RU136799U1 - Комплекс энерготехнологический многофункциональный переработки биомассы - Google Patents

Abstract

Комплекс энерготехнологический многофункциональный для переработки биомассы, включающий газификатор, предназначенный для производства генераторного газа, газопоршневой энергоблок для производства электрической энергии, программатор с компьютером, соединенным с исполнительными механизмами всех составляющих комплекса с измерительной аппаратурой и предназначенный для управления режимами работы всех устройств комплекса, отличающийся тем, что комплекс содержит устройство грубого измельчения биомассы, устройство тонкого измельчения биомассы, устройство пеллетизации измельченной биомассы с получением биопеллет, устройство торрефикации биопеллет, устройство синтеза жидких топлив, а также линии подачи электроэнергии на все устройства и линии подачи отработанных газов энергоблока в газификатор и торрефикатор.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к использованию различных видов биомассы и местных топливно-энергетических ресурсов, в частности низкосортных углей, торфа, промышленных, в т.ч. древесных, и твердых бытовых отходов в энергетике, преимущественно в распределенной малой энергетике, для получения искусственных твердого, жидкого, газообразного топлив, а также электро- и теплоэнергии.

Известен комплекс безотходной переработки твердых бытовых и производственных отходов, содержащий модуль газификации отходов и теплоэнергетический модуль, соединенный с модулем газификации (RU 37500 U1, свидетельство на полезную модель «Комплекс безотходной переработки твердых бытовых и твердых производственных отходов», МПК B65F 5/00, аналог).

Недостатком этого комплекса является отсутствие в нем устройств производства электроэнергии.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является комплекс энерготехнологический для переработки бурого угля, включающий газификатор, предназначенный для производства генераторного газа, газопоршневой энергоблок для производства электрической энергии, программатор с компьютером, соединенным с исполнительными механизмами всех составляющих комплекса с измерительной аппаратурой и предназначенный для управления режимами работы всех устройств комплекса (RU патент 2421501, МПК F22B 33/18, С10В 49/00, прототип).

Недостатком этого комплекса является ограниченность его функциональных возможностей при применении для целей распределенной энергетики, использующей местные топливно-энергетические ресурсы.

Предлагаемая полезная модель решает техническую задачу расширения функциональных возможностей комплекса для целей распределенной энергетики, использующей местные твердые топлива, такие как отходы лесозаготовок и лесопереработки, растениеводства, птицеводства, торф и другие.

Поставленная техническая задача решается тем, что комплекс энерготехнологический многофункциональный переработки биомассы, включает газификатор, предназначенный для производства генераторного газа, газопоршневой энергоблок для производства электрической энергии, программатор с компьютером, соединенным с исполнительными механизмами всех составляющих комплекса с измерительной аппаратурой и предназначенный для управления режимами работы всех устройств комплекса, причем комплекс содержит устройство грубого измельчения биомассы, устройство тонкого измельчения биомассы, устройство пеллетизации тонко измельченной биомассы с получением биопеллет, устройство торрефикации биопеллет, устройство синтеза жидких топлив, а также линии распределения электроэнергии на все устройства и линии подачи отработанных газов энергоблока в газификатор и устройство торрефикации.

Сущность предлагаемой полезной модели иллюстрируется схемой, показанной на фиг.1.

Комплекс содержит устройство 1 грубого измельчения, устройство 2 тонкого измельчения, пеллетизер 3, торрефикатор 4, газификатор 5, газопоршневую мини-ТЭЦ 6, линию 7 распределения электроэнергии на все устройства комплекса, линию 8 подачи отработанных газов, программатор 9.

Возможны два варианта работы комплекса. Для каждого варианта программатор через компьютер по инсталлированной в нем программе выдает команды исполнительным механизмам (например, дроссельным заслонкам, клапанам и другим элементам системы управления), которые устанавливают задаваемый вариант работы комплекса с соответствующими материальными и энергетическими потоками. Ниже приводятся примеры работы комплекса по двум вариантам.

1. Вводные условия: в качестве биомассы используется высоковлажная древесная щепа. В газификаторе нагрев щепы происходит в объеме слоя щепы газифицирующим агентом.

Требуется получить торрефицированные пеллеты тепловую и электрическую энергию.

Примерный алгоритм работы программы:

устройство грубого измельчения и устройство синтеза жидкого топлива не работают. В двигатель мини-ТЭЦ 6 подается топливно-воздушная смесь с коэффициентом избытка воздуха α>1, задаваемым программатором 9. Часть щепы подается в устройство тонкого измельчения, тонко измельченная щепа подается в пеллетизер, пеллеты из пеллетизера подаются в торрефикатор. Оставшаяся часть щепы подается в газификатор 5, в котором имеется сушилка. В газификаторе реализуется технология теплопередачи в объеме газифицируемого материала, т.е. не через стенки реактора, как это требуется в аллотермических технологиях для получения синтез-газа, состоящего в основном из водорода и монооксида углерода. Отработанные кислородсодержащие высокотемпературные газы мини-ТЭЦ подаются по линии 8 на вход газификатора 5, где они делятся на два потока: один направляется на формирование сушильного агента, в другой подается некоторое количество газов, получаемых в газификаторе. При сгорании газов происходит «дожигание» кислорода, которое содержится в отработанных газах при α>1, подогретые газы подаются в слой подсушенной щепы, которая пиролизуется с выделением паров смолистых веществ, которые сгорают, обеспечивая компенсацию эндотермических эффектов газификации. Основная часть получаемых газов подается в цилиндры двигателя мини-ТЭЦ 6, обеспечивая получение электрической и тепловой энергии. Некоторая часть электроэнергии распределяется по линии 7, обеспечивая работу устройств внутри комплекса, а большая часть и теплоэнергия направляются внешним потребителям.

2. Работа комплекса по полному циклу.

Вводные условия: в качестве биомассы используются отходы лесозаготовок: ветки, сучья, кора и т.д. Требуется получить торрефицированные пеллеты, жидкое топливо, электрическую и тепловую энергию.

Весь биоматериал подвергается грубому измельчению, (возможно, с одновременной сушкой). Часть щепы, получающейся после грубого измельчения, подается в газификатор, оставшаяся часть подвергается тонкому измельчению с последующей пеллетизацией. Пеллеты подаются в торрефикатор. Теплоноситель для процесса торрефикации с заданной температурой в диапазоне 250÷300°C формируется из отходящих газов мини-ТЭЦ, которая работает в когенерационном режиме. Торрефицированные пеллеты направляются на складирование. Газификатор работает по аллотермической технологии газификации с теплопередачей через стенки или с использованием теплоты экзотермической реакции дисперсного алюминия или силумина с водяными парами. На выходе аллотермического газификатора получается синтез-газ (СО и Н₂), который подается на синтез жидкого топлива по процессу Фишера-Тропша. Некоторая часть синтез-газа используется в качестве топлива газопоршневой мини-ТЭЦ. Более экономичным вариантом является введение в состав второго газификатора, работающего по схеме п.1. Таким образом, комплекс вырабатывает торрефицированные пеллеты, пригодные для длительного хранения и перевозки, жидкое топливо, электрическую и тепловую энергию.

Комплекс может быть востребованным в регионах с неразвитой энергетической инфраструктурой, где слишком дорого или даже невозможно подключение к централизованной энергосистеме. Экономические преимущества особенно очевидны при использовании местных энергоресурсов.

Claims (1)

1. Комплекс энерготехнологический многофункциональный для переработки биомассы, включающий газификатор, предназначенный для производства генераторного газа, газопоршневой энергоблок для производства электрической энергии, программатор с компьютером, соединенным с исполнительными механизмами всех составляющих комплекса с измерительной аппаратурой и предназначенный для управления режимами работы всех устройств комплекса, отличающийся тем, что комплекс содержит устройство грубого измельчения биомассы, устройство тонкого измельчения биомассы, устройство пеллетизации измельченной биомассы с получением биопеллет, устройство торрефикации биопеллет, устройство синтеза жидких топлив, а также линии подачи электроэнергии на все устройства и линии подачи отработанных газов энергоблока в газификатор и торрефикатор.

   

Images