 1354940 A2 (RAVEN LARRY) 22.10.2003, page 2, lines 7-10; page 3, lines 43-48; page 5, lines 46-48; page 6, lines 10-13. 1.3
A TO
US 5342702 A (MACGREGOR NORMAN J) 30.08.1994, columna 3, línea 63 – columna 4, línea 24; columna 6, líneas 21-49; figura 4. 1-3 US 5342702 A (MACGREGOR NORMAN J) 30.08.1994, column 3, line 63 - column 4, line 24; column 6, lines 21-49; figure 4. 1-3
A TO
US 6796250 B1 (GREENE BRIAN W) 28.09.2004, columna 1, líneas 6-25; columna 2, líneas 5-32; columna 3, línea 44 – columna 4, línea 65; columna 5, líneas 1-12. 1-3 US 6796250 B1 (GREENE BRIAN W) 28.09.2004, column 1, lines 6-25; column 2, lines 5-32; column 3, line 44 - column 4, line 65; column 5, lines 1-12. 1-3
A TO
ES 2006059 A6 (SENER ING & SIST) 01.04.1989, reivindicaciones. 1,3 ES 2006059 A6 (SENER ING & SIST) 01.04.1989, claims. 1.3
A TO
US 5744037 A (FUJIMURA HIROYUKI et al.) 28.04.1998, columna 5, líneas 3-14,34-39; columna 6, líneas 26-28; columna 7, líneas 31-43,60-63; columna 7, línea 67 – columna 8, línea 3; columna 8, líneas 8-10; figura 1. 1,3 US 5744037 A (FUJIMURA HIROYUKI et al.) 28.04.1998, column 5, lines 3-14,34-39; column 6, lines 26-28; column 7, lines 31-43.60-63; column 7, line 67 - column 8, line 3; column 8, lines 8-10; Figure 1. 1.3
A TO
WO 2010010071 A2 (NUOVA MAIP MACCHINE AGRIC et al.) 28.01.2010, página 1, líneas 1-2; página 3, líneas 18-20; página 5, líneas 1-26; página 6, líneas 21-29; página 7, líneas 13-15; figuras. 1,3 WO 2010010071 A2 (NUOVA MAIP MACCHINE AGRIC et al.) 28.01.2010, page 1, lines 1-2; page 3, lines 18-20; page 5, lines 1-26; page 6, lines 21-29; page 7, lines 13-15; figures. 1.3
A TO
ES 2221816 A1 (SENER GRUPO DE INGENIERIA S A) 01.01.2005, columna 5, línea 50 – columna 7, línea 23; figuras. 1,3 EN 2221816 A1 (SENER ENGINEERING GROUP S A) 01.01.2005, column 5, line 50 - column 7, line 23; figures. 1.3
Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud Category of the documents cited X: of particular relevance Y: of particular relevance combined with other / s of the same category A: reflects the state of the art O: refers to unwritten disclosure P: published between the priority date and the date of priority submission of the application E: previous document, but published after the date of submission of the application
El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº: This report has been prepared • for all claims • for claims no:
Fecha de realización del informe 26.09.2011 Date of realization of the report 26.09.2011
Examinador A. Rodríguez Cogolludo Página 1/4 Examiner A. Rodríguez Cogolludo Page 1/4
INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA REPORT OF THE STATE OF THE TECHNIQUE Nº de solicitud: 201131465 Application number: 201131465 CLASIFICACIÓN OBJETO DE LA SOLICITUD CLASSIFICATION OBJECT OF THE APPLICATION F23G7/00 (2006.01) F23G5/48 (2006.01) C02F3/28 (2006.01) F22B33/00 (2006.01) C25B1/04 (2006.01) F23G7 / 00 (2006.01) F23G5 / 48 (2006.01) C02F3 / 28 (2006.01) F22B33 / 00 (2006.01) C25B1 / 04 (2006.01) Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) Minimum documentation sought (classification system followed by classification symbols) F23G, C02F, F22B, C25B F23G, C02F, F22B, C25B Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de búsqueda utilizados) Electronic databases consulted during the search (name of the database and, if possible, search terms used) INVENES, EPODOC INVENTIONS, EPODOC Informe del Estado de la Técnica Página 2/4 State of the Art Report Page 2/4 OPINIÓN ESCRITA  WRITTEN OPINION Nº de solicitud: 201131465 Application number: 201131465 Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 26.09.2011 Date of Completion of Written Opinion: 09.26.2011 Declaración Statement
Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986) Novelty (Art. 6.1 LP 11/1986)
Reivindicaciones Reivindicaciones 1-3 SI NO Claims Claims 1-3 IF NOT
Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986) Inventive activity (Art. 8.1 LP11 / 1986)
Reivindicaciones Reivindicaciones 1-3 SI NO Claims Claims 1-3 IF NOT
Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986). The application is considered to comply with the industrial application requirement. This requirement was evaluated during the formal and technical examination phase of the application (Article 31.2 Law 11/1986). Base de la Opinión.-  Opinion Base.- La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica. This opinion has been made on the basis of the patent application as published. Informe del Estado de la Técnica Página 3/4 State of the Art Report Page 3/4 OPINIÓN ESCRITA  WRITTEN OPINION Nº de solicitud: 201131465 Application number: 201131465 1. Documentos considerados.-1. Documents considered.- A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión. The documents belonging to the state of the art taken into consideration for the realization of this opinion are listed below.
Documento Document
Número Publicación o Identificación Fecha Publicación Publication or Identification Number publication date
D01 D01
EP 1354940 A2 (RAVEN LARRY ) 22.10.2003 EP 1354940 A2 (RAVEN LARRY) 22.10.2003
D02 D02
US 6796250 B1 (GREENE BRIAN W ) 28.09.2004 US 6796250 B1 (GREENE BRIAN W) 28.09.2004
2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración 2. Statement motivated according to articles 29.6 and 29.7 of the Regulations for the execution of Law 11/1986, of March 20, on Patents on novelty and inventive activity; quotes and explanations in support of this statement La solicitud se refiere a un procedimiento para la obtención de energía eléctrica y térmica a partir de aguas residuales y residuos domésticos y/o industriales. The request refers to a procedure for obtaining electrical and thermal energy from wastewater and domestic and / or industrial waste. De acuerdo con la reivindicación primera de la solicitud, los residuos sólidos procedentes de aguas residuales se introducen en un digestor junto con la fracción orgánica de los residuos domésticos/industriales, obteniéndose biogás. Este sirve de combustible para una caldera en la que la combustión se realiza en dos etapas: en la primera, hasta alcanzar 600ºC, con oxígeno y biogás, y en la segunda, hasta una temperatura de 1200ºC, con inyección de agua a alta presión y una aportación reducida de biogás. El vapor obtenido en la caldera alimenta una turbina de vapor que acciona un generador eléctrico. According to the first claim of the application, solid waste from wastewater is introduced into a digester together with the organic fraction of domestic / industrial waste, obtaining biogas. This serves as fuel for a boiler in which the combustion is carried out in two stages: in the first, until reaching 600ºC, with oxygen and biogas, and in the second, up to a temperature of 1200ºC, with high pressure water injection and a reduced contribution of biogas. The steam obtained in the boiler feeds a steam turbine that drives an electric generator. Por otra parte, el agua residual que ha sido tratada se somete a electrólisis, obteniéndose hidrógeno y oxígeno. El oxígeno sirve de combustible para la caldera. On the other hand, the wastewater that has been treated is subjected to electrolysis, obtaining hydrogen and oxygen. Oxygen serves as fuel for the boiler. El documento D01 divulga un procedimiento para la obtención de energía eléctrica a partir de aguas residuales y residuos orgánicos. En él, los residuos se someten a un proceso de digestión anaerobia que da origen a un biogás, el cual se quema en una caldera. El documento D01 cita, entre las diversas opciones para el aprovechamiento de la energía de la combustión, la posibilidad de generar vapor y expandirlo en una turbina para producir electricidad. Otros usos posibles del vapor incluyen el aprovechamiento de su energía térmica a través de un intercambiador de calor. El documento D01 no incluye el proceso de generación de hidrógeno y oxígeno por electrólisis, aunque dicha técnica es conocida en el estado de la técnica y se menciona en otros documentos citados en el presente informe (ver, por ejemplo, el documento D02). Document D01 discloses a procedure for obtaining electrical energy from wastewater and organic waste. In it, the waste is subjected to an anaerobic digestion process that gives rise to a biogas, which burns in a boiler. Document D01 cites, among the various options for the use of combustion energy, the possibility of generating steam and expanding it in a turbine to produce electricity. Other possible uses of steam include the use of its thermal energy through a heat exchanger. Document D01 does not include the process of generating hydrogen and oxygen by electrolysis, although said technique is known in the state of the art and is mentioned in other documents cited in this report (see, for example, document D02). También sería evidente para un experto en la materia aprovechar el calor de condensación del vapor de salida de la turbina para usos diversos de la planta. It would also be apparent to one skilled in the art to take advantage of the heat of condensation of the steam output of the turbine for various uses of the plant. La diferencia fundamental entre el sistema descrito en D01 y el de la solicitud radica en la fase de combustión en la caldera. El proceso en dos etapas asociado al sistema de aprovechamiento de residuos y que se desarrolla según detalla la reivindicación 1 de la solicitud no se encuentra divulgado en D01 ni en el resto de documentos del estado de la técnica que se citan en el informe. Tampoco se considera que dichos documentos contengan información que pueda dirigir al experto en la materia a emplear el procedimiento de combustión reivindicado por el solicitante. The fundamental difference between the system described in D01 and that of the application lies in the combustion phase in the boiler. The two-stage process associated with the waste disposal system and which is developed as detailed in claim 1 of the application is not disclosed in D01 or in the other state-of-the-art documents cited in the report. Nor is it considered that such documents contain information that can be directed to the person skilled in the art to use the combustion process claimed by the applicant. Por tanto, la invención recogida en la reivindicación 1 de la solicitud, al igual que el sistema para poner en práctica el procedimiento de la reivindicación 1, cumplirían con los requisitos de novedad y actividad inventiva según los arts. 6.1 y 8.1 de la Ley 11/1986 de Patentes. Therefore, the invention set forth in claim 1 of the application, as well as the system for implementing the procedure of claim 1, would meet the requirements of novelty and inventive activity according to arts. 6.1 and 8.1 of Law 11/1986 on Patents. La reivindicación 2, por ser dependiente de la reivindicación 1, satisfaría igualmente dichos requisitos. Claim 2, being dependent on claim 1, would also satisfy said requirements. Informe del Estado de la Técnica Página 4/4 State of the Art Report Page 4/4
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