RU2631456C1 - Method for producing electricity from sub-standart (wet) fuel biomass and device for its implementation - Google Patents
Method for producing electricity from sub-standart (wet) fuel biomass and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2631456C1 RU2631456C1 RU2016114318A RU2016114318A RU2631456C1 RU 2631456 C1 RU2631456 C1 RU 2631456C1 RU 2016114318 A RU2016114318 A RU 2016114318A RU 2016114318 A RU2016114318 A RU 2016114318A RU 2631456 C1 RU2631456 C1 RU 2631456C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gasification
- drying
- steam
- heat
- air
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
- F02C3/20—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
- F02C3/26—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products the fuel or oxidant being solid or pulverulent, e.g. in slurry or suspension
- F02C3/28—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products the fuel or oxidant being solid or pulverulent, e.g. in slurry or suspension using a separate gas producer for gasifying the fuel before combustion
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/58—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels combined with pre-distillation of the fuel
- C10J3/60—Processes
- C10J3/64—Processes with decomposition of the distillation products
- C10J3/66—Processes with decomposition of the distillation products by introducing them into the gasification zone
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
- F23G5/02—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment
- F23G5/027—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment pyrolising or gasifying stage
-
- 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
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
Abstract
Description
МПК F01K 17/06 - рекуперация энергии пара в паросиловых установках, например, использование отработавшего пара для сушки твердого топлива, сжигаемого в той же установкеIPC F01K 17/06 - recovery of steam energy in steam power plants, for example, the use of spent steam to dry solid fuel burned in the same installation
МПК F23G 5/00 - сжигание отходов или низкосортных топлив,IPC
5/027 - со стадией пиролиза или газификации5/027 - with the stage of pyrolysis or gasification
5/04 - сушка5/04 - drying
5/08 - с дополнительным нагревом5/08 - with additional heating
5/20 - со сжиганием во вращающихся или колеблющихся барабанах5/20 - with burning in rotating or oscillating drums
5/46 - рекуперация тепла5/46 - heat recovery
МПК F28C 3/00 - Прочие теплообменные аппараты непосредственного контактаIPC F28C 3/00 - Other direct contact heat exchangers
3/18 - …мелкораздробленный твердый материал движется во вращающихся барабанах3/18 - ... finely divided solid material moves in rotating drums
Изобретение относится к биоэнергетике, а именно к электроэнергетике на основе возобновляемых источников энергоресурсов и местных видов топлива, в частности биомассы, децентрализованному электроснабжению, а также к переработке и утилизации твердых органических, в том числе бытовых отходов.The invention relates to bioenergy, and in particular to electric energy based on renewable energy sources and local fuels, in particular biomass, decentralized electricity supply, and also to the processing and disposal of solid organic, including household waste.
Приоритетным направлением научно-технического прогресса в энергетике является создание и развитие эффективных технологий использования местных энергоресурсов, в том числе новых видов топлива, получаемых из различных видов биомассы, для построения устойчивой системы децентрализованного энергоснабжения с сопутствующим решением задачи утилизации твердых городских (бытовых) отходов.The priority area of scientific and technological progress in the energy sector is the creation and development of effective technologies for the use of local energy resources, including new fuels derived from various types of biomass, to build a sustainable decentralized energy supply system with an accompanying solution to the problem of utilization of municipal solid (household) waste.
Под биомассой понимаются все виды вещества растительного и животного происхождения, продукты жизнедеятельности организмов и органические отходы, образующиеся в процессах производства, потребления продукции и на этапах технологического цикла отходов (ГОСТ Р 52808-2007. Нетрадиционные технологии. Энергетика биоотходов. Термины и определения), а под топливной биомассой - твердая первичная биомасса, твердые отходы переработки первичной биомассы, твердые городские (бытовые) отходы (ТБО), которые могут быть использованы в качестве энергетического сырья.Biomass refers to all types of substances of plant and animal origin, the waste products of organisms and organic waste generated in the processes of production, consumption of products and at the stages of the waste technological cycle (GOST R 52808-2007. Non-traditional technologies. Energy biowaste. Terms and definitions), and under fuel biomass - solid primary biomass, solid waste from processing primary biomass, solid urban (household) waste (MSW) that can be used as energy of raw materials.
Биомасса как энергоресурс относится к низкосортным видам топлива с высокой относительной влажностью (до 85% и более), малой энергетической плотностью, низкой теплотой сгорания, неоднородностью фракционного состава, при этом обладает следующими преимуществами по сравнению с ископаемыми углеродсодержащими видами сырья (нефть, природный газ, уголь, торф, горючие сланцы):Biomass as an energy resource refers to low-grade fuels with high relative humidity (up to 85% or more), low energy density, low heat of combustion, heterogeneity of fractional composition, while it has the following advantages compared to fossilized carbon-containing raw materials (oil, natural gas, coal, peat, oil shale):
- возобновляемостью, т.е. нейтральностью по выбросу СО2 (по отношению к балансу углекислого газа в атмосфере), что снижает антропогенную нагрузку на окружающую среду;- renewability, i.e. neutrality of CO 2 emission (relative to the carbon dioxide balance in the atmosphere), thereby reducing anthropogenic environmental load;
- почти полным отсутствием серы, что снимает проблему кислотных осадков, а также других вредных для оборудования и окружающей среды химических элементов и соединений;- an almost complete absence of sulfur, which removes the problem of acid precipitation, as well as other chemical elements and compounds that are harmful to equipment and the environment;
- распространенностью и доступностью.- prevalence and availability.
Энергетическое использование биомассы предполагает либо непосредственное сжигание, либо производство промежуточных энергоносителей: твердых, газообразных или жидких биотоплив.The energy use of biomass involves either direct combustion or the production of intermediate energy carriers: solid, gaseous or liquid biofuels.
Биомасса может использоваться для получения энергии без дополнительной обработки, что относится к рафинированной или подготовленной по параметрам (гранулометрическому, или фракционному составу, влажности, зольности, насыпной плотности и др.) в соответствии с техническими условиями топливной биомассе, либо с минимальной подготовкой применительно к нерафинированной некондиционной биомассе, которая представляет собой дешевый (с низкой, нулевой или отрицательной стоимостью) и практически не используемый в настоящее время источник местных энергоресурсов.Biomass can be used to produce energy without additional processing, which refers to refined or prepared according to the parameters (particle size or fractional composition, humidity, ash, bulk density, etc.) in accordance with the technical specifications of the fuel biomass, or with minimal preparation for unrefined substandard biomass, which is a cheap (with low, zero or negative cost) and practically not currently used source of local energy resources.
Получение из твердой биомассы электроэнергии, представляющей собой универсальный вид энергии высокого качества, базируется как на традиционных способах прямого сжигания, так и на современных термохимических технологиях /ГОСТ Р 54531-2011 Нетрадиционные технологии Возобновляемые и альтернативные источники энергии. Термины и определения/ и осуществляется посредством применения теплоэлектростанций (ТЭС), в частности, конденсационных электростанций, однако их электрический КПД, особенно в части энергоустановок малой мощности, крайне невысок и возможности его роста в рамках существующих технологий ограничены ввиду того, что большая часть энергии приходится на отводимое, так называемое «сбросное» тепло, которое часто на практике эффективно использовать невозможно или затруднительно.The production of electricity from solid biomass, which is a universal type of energy of high quality, is based both on traditional methods of direct combustion and on modern thermochemical technologies / GOST R 54531-2011 Non-traditional technologies Renewable and alternative energy sources. Terms and definitions / and is carried out through the use of thermal power plants (TPPs), in particular, condensing power plants, however, their electrical efficiency, especially in terms of low-power power plants, is extremely low and its growth potential in the framework of existing technologies is limited due to the fact that most of the energy comes from to the so-called "waste" heat, which is often impossible or difficult to use effectively in practice.
Известны способы и устройства получения электроэнергии (электрогенерации) в энергоустановке - тепловой электростанции (ТЭС), преобразующей энергию горения твердого топлива, в частности, биомассы, в энергию пара по технологиям прямого сжигания - в неподвижном слое, в псевдоожиженном (кипящем и циркулирующем) слое, пылевое сжигание (в факеле, в вихре) - применительно к виду используемого топлива и тепловой мощности котельного агрегата с дальнейшим преобразованием энергии пара в механическую энергию тепловой машины (в частности, паровой машины, в т.ч. турбины) и связанного с ней электрогенератора /Справочник. «Котельные и электростанции на биотопливе. Современные технологии получения тепловой и электрической энергии с использованием различных видов биомассы». Овсянко А.Д., Печников С.А., Санкт-Петербург, Биотопливный портал WOOD-PELLETS.COM. 2008 г. 360 с. с илл.; «Применение энергии биомассы для отопления и горячего водоснабжения в Республике Беларусь. Методические рекомендации по применению передовой практики. Часть А: Сжигание биомассы.» - ЭСКО. Электронный журнал энергосервисной компании «Экологические системы», №2, февраль, 2006/. Так как топливная биомасса и образующийся при ее сжигании топочный (дымовой) газ содержат элементы, которые могут вызвать повреждение двигателя, такие как частицы зольной пыли, металлы и хлорные примеси, современные технологии производства энергии посредством сжигания биомассы основаны на использовании процессов с замкнутым циклом, где процессы сжигания и производства энергии разделяются посредством передачи тепла горячего дымового газа на теплоноситель, используемый во вторичном цикле, что позволяет уменьшить объем вредных выбросов.Known methods and devices for generating electricity (electric power) in a power plant - a thermal power plant (TPP), which converts the combustion energy of solid fuel, in particular biomass, into steam energy using direct combustion technologies - in a fixed bed, in a fluidized (boiling and circulating) bed, dust burning (in a flare, in a whirlwind) - in relation to the type of fuel used and the thermal power of the boiler unit with further conversion of steam energy into mechanical energy of a heat engine (in particular, steam engine (including turbines) and associated electric generator / Handbook. “Boiler houses and biofuel power plants. Modern technologies for producing heat and electric energy using various types of biomass. ” Ovsyanko A.D., Pechnikov S.A., St. Petersburg, Biofuel portal WOOD-PELLETS.COM. 2008 360 s. with ill .; “The use of biomass energy for heating and hot water in the Republic of Belarus. Guidelines for the application of best practices. Part A: Biomass burning. ”- ESCO. Electronic journal of the energy service company Ecological Systems, No. 2, February 2006 /. Since the fuel biomass and the combustion (flue) gas generated during its combustion contain elements that can cause engine damage, such as fly ash particles, metals and chlorine impurities, modern technologies for energy production through biomass combustion are based on closed-cycle processes, where Combustion and energy production processes are separated by transferring the heat of the hot flue gas to the coolant used in the secondary cycle, which reduces the amount of harmful emissions .
Для прямого сжигания разработано и широко используется достаточно простое оборудование, такое как котлы, представляющие собой сочетание топок различных конструкций с теплообменниками между горячими дымовыми газами и рабочим телом. Топки установок для сжигания обычно оснащены механическим или пневматическим устройством подачи топлива и оборудованы системами контроля технологических процессов, обеспечивающими автоматизацию процесса эксплуатации.For direct combustion, fairly simple equipment has been developed and is widely used, such as boilers, which are a combination of furnaces of various designs with heat exchangers between hot flue gases and a working fluid. The furnaces of combustion plants are usually equipped with a mechanical or pneumatic fuel supply device and equipped with process control systems that automate the operation.
Так, известным распространенным примером технического осуществления способа электрогенерации на основе прямого сжигания биомассы является технологический процесс, реализуемый в работе традиционной паротурбинной конденсационной электростанции /см. указанный выше Справочник. «Котельные и электростанции на биотопливе. …», с. 152-230; Трухний А.Д., Лосев С.М. «Стационарные паровые турбины», М., 1981/ в составе паросиловой (паротурбинной) установки с электрогенератором, а также участка топливоподготовки и хранения.So, a well-known common example of the technical implementation of the method of power generation based on direct combustion of biomass is a technological process implemented in the work of a traditional steam-turbine condensing power plant / cm. The above reference. “Boiler houses and biofuel power plants. …", from. 152-230; Trukhny A.D., Losev S.M. “Stationary steam turbines”, M., 1981 / as part of a steam power (steam turbine) installation with an electric generator, as well as a fuel preparation and storage section.
На участке топливоподготовки и хранения исходная биомасса, как правило, не полностью соответствующая техническим условиям технологии сжигания, т.е некондиционная, подготавливается в рамках технологических механических операций измельчения, очистки и сортировки, а также сушки (подсушивания). Для обеспечения бесперебойной работы участок содержит топливный механизированный секционированный склад для хранения оперативного запаса подготовленного сырья, а также технологический транспорт (транспортер сырья) необходимого типа и производительности (ленточные и скребковые транспортеры и нории, гибкие и негибкие шнеки, стокерные полы, системы пневмотранспорта).At the fuel preparation and storage area, the initial biomass, which usually does not fully comply with the technical conditions of the combustion technology, i.e. substandard, is prepared as part of the technological mechanical operations of grinding, cleaning and sorting, as well as drying (drying). To ensure smooth operation, the section contains a mechanized fuel sectional warehouse for storing the operational stock of prepared raw materials, as well as technological transport (feed conveyor) of the required type and capacity (belt and scraper conveyors and elevators, flexible and inflexible screws, stocker floors, pneumatic conveying systems).
Подготовленная биомасса с топливного склада подается транспортером в бункер и далее сжигается в топке - камере сгорания котла (парогенератора), превращая питательную воду в сухой насыщенный пар, который в свою очередь поступает (как правило, в перегретом состоянии) по паропроводу к паровой турбине. Расширяясь в ней, пар вращает ее ротор, соединенный с ротором электрогенератора, который вырабатывает электрический ток. Отработанный пар поступает в конденсатор - теплообменник, по трубкам которого непрерывно протекает холодная вода, подаваемая циркуляционным насосом из водоема или специального охладительного устройства (градирни). Пар конденсируется в межтрубном пространстве и стекает вниз, конденсат подается в деаэратор и питательным насосом возвращается в котел, чем замыкается технологический пароводяной цикл преобразования химической энергии топлива в механическую энергию вращения ротора турбоагрегата. Дымовые газы, отдав основную часть теплоты питательной воде, поступают на трубы водяного экономайзера и воздухоподогреватель, отдавая тепло питательной воде и воздуху для горения топлива, и далее с помощью дымососа через электрофильтры, улавливающие летучую золу, и дымовую трубу в атмосферу.The prepared biomass from the fuel depot is fed by the conveyor to the hopper and then burned in the furnace - the combustion chamber of the boiler (steam generator), turning the feed water into dry saturated steam, which in turn enters (usually in an overheated state) through the steam line to the steam turbine. Expanding in it, the steam rotates its rotor, connected to the rotor of the electric generator, which generates an electric current. The waste steam enters a condenser - a heat exchanger, through the tubes of which cold water flows continuously, supplied by a circulation pump from a reservoir or a special cooling device (cooling tower). The steam condenses in the annulus and flows down, the condensate is supplied to the deaerator and returned to the boiler with a feed pump, which closes the technological steam-water cycle of converting the chemical energy of the fuel into mechanical rotational energy of the rotor of the turbine unit. Flue gases, having given the bulk of the heat to the feed water, go to the pipes of the water economizer and the air heater, giving off heat to the feed water and air for burning fuel, and then using a smoke exhauster through electrostatic precipitators that capture fly ash and the chimney into the atmosphere.
Известны также варианты описанного выше способа электрогенерации, где вместо паротурбинной установки (ПТУ) может использоваться иной тип тепловой (паровой) машины с замкнутым циклом, а именно, паровой поршневой двигатель (ППД), паровая винтовая машина (ПВМ), тепловая турбина органического цикла Ренкина (ORC) и др. /см. указанный выше источник: Применение энергии биомассы…, разд. 4/.Variants of the above-described method of electric generation are also known, where instead of a steam turbine installation (PTU), a different type of closed-cycle heat (steam) machine can be used, namely, a steam piston engine (PPD), a steam screw machine (FDA), and a Rankine organic cycle heat turbine (ORC) et al. / See above source: Use of biomass energy ..., sec. four/.
Наиболее существенные недостатки способов получения электроэнергии на основе технологий прямого сжигания биомассы:The most significant disadvantages of methods for generating electricity based on direct biomass burning technologies:
- низкий общий и электрический КПД (существенные тепловые потери), что не позволяет на их основе строить устойчивую энергетическую систему;- low overall and electrical efficiency (significant heat loss), which does not allow them to build a stable energy system;
- не решена проблема вредных выбросов в атмосферу (золы уноса, содержащей тяжелые металлы; сажи; монооксида углерода; окислов серы и азота; соединений хлора; диоксинов и полиароматических углеводородов), требуется сложная дорогостоящая очистка дымовых газов (стоимость современного мусоросжигающего завода более чем на 60% состоит из стоимости очистных сооружений);- the problem of harmful emissions into the atmosphere (fly ash containing heavy metals; soot; carbon monoxide; oxides of sulfur and nitrogen; chlorine compounds; dioxins and polyaromatic hydrocarbons) has not been solved; complex, expensive flue gas treatment is required (the cost of a modern incinerator is more than 60 % consists of the cost of treatment facilities);
- шлаки, как правило, содержат недогоревший углерод и полиароматику;- slags, as a rule, contain unburned carbon and polyaromatics;
- ограничены возможности использования влажной и высокозольной биомассы, нижний предел теплоты сгорания влажного и высокозольного органического вещества, при котором возможно автогенное (самоподдерживающееся) его сжигание без применения дополнительного топлива, соответствует условию Таннера: относительная влажность W<50%, зольность А<60%, содержание углерода С>25%;- the possibilities of using wet and high-ash biomass are limited, the lower limit of the calorific value of wet and high-ash organic matter, in which it is possible to autogenously (self-sustaining) burning it without using additional fuel, meets the Tanner condition: relative humidity W <50%, ash content A <60%, carbon content C> 25%;
- сложность автоматизации технологических процессов, т.к. ввиду низкой теплоты сгорания, высокой влажности и неоднородности биомассы требуется ее предварительная обработка (измельчение, уплотнение, сушка, гомогенизация и т.п.) или рафинирование (изготовление топливных гранул - пеллет, топливных брикетов).- the complexity of the automation of technological processes, because due to the low heat of combustion, high humidity and heterogeneity of the biomass, its preliminary processing (grinding, compaction, drying, homogenization, etc.) or refining (production of fuel pellets - pellets, fuel briquettes) is required.
- требуется отвод большого количества «сбросной» теплоты и, соответственно, большой расход охлаждающей воды;- requires the removal of a large amount of "waste" heat and, accordingly, a large flow rate of cooling water;
- громоздкость оборудования.- bulkiness of equipment.
Из известных технологий преобразования биомассы в электрическую энергию наиболее предпочтительны технологии, способы, устройства на основе двухступенчатого, или двухстадийного процесса термохимической конверсии сырья, а именно с предварительной (внутрицикловой) газификацией сырья, поскольку позволяют получить дешевый, удобный и экологически чистый энергоноситель - топливный (генераторный) газ, при сжигании которого концентрация вредных веществ в дымовых выбросах существенно снижается.Of the known technologies for converting biomass into electrical energy, the most preferable are technologies, methods, and devices based on a two-stage or two-stage process for the thermochemical conversion of raw materials, namely, with preliminary (in-cycle) gasification of raw materials, since they make it possible to obtain a cheap, convenient and environmentally friendly energy carrier - fuel (generator) ) gas, during the combustion of which the concentration of harmful substances in flue emissions is significantly reduced.
Это позволяет существенно сэкономить на дорогостоящем оборудовании газоочистки дымовых газов и оборудовании обеззараживания перерабатываемых отходов. Кроме того, при газификации недожог топлива в сравнении с прямым сжиганием существенно ниже, а в получаемом газе и зольном остатке практически отсутствует сажа (не прореагировавший углерод).This allows you to significantly save on expensive equipment for gas flue gas treatment and equipment for disinfection of recyclable waste. In addition, during gasification, the underburning of fuel is significantly lower in comparison with direct combustion, and there is practically no soot in the produced gas and ash residue (unreacted carbon).
Разработано большое количество разнообразных методов газификации твердого топлива и конструкций реакторов-газификаторов (газогенераторов) /см. указанный выше Справочник. Котельные и электростанции на биотопливе. …»; Биомасса как источник энергии. Под ред. С. Соуфера, О. Заборски. - М., Мир, 1985; А. Самылин, М. Яшин. Современные конструкции газогенераторных установок. - ЛесПромИнформ, №1, 2009, с. 78-85; Копытов В.В. Газификация конденсированных топлив: ретроспективный обзор, современное состояние дел и перспективы развития - М.: Инфра-Инженерия, 2012. - 504 с.; Г.Г. Токарев. Газогенераторные автомобили. Гос. науч. - тех. изд-во машиностр. лит., М., 1955/, при этом получаемый в результате газификации топливный (генераторный) газ может использоваться как топливо для двигателей внутреннего (при условии применения оборудования очистки и охлаждения) и внешнего (при условии применения горелок, аналогичных котельным) сгорания с последующим преобразованием механической энергии в электроэнергию.A large number of diverse methods for the gasification of solid fuels and designs of gasification reactors (gas generators) / cm have been developed. The above reference. Boiler houses and biofuel power plants. ... "; Biomass as a source of energy. Ed. S. Soufer, O. Zaborski. - M., Mir, 1985; A. Samylin, M. Yashin. Modern designs of gas generating units. - LesPromInform, No. 1, 2009, p. 78-85; Kopytov V.V. Gasification of condensed fuels: a retrospective review, current state of affairs and development prospects - M .: Infra-Engineering, 2012. - 504 p .; G.G. Tokarev. Gas generating cars. Gos. scientific - those. publishing house lit., M., 1955 /, while the fuel (generator) gas obtained as a result of gasification can be used as fuel for internal engines (subject to the use of cleaning and cooling equipment) and external (subject to the use of burners similar to boiler rooms) combustion followed by the conversion of mechanical energy into electricity.
Так, известен способ получения электроэнергии из биомассы (древесной щепы) по двухстадийной технологической схеме посредством мини-ТЭЦ на базе газопоршневых двигателей внутреннего сгорания (ДВС), реализуемый в газогенераторной электростанции /см. указанный выше Справочник «Котельные и электростанции на биотопливе…», с. 248-253/, состоящей из четырех участков: топливоподготовки, газификации, электрогенерации, системы оборотной воды для охлаждения топливного газа. Участок топливоподготовки состоит из транспортера с металлодетектором для сепарации металловключений, дробилки для измельчения древесных кусков в щепу, вибросита для отсеивания некондиционной щепы, транспортера для подачи кондиционной щепы в загрузочную станцию, транспортной системы для подачи топлива из загрузочной станции в шлюзовое устройство газогенератора, системы управления и автоматики. На участке газификации установлен газогенератор WBG400 с очистительными установками для охлаждения и очистки топливного газа перед подачей в газопоршневой двигатель. Участок электрогенерации состоит из электрогенераторной установки с газопоршневым двигателем и шкафами управления. На участке системы оборотной воды устанавливается блочно-модульное очистное сооружение, состоящее из трубопроводов, насосов, емкостей, блоков очистки, пульта управления, градирни или теплообменника. Газогенераторная электростанция работает в режиме ТЭЦ, обеспечивая выходную электрическую мощность 250 кВт и тепловую мощность 469 кВт, с общим КПД около 50% в номинальном режиме с учетом полезной утилизации тепла.So, there is a known method of producing electricity from biomass (wood chips) according to a two-stage technological scheme by means of a mini-CHP based on gas piston internal combustion engines (ICE), implemented in a gas-generating electric power plant / cm. the above reference "Boiler houses and power plants on biofuel ...", p. 248-253 /, consisting of four sections: fuel preparation, gasification, power generation, circulating water system for cooling fuel gas. The fuel preparation section consists of a conveyor with a metal detector for separating metal inclusions, a crusher for grinding wood pieces into chips, a vibrating screen for screening substandard chips, a conveyor for feeding the conditioned chips to the loading station, a transport system for supplying fuel from the loading station to the lock of the gas generator, a control system and automatics. At the gasification section, a WBG400 gas generator was installed with purification plants for cooling and purifying fuel gas before being fed to the gas piston engine. The power generation section consists of an electric generator with a gas engine and control cabinets. A block-modular treatment plant consisting of pipelines, pumps, tanks, purification units, a control panel, a cooling tower or a heat exchanger is installed on a section of the recycled water system. The gas-generating power plant operates in the CHP mode, providing an output electric power of 250 kW and a thermal power of 469 kW, with a total efficiency of about 50% in the nominal mode, taking into account useful heat recovery.
Данный способ электрогенерации на базе газопоршневых агрегатов получил практическое распространение /Г.Г. Токарев. Газогенераторные автомобили. Гос. науч. - тех. изд-во машиностр. лит., М., 1955/, однако ему присущи существенные недостатки:This method of power generation based on gas piston units has received practical distribution / G.G. Tokarev. Gas generating cars. Gos. scientific - those. publishing house lit., M., 1955 /, however, it has significant shortcomings:
- низкий электрический КПД (~18%) ввиду необходимости охлаждения топливного газа (энергетические потери до 20%), а также превалирующей доли (2/3 и более) тепловой составляющей в выходной мощности;- low electrical efficiency (~ 18%) due to the need to cool the fuel gas (energy losses up to 20%), as well as the prevailing share (2/3 or more) of the thermal component in the output power;
- высокое содержание вредных выбросов (СО, NOx) в атмосферу вследствие использования газопоршневых агрегатов в технологической цепи генерирования электроэнергии;- high content of harmful emissions (СО, NOx) into the atmosphere due to the use of gas-piston units in the power generation technological chain;
- ограничения по сырью (содержание влаги не выше 20%);- restrictions on raw materials (moisture content not higher than 20%);
- низкие эксплуатационно-технические характеристики установок (значительный удельный вес на единицу мощности и габариты, наличие сложной многоступенчатой системы очистки, охлаждения и осушки газа, низкая степень автоматизации).- low operational and technical characteristics of the plants (significant specific gravity per unit of power and dimensions, the presence of a complex multi-stage system for cleaning, cooling and drying gas, low degree of automation).
Свойства получаемого генераторного газа (высокая температура, присутствие влаги, пыли и смол, низкокалорийность, низкое давление) при его использовании для производства электроэнергии по технологиям, эффективным для природного газа (в установках открытого и полузамкнутого цикла - в газопоршневых агрегатах, газотурбинных установках), приводят к значительному усложнению и удорожанию оборудования (требуются многоступенчатые системы очистки, охлаждения и осушки, дожимные компрессоры), существенному снижению эффективности работы применяемых энергоагрегатов, громоздкости установок.The properties of the produced gas (high temperature, the presence of moisture, dust and resins, low calorie content, low pressure) when it is used to produce electricity using technologies effective for natural gas (in open and semi-closed cycle plants - in gas piston units, gas turbine units), to a significant complication and appreciation of equipment (requires multi-stage cleaning, cooling and drying systems, booster compressors), a significant decrease in operating efficiency is applied Mykh power units, cumbersome installations.
В значительной степени свободны от указанных недостатков известные способы и установки для производства электроэнергии на основе двухстадийной технологической схемы, предусматривающей на первой стадии газификацию топливной биомассы, а на второй стадии - сжигание полученного топливного газа и преобразование тепловой энергии в механическую энергию в тепловой машине (двигателе внешнего сгорания) замкнутого цикла, где рабочее тело циркулирует по замкнутому контуру без связи с атмосферой.To a considerable extent, the known methods and installations for generating electricity based on a two-stage technological scheme providing for gasification of fuel biomass in the first stage and burning of the obtained fuel gas and conversion of thermal energy into mechanical energy in a heat engine (external engine combustion) of a closed cycle, where the working fluid circulates in a closed circuit without any connection with the atmosphere.
Подобную схему следует признать предпочтительной с точки зрения минимизации вредного влияния на окружающую среду за счет снижения вредных выбросов в атмосферу. В результате снижения либо снятия требований по очистке топливного газа не только упрощается и удешевляется оборудование газоочистки, но и повышается теплотворная способность газа за счет содержащихся в нем горючих низко- и высокомолекулярных органических соединений (например, спиртов и, особенно, смол). Кроме того, при исключении операции по охлаждению получаемого газа одновременно с экономией на соответствующем оборудовании свой вклад в нагрев рабочего тела энергоустановок вносит физическое тепло горячего газа, а также снимается вопрос утилизации жидких вторичных отходов (газового конденсата).Such a scheme should be recognized as preferable from the point of view of minimizing the harmful effects on the environment by reducing harmful emissions into the atmosphere. As a result of reduction or removal of requirements for fuel gas purification, gas cleaning equipment is not only simplified and cheapened, but also the calorific value of the gas is increased due to the combustible low and high molecular weight organic compounds contained in it (for example, alcohols and, especially, resins). In addition, with the exception of the operation to cool the produced gas at the same time as saving on the corresponding equipment, the physical heat of the hot gas contributes to the heating of the working fluid of the power plants, and the issue of recycling liquid secondary waste (gas condensate) is also addressed.
В энергоустановках малой мощности (до 100…500 кВт) могут быть использованы отработанные технологии на базе известных двигателей внешнего сгорания замкнутого цикла (ПТУ, ППД, ПВМ, турбина ORC, двигатель Стирлинга).In power plants of low power (up to 100 ... 500 kW), proven technologies can be used on the basis of well-known closed-loop external combustion engines (PTU, PPD, FDA, ORC turbine, Stirling engine).
Наиболее близким к изобретению по совокупности существенных признаков является известный способ и устройство для производства тепловой и электроэнергии посредством термической переработки углеродсодержащих материалов (горючих отходов) /см., например, указанный выше источник: Копытов В.В. Газификация конденсированных топлив…, с. 298-300/ на основе двухстадийной технологической схемы, предусматривающий на первой стадии газификацию биомассы, включая подачу сырьевого материала - измельченной твердой (топливной) биомассы различного происхождения, в том числе органических отходов, для паровоздушной газификации в плотном слое в реакторе-газификаторе прямого процесса. В процессе газификации в противоток движению сырья через нижнюю часть реактора-газификатора, где происходит накопление и вывод твердых продуктов - отходов газификации (золы), в активную зону газификации посредством, например, дутья подаются газифицирующие агенты - воздух и водяной пар и/или вода (в зависимости от конструкции реактора-газификатора) - в необходимых для протекания окислительно-восстановительных реакций газификации соотношениях с газифицируемым сырьевым материалом. Получаемый в результате газификации горючий топливный газ (генераторный, или продукт-газ), содержащий водород Н2, монооксид углерода СО и, в ряде случаев, метан и другие углеводороды и/или другие органические соединения (летучие фракции, пары смол), фильтруется через слой загруженного в реактор сырьевого материала и отводится из верхней части реактора. На второй стадии осуществляют сжигание получаемого горячего топливного газа в газовой топке парового котла (парогенератора), преобразование тепловой энергии пара в механическую энергию в тепловой (паровой) машине и далее в электрическую энергию посредством электрогенератора, при этом часть отработавшего пара может отбираться для подачи в реактор-газификатор в качестве газифицирующего агента в необходимом для протекания реакций газификации объеме, дымовые газы фильтруются очистителем с известью (специальным фильтром-нейтрализатором серы) и выбрасываются в атмосферу через дымовую трубу.Closest to the invention in terms of essential features is a known method and device for the production of heat and electricity through the thermal processing of carbon-containing materials (combustible waste) / see, for example, the above source: Kopytov V.V. Gasification of condensed fuels ..., p. 298-300 / based on a two-stage technological scheme, which provides for the first stage of gasification of biomass, including the supply of raw material - crushed solid (fuel) biomass of various origins, including organic waste, for vapor-air gasification in a dense layer in a direct process gasifier. In the process of gasification, in counter-flow to the movement of raw materials through the lower part of the gasification reactor, where solid products - gasification waste (ash) are accumulated and removed, gasification agents - air and water vapor and / or water - are supplied to the active gasification zone by, for example, blowing depending on the design of the gasifier reactor) - in the ratios necessary for the occurrence of redox reactions of gasification with gasified raw material. The resulting combustible fuel gas (generator or product gas) containing hydrogen H 2 , carbon monoxide CO and, in some cases, methane and other hydrocarbons and / or other organic compounds (volatile fractions, fumes of resins) is filtered through a layer of raw material loaded into the reactor and discharged from the top of the reactor. At the second stage, the resulting hot fuel gas is burned in the gas furnace of the steam boiler (steam generator), the thermal energy of the steam is converted into mechanical energy in a heat (steam) machine, and then into electrical energy by means of an electric generator, while a part of the spent steam can be selected for supply to the reactor -gasifier as a gasifying agent in the volume necessary for gasification reactions, flue gases are filtered with a purifier with lime (a special filter-neutralizer sulfur) and are released into the atmosphere through a chimney.
Процесс газификации топлива осуществляется в реакторе-газификаторе шахтного типа прямого процесса газификации, в частности, в наклонном вращающемся цилиндрическом реакторе-газификаторе в режиме фильтрационного горения со сверхадиабатическим разогревом в «плотном» слое /см., например, патент RU 2376527, Манелис и др., дата публ. 20.12.2009; патент RU 2322641, Дорофеенко и др., дата публ. 27.11.2007; Кислов В.М. Газификация древесины и ее компонентов в фильтрационном режиме. Автореферат дисс. к.ф.м.н. ИПХФ РАН, Черноголовка, 2008/.The process of gasification of fuel is carried out in a shaft type gasifier reactor of a direct gasification process, in particular, in an inclined rotating cylindrical gasifier reactor in the filtration combustion mode with super-adiabatic heating in a “dense” layer / see, for example, patent RU 2376527, Manelis, etc. , date publ. 12/20/2009; patent RU 2322641, Dorofeenko et al., date publ. 11/27/2007; Kislov V.M. Gasification of wood and its components in a filtration mode. Abstract of diss. Ph.D. IPCP RAS, Chernogolovka, 2008 /.
Достоинствами указанных способа и устройства являются высокий КПД газификации, отсутствие системы охлаждения и очистки газа, низкий уровень вредных выбросов в атмосферу. При этом имеется ряд существенных недостатков:The advantages of these methods and devices are high gasification efficiency, lack of a cooling and gas purification system, low level of harmful emissions into the atmosphere. There are a number of significant drawbacks:
- ограниченные возможности использования некондиционного сырья для газификации (влажность - до 25…50%, зольность - до 10…25% и др. /см. указанные выше источники: Справочник. «Котельные и электростанции на биотопливе…», с. 220; Копытов В.В. Газификация конденсированных топлив…, с.280-290/);- limited opportunities for the use of substandard raw materials for gasification (humidity - up to 25 ... 50%, ash - up to 10 ... 25%, etc. / see the above sources: Reference. "Boilers and power plants using biofuels ...", p. 220; Kopytov VV Gasification of condensed fuels ..., p.280-290 /);
- значительные тепловые потери и, соответственно, низкий электрический КПД (до 0,15…0,25), вредное влияние на окружающую среду ввиду большого расхода охлаждающей воды и возможного присутствия в дымовых газах продуктов неполного сгорания и уноса (пыли);- significant heat loss and, consequently, low electrical efficiency (up to 0.15 ... 0.25), a harmful effect on the environment due to the large consumption of cooling water and the possible presence in the flue gases of products of incomplete combustion and entrainment (dust);
- невысокие эксплуатационно-технические показатели (громоздкость оборудования - реактора-газификатора, конденсаторов рабочего теплоносителя, низкая адаптация к колебаниям нагрузки, ограниченные возможности автоматизации).- low operational and technical indicators (bulkiness of equipment - gasification reactor, working fluid condensers, low adaptation to load fluctuations, limited automation capabilities).
Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи повышения эффективности производства электроэнергии (электрического КПД) в автономных энергоустановках малой мощности, работающих на местном возобновляемом энергоресурсе - биомассе, с расширением спектра используемого сырья, включая дешевую некондиционную топливную биомассу, в частности, с высоким содержанием влаги, при минимизации вредного влияния на окружающую среду процесса производства электроэнергии.The present invention is aimed at solving the problem of increasing the efficiency of electricity production (electrical efficiency) in low-power autonomous power plants operating on local renewable energy - biomass, with the expansion of the range of raw materials used, including cheap substandard fuel biomass, in particular, with a high moisture content, while minimizing harmful effects on the environment of the electricity production process.
В изобретении обеспечивается получение технических результатов, которые выражаются, во-первых, в повышении электрического КПД способа и устройства для получения электроэнергии по двухстадийной схеме с газификацией сырья с последующим преобразованием тепловой энергии сжигаемого топливного газа в электроэнергию посредством тепловой (в частности, паровой) машины (двигателя внешнего сгорания) с электрогенератором, и, во-вторых, в расширении спектра используемого дешевого низкосортного сырья, включая некондиционную (по содержанию влаги до 70…85%), топливную биомассу, и достигаются посредством механизмов рекуперации не используемого («сбросного») тепла отработавшего рабочего тела двигателя и тепла дымовых (топочных) газов, когда исходное сырье для производства электроэнергии перед подачей на газификацию, подвергают сначала конвективной воздушно-калориферной сушке с использованием тепловой энергии от охлаждения и, возможно, конденсации отработавшего в тепловой машине рабочего тела для удаления внешней (гигроскопической) влаги, и затем сушке отходящими дымовыми (топочными) газами для удаления остаточной, в том числе реакционной (химической) влаги.The invention provides technical results, which are expressed, firstly, in increasing the electrical efficiency of the method and device for generating electricity according to a two-stage scheme with gasification of raw materials with the subsequent conversion of the thermal energy of the burned fuel gas into electricity through a heat (in particular, steam) machine ( external combustion engine) with an electric generator, and, secondly, in expanding the range of used cheap low-grade raw materials, including substandard (in terms of moisture content) about 70 ... 85%), fuel biomass, and are achieved by means of recovery mechanisms for unused ("waste") heat from the engine’s working fluid and the heat of flue (flue) gases, when the feedstock for generating electricity before being fed to gasification is first subjected to convective air -caloriferous drying using thermal energy from cooling and, possibly, condensation of the working fluid spent in the heat engine to remove external (hygroscopic) moisture, and then drying by exhaust flue (furnace u) to remove residual gases, including reaction (chemical) water.
Для осуществления способа в устройство дополнительно введен участок топливоподготовки, включающий сушильный аппарат, например, барабанного типа, для первичной конвективной воздушно-калориферной сушки сырья и сушильно-фильтрующий аппарат для последующей конвективно-кондуктивной сушки сырья дымовыми газами.To implement the method, a fuel preparation section is additionally introduced into the device, including a drying apparatus, for example, a drum type, for primary convective air-caloriferous drying of raw materials and a drying and filtering apparatus for subsequent convective-conductive drying of raw materials with flue gases.
В-третьих, технический результат предлагаемого изобретения выражается в минимизации вредного влияния на окружающую среду предлагаемых способа и устройства для получения электроэнергии и достигается за счет следующей совокупности действий и условий:Thirdly, the technical result of the invention is expressed in minimizing the environmental impact of the proposed method and device for generating electricity and is achieved through the following set of actions and conditions:
- в части снижения вредных выбросов в атмосферу - путем построения технологической цепи на основе использования в качестве сырья возобновляемого ресурса - биомассы, реализации двухстадийной схемы с газификацией биомассы, использования тепловых машин (двигателей) замкнутого цикла;- in terms of reducing harmful emissions into the atmosphere - by building a technological chain based on the use of a renewable resource as biomass, implementing a two-stage scheme with gasification of biomass, using closed-circuit heat machines (engines);
- в части снижения (исключения) вредного влияния (загрязнение, нарушение естественного температурного режима) на водные ресурсы - посредством исключения водяного охлаждения для отвода «сбросной» теплоты при конденсации теплоносителя (пара) и применения воздушного охлаждения;- in terms of reducing (eliminating) the harmful effect (pollution, violation of the natural temperature regime) on water resources - by eliminating water cooling to remove “waste” heat during condensation of the heat carrier (steam) and using air cooling;
- в части снижения отходов - за счет полноты переработки и исключения не утилизируемых отходов (в частности, специальных фильтров для очистки газов).- in terms of waste reduction - due to the completeness of processing and exclusion of non-recyclable waste (in particular, special filters for gas purification).
В-четвертых, технический результат выражается в обеспечении автономности процесса производства электроэнергии и достигается посредством совокупности действий и условий через компоненты данной характеристики, включая:Fourth, the technical result is expressed in ensuring the autonomy of the electricity production process and is achieved through a combination of actions and conditions through the components of this characteristic, including:
практическую независимость от внешних источников водных ресурсов за счет применения теплообменников с воздушным охлаждением;practical independence from external sources of water resources through the use of air-cooled heat exchangers;
независимость от внешних источников энергии;independence from external energy sources;
отсутствие потребности в коммуникациях для транспортировки получаемого топливного газа, для передачи электроэнергии (снабжаются местные пользователи), а также в специальных стационарных (капитальных) сооружениях.lack of communication requirements for transporting the resulting fuel gas, for the transmission of electricity (local users are supplied), as well as in special stationary (capital) facilities.
Также для достижения технического результата в виде расширения диапазона выходной электрической мощности, а также улучшения эксплуатационно-технических характеристик при осуществлении предлагаемого изобретения, таких как работа в широком диапазоне потребления электроэнергии и при различном качестве пара, полная автоматизация процессов, компактность (низкие габаритно-массовые характеристики), для газификации биомассы используется цилиндрический наклонный вращающийся реактор-газификатор в режиме фильтрационного горения со сверхадиабатическим разогревом, а в качестве тепловой (паровой) машины могут быть применены различные типы двигателей внешнего сгорания замкнутого цикла (ПТУ, ППД, ПВМ, турбины ORC, двигатель Стирлинга).Also, to achieve a technical result in the form of expanding the range of output electric power, as well as improving operational and technical characteristics when implementing the present invention, such as working in a wide range of electricity consumption and with different steam quality, full automation of processes, compactness (low overall mass characteristics) ), for gasification of biomass a cylindrical inclined rotating reactor-gasifier is used in the mode of filtration combustion from super diabetic heating, and as a heat (steam) machine, various types of closed-loop external combustion engines can be used (PTU, PDP, FDA, ORC turbines, Stirling engine).
Сущность изобретения поясняется фиг. 1-14.The invention is illustrated in FIG. 1-14.
На фиг. 1 представлена общая схема устройства для осуществления способа получения электроэнергии из некондиционной (по содержанию влаги) топливной биомассы по двухстадийной технологической схеме с двумя контурами рекуперации - тепла отработавшего рабочего тела и дымовых газов - для сушки влажного сырья при использовании тепловых машин конденсационного типа (ПТУ, ППД, ПВМ, турбины ORC).In FIG. 1 shows a general diagram of a device for implementing a method of generating electricity from substandard (in terms of moisture content) fuel biomass according to a two-stage technological scheme with two recovery circuits — the heat of the spent working fluid and flue gases — for drying moist raw materials using condensation-type heat engines (ПТУ, ППД , FDA, ORC turbines).
На фиг. 2-5 представлена схема построения сушильно-фильтрующего аппарата, включая общий вид (фиг. 2), разрез А-А по загрузочному и разгрузочному шлюзам согласно фиг. 2 (фиг. 3), разрез Б-Б по конусному барабану согласно фиг. 2 (фиг. 4), вид В на кольцевой сетчатый фильтр - отсекатель биомассы согласно фиг. 2 (фиг. 5).In FIG. 2-5 shows a diagram of the construction of a drying and filtering apparatus, including a general view (FIG. 2), section AA along the loading and unloading locks according to FIG. 2 (FIG. 3), a section BB along the cone drum according to FIG. 2 (FIG. 4), view B on an annular screen filter - biomass cutter according to FIG. 2 (Fig. 5).
На фиг. 6-7 представлены общие схемы устройства для частного случая осуществления способа получения электроэнергии из некондиционной (по содержанию влаги) топливной биомассы по двухстадийной технологической схеме с полной глубокой сушкой влажного сырья в сушильном блоке (фиг. 6 - при использовании тепловых машин конденсационного типа - ПТУ, ППД, ПВМ, турбины ORC, фиг. 7 - при использовании двигателя Стирлинга).In FIG. 6-7 are general schemes of a device for a particular case of a method for producing electricity from substandard (in terms of moisture content) fuel biomass according to a two-stage technological scheme with complete deep drying of wet raw materials in a drying unit (Fig. 6 - when using heat condensation type machines - ПТУ, PPD, FDA, ORC turbines, Fig. 7 - using a Stirling engine).
На фиг. 8-11 представлена схема построения сушильного блока, включая общий вид (фиг. 8), разрез А-А (фиг. 9) по загрузочному и разгрузочному шлюзам согласно фиг. 8, разрез Б-Б (фиг. 10) по конусному барабану согласно фиг. 8, вид В (фиг. 11) на кольцевой сетчатый фильтр - отсекатель биомассы согласно фиг. 8.In FIG. Figures 8-11 show a diagram of the construction of the drying unit, including a general view (Fig. 8), section AA (Fig. 9) along the loading and unloading locks according to Figs. 8, section BB (FIG. 10) along the cone drum of FIG. 8, view B (FIG. 11) on the annular screen filter - biomass cutter according to FIG. 8.
На фиг. 12 приведены графики зависимости нижней теплотворной способности (НТС) исходной биомассы от ее относительной влажности (общей влаги).In FIG. 12 shows graphs of the dependence of the lower calorific value (STV) of the initial biomass on its relative humidity (total moisture).
На фиг. 13 приведены графики зависимости величины электрического КПД предлагаемого устройства от относительной влажности (общей влаги) исходной биомассы при различных значениях НТС сухой биомассы для практически реализуемого диапазона значений рабочих параметров устройства (величины КПД теплообмена, электрического и теплового КПД).In FIG. 13 shows graphs of the dependence of the electrical efficiency of the proposed device on the relative humidity (total moisture) of the initial biomass at various values of the dry biomass NTS for a practicable range of values of the operating parameters of the device (heat exchange efficiency, electrical and thermal efficiency).
На фиг. 14 приведен график зависимости величины электрического КПД предлагаемого устройства от величины КПД теплообмена при рекуперации тепла отработавшего рабочего тела.In FIG. 14 is a graph of the dependence of the electric efficiency of the proposed device on the efficiency of heat transfer during heat recovery of the spent working fluid.
Способ получения электроэнергии из некондиционной (влажной) топливной биомассы осуществляется посредством устройства (фиг. 1), которое работает следующим образом.A method of producing electricity from substandard (wet) fuel biomass is carried out by means of a device (Fig. 1), which operates as follows.
На первой стадии 1 предусматривается газификация подготовленной (кондиционной) биомассы F в реакторе-газификаторе 3 прямого процесса паровоздушной газификации в плотном слое. Сырье поступает из участка топливоподготовки 12 в реактор-газификатор 3 через загрузочное устройство 4, в противоток движению сырья F через разгрузочное устройство 5, где происходит накопление и вывод твердых отходов газификации R в сборник золы 11, в активную зону газификации посредством, например, дутья подаются газифицирующие агенты - воздух А и водяной пар и/или вода (в зависимости от типа газификатора) W - в необходимых для протекания окислительно-восстановительных реакций газификации (стехиометрических) соотношениях с газифицируемым сырьевым материалом, а получаемый в результате газификации топливный газ G, содержащий водород H2, монооксид углерода СО и, в ряде случаев, метан и другие углеводороды и/или другие органические соединения (летучие фракции, пары смол), фильтруется через слой загруженного сырьевого материала F и отводится из верхней части реактора-газификатора 3. Примеры технической реализации реакторов-газификаторов прямого процесса широко известны /см. указанные выше источники: «Биомасса как источник энергии…»; Копытов В.В. «Газификация конденсированных топлив…»; А. Самылин, М. Яшин. «Современные конструкции газогенераторных установок». - ЛесПромИнформ, №1, 2009, с. 78-85).At the
На второй стадии 6, представляющей собой энергетическую (в частности, паросиловую) установку, получаемый топливный газ G непосредственно (без очистки и охлаждения) сжигается в газовой топке 33 парового котла (парогенератора) 7, передавая тепловую энергию рабочему телу (в зависимости от типа используемого двигателя это может быть вода/пар, органический теплоноситель, газ) посредством теплообменника 34 (который конструктивно, как правило, является частью парового котла 7), которая затем преобразуется в механическую энергию в тепловой (паровой) машине 8 - двигателе внешнего сгорания и в электроэнергию посредством электрогенератора 9.In the
В дополнение к приведенной известной двухстадийной схеме при осуществлении предлагаемого способа введен участок топливоподготовки 12, где исходный сырьевой материал - некондиционная по содержанию влаги топливная биомасса F - перед подачей на газификацию с помощью, например, транспортера 2 непрерывно либо дозировано загружается в сушильный аппарат 13, например, барабанного типа /ГОСТ 28115-89. Аппараты и установки сушильные. Классификация. Атмосферные с вращающимися барабанами насадочные/, где подвергается конвективной воздушно-калориферной сушке с нагревом высушиваемого материала посредством воздуха А в качестве сушильного агента, который принудительно нагнетается из атмосферы через воздушный конденсатор (паровоздушный теплообменник) 10 отработавшего в паровой машине 8 пара.In addition to the known two-stage scheme, in the implementation of the proposed method, a
Воздух А в сушильном аппарате 13 в процессе сушки поглощает влагу и в требуемом (регулируемом) объеме в качестве газифицирующего агента направляется в реактор-газификатор 3, излишки отработавшего воздуха возвращаются в атмосферу, а конденсат теплоносителя, собранный в конденсаторе 10, вновь поступает в теплообменник 34.Air A in the drying
Высушенное сырье F из сушильного аппарата 13 непрерывно либо дозировано поступает в реактор-газификатор 3 через его загрузочное устройство 4, твердый минеральный остаток от газификации биомассы - зола R - непрерывно или дозировано (порционно) выгружается через разгрузочное устройство 5 (конструкции такого устройства могут быть различными для различных типов реактора) в сборник золы 11.The dried raw material F from the drying
Основным конструктивным элементом сушильного аппарата 13 барабанного типа является, как правило, вращающийся сушильный барабан, в котором твердые частицы влажной биомассы F перемешиваются и обдуваются потоком принудительно циркулирующего сушильного агента - атмосферного воздуха А, являющегося одновременно теплоносителем и влагопоглотителем. Биомасса F поступает в барабан через загрузочный шлюз и удаляется из него через разгрузочный шлюз.The main structural element of the drum-
Могут использоваться (альтернативно либо попеременно) режимы прямоточного или противоточного движения биомассы F и сушильного агента А. При этом сушильный барабан может устанавливаться под углом к горизонту, чтобы обеспечить необходимую скорость движения биомассы (для известных технических примеров это 3-4°). Частота вращения барабана может быть переменной и определяться параметрами высушиваемой биомассы (для известных технических примеров это 1,5-9 об/мин). Наклон барабана и его вращение обеспечивают движение биомассы под действием силы тяжести (и, возможно, напора воздуха для режима прямоточного движения) от загрузочного шлюза к разгрузочному шлюзу. В средней части сушильного барабана на его внутренней боковой стенке, как правило, устанавливаются лопастные, секторные, винтовые или иные насадки, обеспечивающие перемешивание сырья, что интенсифицирует процесс сушки, обеспечивая большую площадь поверхности контакта между частицами биомассы и сушильным агентом.Direct-flow or counter-flow modes of biomass F and drying agent A can be used (alternatively or alternately). In this case, the drying drum can be installed at an angle to the horizontal to provide the necessary biomass speed (for known technical examples, this is 3-4 °). The rotational speed of the drum can be variable and determined by the parameters of the dried biomass (for well-known technical examples it is 1.5-9 rpm). The inclination of the drum and its rotation provide biomass movement under the action of gravity (and, possibly, air pressure for direct flow mode) from the loading lock to the discharge lock. In the middle part of the drying drum, on its inner side wall, as a rule, blade, sector, screw or other nozzles are installed that provide mixing of the raw material, which intensifies the drying process, providing a large contact surface area between the biomass particles and the drying agent.
На стадии газификации 1 для обеспечения стабильности процесса может быть использован, в частности, наклонный вращающийся цилиндрический реактор-газификатор 3, в котором газификация осуществляется в режиме фильтрационного горения со сверхадиабатическим разогревом, а в качестве газифицирующих агентов используются воздух и вода, подающаяся в жидком состоянии в активную зону реактора-газификатора (Примеры технической реализации реакторов см. патент RU 2322641 С2, приоритет от 02.05.2006, Дорофеенко и др.; патент RU 2376527 С2 приоритет от 19.12.2007, Жирнов, Зайченко, Манелис, Полианчик).At the
Некондиционная, т.е. не соответствующая стандартам или техническим условиям и требующая предварительной подготовки, топливная биомасса представляет собой дешевый и практически не используемый в настоящее время источник местных энергоресурсов. К параметрам, по которым определяются кондиции биомассы как энергосырья и от которых зависит его стоимость и, соответственно, экономичность его использования, относятся такие рабочие характеристики, как теплотворная способность, общая влага, зольность, содержание углерода, насыпная плотность, форма частиц, фракционный состав (однородность) и др. /ГОСТ Р 54220-2010 Биотопливо твердое Технические характеристики и классы топлива. Часть 1. Общие требования; ГОСТ Р 54236-2010 Топливо твердое из бытовых отходов. Технические характеристики и классы/.Substandard, i.e. not meeting the standards or technical specifications and requiring preliminary preparation, fuel biomass is a cheap and practically not currently used source of local energy resources. The parameters that determine the conditions of biomass as energy raw materials and on which its cost and, accordingly, the efficiency of its use depend on such performance characteristics as calorific value, total moisture, ash content, carbon content, bulk density, particle shape, fractional composition ( homogeneity), etc. / GOST R 54220-2010 Solid biofuel Technical characteristics and fuel classes.
Энергетическая, и, соответственно, потребительская ценность топлива определяется в основном его теплотворной способностью - количеством энергии в единице массы топлива, которое может быть использовано для производства тепла/электричества. В частности, качество биомассы как топлива оценивается нижней теплотворной способностью (НТС) Q, которая в значительной степени зависит от содержания влаги в топливе. Его количественный показатель - относительная влажность (общая влага) W - является одной из наиболее важных переменных характеристик топлива, в значительной степени определяющей его стоимость и, в конечном счете, экономичность его энергетического использования на практике.The energy, and, accordingly, consumer value of fuel is determined mainly by its calorific value - the amount of energy per unit mass of fuel that can be used to produce heat / electricity. In particular, the quality of biomass as fuel is estimated by the lower calorific value (LF) Q, which is largely dependent on the moisture content of the fuel. Its quantitative indicator - relative humidity (total moisture) W - is one of the most important variable characteristics of the fuel, which largely determines its cost and, ultimately, the efficiency of its energy use in practice.
По справочным данным /см. указанные выше источники: Справочник «Котельные и электростанции на биотопливе…; «Биомасса как источник энергии…»/ средняя относительная влажность низкосортного дешевого сырья может составлять 33…50% для свежесрубленной и 50…80% для мокрой (транспортируемой по воде) древесины, до 70% - для отстоя городских сточных вод, 60…85% - для навоза, до 55% и более - для сельскохозяйственных отходов, 15…35% - для ТБО.For reference data / cm. the above sources: Reference book “Boiler houses and biofuel power plants ...; “Biomass as a source of energy ...” / the average relative humidity of low-grade cheap raw materials can be 33 ... 50% for freshly cut timber and 50 ... 80% for wet (transported by water) wood, up to 70% for sludge from urban wastewater, 60 ... 85% - for manure, up to 55% and more - for agricultural waste, 15 ... 35% - for solid waste.
Взаимосвязь между вышеуказанными характеристиками может быть выражена следующим соотношением:The relationship between the above characteristics can be expressed by the following ratio:
где Δtw - температура нагрева влаги сырья от текущего значения до 100°С;where Δt w is the temperature of heating the moisture of the raw material from the current value to 100 ° C;
Qc - НТС сухого вещества топлива;Q c - NTS of dry matter of fuel;
Cw= - удельная теплоемкость воды;C w = is the specific heat of water;
Lγ= - удельная теплота парообразования.L γ = is the specific heat of vaporization.
Принимая Δtw=80° (от 20°С до 100°С); Cw=4,1872 кДж/кгК; Lγ=2 250 кДж/кг, получимTaking Δt w = 80 ° (from 20 ° C to 100 ° C); C w = 4.1872 kJ / kgK; L γ = 2 250 kJ / kg, we get
Зависимость НТС исходного сырья от его влажности W для заданного диапазона исходных данных представлена на фиг. 12.The dependence of the STC of the feedstock on its moisture content W for a given range of source data is shown in FIG. 12.
Для полной сушки исходного сырья, а именно получения 1 кг сухого сырья, потребуется тепловой энергии в количестве (ккал):For complete drying of the feedstock, namely the production of 1 kg of dry feedstock, heat energy is required in an amount (kcal):
Опытные данные по энергетической эффективности существующих малых энергоустановок с тепловыми двигателями (машинами) замкнутого цикла приведен в таблице 1 /см. указанные выше источники: «Применение энергии биомассы…»; А. Самылин, М. Яшин. «Современные конструкции газогенераторных установок». - ЛесПромИнформ, №1, 2009, с. 78-85/The experimental data on the energy efficiency of existing small power plants with closed-circuit heat engines (machines) are given in table 1 / cm. sources indicated above: “Use of biomass energy ...”; A. Samylin, M. Yashin. "Modern design of gas generating units." - LesPromInform, No. 1, 2009, p. 78-85 /
Примем следующий диапазон параметров энергетической эффективности энергоустановок, в том числе для известных близких аналогов:We take the following range of parameters of energy efficiency of power plants, including for well-known close analogues:
электрический КПД ηe=0,10…0,20; тепловой КПД ηт=0,45…0,65.electrical efficiency η e = 0.10 ... 0.20; thermal efficiency η t = 0.45 ... 0.65.
Достижимый (потенциальный) уровень электрического КПД ηе (y) для предлагаемого способа и устройства при полной сушке исходного сырья за счет тепла отработавшего пара может быть определен следующим образом:The achievable (potential) level of electrical efficiency η e (y) for the proposed method and device during complete drying of the feedstock due to the heat of the spent steam can be determined as follows:
или or
Максимальную влажность Wmax исходного сырья, при которой возможна его внутрисистемная автотермическая полная (до воздушно-сухого состояния) сушка (без поступления энергии извне, а именно за счет утилизации (рекуперации) «сбросной» тепловой энергии на выходе тепловой машины), можно определить из соотношения:The maximum humidity W max of the feedstock, at which its intrasystem autothermal complete (to air-dry state) drying is possible (without external energy, namely, due to the utilization (recovery) of "waste" thermal energy at the outlet of the heat engine), can be determined from ratios:
, ,
где γ - коэффициент теплообмена при рекуперации тепла отработавшего пара,where γ is the heat transfer coefficient during heat recovery of the exhaust steam,
отсюда from here
Подставляя (7) в (5), получим выражение для достижимого уровня электрического КПД устройства (при W=Wmax):Substituting (7) into (5), we obtain the expression for the attainable level of electrical efficiency of the device (at W = W max ):
Графики зависимости электрического КПД ηе (y) устройства от относительной влажности W исходной биомассы при различных значениях НТС Qc сухой биомассы приведены на фиг. 13. Пунктиром показан характер зависимости в области значений W>Wmax, где происходит падение КПД ηe (y) вследствие падения теплотворной способности получаемого газа ввиду его насыщения водяными парами в реакторе-газификаторе /Кислов В.М. Газификация древесины и ее компонентов в фильтрационном режиме. Автореферат дисс. к.ф.м.н. ИПХФ РАН, Черноголовка, 2008. - с. 10-13/. Из графиков следует, что для практического диапазона возможных значений параметров сырья (НТС сухого вещества Qc=2000…5000 ккал/кг) и технологических процессов (теплового КПД энергетической (паросиловой) установки ηт=0,45…0,65; коэффициента теплопередачи на сушку сырья γ=0,5) технический результат, выражаемый в увеличении электрического КПД, находит подтверждение, однако проявляется неравномерно, при этом существует оптимальное значение относительной влажности исходного сырья Wopt=Wmax и ему соответствует максимальное значение электрического КПД предлагаемого способа и устройства, которое не зависит от НТС Qc сухого вещества сырья и превышает электрический КПД ηе известных аналогов в 1,5 раза.The dependences of the electric efficiency η e (y) of the device on the relative humidity W of the initial biomass at different values of the TCF Qc of dry biomass are shown in FIG. 13. The dashed line shows the dependence in the range of values W> W max , where the efficiency η e (y) decreases due to a decrease in the calorific value of the produced gas due to its saturation with water vapor in the gasification reactor / V. Kislov. Gasification of wood and its components in a filtration mode. Abstract of diss. Ph.D. IPCP RAS, Chernogolovka, 2008. - p. 10-13 /. From the graphs it follows that for the practical range of possible values of the parameters of the raw materials (dry-fueled dry matter Q c = 2000 ... 5000 kcal / kg) and technological processes (thermal efficiency of the power (steam-powered) installation η t = 0.45 ... 0.65; heat transfer coefficient for drying raw materials γ = 0.5) the technical result, expressed in an increase in electrical efficiency, is confirmed, however, it is uneven, while there is an optimal value of the relative humidity of the feedstock W opt = W max and the maximum value of electric Efficiency the proposed method and device, which does not depend on the NTS Q c dry matter of raw materials and exceeds the electrical efficiency η e known analogues in 1.5 times.
Примечание - Эффективность предлагаемых решений может несколько снижаться с учетом возможных эксплуатационных затрат электроэнергии, потребляемой вращающимся сушильным барабаном, насосами, вентиляторами (воздуходувками).Note - The effectiveness of the proposed solutions may be slightly reduced, taking into account the possible operational costs of the electricity consumed by the rotary drying drum, pumps, fans (blowers).
Так, по расчетам предлагаемое устройство с номинальной электрической мощностью 100…500 кВт должно иметь потребление по сырью (Qc=2000…5000 ккал/кг, W=Wopt=0,5…0,.7 - см. фиг. 5) в диапазоне 215…1535 кг/ч. Существующие модели сушилок барабанного типа БСЛ данной производительности имеют потребляемую мощность на вращение барабана 1…4 кВт, что не превышает ~1% выходной мощности.So, according to calculations, the proposed device with a rated electric power of 100 ... 500 kW should have a consumption of raw materials (Q c = 2000 ... 5000 kcal / kg, W = W opt = 0.5 ... 0, .7 - see Fig. 5) in the range of 215 ... 1535 kg / h. Existing models of BSL drum-type dryers of a given capacity have a power consumption per drum rotation of 1 ... 4 kW, which does not exceed ~ 1% of the output power.
С учетом энергопотребления вентиляторными системами электростанций (~0,5…0,7% от выходной мощности) повышение доли минимально необходимых эксплуатационных энергозатрат находится в пределах 2% от выходной мощности, что позволяет считать несущественным снижение электрического КПД предлагаемого устройства.Taking into account the energy consumption by the fan systems of power plants (~ 0.5 ... 0.7% of the output power), the increase in the share of the minimum required operational energy consumption is within 2% of the output power, which allows us to consider the decrease in the electrical efficiency of the proposed device to be insignificant.
Нелинейный характер зависимости электрического КПД ηe (y) устройства от коэффициента теплообмена у при конденсации пара и сушке сырья (фиг. 14) определяет возможности его существенного повышения при нахождении эффективных технических решений по рекуперации тепла отработавшего пара (особенно в области значений γ>0,5).The non-linear character of the dependence of electrical efficiency η e (y) devices from the heat transfer coefficient at at steam and drying the raw material of condensation (FIG. 14) determines the possibility of its significant increase in finding effective technical solutions for heat recovery of exhaust steam (especially in γ> 0 values, 5).
С учетом температуры отработавшего («мятого») пара для предлагаемых типов тепловых (паровых) машин практически может быть реализована сушка только до воздушно-сухого состояния сырья, т.е. с удалением внешней (гигроскопической) влаги. В то же время топливная биомасса в зависимости от ее происхождения, в частности древесина, может содержать также реакционную (химическую) влагу (до 20…25%), отделение которой происходит при температуре 150…220°С.Taking into account the temperature of the spent (“crumpled”) steam for the proposed types of heat (steam) machines, drying can only be realized only to the air-dry state of the raw material, i.e. with the removal of external (hygroscopic) moisture. At the same time, fuel biomass, depending on its origin, in particular wood, may also contain reaction (chemical) moisture (up to 20 ... 25%), which is separated at a temperature of 150 ... 220 ° C.
Для ее удаления на участке топливоподготовки 12 между сушильным аппаратом 13 и реактором-газификатором 3 дополнительно введен сушильно-фильтрующий аппарат 14, через который проходит отходящий из газовой топки 33 парового котла (парогенератора) 7 дымовой газ Fg, подсушивая и нагревая сырье F, загружаемое из сушильного аппарата 13 и выгружаемое в реактор-газификатор 3 через его загрузочное устройство 4.To remove it at the
Сушильно-фильтрующий аппарат 14 (фиг. 2-5) работает следующим образом.Drying and filtering apparatus 14 (Fig. 2-5) works as follows.
Биомасса F, подвергнутая сушке в сушильном аппарате 13, непрерывно либо дозировано через загрузочный шлюз 15 поступает во внутреннюю полость конусного барабана 16 до уровня 17, покрывающего перфорированную дымоходную трубу 18, в которую из парогенератора 7 поступают (нагнетаются) дымовые (топочные) газы Fg от сжигания топливного газа G. При вращении конусного барабана 16 посредством насадок 19 (лопастей, лопаток, ребер и т.п.), установленных на его внутренней поверхности, производится перемешивание сырья, дымовые газы в качестве теплоносителя и влагопоглотителя проникают через образующиеся при этом пустоты, нагревая и подсушивая перемещающиеся частицы сырья, и поступают через кольцевой сетчатый фильтр - отсекатель биомассы 20 с заслонкой 29 в дымосборный конус 21, откуда через органический адсорбер 22 с рабочими фильтрующими элементами и дымовую трубу 23 с помощью вытяжного вентилятора 24 выбрасываются в атмосферу. Очистка отходящих дымовых газов от частиц золы, которые могут присутствовать вследствие сжигания неочищенного топливного газа, производится посредством фильтрации дымовых газов через биомассу в конусном барабане 16, а также (финишная тонкая очистка) многослойными фильтрующими элементами адсорбера 22 (аналог - схема фильтра-сажеуловителя с многослойной насадкой, Ветошкин А.Г. Процессы и аппараты газоочистки. Учебное пособие. - Пенза: Изд-во ПГУ, 2006, с. 179), состоящими из органического фильтрующего материала/углеродного адсорбента (например, на основе активированного угля, торфа, сорбционно-активных углеродных волокнистых материалов и т.п., а также возможен вариант изготовления из той же влажной биомассы), который также производит очистку отходящих дымовых газов от пылевых загрязнений, которые могут появиться после подсушки и нагрева биомассы в конусном барабане 16. Картриджи с отработанным органическим фильтрующим материалом поочередно по мере их отработки заменяются новыми сменными картриджами 25, запас которых хранится в трубе, закрытой заслонкой 28, с помощью толкателя 26, рассыпаясь на частицы и поступая на переработку вместе с биомассой через разгрузочный шлюз 27.The biomass F, dried in the drying
Согласно опытным данным энергетический баланс ТЭС включает потери тепла с уходящими дымовыми газами, которые могут составлять ~8…10% от энергии исходного топлива / см. указанный выше источник: Справочник. «Котельные и электростанции на биотопливе…, с. 226 /. Принимая коэффициент теплообмена в результате процесса досушивания и нагрева биомассы дымовыми газами (температурой 180…350°С и более) в бункере-нагревателе 14 в диапазоне 0,3…0,5 и используя выражение (7) с учетом соответствующего приращения значений электрического (ηe+Δηе) и теплового (ηт+Δηт) КПД (при принятых исходных значениях ηе=0,2 и ηт=0,65) получим, что приращение Δηe (y) итогового электрического КПД устройства может составить ~0,02, что дает общееAccording to experimental data, the energy balance of thermal power plants includes heat loss with flue gases, which can be ~ 8 ... 10% of the energy of the original fuel / see the above source: Reference. “Boiler houses and biofuel power plants ..., p. 226 /. Taking the heat transfer coefficient as a result of the process of drying and heating the biomass with flue gases (temperature 180 ... 350 ° C and more) in the bunker-
увеличение достижимого электрического КПД ηе (y) устройства до 0,32.increase in achievable electrical efficiency η e (y) of the device to 0.32.
Кроме того, полное досушивание и нагрев биомассы в сушильно-фильтрующем аппарате 14 позволяет снизить требования к конструкции реактора-газификатора 3 в части его размеров, поскольку может быть исключена зона сушки, а также частично зона нагрева и предпиролиза газифицируемого сырья.In addition, the complete drying and heating of the biomass in the drying and
Для большей компактности оборудования, а также снижения тепловых потерь (повышения эффективности теплообмена, т.е. коэффициента теплообмена γ) целесообразно конструктивно сушильный аппарат 13 и сушильно-фильтрующий аппарат 14 объединить в единый сушильный блок 30 (фиг. 6). Воздух после воздушного конденсатора 10 нагнетается непосредственно во внутреннюю полость вращающегося сушильного блока 30, где сырье F при перемешивании дополнительно кондуктивно (контактно) подогревается от дымовых газов, проходящих через заглушенную дымовую трубу 18 с перфорированным конечным участком. Смесь дымовых газов и воздуха из внутренней полости сушильного блока перед выбросом в атмосферу фильтруется через органический адсорбер 22.For greater compactness of the equipment, as well as reducing heat loss (increasing the efficiency of heat transfer, i.e., heat transfer coefficient γ), it is advisable to structurally dry the drying
Особенность осуществления изобретения в случае применения двигателя Стирлинга (фиг. 7) состоит в построении контуров циркуляции рабочего тела, в качестве которого используется газ. Топливный газ G сжигается в смеси с атмосферным воздухом А во внешней газовой топке (камере сгорания) 33, горячие продукты сгорания поступают в горячий теплообменник 34, входящий в состав двигателя Стирлинга 31, где передают свою теплоту рабочему телу кинематической части (блока цилиндров) 32 двигателя и как отходящие дымовые газы Fg поступают в сушильный блок 30. Охлаждение рабочего тела осуществляется в теплообменнике 10, представляющем собой теплообменник-охладитель, входящий в состав двигателя Стирлинга 31), посредством нагнетаемого атмосферного воздуха А, который затем подается в сушильный блок 30. В ряде модификаций двигателя Стирлинга для повышения КПД предусматривается применение специального теплообменника - регенератора теплоты 35.A feature of the invention in the case of the use of the Stirling engine (Fig. 7) is the construction of the circulation circuits of the working fluid, which is used as a gas. Fuel gas G is burned in a mixture with atmospheric air A in an external gas furnace (combustion chamber) 33, hot combustion products enter a
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016114318A RU2631456C1 (en) | 2016-04-13 | 2016-04-13 | Method for producing electricity from sub-standart (wet) fuel biomass and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016114318A RU2631456C1 (en) | 2016-04-13 | 2016-04-13 | Method for producing electricity from sub-standart (wet) fuel biomass and device for its implementation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2631456C1 true RU2631456C1 (en) | 2017-09-22 |
Family
ID=59931192
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016114318A RU2631456C1 (en) | 2016-04-13 | 2016-04-13 | Method for producing electricity from sub-standart (wet) fuel biomass and device for its implementation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2631456C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2666347C1 (en) * | 2018-01-30 | 2018-09-07 | Валерий Григорьевич Лурий | Installation of thermochemical processing of carbon-containing raw material (variants) |
RU2793101C1 (en) * | 2022-04-13 | 2023-03-29 | Игорь Владимирович Тихомиров | Method of energy utilization of solid carbon-containing wastes and the small mobile solid fuel electric hydrogen device for its implementation |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2100721C1 (en) * | 1994-03-21 | 1997-12-27 | Николай Владимирович Евсеев | Method of drying pasty materials |
WO2007045291A1 (en) * | 2005-10-15 | 2007-04-26 | Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh | Process for production and preparation of rapid pyrolysis products from biomass for pressurized entrained-flow gasification |
RU2346026C2 (en) * | 2007-04-06 | 2009-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Альтернативные энергетические системы" | Method of sng and coal char obtaining by pyrolysis reaction of biomass |
RU2489475C1 (en) * | 2011-12-15 | 2013-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" | Method of treating organic wastes |
RU2519441C1 (en) * | 2010-03-23 | 2014-06-10 | Ухань Кайди Инджиниринг Текнолоджи Рисерч Инститьют Ко., Лтд. | Technology and device for obtaining synthesis gas from biomass by pyrolysis |
RU2561793C2 (en) * | 2011-05-25 | 2015-09-10 | Энер-Кор Пауэр, Инк. | Power plant with gasificator and waste processing |
-
2016
- 2016-04-13 RU RU2016114318A patent/RU2631456C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2100721C1 (en) * | 1994-03-21 | 1997-12-27 | Николай Владимирович Евсеев | Method of drying pasty materials |
WO2007045291A1 (en) * | 2005-10-15 | 2007-04-26 | Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh | Process for production and preparation of rapid pyrolysis products from biomass for pressurized entrained-flow gasification |
RU2346026C2 (en) * | 2007-04-06 | 2009-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Альтернативные энергетические системы" | Method of sng and coal char obtaining by pyrolysis reaction of biomass |
RU2519441C1 (en) * | 2010-03-23 | 2014-06-10 | Ухань Кайди Инджиниринг Текнолоджи Рисерч Инститьют Ко., Лтд. | Technology and device for obtaining synthesis gas from biomass by pyrolysis |
RU2561793C2 (en) * | 2011-05-25 | 2015-09-10 | Энер-Кор Пауэр, Инк. | Power plant with gasificator and waste processing |
RU2489475C1 (en) * | 2011-12-15 | 2013-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" | Method of treating organic wastes |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
КОПЫТОВ В.В., Газификация конденсированных топлив: ретроспективный обзор, современное состояние дел и перспективы развития, Москва, Инфра-Инженерия, 2012, с.298-300. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2666347C1 (en) * | 2018-01-30 | 2018-09-07 | Валерий Григорьевич Лурий | Installation of thermochemical processing of carbon-containing raw material (variants) |
RU2793101C1 (en) * | 2022-04-13 | 2023-03-29 | Игорь Владимирович Тихомиров | Method of energy utilization of solid carbon-containing wastes and the small mobile solid fuel electric hydrogen device for its implementation |
RU2798878C1 (en) * | 2022-12-01 | 2023-06-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Complex of equipment for biowaste torrefaction |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101992204B (en) | Domestic waste and sewage sludge resource ecology process for separating and recovering | |
US4898107A (en) | Pressurized wet combustion of wastes in the vapor phase | |
DK1799796T3 (en) | Slurry drainage and sludge conversion into a renewable fuel | |
CN102359729B (en) | Method and system for jointly and circularly generating electricity by gasifying municipal garbage at high temperature | |
CN106938881A (en) | A kind of processing system and method for carbonaceous solids discarded object | |
JP2012531296A (en) | Waste management system | |
US5000099A (en) | Combination of fuels conversion and pressurized wet combustion | |
KR101200479B1 (en) | Treating system of waste materials | |
CN111989169B (en) | Waste treatment system and waste treatment method | |
JP2020073265A (en) | Waste treatment system | |
CN101056968A (en) | Method of slurry dewatering and conversion of biosolids to a renewable fuel | |
CN104403680B (en) | The two-fluid cycle generating system and method for the predrying pyrolysis staged conversion of low-order coal | |
RU2631450C1 (en) | Method of producing electricity from substandard fuel biomass and device for its implementation | |
CN103791503B (en) | A kind of organic solid waste gasification burning integrated apparatus and method | |
RU2631456C1 (en) | Method for producing electricity from sub-standart (wet) fuel biomass and device for its implementation | |
CN109207178A (en) | A kind of urban refuse thermal decomposition gasification coupling coal fired power plant electricity generation system | |
JP2020055004A (en) | Waste treatment system | |
RU2631459C1 (en) | Method of producing electricity from uncommediate (wet) fuel biomass and device for its implementation | |
RU2631455C1 (en) | Method of producing electricity from substandard (wet) fuel biomass and device for its implementation | |
CN1863738A (en) | Method and apparatus for treating organic matter | |
CN105753274B (en) | A kind of sludge treatment system and disposing technique | |
CN207877557U (en) | A kind of mud drying device | |
CN101956985A (en) | Sufficient utilization of garbage heat resource | |
CN206970441U (en) | The processing system of carbonaceous solids discarded object | |
CN105885952A (en) | Waste carbon recycling method and system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20200826 |