RU2499954C1 - Method to produce thermal and electric energy from renewable sources - Google Patents

Method to produce thermal and electric energy from renewable sources Download PDF

Info

Publication number
RU2499954C1
RU2499954C1 RU2012123166/06A RU2012123166A RU2499954C1 RU 2499954 C1 RU2499954 C1 RU 2499954C1 RU 2012123166/06 A RU2012123166/06 A RU 2012123166/06A RU 2012123166 A RU2012123166 A RU 2012123166A RU 2499954 C1 RU2499954 C1 RU 2499954C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
raw materials
digesters
fermentation
biogas
electric energy
Prior art date
Application number
RU2012123166/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Марк Михайлович Вайнштейн
Михаил Наумович Гиндин
Владимир Владимирович Кривенко
Игорь Константинович Сторожук
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "КИВИ Энерджи"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "КИВИ Энерджи" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "КИВИ Энерджи"
Priority to RU2012123166/06A priority Critical patent/RU2499954C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2499954C1 publication Critical patent/RU2499954C1/en

Links

Landscapes

  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

FIELD: power engineering.
SUBSTANCE: method includes collection of vegetable raw materials, its grinding and thermophilic fermentation in methane digesters with supply of produced biogas into gas holders with subsequent usage of biogas for production of thermal and electric energy, raw materials are loaded into methane digesters serially with an interval equal to the time of fermentation and unloading of the methane digester, the pulp after fermentation is sent for double-stage mechanical dehydration to the relative moisture of 40-50% with subsequent drying of the produced concentrate to the absolute moisture of 50-60%, the produced concentrate is sent as fuel for combustion in a furnace of a boiler plant with generation of steam of energy parameters for production of electric energy, and effluent gases from the boiler plant are divided into two flows, one of which is sent for drying of concentrate, and the other flow - for heating of the vegetable raw materials in methane tanks to the temperature of thermophilic fermentation.
EFFECT: complete extraction of thermal and electric energy from renewable sources, preferably, vegetable raw materials, characterised by waste-free production.
5 cl

Description

Изобретение относится к способу получения тепловой и электрической энергии из возобновляемых углеродсодержащих источников, преимущественно растительного сырья, путем биохимической переработки его биомассы с получением биогаза и энергетических твердых топливных продуктов.The invention relates to a method for producing thermal and electrical energy from renewable carbon-containing sources, mainly plant materials, by biochemical processing of its biomass to produce biogas and energy solid fuel products.

В биомассе - зеленой массе растений, создаваемой в процессе фотосинтеза, - солнечная энергия запасается в виде химической энергии, которая может быть высвобождена различными путями. Вместе с тем имеется возможность использовать для получения биомассы водную среду, а именно - осуществлять культивирование водорослей и водных растений.In biomass - the green mass of plants created during photosynthesis - solar energy is stored in the form of chemical energy, which can be released in various ways. At the same time, it is possible to use the aquatic environment for biomass production, namely, to cultivate algae and aquatic plants.

Специальное выращивание биомассы в виде водорослей с последующим ее сбраживанием в метан позволяет создать искусственный аналог процесса образования органических топлив, превосходящий по скорости естественные процессы. Создание специальных условий может во много раз ускорить образование разновидностей топлив. В процесс переработки биомассы в газ может быть включено все вещество, то есть естественный процесс образования углеводородов может быть значительно интенсифицирован.Special cultivation of biomass in the form of algae, followed by its fermentation into methane, allows us to create an artificial analogue of the process of formation of organic fuels, surpassing natural processes in speed. The creation of special conditions can speed up the formation of varieties of fuels many times over. The whole substance can be included in the process of processing biomass into gas, that is, the natural process of hydrocarbon formation can be significantly intensified.

Известен способ ферментативной переработки отходов растительного и животного происхождения, который осуществлен в биогазовой установке. В ферментерах происходит процесс разложения исходного субстрата метановыми бактериями. Термофильное разложение происходит при температуре 55С при постоянном перемешивании (RU 106895, 25.03.2011). Подачу сырья вферментер осуществляют регулярно несколько раз в сутки и с тем же интервалом осуществляют выгрузку перебродившего субстрата. Температура исходного субстрата обеспечивается за счет тепла, полученного в результате работы когенерационной установки, работающей на биогазе, произведенном в ферментере. Перебродивший субстрат выгружают из ферментера и выводят из процесса.A known method of enzymatic processing of waste of plant and animal origin, which is carried out in a biogas plant. In fermenters, the process of decomposition of the initial substrate by methane bacteria occurs. Thermophilic decomposition occurs at a temperature of 55C with constant stirring (RU 106895, 03/25/2011). The feed of the fermenter is carried out regularly several times a day and at the same interval the fermented substrate is unloaded. The temperature of the initial substrate is provided due to the heat obtained as a result of the operation of a cogeneration unit operating on biogas produced in a fermenter. The fermented substrate is discharged from the fermenter and removed from the process.

Недостатком известного способа является сниженный общий коэффициент полезного действия за счет того, что после ферментации перебродивший субстрат, удаляемый из процесса, не участвует в производстве дополнительной тепловой энергии. Кроме того, порционная загрузка и разгрузка ферментера отрицательно сказывается на полноте термофильного разложения исходного субстрата и увеличивает количество выгружаемого из ферментера сырья, которое не подверглось полной ферментативной переработке. При оптимальном режиме сбраживания этот остаток достигает 40% от массы исходного сырья.The disadvantage of this method is the reduced overall efficiency due to the fact that after fermentation, the fermented substrate removed from the process does not participate in the production of additional thermal energy. In addition, batch loading and unloading of the fermenter adversely affects the completeness of thermophilic decomposition of the initial substrate and increases the amount of raw materials discharged from the fermenter that has not undergone complete enzymatic processing. With the optimal mode of fermentation, this residue reaches 40% by weight of the feedstock.

Известен биогазовый комплекс, в котором сырье (отходы животноводческих хозяйств) измельчают, удаляют растворенный в воде кислород, осуществляют стерилизацию исходного сырья, его нагрев и подачу в метантенк, в котором осуществляется получение биогаза-метана и сельскохозяйственного удобрения (RU 2399184, 07.04.2009). Газ аккумулируется в газгольдере. Из газгольдера биогаз направляют на фильтрацию, где происходит разделение на метан и углекислый газ. Выделенный после фильтрации углекислый газ направляют в проточный резервуар с водными растениями для утилизации, где он поглощается растениями и стимулирует их рост. Обогащенный метан направляют в когенерационную установку, в которой реализуется получение тепла и электрической энергии, направляемой на собственные нужды биогазового комплекса, а также потребителю. Пульпоподобную массу после метантенка разделяют на жидкую и густую фракцию. Густую фракцию направляют в осушитель для получения сухого биоудобрения, а жидкую - в резервуар с водными растениями или используют в качестве активных биоудобрений. Корневая система водных растений очищает в резервуаре жидкую фракцию до санитарных норм ее сброса. При этом образуется зеленая масса, которая может быть использована в пищевой цепочке сельскохозяйственных животных.A biogas complex is known in which raw materials (livestock waste) are crushed, oxygen dissolved in water is removed, the feed is sterilized, it is heated and fed to a digester, in which biogas-methane and agricultural fertilizer are produced (RU 2399184, 04/07/2009) . Gas is accumulated in the gas tank. From the gas tank, biogas is sent for filtration, where there is a separation into methane and carbon dioxide. Carbon dioxide released after filtration is sent to a flow tank with aquatic plants for disposal, where it is absorbed by plants and stimulates their growth. Enriched methane is sent to a cogeneration plant, which implements the production of heat and electric energy directed to the needs of the biogas complex, as well as to the consumer. The pulp-like mass after the digester is divided into a liquid and a thick fraction. A thick fraction is sent to a dehumidifier to obtain dry bio-fertilizer, and a liquid fraction is sent to a tank with aquatic plants or is used as active bio-fertilizer. The root system of aquatic plants cleans the liquid fraction in the tank to the sanitary norms for its discharge. In this case, a green mass is formed, which can be used in the food chain of farm animals.

Однако, данный способ не предназначен для переработки на биогаз растительного сырья, а отход производства после метантенка, пройдя обезвоживание и сушку используется в качестве удобрения. То есть, для получения тепловой и электрической энергий используется только та часть сырья, которая переработана в метантенке на биогаз, а отход сырья после сбраживания просто выводится из процесса.However, this method is not intended for processing biogas of plant raw materials, and the production waste after the digester, having gone through dehydration and drying, is used as fertilizer. That is, to obtain thermal and electric energy, only that part of the raw material is used, which is processed in a digester for biogas, and the waste material after fermentation is simply removed from the process.

Наиболее близким к разработанному способу по технической сущности и достигаемому результату является способ получения тепловой и электрической энергии из возобновляемых источников, преимущественно, растительного сырья, включающий сбор сырья, его измельчение и термофильное сбраживание в метантенках с подачей полученного биогаза в газгольдеры с последующим использованием биогаза для получения тепла и электрической энергии (RU 95567, 18.01.2010).The closest to the developed method in terms of technical nature and the achieved result is a method for producing thermal and electric energy from renewable sources, mainly plant materials, including collecting raw materials, grinding them and thermophilic digestion in digesters with feeding biogas into gas tanks followed by using biogas to produce heat and electric energy (RU 95567, 01/18/2010).

Указанный способ также не предусматривает прямой переработки в энергетическое топливо выгружаемой из метантенков пульпы, что в целом снижает экономическую эффективность данной технологии переработки исходного биологического сырья.The specified method also does not provide for direct processing of pulp discharged from digesters into energy fuel, which generally reduces the economic efficiency of this technology for processing the initial biological raw material.

Задачей изобретения является наиболее полное извлечение тепловой и электрической энергии из возобновляемых источников, преимущественно, растительного сырья, характеризующееся безотходным производством.The objective of the invention is the most complete extraction of thermal and electric energy from renewable sources, mainly plant materials, characterized by non-waste production.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения тепловой и электрической энергии из возобновляемых источников, преимущественно, растительного сырья, включающий сбор сырья, его измельчение и термофильное сбраживание в метантенках с подачей полученного биогаза в газгольдеры с последующим использованием биогаза для получения тепловой и электрической энергии, согласно изобретению, загрузку сырья производят в метантенки последовательно с интервалом равным времени сбраживания и разгрузки метантенка, пульпу после сбраживания направляют на двухстадийное механическое обезвоживание до относительной влажности 40-50% с последующей сушкой полученного концентрата до абсолютной влажности 50-60%, полученный концентрат направляют в качестве топлива на сжигание в топке котельной установки с выработкой пара энергетических параметров для производства электроэнергии, а отходящие газы из котельной установки делят на два потока, один из которых направляют на сушку концентрата, а другой поток - на подогрев растительного сырья в метантенках до температуры термофильного сбраживания.The problem is solved in that in a method for producing thermal and electric energy from renewable sources, mainly plant materials, including collecting raw materials, grinding them and thermophilic digestion in digesters with feeding the obtained biogas to gas tanks, followed by using biogas to produce thermal and electric energy, according to the invention, the loading of raw materials is carried out in digesters sequentially with an interval equal to the time of digestion and unloading of the digesters, pulp after digestion they are sent for two-stage mechanical dehydration to a relative humidity of 40-50% followed by drying of the resulting concentrate to an absolute humidity of 50-60%, the resulting concentrate is sent as fuel for combustion in a furnace of a boiler plant with steam generating energy parameters for electricity generation, and the exhaust gases from The boiler plant is divided into two streams, one of which is directed to drying the concentrate, and the other stream is used to heat the plant material in digesters to the thermophilic temperature by fermentation Ania.

В вариантах изобретения термофильное сбраживание сырья осуществляют при температуре 60-65С, сырье перед подачей в метантенки предварительно обезвоживают центрифугированием до влажности 80-85%. Механическое обезвоживание пульпы, выгружаемой из метантенков, осуществляют в центрифугах, а сушку концентрата проводят в барабанных сушилках. При термофильном сбраживании выбран тип термофилов, работающих при температуре 60-65C. Процесс сбраживания в метантенках завершается за 10-12 суток, а влажность сырья для нормального протекания процесса составляет 80-85%.In embodiments of the invention, thermophilic fermentation of raw materials is carried out at a temperature of 60-65C, the raw materials are preliminarily dehydrated by centrifugation to a moisture content of 80-85% before being fed to the digesters. Mechanical dewatering of the pulp discharged from the digesters is carried out in centrifuges, and the concentrate is dried in drum dryers. With thermophilic fermentation, the type of thermophiles operating at a temperature of 60-65C is selected. The digestion process in digesters is completed in 10-12 days, and the moisture content of the raw materials for the normal process is 80-85%.

Изобретение направлено на разработку способа, при осуществлении которого получают биогаз-метан из возобновляемого растительного сырья. При этом может быть создан технологически замкнутый комплекс полной переработки выращенного на том же предприятии растительного сырья для получения тепловой и электрической энергии без внешнего дополнительного энергопотребления.The invention is directed to the development of a method in the implementation of which biogas-methane is obtained from renewable plant materials. At the same time, a technologically closed complex can be created for the complete processing of plant raw materials grown at the same enterprise to produce heat and electricity without external additional energy consumption.

Изучение нескольких тысяч видов водорослей, позволило выделить наиболее перспективные для промышленного производства биомассы. Особо выделяется водное растение - эйхорния, обладающая способностью к наибольшей скорости воспроизводства и накопления биомассы. Ее субстрат эффективен для получения углеводородов в процессе анаэробного брожения.The study of several thousand species of algae made it possible to single out the most promising biomass for industrial production. Especially distinguished is an aquatic plant - eichornia, which is capable of the highest rate of reproduction and accumulation of biomass. Its substrate is effective for producing hydrocarbons during anaerobic fermentation.

Одна розетка эйхорнии за 50 суток образует до одной тысячи отпрысков, каждый из которых, в свою очередь, вновь начинает делиться. В природе нет растения, способного конкурировать по биопродуктивности с этим древнейшим представителем высшей водной растительности.One outlet of eichhornia in 50 days forms up to one thousand offspring, each of which, in turn, begins to divide again. In nature, there is no plant capable of competing in bio-productivity with this ancient representative of higher aquatic vegetation.

Разработанный способ предусматривает использование водного растения - эйхорнии в качестве растительного сырья. Оптимальным вариантом переработки эйхорнии является получение из ее биомассы путем метанового брожения биогаза и энергетического твердотопливного продукта, используемого путем сжигания для выработки тепла и электроэнергии.The developed method involves the use of an aquatic plant - eichornia as a plant material. The best option for processing eichhornia is to obtain biogas from its biomass by methane fermentation of biogas and an energy solid fuel product used by burning to generate heat and electricity.

Способ основан на выращивании биомассы водорослей эйхорнии в специально разработанных фотобиореакторах, установленных на открытом воздухе или в закрытых помещениях при невозможности поддержания для выращивания эйхорнии необходимой температуры на открытом воздухе.The method is based on growing the biomass of eichornia algae in specially designed photobioreactors installed in the open air or in closed rooms when it is impossible to maintain the required outdoor temperature for growing eichornia.

Культура эйхорнии является возобновляемым источником сырья и меняется раз в 4-6 месяцев, а для возобновления новый посадочный материал отбирается из урожая, направляемого на переработку. При правильном сохранении образцов культуры ее можно использовать для выращивания в течение нескольких лет. При этом учтена природная способность эйхорнии к воспроизводству своей биомассы. При определенных условиях выращивания эйхорния позволяет получить съем биомассы до 5 кг в сутки с одного квадратного метра водной поверхности.Eichornia culture is a renewable source of raw materials and changes every 4-6 months, and for renewal, new planting material is selected from the crop sent for processing. With proper preservation of culture samples, it can be used for cultivation for several years. At the same time, the natural ability of eichhornia to reproduce its biomass was taken into account. Under certain growing conditions, Eichornia allows you to get biomass up to 5 kg per day from one square meter of the water surface.

С водной поверхности осуществляют сбор эйхорнии, достигшей технологической зрелости. Растение вместе с корнями и культуральной жидкостью направляют в фильтры, где происходит первичное разделение биомассы водорослей и жидкости. После первичного обезвоживания сырье направляют на измельчение, например, в роторно-ножевом измельчителе до получения полужидкой массы с размерами частиц ≥3 мм и далее биомассу подают на перемешивание для гомогенизации сырья перед загрузкой его в метантенки.Eichornia that has reached technological maturity is collected from the water surface. The plant, together with the roots and the culture fluid, is sent to the filters, where the primary separation of the algae biomass and the liquid occurs. After the initial dehydration, the raw materials are sent for grinding, for example, in a rotary knife grinder to obtain a semi-liquid mass with particle sizes ≥3 mm and then the biomass is fed for mixing to homogenize the raw material before loading it into the digesters.

С целью повышения эффективности их работы дальнейшую переработку выращенной биомассы эйхорнии осуществляют с использованием термофильного процесса.In order to increase the efficiency of their work, further processing of the grown Eichornia biomass is carried out using a thermophilic process.

При выращивании эйхорнии содержание сухого вещества в собранной биомассе составляет 5-6,5%. Соответственно влажность биомассы 93,5- 95%. При такой высокой влажности для переработки собранной биомассы требуется значительный конструктивный объем метантенков. Влажность сырья рассчитывается по формуле: 100(Gобщ-Gсух):Gобщ.When growing eichhornia, the dry matter content in the collected biomass is 5-6.5%. Accordingly, the biomass humidity is 93.5-95%. With such high humidity, a significant structural volume of digesters is required to process the collected biomass. The moisture content of the raw material is calculated by the formula: 100 (G total -G dry ): G total .

Вычисляя по приводимой формуле, можно убедиться, что при неизменном содержании сухого вещества Gcyx из 100 кг собранной массы при снижении ее влажности от 95 до 85%, должно быть удалено 67 кг влаги. Такое снижение объема биомассы, перерабатываемой в метантенках, позволяет сократить затраты на капитальное строительство и получить существенный экономический эффект.When calculating by the given formula, it can be verified that with a constant dry matter content of G cyx from 100 kg of the collected mass with a decrease in its moisture content from 95 to 85%, 67 kg of moisture should be removed. Such a decrease in the volume of biomass processed in digesters, allows to reduce the cost of capital construction and get a significant economic effect.

Поэтому собранную растительную массу направляют на механическое обезвоживание центрифугированием, при котором влажность сырья снижают на 10-15%, то есть, до влажности 80-85%, при этом объем биомассы уменьшается практически в три раза. Данная влажность является оптимальной, так как при более низкой влажности ухудшаются условия термофильной переработки сырья в метантеках, а поддержание более низкой влажности биомассы требует неоправданно увеличенной затраты энергии. Свободную от водорослей культуральную жидкость насосом подают в технологическую емкость для приготовления питательного раствора, который затем возвращают в установку.Therefore, the collected plant mass is sent for mechanical dehydration by centrifugation, in which the moisture content of the feedstock is reduced by 10-15%, that is, to a moisture content of 80-85%, while the volume of biomass is reduced almost three times. This humidity is optimal, since at lower humidity the conditions of thermophilic processing of raw materials in methanecs worsen, and maintaining a lower biomass humidity requires an unreasonably increased energy consumption. The algae-free culture fluid is pumped into the process vessel to prepare the nutrient solution, which is then returned to the unit.

Для поддержания термофильного процесса в метантенке требуется температура 60-65С и периодическое перемешивание. В реакторе термофильные бактерии проявляют свою жизнедеятельность, питаясь биомассой водорослей, и продуктом их жизнедеятельности является биогаз.To maintain the thermophilic process in the digester, a temperature of 60-65 ° C and periodic mixing are required. In the reactor, thermophilic bacteria manifest their vital activity by feeding on algae biomass, and biogas is the product of their vital activity.

Температура 60-65C является оптимальной для жизнедеятельности термофильных бактерий этого типа. Метантенк герметичен, работает без доступа воздуха, и является безопасным. Процесс получения биогаза с использованием этого типа бактерий длится обычно 10-12 дней. При осуществлении сбраживания продукта и получения биогаза в нескольких работающих метантенках возможно направлять биогаз в газгольдеры непрерывно.The temperature of 60-65C is optimal for the activity of thermophilic bacteria of this type. The digester is airtight, works without air, and is safe. The process of obtaining biogas using this type of bacteria usually lasts 10-12 days. When the product is fermented and biogas is produced in several working digesters, it is possible to direct biogas to gas tanks continuously.

Загрузку сырья - биомассы производят в метантенки поочередно с интервалом равным времени сбраживания и разгрузки соответствующего метантенка. Поскольку загруженное в метантенк сырье находится в процессе технологически заданное время от загрузки до выгрузки и в этот метантенк не добавляются новые порции сырья, то сбраживание массы происходит в максимально благоприятных условиях, наиболее полно и обеспечивает высокую степень переработки биологического сырья.Loading of raw materials - biomass produced in the digesters in turn with an interval equal to the time of fermentation and unloading of the corresponding digesters. Since the raw materials loaded into the digester are in the process of technologically specified time from loading to unloading and new batches of raw materials are not added to this digester, the fermentation of the mass occurs in the most favorable conditions, most fully and ensures a high degree of processing of biological raw materials.

Полученный в метантенках биогаз сжимают в компрессорах и направляют в хранилище - газгольдер. В состав биогаза, получаемого с помощью анаэробного метанового брожения эйхорнии входят 70-75% метана, 25-28% двуокиси углерода, по 1% водорода и сероводорода, а также незначительные примеси азота, аммиака и углеводородов. Из газгольдеров биогаз подают либо для сжигания в отопительных приборах, либо для производства электрической и тепловой энергии для отгрузки потребителям.The biogas obtained in digesters is compressed in compressors and sent to a gas storage tank. The composition of biogas obtained by anaerobic methane fermentation of eichornia includes 70-75% methane, 25-28% carbon dioxide, 1% hydrogen and hydrogen sulfide, as well as minor impurities of nitrogen, ammonia and hydrocarbons. From gas tanks, biogas is supplied either for combustion in heating devices, or for the production of electric and thermal energy for shipment to consumers.

После окончания процесса сбраживания в метантенках остается остаток - пульпа, в сухом состоянии составляющая до 30-40% от сухой массы исходного сырья. Пульпа состоит, в основном, из лигнина, который может использоваться в качестве топлива. Пульпа, выгружаемая из метантенка, имеет влажность 95-96%, поэтому ее сначала механически обезвоживают в две стадии в центрифугах до влажности 40-50%. На первой стадии отделяется большая часть жидкости без уплотнения биомассы на ситах центрифуги, при этом энергетические затраты на отжим минимизированы. На второй стадии происходит окончательное обезвоживание биомассы до относительной влажности 40-50%, которая является оптимальной с точки зрения снижения теплозатрат для дальнейшего процесса высушивания концентрата. После центрифугирования полученный концентрат высушивают до абсолютной влажности 50-60%, при которой может производиться сжигание топлива в котельных установках. Сушка до требуемой влажности проводится в барабанной сушилке при температуре подаваемого теплоносителя 300-400С, при которой не происходит разложения органических веществ лигнина при сушке концентрата.After the digestion process is over, the remainder remains in the digesters - pulp, in the dry state, up to 30-40% of the dry weight of the feedstock. Pulp consists mainly of lignin, which can be used as fuel. The pulp discharged from the digester has a moisture content of 95-96%, so it is first mechanically dehydrated in two stages in centrifuges to a moisture content of 40-50%. At the first stage, most of the liquid is separated without compaction of the biomass on the centrifuge sieves, while the energy costs of the extraction are minimized. At the second stage, the biomass is finally dehydrated to a relative humidity of 40-50%, which is optimal from the point of view of reducing heat consumption for the further process of drying the concentrate. After centrifugation, the resulting concentrate is dried to an absolute humidity of 50-60%, at which fuel can be burned in boiler plants. Drying to the required humidity is carried out in a drum dryer at a temperature of the supplied coolant 300-400C, at which the decomposition of organic substances of lignin does not occur during drying of the concentrate.

Получаемый сухой топливный концентрат направляют на сжигание в топке котельной установки, где вырабатывается пар энергетических параметров, необходимых для производства на электрогенерирующих модульных установках электроэнергии, потребляемой всем оборудованием по производству биогаза (насосами для перекачки и измельчения биомассы, центрифугой, мешалкой и загрузочными устройствами метантенков, компрессорами для биогаза и др.). Избыток получаемой электроэнергии отправляют в потребительские сети.The resulting dry fuel concentrate is sent for burning in the furnace of a boiler plant, where steam of energy parameters is generated, which is necessary for the production of electricity at modular generating plants consumed by all biogas production equipment (pumps for pumping and grinding biomass, a centrifuge, mixer and loading devices of digester, compressors for biogas, etc.). Excess electricity is sent to consumer networks.

Тепло отходящих газов из котельной установки делят на два потока, один из которых направляют на сушку концентрата, получаемого из пульпы, выгружаемой из метантенков, а другой поток - на подогрев растительного сырья до температуры 60C в метантенках.The heat of the exhaust gases from the boiler plant is divided into two streams, one of which is directed to drying the concentrate obtained from the pulp discharged from the digesters, and the other stream is used to heat the plant material to a temperature of 60C in digesters.

Таким образом, тепловую и электрическую энергию получают не только из биомассы, загружаемой в метантенки, но и из выгружаемой из метантенка пульпы, которая ранее выводилась из процесса и не использовалась для производства тепловой и электрической энергии.Thus, thermal and electrical energy is obtained not only from biomass loaded into the digesters, but also from pulp discharged from the digesters, which was previously removed from the process and was not used to produce thermal and electrical energy.

Дополнительным преимуществом способа является совмещение в одном комплексе выращивание биомассы эйхорнии и дальнейшая ее переработка для получения энергии, что позволяет полностью обеспечить замкнутость цикла «выращивание - переработка» и перевести оборудование на полное энергетическое самообеспечение. Комплекс по выращиванию и переработки эйхорнии легко автоматизируется.An additional advantage of the method is the combination of growing Eichornia biomass in one complex and its further processing to produce energy, which makes it possible to fully ensure the closure of the "growing - processing" cycle and transfer the equipment to full energy self-sufficiency. The complex for the cultivation and processing of eichornia is easily automated.

В целом в основу способа заложена безотходная, экологически чистая технология, которая позволяет получать максимальную энергию из органических продуктов переработкой эйхорнии в биотопливо, при этом минимизировав затраты на ее выращивание. Энергия, заключенная в 28 м3 биогаза, эквивалентна энергии 16,8 м3 природного газа, 20,8 л нефти или 18,4 л дизельного топлива.In general, the method is based on a non-waste, environmentally friendly technology that allows you to get maximum energy from organic products by processing eichhornia into biofuel, while minimizing the cost of growing it. The energy contained in 28 m3 of biogas is equivalent to the energy of 16.8 m3 of natural gas, 20.8 liters of oil or 18.4 liters of diesel fuel.

Разработанная технология позволяет извлекать максимальный экономический эффект от производства.The developed technology allows you to extract the maximum economic effect from production.

Claims (5)

1. Способ получения тепловой и электрической энергии из возобновляемых источников, преимущественно растительного сырья, включающий сбор сырья, его измельчение и термофильное сбраживание в метантенках с подачей полученного биогаза в газгольдеры с последующим использованием биогаза для получения тепловой и электрической энергии, отличающийся тем, что загрузку сырья производят в метантенки поочередно с интервалом, равным времени сбраживания и разгрузки соответствующего метантенка, пульпу после сбраживания направляют на двухстадийное механическое обезвоживание до относительной влажности 40-50% с последующей сушкой полученного концентрата до абсолютной влажности 50-60%, полученный концентрат направляют в качестве топлива на сжигание в топке котельной установки с выработкой пара энергетических параметров для производства электроэнергии, а отходящие газы из котельной установки делят на два потока, один из которых направляют на сушку концентрата, а другой поток - на подогрев растительного сырья в метантенках до температуры термофильного сбраживания.1. The method of producing thermal and electric energy from renewable sources, mainly plant materials, including the collection of raw materials, their grinding and thermophilic digestion in digesters with the supply of biogas to gas tanks, followed by the use of biogas to produce thermal and electric energy, characterized in that the loading of raw materials produced in the digesters in turn with an interval equal to the time of fermentation and unloading of the corresponding digester, the pulp after fermentation is sent to a two-stage mechanical dehydration to a relative humidity of 40-50%, followed by drying of the resulting concentrate to an absolute humidity of 50-60%, the resulting concentrate is sent as fuel for combustion in the furnace of the boiler plant with the generation of steam energy parameters for electricity production, and the exhaust gases from the boiler plant are divided into two streams, one of which is directed to concentrate drying, and the other stream is used to heat plant raw materials in digesters to the thermophilic fermentation temperature. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что термофильное сбраживание сырья осуществляют при температуре 60-65°C.2. The method according to claim 1, characterized in that the thermophilic fermentation of raw materials is carried out at a temperature of 60-65 ° C. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что сырье перед подачей в метантенки предварительно обезвоживают центрифугированием до влажности 80-85%.3. The method according to claim 1, characterized in that the raw material before being fed into the digesters is preliminarily dehydrated by centrifugation to a moisture content of 80-85%. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что механическое обезвоживание пульпы осуществляют в центрифугах.4. The method according to claim 1, characterized in that the mechanical dewatering of the pulp is carried out in centrifuges. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что сушку концентрата проводят в барабанных сушилках. 5. The method according to claim 1, characterized in that the concentrate is dried in a drum dryer.
RU2012123166/06A 2012-06-06 2012-06-06 Method to produce thermal and electric energy from renewable sources RU2499954C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012123166/06A RU2499954C1 (en) 2012-06-06 2012-06-06 Method to produce thermal and electric energy from renewable sources

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012123166/06A RU2499954C1 (en) 2012-06-06 2012-06-06 Method to produce thermal and electric energy from renewable sources

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2499954C1 true RU2499954C1 (en) 2013-11-27

Family

ID=49710569

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012123166/06A RU2499954C1 (en) 2012-06-06 2012-06-06 Method to produce thermal and electric energy from renewable sources

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2499954C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2569724C1 (en) * 2014-07-24 2015-11-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Южно-Уральский ГАУ) Method of complex deep processing of topinambur green mass
WO2020000372A1 (en) * 2018-06-29 2020-01-02 清华大学 Combined treatment method for sorghum bicolor (linn.) moench plants rich in heavy metals

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6454944B1 (en) * 2000-11-08 2002-09-24 Larry J. Raven Process and apparatus for conversion of biodegradable organic materials into product gas
RU2284967C1 (en) * 2005-06-03 2006-10-10 Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) Bioenergetic installation
US20090321349A1 (en) * 2008-06-26 2009-12-31 Offerman John D Integrated systems for producing biogas and liquid fuel from algae
RU95567U1 (en) * 2010-01-18 2010-07-10 Общество с ограниченной ответственностью "Черноморская Энергетическая Компания" BIOENERGY COMPLEX "BIOCHEK" FOR WASTE MANAGEMENT
UA94956C2 (en) * 2009-02-09 2011-06-25 Иван Алексеевич Адаменко Method for production of biogas from algae
RU2442757C2 (en) * 2010-03-18 2012-02-20 Российская академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии) Way of organic waste reclamation

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6454944B1 (en) * 2000-11-08 2002-09-24 Larry J. Raven Process and apparatus for conversion of biodegradable organic materials into product gas
RU2284967C1 (en) * 2005-06-03 2006-10-10 Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) Bioenergetic installation
US20090321349A1 (en) * 2008-06-26 2009-12-31 Offerman John D Integrated systems for producing biogas and liquid fuel from algae
UA94956C2 (en) * 2009-02-09 2011-06-25 Иван Алексеевич Адаменко Method for production of biogas from algae
RU95567U1 (en) * 2010-01-18 2010-07-10 Общество с ограниченной ответственностью "Черноморская Энергетическая Компания" BIOENERGY COMPLEX "BIOCHEK" FOR WASTE MANAGEMENT
RU2442757C2 (en) * 2010-03-18 2012-02-20 Российская академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии) Way of organic waste reclamation

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2569724C1 (en) * 2014-07-24 2015-11-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Южно-Уральский ГАУ) Method of complex deep processing of topinambur green mass
WO2020000372A1 (en) * 2018-06-29 2020-01-02 清华大学 Combined treatment method for sorghum bicolor (linn.) moench plants rich in heavy metals

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8771980B2 (en) Combined liquid to solid-phase anaerobic digestion for biogas production from municipal and agricultural wastes
US6299774B1 (en) Anaerobic digester system
CN101914572B (en) Energy utilization method of carbon dioxide zero-emission type organic waste
JP2014509252A (en) Biological purification system, its components, methods of use, and products derived therefrom
Zhang et al. A comparison of on-site nutrient and energy recycling technologies in algal oil production
CN107574115A (en) A kind of industrial bio matter biogas project application system
JP2011234676A (en) Biofuel production method using microalgae
Nong et al. Assessment of the effects of anaerobic co-digestion of water primrose and cow dung with swine manure on biogas yield and biodegradability
JP2014506224A (en) Methods for treating vegetables, fruits and horticultural waste
CN208121090U (en) A kind of industrial bio matter biogas project application system
Abdulkareem Refining biogas produced from biomass: An alternative to cooking gas
CN102367458A (en) Method for preparing methane by pretreating asparagus straws with NaOH
Czekała et al. Anaerobic digestion and composting as methods of bio-waste management
CN110420967A (en) A kind of feces of livestock and poultry disposal system and method for taking into account energy and Fertilizer Transformed
RU2499954C1 (en) Method to produce thermal and electric energy from renewable sources
Unpaprom et al. Evaluation of mango, longan and lychee trees pruning leaves for the production of biogas via anaerobic fermentation
CN114875075B (en) Method for treating reed by anaerobic fermentation and pyrolysis resource utilization
CN206986046U (en) A kind of device that flower soil is prepared using excess sludge and agriculture and forestry organic waste material
US20090017487A1 (en) Biogas production from bmr plants
EP2955217B1 (en) Method and system for processing biomass
Chiumenti et al. Anaerobic Digestion of Spent Compost and Peat from the Cultivation of Mushroom
CN108251460A (en) A kind of method that biogas, biological organic fertilizer, Liquid Fertilizer are produced using livestock and poultry feces, stalk as raw material high-temperature anaerobic fermentation
CN205133504U (en) High value processing apparatus of fresh living beings based on carbonization of microwave hydrothermal
CN108998479A (en) A method of biological fuel gas is prepared using pure stalk
JP7204263B2 (en) Plant treatment method and plant treatment system

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170607