RU2460695C1 - Plant for obtaining biogas, electric and heat energy and fertilisers from agricultural wastes - Google Patents
Plant for obtaining biogas, electric and heat energy and fertilisers from agricultural wastes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2460695C1 RU2460695C1 RU2011113567/05A RU2011113567A RU2460695C1 RU 2460695 C1 RU2460695 C1 RU 2460695C1 RU 2011113567/05 A RU2011113567/05 A RU 2011113567/05A RU 2011113567 A RU2011113567 A RU 2011113567A RU 2460695 C1 RU2460695 C1 RU 2460695C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- outlet
- inlet
- biogas
- solid oxide
- reactor
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относиться к анаэробной конверсии разнообразных отходов сельского хозяйства с получением биогаза и генерации из него электрической и тепловой энергии, а также с получением ценного органического удобрения.The invention relates to anaerobic conversion of various agricultural wastes with the production of biogas and generation of electric and thermal energy from it, as well as with the production of valuable organic fertilizer.
Известено устройство для получения метана, электрической и тепловой энергии (патент РФ №2297395, МПК C02F 11/04; опуб. 10.05.05 г.) которое состоит (см. чертеж) из установки (1) для приготовления биомассы, соединенной с гидролизером (2) и далее с последовательной системой (3) бродильных чанов и компостера, взаимодействующих с установкой (4) для возврата и обогащения флегмы. Резервуар (5) для технического биогаза соединен с установкой (6) для очистки биогаза и далее с резервуаром (7) для очищенного биогаза, связанным с установкой (8) для разложения биогаза и смесителем (11) для газов. Установка (8) имеет выходы к установке (10) для обработки СО3 и к установке (9) для обработки метана, соединенной со смесителем (11) для газов, соединенным (12) с резервуаром для стандартного газового топлива. Резервуар (12) соединен с установкой (13) для генерации электроэнергии и тепла и с установкой (14) для переработки тепла.A device for producing methane, electric and thermal energy (RF patent No. 2297395, IPC C02F 11/04; publ. 05/10/05) is known, which consists (see drawing) of a plant (1) for preparing biomass connected to a hydrolyzer ( 2) and further with a serial system (3) of fermentation tanks and composter, interacting with the installation (4) for the return and enrichment of reflux. The reservoir (5) for technical biogas is connected to the installation (6) for cleaning biogas and then to the reservoir (7) for purified biogas associated with the installation (8) for decomposing biogas and a mixer (11) for gases. Installation (8) has outputs to the installation (10) for processing CO 3 and to the installation (9) for methane processing, connected to a gas mixer (11), connected (12) to a tank for standard gas fuel. The reservoir (12) is connected to the installation (13) for generating electricity and heat and to the installation (14) for processing heat.
Недостатками аналога является достаточно сложное аппаратурное оформление получения метана, электрической и тепловой энергии из растений, специально выращенных для этой цели.The disadvantages of the analogue is a rather complicated hardware design of methane, electrical and thermal energy from plants specially grown for this purpose.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является «Биоэнергокомилекс» (Патент РФ №65044, МПК C02F 11/04; А01С 3/00 опуб. 27.07.07 г.).The closest technical solution to the claimed one is Bioenergocomilex (RF Patent No. 65044, IPC
Биоэнергокомплекс состоит из одного реактора - метантенка, обогреваемого водяной рубашкой, и газгольдера низкого давления. Биогаз, полученный при анаэробном превращении биомассы, используется как топливо в двигателе внутреннего сгорания, работающем в режиме двухфазного смесеобразования.The bioenergocomplex consists of one reactor - a digester heated by a water jacket, and a low-pressure gas tank. Biogas obtained by anaerobic conversion of biomass is used as fuel in an internal combustion engine operating in a two-phase mixture formation mode.
Недостатками прототипа являются: относительно низкий электрический КПД схемы, обусловленный тем, что основным генерирующим устройством является генератор на базе двигателя внутреннего сгорания. Использование одного реактора для проведения процессов как кислотного брожения, так и метаногенеза не позволяет создать оптимальные условия для каждого из процессов.The disadvantages of the prototype are: relatively low electrical efficiency of the circuit, due to the fact that the main generating device is a generator based on an internal combustion engine. The use of a single reactor for carrying out processes of both acid fermentation and methanogenesis does not allow creating optimal conditions for each of the processes.
Задачей изобретения является увеличение электрического КПД схемы за счет применения твердооксидного топливного элемента в качестве основного устройства для генерации электрической энергий, а также общее упрощение технологической схемы, повышение ее производительности и экономической эффективности. Поставленная задача решается с помощью существенных признаков, указанных в формуле изобретения, таких как установка для получения биогаза, электрической, тепловой энергии и удобрений из отходов, характеризующаяся, тем, что содержит последовательно установленное и связанное трубопроводами следующее оборудование: измельчитель растительных отходов, соединенный с приемником отходов, выход которого через трубопровод соединен со входом первого центробежного или шнекового насоса для перекачки субстрата, выход насоса через трубопровод соединен со входом реактора предварительного кислотного брожения, выход которого через трубопровод соединен со входом второго центробежного или шнекового насоса для перекачки субстрата, выход которого через трубопровод соединен со входом в основной реактор-метантенк, при этом газовый выход реактора-метантенка соединен со входом компрессора, сжимающего биогаз, выход которого соединен со входом газгольдера высокого давления, а выход газгольдера высокого давления через циклон и систему очистки биогаза соединен с каталитическим конвертором биогаза, выход которого связан со входом батареи твердооксидных топливных элементов, причем каталитический конвертор биогаза и батарея твердооксидных топливных элементов находятся в термостатируемой камере, при этом батарея твердооксидных топливных элементов электрически связана с батарей аккумуляторов и инвертором, при этом выход для разогретых газов батареи твердооксидных топливных элементов связан теплопроводом со входом в систему рекуперации тепла, выход которой соединен с погружным теплообменником, расположенным в реакторе предварительного кислотного брожения, который последовательно соединен с погружным теплообменником в основном реакторе-метантенке.The objective of the invention is to increase the electrical efficiency of the circuit due to the use of solid oxide fuel cell as the main device for generating electrical energy, as well as the overall simplification of the technological scheme, increasing its productivity and economic efficiency. The problem is solved using the essential features indicated in the claims, such as an installation for biogas, electric, thermal energy and fertilizer from waste, characterized in that it contains the following equipment sequentially installed and connected by pipelines: a plant waste shredder connected to the receiver waste, the outlet of which through the pipeline is connected to the inlet of the first centrifugal or screw pump for pumping the substrate, the outlet of the pump through the pipeline dinene with the inlet of the preliminary acidic fermentation reactor, the outlet of which through the pipeline is connected to the inlet of the second centrifugal or screw pump for pumping the substrate, the outlet of which through the pipeline is connected to the inlet of the main digester reactor, while the gas outlet of the digester reactor is connected to the inlet of the compressor compressing biogas, the outlet of which is connected to the inlet of the high-pressure gas tank, and the outlet of the high-pressure gas tank through the cyclone and the biogas cleaning system is connected to the catalytic converter m biogas, the output of which is connected to the input of the solid oxide fuel cell battery, and the biogas catalytic converter and the solid oxide fuel cell battery are located in a thermostatically controlled chamber, while the solid oxide fuel cell battery is electrically connected to the battery batteries and the inverter, while the output for the heated gas solid oxide fuel cells the elements are connected by a heat conduit to the entrance to the heat recovery system, the output of which is connected to a submersible heat exchanger located in the reactor e pre-acid fermentation, which is connected in series with a submersible heat exchanger in the main digester reactor.
Вышеперечисленная совокупность существенных признаков позволяет получить следующий технический результат - упрощение технологической схемы, повышение ее производительности и экономической эффективности. На схеме (см. чертеж) обозначены основные функциональные элементы системы для генерации электрической энергии из отходов сельского хозяйства. Установка состоит из приемника отходов 2, реактора предварительного кислотного брожения 4, основного реактора-метантенка 6, шнековых или центробежных насосов для перекачки субстрата 3 и 5, компрессорной установки 7, газгольдера высокого давления 8, циклона для отделения воды 9, сорбционной установки для очистки биогаза от сероводорода 10, конвертера 11, батареи твердооксидных топливных элементов 12, батареи аккумуляторов 13 и инвертора для преобразования постоянного тока в переменный с напряжением 220 В 14, системы рекуперации тепла 15, выход которой соединен с погружным теплообменником 16, расположенным в реакторе предварительного кислотного брожения 4, который последовательно соединен с погружным теплообменником 17 в основном реакторе-метантенке 6.The above set of essential features allows you to get the following technical result - a simplification of the technological scheme, increasing its productivity and economic efficiency. The diagram (see drawing) shows the main functional elements of the system for generating electrical energy from agricultural waste. The installation consists of a
При использовании в качестве сырья отходов растениеводства применяется устройство для измельчения биомассы 1.When using crop waste as a raw material, a device for grinding
Представленная схема установки работает соответствующим образом: отходы сельского хозяйства, такие как навоз крупного рогатого скота, свиней, лошадей, помет домашней птицы, отходы скотобоен и мясоперерабатывающих заводов, по мере накопления направляются в приемник отходов 2, где разбавляются водой, отходы растениеводства предварительно измельчаются в устройстве для измельчения биомассы 1, после этого подготовленный субстрат с помощью циркуляционного или шнекового насоса 3 направляется в реактор предварительного кислотного брожения 4, где под действием соответствующих микроорганизмов происходят процессы гидролитического разложения биополимеров, а также кислотное брожение исходного субстрата, после этого с помощью циркуляционного или шнекового насоса 5 субстрат перекачивается в основной реактор-метантенк 6, откуда по мере поступления свежего субстрата отводится биоудобрение(по стрелке см. чертеж), а также с помощью компрессорной установки 7 откачивается образующий биогаз, давление в метантенке 6 поддерживается на уровне 10-20 кПа, биогаз собирается в ресивере 8 под давлением 2 МПа, после ресивера 8 установлена система очистки биогаза, состоящая из циклона 9 и устройства сорбции серосодержащих соединений 10. После очистки биогаз через редуктор направляется в конвертор 11, где метан, входящий в состав биогаза, под действием катализатора конвертируется в синтез-газ, состоящий из монооксида углерода и водорода, водород окисляется на аноде водородно-кислородного твердооксидного топливного элемента 12 [может быть выполнен как описано в патенте РФ №2178560 «Ячейка высокотемпературного элемента электрохимического устройства с твердым электролитом», опубл. 20.01.02 г.], конвертор метана 11, а также твердооксидный топливный элемент 12 функционируют в термостатируемой камере при температуре 900С°, первоначальный нагрев камеры осуществляется за счет электрических нагревательных элементов(не показаны), после выхода на режим твердооксидного топливного элемента 12 разогрев камеры осуществляется за счет тепла, выделяемого при окислении водорода на аноде топливного элемента. Газы, отходящие из топливного элемента 12, направляются в систему рекуперации тепла 15, где за их счет происходит нагрев воды, используемой в качестве теплоносителя в системе обогрева реактора предварительного кислотного брожения 4 и основного реактора - метантенка 6, обогрев реакторов осуществляется за счет погружных змеевиковых теплообменников 16,17. Электрическая энергия генерируется батарей топливных элементов, собранной таким образом, чтобы выходное напряжение было равным 12 или 24 вольтам, батарея топливных элементов заряжает аккумуляторную батарею 13. Постоянный электрический ток от аккумуляторной батареи 13 преобразуется в переменный с напряжением 220 В с помощью полупроводникового инвертора 14.The presented installation scheme works accordingly: agricultural waste, such as manure of cattle, pigs, horses, poultry litter, waste from slaughterhouses and meat processing plants, as they accumulate, are sent to waste
Данное описание и схема установки рассматриваются как материал, иллюстрирующий изобретение, сущность которого и объем патентных притязаний определены в нижеследующей формуле изобретения совокупностью существенных признаков и их эквивалентами.This description and installation diagram are considered as material illustrating the invention, the essence of which and the scope of patent claims are defined in the following claims by a combination of essential features and their equivalents.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011113567/05A RU2460695C1 (en) | 2011-04-07 | 2011-04-07 | Plant for obtaining biogas, electric and heat energy and fertilisers from agricultural wastes |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011113567/05A RU2460695C1 (en) | 2011-04-07 | 2011-04-07 | Plant for obtaining biogas, electric and heat energy and fertilisers from agricultural wastes |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2460695C1 true RU2460695C1 (en) | 2012-09-10 |
Family
ID=46938892
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011113567/05A RU2460695C1 (en) | 2011-04-07 | 2011-04-07 | Plant for obtaining biogas, electric and heat energy and fertilisers from agricultural wastes |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2460695C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2590536C1 (en) * | 2015-01-20 | 2016-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова" | Method of producing heat and electric energy by complex processing of wastes |
RU2599561C2 (en) * | 2015-01-19 | 2016-10-10 | Николай Сергеевич Пашкин | Method for thermal disinfection |
CN115926947A (en) * | 2022-11-30 | 2023-04-07 | 东莞市巴能检测技术有限公司 | Grassland animal husbandry transformation circulation organic ecological resource recycling system |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1560485A1 (en) * | 1988-03-15 | 1990-04-30 | Всесоюзный Заочный Инженерно-Строительный Институт | Device for purifying waste water and processing sediment |
WO2004038844A1 (en) * | 2002-10-25 | 2004-05-06 | Pirelli & C. S.P.A. | Ceramic anode solid oxide fuel cell |
RU65044U1 (en) * | 2007-02-08 | 2007-07-27 | Камчатский государственный технический университет | BIOENERGOKOMPLEKS |
RU72418U1 (en) * | 2007-11-14 | 2008-04-20 | Сергей Владимирович Ланген | SYSTEM FOR PRODUCING HYDROGEN FROM BIOGAS |
RU2373263C2 (en) * | 2004-11-10 | 2009-11-20 | Энертек Инвайеронментл, Инк. | Method of transformation of solid bio-waste products into renewable fuel |
-
2011
- 2011-04-07 RU RU2011113567/05A patent/RU2460695C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1560485A1 (en) * | 1988-03-15 | 1990-04-30 | Всесоюзный Заочный Инженерно-Строительный Институт | Device for purifying waste water and processing sediment |
WO2004038844A1 (en) * | 2002-10-25 | 2004-05-06 | Pirelli & C. S.P.A. | Ceramic anode solid oxide fuel cell |
RU2373263C2 (en) * | 2004-11-10 | 2009-11-20 | Энертек Инвайеронментл, Инк. | Method of transformation of solid bio-waste products into renewable fuel |
RU65044U1 (en) * | 2007-02-08 | 2007-07-27 | Камчатский государственный технический университет | BIOENERGOKOMPLEKS |
RU72418U1 (en) * | 2007-11-14 | 2008-04-20 | Сергей Владимирович Ланген | SYSTEM FOR PRODUCING HYDROGEN FROM BIOGAS |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2599561C2 (en) * | 2015-01-19 | 2016-10-10 | Николай Сергеевич Пашкин | Method for thermal disinfection |
RU2590536C1 (en) * | 2015-01-20 | 2016-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова" | Method of producing heat and electric energy by complex processing of wastes |
CN115926947A (en) * | 2022-11-30 | 2023-04-07 | 东莞市巴能检测技术有限公司 | Grassland animal husbandry transformation circulation organic ecological resource recycling system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2297395C2 (en) | Method and the installation for production of the methane, the electrical power and the heat energy | |
WO2011080766A2 (en) | Combined dry and wet dual phase anaerobic process for biogas production | |
JP2006348191A (en) | System for circulating biomass | |
CN103708693B (en) | A kind of municipal sewage treatment produce digestion system and the method for mud | |
CN203883489U (en) | Compound regenerative energy supply system | |
CN108658361A (en) | The integrated livestock and poultry cultivating system of biomass cogeneration of heat and power | |
RU2460695C1 (en) | Plant for obtaining biogas, electric and heat energy and fertilisers from agricultural wastes | |
US20150277464A1 (en) | Hybrid renewable energy supply system | |
RU105620U1 (en) | BIOGAS COMPLEX | |
Onwuemezie et al. | Biohydrogen production from solar and wind assisted AF-MEC coupled with MFC, PEM electrolysis of H2O and H2 fuel cell for small-scale applications | |
RU2423323C2 (en) | Apparatus for anaerobic processing of substrates into biogas and fertiliser | |
JP2011240238A (en) | Anaerobic bioreactor | |
CN108658406A (en) | Manufacture the production system of compoiste fertilizer on the spot using animal waste | |
KR101129392B1 (en) | The farm scale dual fuel engine generator using biogas and biodiesel | |
CN108651285A (en) | Realize the intelligent pig raising field of cogeneration on the spot using pig manure | |
Hossain et al. | Prospects and challenges of renewable hydrogen generation in Bangladesh | |
Malik et al. | Biogas production from sludge of sewage treatment plant at Haridwar (Uttarakhand) | |
EP2692415B1 (en) | The manner of and the device for increasing biogas net calorific value | |
CN206646875U (en) | The utilization system of livestock and poultry cultivation and agricultural greenhouse | |
CN108315357A (en) | The method and system of combustible are coupled using regenerative resource and biomass | |
CN208328042U (en) | Utilize the system of renewable energy and biomass coupling combustible | |
CN206645976U (en) | The integrated livestock and poultry cultivating system of biomass cogeneration of heat and power | |
CN108661365A (en) | The utilization system of livestock and poultry cultivation and agricultural greenhouse | |
CN108651342A (en) | The culture of Penaeus vannamei system of biomass cogeneration of heat and power | |
CN106520523A (en) | Biogas power generation system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140408 |