LT5861B - Integruota sistema, susidedanti iš šilumos jėgainės, elektrinės bei pirolizės būdu gaminamų produktų linijios modulių, šios sistemos modulių patobulinimas ir jos panaudojimo būdas - Google Patents
Integruota sistema, susidedanti iš šilumos jėgainės, elektrinės bei pirolizės būdu gaminamų produktų linijios modulių, šios sistemos modulių patobulinimas ir jos panaudojimo būdas Download PDFInfo
- Publication number
- LT5861B LT5861B LT2010095A LT2010095A LT5861B LT 5861 B LT5861 B LT 5861B LT 2010095 A LT2010095 A LT 2010095A LT 2010095 A LT2010095 A LT 2010095A LT 5861 B LT5861 B LT 5861B
- Authority
- LT
- Lithuania
- Prior art keywords
- heat
- modules
- electricity
- power plant
- thermal
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 17
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims abstract description 28
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 claims description 35
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 27
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 7
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 4
- 238000003303 reheating Methods 0.000 claims description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 2
- 239000011551 heat transfer agent Substances 0.000 claims description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 abstract description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 24
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 21
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 9
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 2
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000002916 wood waste Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001722 carbon compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 239000002361 compost Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000035899 viability Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
- F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
- F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
- F01K23/067—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle the combustion heat coming from a gasification or pyrolysis process, e.g. coal gasification
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
- Y02E20/18—Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Coke Industry (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
Abstract
Išradimas priklauso hibridinėms integruotoms sistemoms, susidedančioms iš šilumos jėgainės, elektrinės bei pirolizės būdu gaminamų produktų linijos modulių, sukūrimas; minėtų modulių patobulinimas ir šios integruotos sistemos panaudojimo būdams, apimantiems visų minėtų modulių procesų suderinimą vienoje sistemoje, siekiant apjungti bei optimizuoti skirtingas technologijas ir padidinti visos hibridinės integruotos sistemos našumą bei efektyvumą, pvz.: sutaupyti infrastruktūrinius žmogiškuosius resursus; optimizuoti logistikos sistemą; diversifikuoti riziką ekonominiu požiūriu, nes visą sistemą sudaro trys pajamų kryptys: anglis, elektra ir šiluma. Taip pat į šią patobulintą medžio anglies, šilumos ir elektros energijos gamybos schemą yra įmontuojama šilumokaičių sistema, kuri, naudojant termoalyvos kompleksą, surenka ir perduoda šilumos energiją į ORC generatorių, verčiantį šilumos energiją elektros energija, arba į šilumos energiją akumuliuojantį įrenginį. Šią sistemą ir jos panaudojimo būdą galima perkelti ir adaptuoti kitiems organiniams / neorganiniams produktams gaminti. Kai pirminio deginamo kuro vaidmenį atlieka biomasė, tiek šiluma, tiek elektra yra energija, pagaminta iš atsinaujinančių energijos šaltinių.
Description
TECHNIKOS SRITIS
Šis išradimas yra susijęs su šilumos ir elektros energijos gamybos būdais biomasės pirolizės proceso metu, ypač medžio anglies gamybos metu. Išradimas apjungia visus tris modulius (šilumos jėgainę, elektrinę ir pirolizės būdu gaminamų produktų liniją), patobulina šiuos modulius ir pateikia naują efektyvesnį šilumos bei elektros energijos gamybos būdą, kurį galima pritaikyti esančioje biomasės (ypač medžio anglies) gamybos linijoje pirolizės būdu gaminamų produktų proceso metu.
TECHNIKOS LYGIS
Šilumos ir elektros energijos gamyba visada buvo, yra ir bus vienu iš svarbiausių žmonijos rūpesčių bei veiklų. Šalia šilumos bei elektros energijos gamybos jau nuo XIX amžiaus yra gerai žinomas pirolizės efektas, t.y. terminių organinių medžiagų (medienos, naftos produktų, anglies junginių ir panašiai) skaidymas, kurio metu iš aukščiau minėtų organinių medžiagų (medienos ir panašiai) yra gaminamas kuras (pvz.: medžio anglis). Pirolizės proceso metu išsiskiria taip vadinamos antrinės dujos, kurios gali būti naudojamos įvairiems poreikiams patenkinti, pvz.: jas galima deginti ir gauti papildomą šilumą arba jas galima kaupti, transportuoti ir panaudoti kitiems procesams, reakcijoms ir panašiai.
Žinomas anglų patentas Nr. GB2095762, publikuotas 1982 m. spalio 6 d. Šiame patente aprašyta šilumos ir elektros gamybos sistema, kurios pagrindą sudaro specialus su biomase naudojamas katilas, kaitinamas deginant anglį. Tokiu būdu yra kaitinamas vanduo, paverčiamas garais, kurių srautas yra nukreipiamas į garo turbiną, generuojančią elektros energiją. Tačiau tai yra tik seno tipo anglimi kūrenama elektrinė, kurioje naudojamas patobulintas katilas. Be to, šioje sistemoje nėra realizuotas pirolizės procesas.
Dar žinomas korėjiečių patentas Nr. KR20030026302, publikuotas 2003 m. kovo 31 d. Šiame patente aprašyta sistema susideda iš pirolizės būdu gaminamos medžio anglies grandinės ir likutinės šilumos panaudojimo grandinės, gaminant elektros energiją. Šio patento pagrindą sudaro medžio anglies gamybos būdas, kurio metu bandoma panaudoti likutinę šilumą elektros energijai pagaminti. Tačiau šios sistemos efektyvumas yra santykinai mažas, nes paskaičiuota, kad tokia grandinė ekonomiškai rentabili būtų tik tada, jei turbinos galia būtų mažiausiai 2 MW. Šiam skaičiui pasiekti reikia statyti santykinai didelę pirolizės gamyklą / jėgainę, nes realiai vidutinio dydžio medžio anglies gamybos grandinėje tai yra nepasiekiamas rezultatas.
Žinomas kinų patentas Nr. CN101614154, publikuotas 2009 m. gruodžio 30 d. Šiame patente aprašyta antrinių dujų tipo elektrinė, kurioje žaliavos funkciją atlieka biomasė. Ši biomasė yra deginama, vyksta karbonizacijos procesas, vėliau antrinių dujų gamyba ir jų deginimas. Tai yra elektrinė, kuri orientuota tik į elektros energijos gamybą, kai visos šilumos, išskiriamos biomasės ir antrinių dujų deginimo metu srautas yra nukreipiamas į elektros energiją generuojantį skyrių. Tačiau šis išradimas orientuotas tik į biomasės (arba atliekų) deginimą, kurio metu išskiriama energija verčiama elektros energija.
Žinomas ukrainiečių patentas Nr. UA68639, publikuotas 2004 m. rugpjūčio 16 d. Šiame patente aprašyta sistema, skirta acetilenui gaminti iš metano. Šioje sistemoje taip pat aprašytas plazminis cheminis reaktorius, antrinių dujų gamyba bei garų turbina, skirta elektros energijai gaminti. Tačiau šis išradimas labiau orientuotas į acetileno gamybą, taip pat aktuali ta pati KR20030026302 patente aprašyta problema dėl sistemos efektyvumo / ekonominio rentabilumo elektros energijos gamybos atžvilgiu.
Artimiausias pagal technikos lygį yra amerikiečių ir japonų tarptautinė patentinė paraiška Nr. W02008076944, publikuotas 2008 m. birželio 26 d. Šiame patente vienoje gamybos grandinėje realizuoti keli procesai: medžio anglies (bei kitų cheminių medžiagų / dujų) gamyba ir elektros energijos gamyba. Procesai vyksta tokiu būdu: pradžioje deginamas pirminis kuras (pvz. malkos), jų deginimo metu išsiskiria šiluma, skirta pirolizės procesui užtikrinti. Pirolizės metu vyksta medžio anglies, etanolio, metano, vandenilio, alyvos ekstrakto ir rūgščių gamyba. Taip pat pirolizės metu išsiskiria antrinės dujos, kurios nukreipiamos į minėto pirminio kuro kamerą, kurioje kartu su pirminiu kuru jos irgi sudega ir išskiria dar tam tikrą šilumos kiekį. Patentas nurodo, kad pirolizės proceso bei antrinių dujų deginimo metu išsiskiria šiluma, kurios dar pakanka trąšoms, kompostui bei elektros energijai gaminti. Tačiau šį patentą panaudoti nelabai realu, nes reali situacija yra tokia, kad antrinių dujų kiekis yra sąlyginai nedidelis ir jų išskiriama energija ugnies pavidalu gali sumažinti pirminio kuro sąnaudas tik iki 35-45%. Kitas aspektas yra tas, kad patentas numato generuoti elektros energiją iš dujų ir drėgmės, atsirandančios medžio anglies gamybos metu. Tai nėra gera idėja, nes turbinai sukti reikia pakankamai didelio dalelių srauto, tankio ir temperatūros. Net vandens garų, prikaitintų atskirame katile, atveju tai nėra efektyvu, nes elektros energijos gamybai užtikrinti turbiną reikia sukti vandens garais, kurių optimali temperatūra turi būti virš 400 laipsnių, o slėgis virš 7 atmosferų (realios santykinai efektyviai veikiančios garo turbinos temperatūra yra 545° C, o slėgis 255 atmosferos). Dujų dalelių srauto atveju situacija dar sudėtingesnė, šiame patente taip pat nenaudojami šilumokaičiai ir organinio Rankino ciklo (ORC) generatorius.
Remiantis technologijų bei patentų paieškos rezultatais ir stebint bei nagrinėjant realią situaciją pasaulyje pirolizės ir / arba elektrinių srityje, galima padaryti išvadą, kad šioje srityje pasaulyje užpatentuota nemažai teoriškai veikiančių išradimų, tačiau realybėje dažnai jie yra nerealizuojami paprasčiausiai dėl ekonominio nerentabilumo.
Šiame išradime pateikiama nauja hibridinė integruota sistema, jos patobulinti moduliai bei šios sistemos panaudojimas, kuris šilumos ir elektros energijos gamybai, integruotai į pirolizės procesą, kurio metu vyksta biomasės (ypač medžio anglies) gamyba, yra naudingas ekonominiu aspektu. Taip pat šis būdas apima atitinkamą ORC generatorių bei šilumokaičių sistemos panaudojimą.
IŠRADIMO ESMĖ
Šio išradimo tikslas yra naujos hibridinės integruotos sistemos, susidedančios iš šilumos jėgainės, elektrinės bei pirolizės būdu gaminamų produktų linijos, sukūrimas, šios integruotos sistemos modulių patobulinimas bei šios integruotos sistemos panaudojimo būdas, apimantis visų minėtų modulių procesų suderinimą vienoje sistemoje, siekiant apjungti bei optimizuoti skirtingas technologijas ir padidinti visos bendros integruotos sistemos našumą bei efektyvumą technologiniu ir ekonominiu aspektais.
Esminis šio išradimo išskirtinumas yra tas, kad į naujai projektuojamą, modifikuotą ir patobulintą medžio anglies, šilumos ir elektros energijos gamybos schemą yra įmontuojama šilumokaičių sistema, kuri, naudojant termoalyvos kompleksą, surenka ir perduoda šilumos energiją į organinio Rankino ciklo (ORC) generatoriaus, verčiančio šią šilumos energiją elektros energija, garintuvą ir / arba į šilumos energijos akumuliuojantį įrenginį, kuris kaupia ir vėliau gali tiekti šią šilumą išorėje esantiems pastatams arba kitiems ūkio subjektams bei technologiniams įrenginiams.
Minėta šilumokaičių sistema, kurioje cirkuliuoja termoalyva, susideda iš atskirų šilumokaičio įrenginių, sumontuotų į minėtos integruotos sistemos kuro degimo skyrių, pirolizės kamerą arba išmetamųjų dujų vamzdyną.
Tokios integruotos sistemos sukūrimas, patobulinimas ir panaudojimas užtikrina naujas šiai integruotai sistemai priskiriamas savybes:
tiek anglies gamyba, tiek šilumos / elektros energijos ORC generatorius / generatoriai reikalauja minimalios priežiūros, t.y. bendros integruotos sistemos dėka sumažėja infrastruktūrinių žmogiškųjų resursų poreikis;
reikalaujanti mažesnių sąnaudų bendra logistikos ir žaliavų pristatymo sistema;
verslo rizikos diversifikavimas, nes ekonominiu aspektu visą sistemą sudaro trys pajamų kryptys: anglis, elektra bei šiluma; naudojama tik viena degimo kamera, kuri yra sujungta su anglies krosnimi ir šilumokaičių sistema / termoalyvos grandine;
bendrai anglies gamybos proceso metu susidaro išmetamųjų dujų perteklinis kiekis, kuris naudojamas pirminiam medienos džiovinimui, o tuo atveju, kai sausos žaliavos kiekis yra pakankamas, tokių dujų srautas nukreipiamas į šilumokaitį / šilumokaičius.
Pirolizės būdu gaminamų produktų spektras gali būti platus, ši integruota sistema ir jos panaudojimo būdas gali būti lengvai perkelti ir adaptuoti kitiems organiniams / neorganiniams produktams gaminti. Be to, tuo metu, kai pirminio deginamo kuro vaidmenį atlieka biomasė, tiek šiluma, tiek elektra yra energija, pagaminta iš atsinaujinančių energijos šaltinių.
TRUMPAS BRĖŽINIŲ FIGŪRŲ APRAŠYMAS
Fig. 1 pateikta bendra integruotos sistemos, susidedančios iš patobulintų šilumos jėgainės, elektrinės bei pirolizės būdu gaminamų produktų linijos modulių, schema.
TINKAMIAUSI ĮGYVENDINIMO VARIANTAI
Kaip žinoma, pasaulyje yra sukurta ir sukonstruota visa aibė šilumą ir elektrą generuojančių sistemų. Tačiau kadangi visos šios sistemos yra pakankamai sudėtingos ir joms taikoma daug saugumo bei panašaus pobūdžio standartų / reikalavimų, ši sritis vystosi santykinai lėtai ir inovacijos gan sunkiai skinasi kelią. Iš kitos pusės, kadangi teorija ir praktika ne visada eina tuo pačiu keliu, dėl minėtų generuojančių sistemų lėto integravimo patentiniame pasaulyje šioje srityje yra užpatentuota nemažai teoriškai veikiančių sistemų, kurių ekonominis rentabilumas realybėje yra kur kas mažesnis, negu iš anksto planuojamas teorijoje. Technikos lygiu yra žinoma nemažai išradimų, susietų su atskiromis sistemomis, kuriose yra generuojama šiluma ir elektra. Taip pat žinomos sistemos, veikiančios pirolizės reakcijos principu, kurio metu vyksta terminis organinių medžiagų skaidymas atitinkamoje terpėje be deguonies. Pirolizės būdu gaminami įvairūs produktai, pvz.: medžio anglis, etanolis, metanas, vandenilis, alyvos, rūgštys, antrinės dujos ir daug kitų cheminių medžiagų. Bet paprastai visos šios sistemos veikia atskirai ir jose nėra procesų integravimo bei optimizavimo. Pirmasis šio išradimo privalumas yra tas, kad jame yra integruojamos visos minėtos sistemos (šilumą generuojanti sistema, elektrą generuojanti sistema ir medžio anglį bei kitas medžiagas gaminanti sistema), kurios sudaro vieną integruotą sistemą (1).
Kita vertus: nagrinėjant medžio anglies gamybos procesą technikos lygiu žinoma, kad šį procesą sudaro šios pakopos: į pirolizės kamerą pakraunama biomasė (pvz. mediena); degimo kameroje pradedamas kūrenti kuras (pvz.:
medienos atliekos, kita biomasė); karštu oru vyksta kameros kaitinimas; siekiant pirolizės kameroje palaikyti atitinkamą temperatūrą, karštas oro srautas reguliuojamas vožtuvais; jeigu karšto oro susidaro daugiau , nei tuo metu reikia, jis nukreipiamas tiesiai į išmetamųjų dujų kaminą; vykstant pirolizei, susidaro antrinės dujos, kurios nukreipiamos į degimo kamerą, nes jos yra gan kenksmingos aplinkai ir jų pašalinimas yra nepageidaujamas; degimo kameroje antrinės dujos sudega ir taip sumažina degimo kameroje medienos poreikį.
Antrasis šio išradimo privalumas yra tas, kad jame iš esmės yra patobulinta medžio anglies gamybos grandinė, į kurią įvedami nauji elementai: termoalyvos sistemos integravimas bei jos panaudojimas ir šilumokaičių sistemos integravimas bei jos panaudojimas. Be to, šioje integruotoje sistemos naudojami ORC generatoriai.
Fig. 1 yra pateikta bendra integruotos sistemos (1), susidedančios iš šilumos jėgainės bloko, elektros generavimo bloko bei pirolizės būdu gaminamų produktų gamybos blokų / modulių, schema. Ši integruota sistema (1) susideda iš tokių atskirų, tarpusavyje susietų elementų / sistemų: degimo kameros (2), pirolizės kameros (3), karšto oro padavimo sistemos (4), antrinių dujų padavimo sistemos (5), išmetamųjų dujų šalinimo sistemos (6), šiluminės alyvos (termoalyvos) pirminio kaitinimo sistemos (7), šiluminės alyvos papildomo kaitinimo sistemos (8), organinio Rankino ciklo (ORC) generatoriaus (9), elektros energijos paskirstymo sistemos (10) ir šilumos energijos paskirstymo sistemos (11). Degimo kameroje (2) vyksta pirminio kuro deginimas, pvz.: medienos, medienos atliekų, biomasės arba kito šiai paskirčiai tinkamo kuro. Pirminio kuro deginimo metu yra išskiriama šiluma, kuri, naudojant karšto oro padavimo sistemą (4), nukreipiama į pirolizės kamerą (3). Tokiu būdu yra kaitinama pirolizės kamera, kurioje iš medienos vyksta medžios anglies arba / ir kitų cheminių medžiagų gamyba, pvz. dujų. Šios dujos dažnai vadinamos antrinėmis dujomis. Jeigu iš šių dujų reikia atskirti kažkokią komponentę, tos dujos praeina per atitinkamas atskyrimo sistemas, o vėliau, naudojant antrinių dujų padavimo sistemą (5), yra nukreipiamos atgal į degimo kamerą (2), kurioje yra deginamos ir kurių energija šilumos pavidale yra nukreipiama į tą pačią pirolizės kamerą (3). Tokiu būdu susitaupo kažkiek pirminio kuro, reikalingo medžio anglies gamybai užtikrinti. Karšto oro srautas, praeinantis per karšto oro padavimo sistemą (4), reguliuojamas atitinkamais vožtuvais, kurie perteklinę šilumą nukreipia išmetamųjų dujų šalinimo sistemos (6) link, t.y. į kaminą. Paprastame gamybos procese ši šiluma nėra panaudojama, tačiau šio išradimo schemoje jvedama šilumokaičių sistema, kurią sudaro šilumokaičiai, atitinkamai išdėstyti degimo kameroje (2), pirolizės kameroje (3) ir išmetamųjų dujų šalinimo sistemoje (6). Šilumokaičių sistemos paskirtis yra surinkti ir pernešti šilumą į ORC generatorių (9). Todėl, naudojant standartinę medžio anglies gamybos sistemą, galima labiau kaitinti degimo kamerą (2), ir, naudojant minėtų šilumokaičių sistemą, panaudoti perteklinę šilumą kitais tikslais, pvz.: akumuliuoti šilumą ir / arba iš jos generuoti elektros energiją. Minėti šilumokaičiai yra sujungiami į bendrą nuosekliai ir / arba lygiagrečiai sujungtą grandinę, pvz.: 9->7->8->...->11->9. Minėtoje integruotoje sistemoje (1) tokių grandinių gali būti ne viena, bet kelios.
Šilumokaičių sistemos šilumos surinkimo grandinės pradžia yra ORC generatorius (9), iš kurio vamzdeliais teka šiluminė alyva. Pradžioje ji pasiekia išmetamųjų dujų šalinimo sistemą (6) ir praeina per šiluminės alyvos pirminio įkaitinimo sistemą (7), kurioje įvyksta šiluminės alyvos pirminis įkaitinimas. Vėliau ši pakaitinta šiluminė alyva nukreipiamą į šiluminės alyvos papildomo kaitinimo sistemą (8). Kadangi šiluminės alyvos papildomo kaitinimo sistema (8) yra integruota į degimo kamerą (2), kurioje temperatūra yra aukštesnė, negu išmetamųjų dujų šalinimo sistemoje (6), todėl čia (8) šiluminė alyva įkaitinama iki reikalingos maksimalios temperatūros (apie 320° C arba didesnės, tai priklauso nuo ORC generatoriaus (9) vidinių parametrų) ir nukreipiama atgal į ORC generatorių (9). Taip pat šilumokaičių sistemos grandinė gali būti praleidžiama ir per pirolizės kamerą (3). Šilumokaičių sistemoje šilumą nešančio agento funkciją atlieka šiluminė alyva (termoalyva), kuri, naudojant siurblį, cirkuliuoja per šiluminės alyvos kaitinimo grandinę bei ORC generatorių, nes vanduo arba vandens garai tokioje schemoje, kai yra ORC generatorius, yra netinkamas arba neefektyvus sprendimas. Jeigu šiluminė alyva šilumokaityje (8) nespėja įkaisti iki reikiamos temperatūros, mažinama cirkuliacija (sumažėja ORC generatoriaus (9) galia) arba į degimo kamerą (2) paduodamas didesnis pirminio kuro kiekis (ORC generatoriaus (9) galia išlieka to paties lygio arba dar didėja). ORC generatorius (9) verčia nustatytą šilumos kiekį elektros energija ir perduoda ją į elektros energijos kaupimo bei paskirstymo sistemą (10). Likusi šilumos energija ir šilumos energija, gauta ORC generatoriaus aušinimo proceso metu, nukreipiama į šilumos energijos kaupimo bei paskirstymo sistemą (11), kurioje šilumos energija yra kaupiama / akumuliuojama, o vėliau gali būti panaudojama tam tikriems uždaviniams atlikti: patalpoms šildyti, pirminiam medienos džiovinimui realizuoti, gamybiniams procesams ir panašiems poreikiams užtikrinti / patenkinti. Taip pat šią šilumą galima perduoti į centrinę šildymo sistemą (50-90° C).
Tokios integruotos sistemos (1) panaudojimas leidžia sutaupyti infrastruktūrinius žmogiškuosius resursus; leidžia optimizuoti logistikos ir žaliavų pristatymų sistemą / schemą; užtikrina verslo rizikos diversifikavimą, nes ekonominiu aspektu visą sistemą sudaro trys pajamų kryptys: anglis, elektra ir šiluma; leidžia naudoti tik vieną (vietoj trijų) degimo kamerą, kuri yra sujungta su anglies krosnimi ir termoalyvos šilumokaičių sistema; leidžia optimaliai panaudoti visą šilumą, išskiriamą pirminio kuro deginimo metu.
Pirolizės būdu gaminamų produktų spektras gali būti platus, todėl šią integruotą sistemą ir jos panaudojimo būdą galima lengvai perkelti ir adaptuoti kitiems organiniams bei neorganiniams produktams gaminti / išgauti. Be to, kai pirminio deginamo kuro vaidmenį atlieka biomasė, tiek šiluma, tiek elektra yra energija, pagaminta iš atsinaujinančių energijos šaltinių, todėl tokio pobūdžio integruotą sistemą galima priskirti prie alternatyvių, optimizuotai bei ūkiškai naudojamų hibridinių integruotų struktūrų, užtikrinančių bei pasižyminčių technologine pažanga bei ekonomiškumu, o taip pat gamtos neatsinaujinančių resursų saugojimu.
Claims (6)
- IŠRADIMO APIBRĖŽTIS1. Integruota sistema (1), apimanti pirolizės būdu įvairių gaminamų produktų liniją, susidedančią iš:degimo kameros, pirolizės kameros, karšto oro padavimo sistemos, antrinių dujų padavimo sistemos, išmetamųjų dujų šalinimo sistemos ir šios sistemos valdymo bloko, besiskirianti tuo, kad papildomai turi elektros energijos ir šilumos energijos gamybos modulius, susidedančius iš:šilumokaičių sistemos, susidedančios iš šiluminės alyvos pirminio kaitinimo sistemos (7) ir šiluminės alyvos papildomo kaitinimo sistemos (8);organinio Rankino ciklo generatoriaus (ORC) (9); elektros energijos paskirstymo sistemos (10) ir šilumos energijos paskirstymo sistemos (11);kur:šilumokaičių sistemos pagrindą sudaro grandinė, jungianti ORC generatorių (9), pirminio įkaitinimo sistemą (7), papildomą kaitinimo sistemą (8), šilumos energijos paskirstymo sistemą (11), elektros energijos paskirstymo sistemą (10) ir vėl ORC generatorių (9); šilumokaičiai, kurių paskirtis yra surinkti šilumą iš minėtų modulių (2, 3, 6) ir pernešti ją į ORC generatorių (9), gali būti išdėstyti degimo kameroje (2), pirolizės kameroje (3) ir išmetamųjų dujų šalinimo sistemoje (6);šilumokaičių sistemoje šilumą nešančio agento funkciją atlieka šiluminė alyva (termoalyva), kuri, naudojant siurblį, cirkuliuoja per šiluminės alyvos kaitinimo grandinę bei ORC generatorių;ORC generatorius (9) verčia šilumokaičių sistemos surenkamą bei tiekiamą šilumos energiją elektros energija, kurią vėliau perduoda į elektros energijos kaupimo bei paskirstymo sistemą (10);elektros energijos paskirstymo sistemos (10) ir šilumos energijos paskirstymo sistemos (11) paskirtis yra rinkti, kaupti ir perduoti šias energijas (šilumos bei elektros) išoriniams moduliams arba sistemoms: šilumos energijos paskirstymo sistema (11) gauna šilumą iš šilumokaičių sistemos grandinės arba iš ORC generatoriaus jo aušinimo metu.
- 2. Integruota sistema (1) pagal 1 punktą, besiskirianti tuo, kad ją sudarantys šilumos jėgainės, elektrinės bei pirolizės būdu gaminamų produktų linijos moduliai lygiagrečiai gamina tris įvairius produktus: chemines medžiagas ir / arba produktus, ypač medžio anglį; elektros energiją ir šilumos energiją.
- 3. Integruota sistema (1) pagal 1 arba 2 punktą, besiskirianti tuo, kad minėti šilumokaičiai yra sujungti į bendrą nuosekliai ir / arba lygiagrečiai sujungtą grandinę.
- 4. Integruota sistema (1) pagal vieną iš aukščiau minėtų 1-3 punktų, b e s i s k i r i a n t i tuo, kad minėtoje integruotoje sistemoje (1) šilumokaičių grandinės gali būti kelios.
- 5. Integruotos sistemos (1) pagal vieną iš anksčiau minėtų 1-4 punktų panaudojimas, skirtas cheminėms medžiagoms, elektros energijai ir šilumos energijai gaminti.
- 6. Integruotos sistemos (1) panaudojimas pagal 5 punktą, besiskiriantis tuo, kad, siekiant padidinti elektros energijos bei šilumos energijos gamybos lygį, į degimo kamerą (2) paduodamas didesnis pirminio kuro / biomasės kiekis.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LT2010095A LT5861B (lt) | 2010-10-25 | 2010-10-25 | Integruota sistema, susidedanti iš šilumos jėgainės, elektrinės bei pirolizės būdu gaminamų produktų linijios modulių, šios sistemos modulių patobulinimas ir jos panaudojimo būdas |
| PCT/IB2011/052210 WO2012056332A2 (en) | 2010-10-25 | 2011-05-20 | Integrated system, composed of a thermal power plant, electric power plant, and modules of pyrolisis-based production line, improvement of this system's modules, and method of usage of such system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LT2010095A LT5861B (lt) | 2010-10-25 | 2010-10-25 | Integruota sistema, susidedanti iš šilumos jėgainės, elektrinės bei pirolizės būdu gaminamų produktų linijios modulių, šios sistemos modulių patobulinimas ir jos panaudojimo būdas |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| LT2010095A LT2010095A (lt) | 2012-04-25 |
| LT5861B true LT5861B (lt) | 2012-08-27 |
Family
ID=44629031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| LT2010095A LT5861B (lt) | 2010-10-25 | 2010-10-25 | Integruota sistema, susidedanti iš šilumos jėgainės, elektrinės bei pirolizės būdu gaminamų produktų linijios modulių, šios sistemos modulių patobulinimas ir jos panaudojimo būdas |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| LT (1) | LT5861B (lt) |
| WO (1) | WO2012056332A2 (lt) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019093987A2 (en) * | 2017-11-13 | 2019-05-16 | Gures Tavukculuk Teknolojisi Makina Sanayi Ve Dis Ticaret Limited Sirketi | A biomass disposal system and the process thereof |
| EP4093950A4 (en) * | 2020-01-24 | 2024-02-21 | Assure Thermal Energy Solutions LLP c/o Safe Air House | METHOD FOR WATERLESS AUTONOMOUS POWER GENERATION |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2095762A (en) | 1981-04-01 | 1982-10-06 | Westinghouse Electric Corp | A combined cycle power plant |
| KR20030026302A (ko) | 2003-03-12 | 2003-03-31 | 송승호 | 숯가마 틀을 이용한 온수 및 발전장치 |
| UA68639A (en) | 2003-09-15 | 2004-08-16 | Ukrainian Inst For Design Of P | An energotechnological apparatus for production of acetylene and generation of electric power |
| WO2008076944A1 (en) | 2006-12-15 | 2008-06-26 | Ecoem, Llc | Pyrolysis biomass chain reactor for clean energy production in closed loop |
| CN101614154A (zh) | 2004-03-23 | 2009-12-30 | 财团法人电力中央研究所 | 生物质的碳化和气化以及发电装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5687570A (en) * | 1994-02-28 | 1997-11-18 | Ormat Industries Ltd. | Externally fired combined cycle gas turbine system |
| US6526754B1 (en) * | 1998-11-10 | 2003-03-04 | Ormat Industries Ltd. | Combined cycle power plant |
-
2010
- 2010-10-25 LT LT2010095A patent/LT5861B/lt not_active IP Right Cessation
-
2011
- 2011-05-20 WO PCT/IB2011/052210 patent/WO2012056332A2/en active Application Filing
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2095762A (en) | 1981-04-01 | 1982-10-06 | Westinghouse Electric Corp | A combined cycle power plant |
| KR20030026302A (ko) | 2003-03-12 | 2003-03-31 | 송승호 | 숯가마 틀을 이용한 온수 및 발전장치 |
| UA68639A (en) | 2003-09-15 | 2004-08-16 | Ukrainian Inst For Design Of P | An energotechnological apparatus for production of acetylene and generation of electric power |
| CN101614154A (zh) | 2004-03-23 | 2009-12-30 | 财团法人电力中央研究所 | 生物质的碳化和气化以及发电装置 |
| WO2008076944A1 (en) | 2006-12-15 | 2008-06-26 | Ecoem, Llc | Pyrolysis biomass chain reactor for clean energy production in closed loop |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| LT2010095A (lt) | 2012-04-25 |
| WO2012056332A2 (en) | 2012-05-03 |
| WO2012056332A3 (en) | 2013-03-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Erlach et al. | Combined hydrothermal carbonization and gasification of biomass with carbon capture | |
| RU2239754C2 (ru) | Способ преобразования солнечной энергии, накопленной путём фотосинтеза, в электрическую энергию | |
| CN101440293B (zh) | 油页岩流化床干馏系统 | |
| González et al. | Thermodynamic assessment of the integrated gasification-power plant operating in the sawmill industry: An energy and exergy analysis | |
| Liu et al. | Thermodynamic study of a novel lignite poly-generation system driven by solar energy | |
| Heİdarnejad | Exergy based optimization of a biomass and solar fuelled CCHP hybrid seawater desalination plant | |
| JP2012520166A (ja) | バイオマスの利用方法および利用システムおよびブロック型熱発電プラント | |
| Xu et al. | Thermodynamic analysis of a novel solar-hybrid system for low-rank coal upgrading and power generation | |
| CN103740389A (zh) | 低阶煤梯级利用的多联产工艺 | |
| CN106560502B (zh) | 一种以太阳能和生物质驱动的冷热电三联产系统 | |
| CN103742211A (zh) | 一种太阳能及生物质能联合发电的系统和方法 | |
| Kamari et al. | Assessment of a biomass-based polygeneration plant for combined power, heat, bioethanol and biogas | |
| JP5099939B1 (ja) | 活性炭製造システム | |
| RU2553289C2 (ru) | Способ и система для получения источника энергии в термодинамическом цикле конверсией со2 из сырьевых материалов, содержащих углерод | |
| CN102628401A (zh) | 一种煤基燃料近零排放发电系统及方法 | |
| CN102803663A (zh) | 发电设备以及产生电能的方法 | |
| CN105674582B (zh) | 一种生物质和太阳能耦合的三联产系统 | |
| JP2004076968A (ja) | バイオマスを燃料とする燃焼方法および同燃焼システム、並びに発電方法および同発電システム | |
| LT5861B (lt) | Integruota sistema, susidedanti iš šilumos jėgainės, elektrinės bei pirolizės būdu gaminamų produktų linijios modulių, šios sistemos modulių patobulinimas ir jos panaudojimo būdas | |
| CN104131849A (zh) | 天然气-氧与煤粉燃烧相结合的联合循环发电系统及方法 | |
| Gimelli et al. | Thermodynamic and experimental analysis of a biomass steam power plant: Critical issues and their possible solutions with CCGT systems | |
| Darmawan et al. | Direct ammonia production via a combination of carbonization and thermochemical cycle from empty fruit bunch | |
| Ahmad et al. | Heat integration study on biomass gasification plant for hydrogen production | |
| CN203655367U (zh) | 一种太阳能及生物质能联合发电的系统 | |
| JP6259552B1 (ja) | 発電設備併設ガス化システム |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9A | Lapsed patents |
Effective date: 20131025 |