RU2679330C1 - Biomass waste gasification based energy system - Google Patents

Biomass waste gasification based energy system Download PDF

Info

Publication number
RU2679330C1
RU2679330C1 RU2017141948A RU2017141948A RU2679330C1 RU 2679330 C1 RU2679330 C1 RU 2679330C1 RU 2017141948 A RU2017141948 A RU 2017141948A RU 2017141948 A RU2017141948 A RU 2017141948A RU 2679330 C1 RU2679330 C1 RU 2679330C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
circuit
heat exchanger
exhaust
channel
Prior art date
Application number
RU2017141948A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Владимирович Артамонов
Юрий Александрович Кожевников
Юлия Юрьевна Костякова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ)
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 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ)
Priority to RU2017141948A priority Critical patent/RU2679330C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2679330C1 publication Critical patent/RU2679330C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23BMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B99/00Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/02Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment
    • F23G5/027Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment pyrolising or gasifying stage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

FIELD: power engineering.SUBSTANCE: invention relates to the energy devices, providing the electrical and thermal energy production using combustible gases produced during the biomass supercritical gasification. Biomass waste gasification based energy system (ES) contains a biomass bunker, the biomass aqueous suspension preparation and storage unit, a reservoir with water condensate, high pressure pumps (HPP), a countercurrent type economizer-heat exchanger, preheater, vertically located reactor, which vessel contains two input, exhaust and output branch pipes, wherein two input and exhaust branch pipes are made in the upper and the output branch pipe is in the reactor lower part, reaction products in the liquid and solid phases removal hatch, a condenser, a gas-liquid separator, which lower branch pipe through the adjustable choke valve is connected to the water condensate collecting reservoir, COgas scrubber, which gas output is connected to the gas cylinder ramp, gas engine with the electric generator through the control pressure reduction valve connected to the gas cylinder ramp, at that, the first HPP is connected to the biomass aqueous suspension preparation unit, and its discharge branch pipe is connected to the economizer 1st circuit and, further, to the reactor 1st input branch pipe, the second HPP is connected to the tank with the water condensate, and its pressure branch pipe is connected to the 2nd economizer circuit and through the preheater circuit to the 2nd reactor input branch pipe, and the 3rd economizer circuit outlet is connected to the condenser and, further, to the gas-liquid separator. Energy system is equipped with a steam-gas turbine with an electric generator, installed between the reactor gas outlet branch pipe and the 3rd economizer circuit input branch pipe, at that, the second HPP pressure branch pipe is connected to the economizer 2nd circuit through the condenser cooling channels system, heat and power unit, containing a regenerative circuit with a circulation pump, two gas / liquid heat exchangers with branch pipes for liquid heat-carrier, each of which is made of at least two sections, a boiler and a smoke exhauster unit with the third gas / liquid heat exchanger, which gas channel is included into the exhaust duct upstream of the ES exhaust pipe, first heat exchanger gas channel, containing at least two sections, is included to the exhaust gas channel between the exhauster unit and the gas engine, and the second is into the oxygen-containing gas (air) supply channel, the coolant circuit, covering the circulating pump, the gas exhaust fan heat exchanger cooling circuit, the first heat exchanger cooling circuit, second heat exchanger heating circuit and the boiler heating circuit, which cooling channel is included into the hot water circuit, a integrated into the preheater structure gas burner and connected to the gas cylinder ramp through the control pressure reduction valve.EFFECT: technical result of the invention is in increase in the energy system energy and economic efficiency, manageability, and also in increase in the functionality due to the possibility of its use as the energy storage device for the peak power consumption modes.6 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике, а точнее - к устройству энергетического комплекса (ЭК) на основе газификации отходов биомассы (БМ) и может быть использовано для обеспечения тепловой и электрической энергией потребителей, которые не подключены к централизованным сетям электро- и теплоснабжения.The invention relates to energy, and more specifically, to the device of the energy complex (EC) based on the gasification of biomass waste (BM) and can be used to provide thermal and electric energy to consumers who are not connected to centralized electricity and heat supply networks.

Известны технические решения по устройству ЭК на основе газификации БМ, в частности мусора и твердых бытовых отходов (ТБО) в газогенераторных установках, обеспечивающие процесс термического разложения этих отходов под действием высоких температур (до 1100°C) в процессе горения отходов при ограниченном доступе воздуха. Получаемый в таких установках газ может использоваться в качестве топливного газа для котельных и как моторный газ для двигателей внутреннего сгорания (RU 2303192 С1, МКП F22B 33/18, C10J 3/86 от 29.06.2006, публ. 20.07.2007, Бюл. №20 «Комплекс газотеплоэлектрогенераторный»). Однако из-за наличия в генераторном газе продуктов сгорания и азота воздуха полученный топливный газ обладает низкой теплотворной способностью и ограниченными возможностями применения в качестве моторного топлива. Кроме того, такого рода газогенераторные установки не подходят для газификации биомассы с высокой влажностью из-за высокого потребления энергии для предварительной сушки БМ.Known technical solutions for the installation of EC based on BM gasification, in particular garbage and municipal solid waste (MSW) in gas generating plants, providing the process of thermal decomposition of these wastes under the influence of high temperatures (up to 1100 ° C) in the process of burning waste with limited air access. The gas obtained in such installations can be used as fuel gas for boiler houses and as motor gas for internal combustion engines (RU 2303192 C1, MKP F22B 33/18, C10J 3/86 dated 06/29/2006, publ. 20.07.2007, Bull. No. 20 "Gas-thermal-electric generating complex"). However, due to the presence of combustion products and air nitrogen in the generator gas, the resulting fuel gas has a low calorific value and limited use as a motor fuel. In addition, this kind of gas generator is not suitable for gasification of biomass with high humidity due to the high energy consumption for pre-drying BM.

Известны схемы энергетических комплексов (ЭК), обеспечивающие получение тепловой и электрической энергии за счет использования в качестве топлива горючего газа, образующегося в результате процесса сверхкритической водной газификации (SCWG) БМ, одна из которых описана в патенте (патент US №20170066982 МПК C02F 11/086, 2014). Согласно описанию, ЭК обеспечивает сжатие и нагрев потока водной суспензии газифицируемой БМ для перевода в сверхкритическое состояние и его газификации с получением топливного газа, который далее используется для обеспечения работы турбины электрогенератора. ЭК содержит противоточный теплообменник, газожидкостный сепаратор и турбину. При этом, предварительно подготовленная водная суспензия газифицируемой БМ направляется насосом через 1-й входной канал низкотемпературной стороны теплообменника, в то время как с противоположной высокотемпературной стороны теплообменника в его 2-й канал направляется поток после обработки в реакторе. Таким образом, в устройстве обеспечивается рекуперативный теплообмен между встречными потоками газифицируемой суспензии БМ и движущимся во встречном направлении высокотемпературным потоком, выходящим из реактора. Сепаратор газ/жидкость с входным патрубком, подключенным к высокотемпературному выходу 1-го канала теплообменника, обеспечивает разделение парогазовой и жидкой фаз обработанного потока, и формирует на выходе поток жидкой рабочей среды в субкритическом состоянии, который возвращается через 2-й высокотемпературный проточный канал теплообменника. Турбина работает на выделенном газожидкостным сепаратором топливном газе.Known schemes of energy complexes (EC) that provide heat and electric energy through the use of combustible gas as a fuel resulting from the process of supercritical water gasification (SCWG) BM, one of which is described in patent (US patent No. 20170066982 IPC C02F 11 / 086, 2014). According to the description, EC provides compression and heating of the stream of an aqueous suspension of gasified BM to supercritical state and its gasification to produce fuel gas, which is then used to ensure the operation of the generator’s turbine. The EC contains a counter-current heat exchanger, a gas-liquid separator, and a turbine. In this case, the pre-prepared aqueous suspension of gasified BM is pumped through the 1st inlet channel of the low-temperature side of the heat exchanger, while the flow after processing in the reactor is directed from the opposite high-temperature side of the heat exchanger. Thus, the device provides recuperative heat transfer between the oncoming flows of the gasified suspension of BM and moving in the opposite direction of the high-temperature flow exiting the reactor. The gas / liquid separator with an inlet pipe connected to the high-temperature output of the 1st channel of the heat exchanger ensures the separation of the gas-vapor and liquid phases of the treated stream and generates a liquid flow of the working medium in the subcritical state, which returns through the 2nd high-temperature flow channel of the heat exchanger. The turbine runs on fuel gas separated by a gas-liquid separator.

Описанное устройство имеет следующие недостатки:The described device has the following disadvantages:

- неэффективность из-за потери потенциальной энергии парогазовой смеси, образующейся при работе ЭК;- inefficiency due to the loss of potential energy of the gas-vapor mixture generated during the operation of EC;

- ненадежность работы вследствие возникновения пробок, забивающих каналы противоточного теплообменника вследствие образования твердого осадка из растворенных в БМ минеральных солей, интенсивно осаждающихся при переходе нагретой суспензии БМ в сверхкритическое состояние.- unreliability of work due to the occurrence of plugs clogging the channels of the countercurrent heat exchanger due to the formation of a solid precipitate from mineral salts dissolved in BM, which are intensively precipitated upon the transition of a heated suspension of BM to a supercritical state.

Известное решение (Matsumura Y. et al., JP 2008249207, МПК A61C 13/07, публ. 16.10.2008) описывает ЭК, который обеспечивает более эффективную выработку энергии с использованием топливного газа, содержащего метан (СН4 водород (Н2) и углекислый газ (CO2), полученного при SCWG БМ. Энергетический комплекс содержит: устройство предварительной подготовки суспензии БМ, SCWG-реактор, генератор энергии, работающий на вырабатываемом топливном газе, теплообменный аппарат для нагрева реактора путем сжигания части вырабатываемого топливного газа в кислородсодержащем газе, предварительного подогревателя для рекуперативного нагрева смеси топливного газа с кислородсодержащим газом теплом выхлопных газов, исходящих из генератора энергии или теплообменного аппарата для нагрева реактора, или теплообменный аппарат для нагрева находящейся при высоком давлении суспензии БМ.A well-known solution (Matsumura Y. et al., JP 2008249207, IPC A61C 13/07, published October 16, 2008) describes an EC that provides more efficient energy production using fuel gas containing methane (CH 4 hydrogen (H 2 ) and carbon dioxide (CO 2 ) obtained by BM SCWG. The energy complex includes: BM slurry pretreatment device, SCWG reactor, an energy generator operating on the generated fuel gas, a heat exchanger for heating the reactor by burning part of the generated fuel gas in an oxygen-containing gas, pre itelnogo regenerative heater for heating the fuel gas mixture with an oxygen containing gas heat of exhaust gas emanating from the power generator or a heat exchanger for heating the reactor or the heat exchanger for heating high pressure located BM suspension.

Известен ЭК, в котором широко используется возможность рекуперации тепловой энергии материальных потоков, является ЭК, описанный в патенте [Wada et al., US 20170073594 МПК C10J 3/76, C10J 3/86, 2014 г. (РСТ JP 2014/055692; WO 2014JP55692, публ. 05032014), публ.16.03.2016].A known EC, in which the possibility of recovering the heat energy of material flows is widely used, is the EC described in the patent [Wada et al., US 20170073594 IPC C10J 3/76, C10J 3/86, 2014 (PCT JP 2014/055692; WO 2014JP55692, publ. 05032014), publ. 16.03.2016].

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является энергетический комплекс, описанный в [Kruse A., Hydrothermal biomass gasification. / J. of Supercritical Fluids, 47 (2009), 391-399], содержащий бункер биомассы, блок подготовки и хранения водной суспензии биомассы, резервуар с водным конденсатом, насосы высокого давления (НВД), экономайзер-теплообменник противоточного типа, предварительный подогреватель, вертикально расположенный реактор, корпус которого содержит два входных, газоотводящий и выходной патрубки, причем два входных и газоотводящий патрубки выполнены в верхней, а выходной патрубок - в нижней части корпуса реактора, шлюз для отвода продуктов реакции в жидкой и твердой фазе, конденсатор, газожидкостный сепаратор, нижний патрубок которого через регулируемый дроссельный клапан соединен с резервуаром для сбора водного конденсата, скруббер для очистки газовой смеси от CO2, газовый выход которого соединен с газобаллонной рампой, газовый двигатель с электрогенератором, подключенный к газобаллонной рампе через регулирующий редуктор, при этом, первый НВД подключен к блоку подготовки водной суспензии биомассы, а его напорный патрубок соединен с 1-м контуром экономайзера и, далее, с 1-м входным патрубком реактора, второй НВД, подключен к резервуару с водным конденсатом, а его напорный патрубок соединен со 2-м контуром экономайзера и через контур предварительного подогревателя со 2-м входным патрубком реактора, а выход 3-го контура экономайзера соединен с конденсатором и, далее, с газожидкостным сепаратором.Closest to the technical nature of the claimed is the energy complex described in [Kruse A., Hydrothermal biomass gasification. / J. of Supercritical Fluids, 47 (2009), 391-399], containing a biomass hopper, a unit for preparing and storing an aqueous suspension of biomass, a tank with water condensate, high pressure pumps (HPH), an economizer counter-current heat exchanger, a pre-heater, a vertically located reactor, the casing of which contains two inlet, gas outlet and outlet pipes, and two inlet and gas outlet pipes are made in the upper and the outlet pipe in the lower part of the reactor vessel, a gateway for the removal of reaction products in the liquid and solid phase, a denser, a gas-liquid separator, the lower pipe of which is connected through an adjustable throttle valve to a tank for collecting water condensate, a scrubber for cleaning the gas mixture from CO 2 , a gas outlet connected to a gas cylinder, a gas engine with an electric generator connected to the gas cylinder through a control gearbox, at the same time, the first HPP is connected to the preparation unit for the aqueous biomass suspension, and its discharge pipe is connected to the 1st economizer circuit and, further, to the 1st reactor inlet pipe, and the second NVD is connected to the tank with water condensate, and its discharge pipe is connected to the 2nd economizer circuit and through the preheater circuit to the 2nd reactor input pipe, and the output of the 3rd economizer circuit is connected to the condenser and, further, to the gas-liquid separator .

Указанное устройство ЭК принято в качестве прототипа.The specified device EC adopted as a prototype.

Преимуществом ЭК - прототипа является раздельный рекуперативный нагрев водной суспензии биомассы и воды в экономайзере с последующим перегревом сверхкритического потока воды в предварительном подогревателе с использованием тепла отходящих дымовых газов двигателя электростанции, и организация перемешивания перегретого сверхкритического потока воды с нагретым до субкритической температуры потоком биомассы в полости реактора.The advantage of the EC prototype is the separate recuperative heating of the aqueous suspension of biomass and water in the economizer, followed by overheating of the supercritical water stream in the preheater using the heat of the flue gases of the power plant engine, and the organization of mixing the superheated supercritical water stream with the biomass stream heated to subcritical temperature in the reactor cavity .

В то же время, устройство прототипа обладает недостатками, суть которых:At the same time, the prototype device has disadvantages, the essence of which:

- во-первых, в том, что при производстве электроэнергии, как наиболее ценного, универсального и ликвидного энергоресурса, не эффективно используется эксергия образующейся на выходе реактора высокоэнтальпийной парогазовой смеси, что приводит к снижению энергетической и экономической эффективности работы ЭК;- firstly, in the production of electricity, as the most valuable, universal and liquid energy resource, the exergy of the high-enthalpy vapor-gas mixture formed at the reactor outlet is not effectively used, which leads to a decrease in the energy and economic efficiency of the EC;

- во-вторых, в зависимости степени перегрева потока воды в предварительном подогревателе от температуры и объема дымовых газов, которые, в свою очередь, привязаны к режиму работы газового двигателя, обусловленному волатильностью текущей потребности в электрической мощности, что снижает управляемость ЭК, рассматриваемого в качестве технологического инструмента для газификации отходов биомассы с получением топливного газа в виде накапливаемого в газобаллонной рампе энергетического ресурса.- secondly, depending on the degree of overheating of the water flow in the preheater on the temperature and volume of the flue gases, which, in turn, are tied to the operation mode of the gas engine, due to the volatility of the current demand for electric power, which reduces the controllability of EC, considered as a technological tool for the gasification of biomass waste to produce fuel gas in the form of an energy resource accumulated in a gas cylinder ramp.

Технический результат изобретения заключается в повышении энергетической и экономической эффективности, управляемости энергетического комплекса, а также в повышении функциональности за счет возможности его использования в качестве накопителя энергии для режимов пикового потребления электрической мощности.The technical result of the invention is to increase energy and economic efficiency, controllability of the energy complex, as well as to increase functionality due to the possibility of its use as an energy storage for peak power consumption modes.

Указанный технический результат достигается тем, что энергетический комплекс на основе газификации отходов биомассы, содержащий бункер биомассы, блок подготовки и хранения водной суспензии биомассы, резервуар с водным конденсатом, насосы высокого давления (НВД), экономайзер-теплообменник противоточного типа, предварительный подогреватель, вертикально расположенный реактор, корпус которого содержит два входных, газоотводящий и выходной патрубки, причем два входных и газоотводящий патрубки выполнены в верхней, а выходной патрубок - в нижней части корпуса реактора, шлюз для отвода продуктов реакции в жидкой и твердой фазе, конденсатор, газожидкостный сепаратор, нижний патрубок которого через регулируемый дроссельный клапан соединен с резервуаром для сбора водного конденсата, скруббер для очистки газовой смеси от СО2, газовый выход которого соединен с газобаллонной рампой, газовый двигатель с электрогенератором, подключенный к газобаллонной рампе через регулирующий редуктор, при этом, первый НВД подключен к блоку подготовки водной суспензии биомассы, а его напорный патрубок соединен с 1-м контуром экономайзера и, далее, с 1-м входным патрубком реактора, второй НВД, подключен к резервуару с водным конденсатом, а его напорный патрубок соединен со 2-м контуром экономайзера и через контур предварительного подогревателя со 2-м входным патрубком реактора, а выход 3-го контура экономайзера соединен с конденсатором и, далее, с газожидкостным сепаратором, отличающийся тем, что энергетический комплекс снабжен парогазовой турбиной с электрогенератором, установленной между газоотводящим патрубком реактора и входным патрубком 3-го контура экономайзера, при этом напорный патрубок второго НВД соединен со 2-м контуром экономайзера через систему охлаждающих каналов конденсатора, теплоэнергетическим блоком, содержащим рекуперативный контур с циркуляционным насосом, двумя теплообменниками газ/жидкость с патрубками для жидкого теплоносителя, каждый из которых выполнен, по крайней мере, из двух секций, бойлером и блоком дымососа с третьим теплообменником газ/жидкость, газовый канал которого включен в канал отвода выхлопных газов перед выхлопной трубой ЭК, газовый канал первого теплообменника, содержащего не менее двух секций, включен в канал отвода выхлопных газов между блоком дымососа и газовым двигателем, а второго - в канал подачи кислородсодержащего газа (воздуха), контур жидкого теплоносителя, охватывающий циркуляционный насос, охлаждающий контур теплообменника дымососа, охлаждающий контур первого теплообменника, нагревающий контур второго теплообменника и греющий контур бойлера, охлаждающий канал которого включен в контур горячего водоснабжения, газовой горелкой интегрированной в конструкцию предварительного подогревателя и подключенной через регулирующий редуктор к газобаллонной рампе.The specified technical result is achieved by the fact that the energy complex based on gasification of biomass waste, containing a biomass hopper, a unit for preparing and storing an aqueous suspension of biomass, a tank with water condensate, high pressure pumps (HPH), an economizer-counter-type heat exchanger, a preheater, a vertically located one a reactor, the casing of which contains two inlet, gas outlet and outlet pipes, and two inlet and gas outlet pipes are made in the upper, and the outlet pipe in n izhney housing part of the reactor, a gateway for discharging reaction products in liquid and solid phase, condenser, gas-liquid separator, the bottom nozzle which via an adjustable throttle valve is connected to a tank for collecting the condensation water, a scrubber for cleaning the gaseous mixture of CO 2 gas outlet which is connected to a gas cylinder ramp, a gas engine with an electric generator connected to the gas cylinder ramp through a control gear, while the first HPP is connected to the unit for preparing an aqueous biomass suspension, and its pressure head the branch pipe is connected to the 1st circuit of the economizer and, further, to the 1st input pipe of the reactor, the second HPP is connected to the tank with water condensate, and its discharge pipe is connected to the 2nd circuit of the economizer and through the pre-heater circuit with the 2nd reactor inlet, and the output of the economizer’s 3rd circuit is connected to a condenser and, further, to a gas-liquid separator, characterized in that the energy complex is equipped with a combined-cycle turbine with an electric generator installed between the reactor exhaust pipe and the inlet an outlet pipe of the 3rd economizer circuit, while the discharge pipe of the second HPD is connected to the 2nd circuit of the economizer through the cooling channel of the condenser, a heat and power unit containing a regenerative circuit with a circulation pump, two gas / liquid heat exchangers with nozzles for the liquid coolant, each which is made of at least two sections, a boiler and a smoke exhaust unit with a third gas / liquid heat exchanger, the gas channel of which is included in the exhaust gas duct in front of the exhaust pipe EC, the gas channel of the first heat exchanger, containing at least two sections, is included in the exhaust gas channel between the smoke exhaust unit and the gas engine, and the second - in the oxygen-containing gas (air) supply channel, a liquid coolant circuit covering a circulation pump, a cooling circuit of the smoke exchanger heat exchanger , the cooling circuit of the first heat exchanger, the heating circuit of the second heat exchanger and the heating circuit of the boiler, the cooling channel of which is included in the hot water supply, is integrated by a gas burner hydrochloric preheater in design and is connected via the regulating gear to the LPG ramp.

Кроме того, у рекуперативного контура теплоэнергетического блока газовый канал третьего теплообменника сопряжен с каналом отвода выхлопных газов перед выхлопной трубой ЭК, газовый канал второго теплообменника сопряжен с каналом подачи кислородсодержащего газа (воздуха).In addition, at the recuperative circuit of the heat and power unit, the gas channel of the third heat exchanger is connected to the exhaust gas channel in front of the exhaust pipe EC, the gas channel of the second heat exchanger is connected to the oxygen-containing gas (air) supply channel.

Кроме того, дымосос и третий теплообменник газ/жидкость интегрированы в единый блок, установленный перед выхлопной трубой ЭК, входной патрубок охлаждаемого жидким теплоносителем канала теплообменника, соединен трубопроводом с циркуляционным насосом, а выходной - с входным патрубком нижней по потоку выхлопных газов секции первого теплообменника газ/жидкость, входящего в состав теплового блока, выходной патрубок первого теплообменника соединен с входным патрубком нижней по потоку воздуха секции второго теплообменника. Второй НВД, подключенный к резервуару с водным конденсатом, выполнен, по крайней мере, из 2-х последовательно включенных секций, причем участок трубопровода между 1-й и 2-й секцией НВД снабжен мембранным фильтром. Входящие трубопроводы 1-го и 2-го НВД выполнены с ответвлениями, соединенными между собой перемычкой с управляемым запорным клапаном, при этом, управляемыми запорными клапанами оснащены, также, и участок трубопровода между резервуаром с суспензией биомассы и перемычкой, и участок трубопровода между резервуаром водного конденсата и перемычкой, участок трубопровода на входе в блок подготовки и хранения водной суспензии биомассы, и участок трубопровода подачи водного конденсата на входе в резервуар с водным конденсатом. Конструкция конденсатора и газожидкостного сепаратора выполнена в едином конструктивном блоке.In addition, the smoke exhauster and the third gas / liquid heat exchanger are integrated into a single unit installed in front of the exhaust pipe of the EC, the inlet pipe of the heat exchanger channel cooled by the liquid coolant is connected by a pipeline to the circulation pump, and the outlet pipe is connected to the inlet pipe of the lower section of the first gas exchanger gas stream / liquid, which is part of the heat block, the outlet pipe of the first heat exchanger is connected to the inlet pipe of the lower section of the second heat exchanger. The second HPP connected to the tank with water condensate is made of at least 2 sections connected in series, and the pipeline section between the 1st and 2nd HPP sections is equipped with a membrane filter. The inlet pipelines of the 1st and 2nd HPP are made with branches interconnected by a jumper with a controlled shut-off valve, while the controlled shut-off valves are also equipped with a section of the pipeline between the tank with a biomass suspension and a jumper, and a section of the pipeline between the water tank condensate and a jumper, a section of the pipeline at the inlet to the unit for preparing and storing an aqueous suspension of biomass, and a section of the pipeline for supplying water condensate at the inlet to the tank with water condensate. The design of the condenser and gas-liquid separator is made in a single structural unit.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена схема ЭК с основными элементами и блоками технологического оборудования.The invention is illustrated in the drawing, which shows a diagram of EC with the main elements and blocks of technological equipment.

ЭК содержит размещенные в общем контейнере бункер биомассы 1, блок подготовки и хранения водной суспензии биомассы 2, резервуар с водным конденсатом 3, насосы высокого давления (НВД) 4/1÷4/4, экономайзер-теплообменник противоточного типа 5, предварительный подогреватель 6, вертикально расположенный реактор 7, корпус которого содержит два входных, газоотводящий и выходной патрубки, причем два входных и газоотводящий патрубки выполнены в верхней, а выходной патрубок - в нижней части корпуса реактора, шлюз для отвода продуктов реакции в жидкой и твердой фазе 8, конденсатор 9, газожидкостный сепаратор 10, нижний патрубок которого через регулируемый дроссельный клапан 11/1 соединен с резервуаром для сбора водного конденсата 12, скруббер для очистки газовой смеси от CO2 14, газовый выход которого соединен с газобаллонной рампой 15, газовый двигатель с электрогенератором 16, подключенный к газобаллонной рампе 15 через первый регулирующий редуктор 17/1.EC comprises placed in a common container tank biomass 1, block preparation and storage of an aqueous suspension of biomass 2, the reservoir with the aqueous condensate 3, high pressure pumps (NVB) 4/1 ÷ 4/4, Saver-exchanger of the countercurrent type 5, preheater 6, a vertically located reactor 7, the casing of which contains two inlet, gas outlet and outlet pipes, and two inlet and gas outlet pipes are made in the upper and the outlet pipe in the lower part of the reactor vessel, a gateway for the removal of reaction products in liquid solid phase 8, a condenser 9, a gas-liquid separator 10, the lower nozzle is through an adjustable throttle valve 11/1 is connected to a tank for collecting the condensation water 12, a scrubber for cleaning the gaseous mixture of CO February 14, gas outlet is connected to the gas cylinder ramp 15, the gas an electric motor 16 connected to a gas cylinder 15 through the first ramp regulating reducer 17/1.

Напорный патрубок 1-го НВД 4/1 подключенного к блоку подготовки водной суспензии биомассы 2 через запорный клапан 18/1, соединен с 1-м контуром экономайзера 5 и, далее, с 1-м входным патрубком реактора 7. Первая секция 2-го НВД 4/2 подключена через запорный клапан 18/2 к резервуару с водным конденсатом 3, напорный патрубок этой секции НВД присоединен к входному патрубку мембранного фильтра 19, напорный патрубок которого подключен к входу второй секции НВД 4/3, при этом, напорный патрубок второй секции НВД 4/3 подключен к 2-му контуру экономайзера через систему охлаждающих каналов конденсатора 9, и через канал предварительного подогревателя 6 к 2-му входному патрубку реактора 7. Выход 3-го контура экономайзера 5 соединен с конденсатором 9 и, далее, с газожидкостным сепаратором 10.Discharge nozzle 1st NVB 4/1 unit connected to the preparation of an aqueous suspension of biomass 2 through the check valve 18/1 is connected to the 1st economizer circuit 5 and, further, to the 1st reactor inlet pipe 7. The first section 2nd NVB 4/2 is connected through the check valve 18/2 to the tank with an aqueous condensate 3, discharge of this section NVB is connected to the inlet of the membrane filter 19, the discharge port of which is connected to the input of the second section NVB 4/3, thus, the discharge port of the second section NVB 4/3 connected to the 2nd through the economizer circuit istemu cooling channels condenser 9 and through the preheater channel 6 to the 2nd reactor inlet conduit 7. Yield 3rd economizer circuit 5 is connected to the capacitor 9, and further a gas-liquid separator 10.

Парогазовая турбина 20 с электрогенератором, установлена между газоотводящим патрубком реактора 7 и входным патрубком 3-го контура экономайзера 5.A combined cycle gas turbine 20 with an electric generator is installed between the gas outlet pipe of the reactor 7 and the inlet pipe of the 3rd circuit of the economizer 5.

Теплоэнергетический блок 21, содержит рекуперативный контур с двумя теплообменниками газ/жидкость 22,23, бойлер 24 и блок дымососа с теплообменником газ/жидкость 25, газовый канал которого включен в канал отвода выхлопных газов 26 перед выхлопной трубой ЭК 27. Газовый канал первого теплообменника 22 включен в канал отвода выхлопных газов 26 между блоком дымососа и газовым двигателем, а второго 23 - в канал подачи воздуха 28. Контур жидкого теплоносителя теплоэнергетического блока включает циркуляционный насос 29, охлаждающий контур теплообменника дымососа 25, охлаждающий контур первого теплообменника 22, нагревающий контур второго теплообменника 23 и греющий контур бойлера 24, охлаждающий канал которого включен в контур горячего водоснабжения (Контур ГВС). Блок дымососа 25 интегрирован в единый корпус с теплообменником газ/жидкость, газовый канал которого включен в трубопровод выхлопных газов 26.The heat power unit 21 contains a recuperative circuit with two gas / liquid heat exchangers 22,23, a boiler 24 and a smoke exhaust unit with a gas / liquid heat exchanger 25, the gas channel of which is included in the exhaust gas duct 26 in front of the exhaust pipe EC 27. The gas channel of the first heat exchanger 22 included in the exhaust gas channel 26 between the smoke exhaust unit and the gas engine, and the second 23 in the air supply channel 28. The liquid coolant circuit of the heat power unit includes a circulation pump 29, the cooling circuit of the heat exchanger mososa 25, cooling loop of the first heat exchanger 22, the heating circuit of the second heat exchanger 23 and the tank is 24, the cooling channel which is included in the hot water circuit (hot water circuit). The smoke exhaust unit 25 is integrated into a single housing with a gas / liquid heat exchanger, the gas channel of which is included in the exhaust gas pipe 26.

Газовая горелка (не показана) интегрирована в конструкцию предварительного подогревателя 6 и подключена через второй регулирующий редуктор 17/2 к газобаллонной рампе 15. Предварительный подогреватель содержит теплоизолированный канал для вывода выхлопных газов от газовой горелки, который, посредством теплоизолированного газохода, соединен с начальным участком теплоизолированного выхлопного трубопровода 26.The gas burner (not shown) integrated into the design and preheater 6 is connected via a second control gear 17/2 to a gas cylinder 15. Preheater ramp comprises a thermally insulated duct for exhaust gas output from the gas burner, which through insulated duct connected to the initial portion of a thermally insulated exhaust pipe 26.

Входящие трубопроводы 1-го и 2-го НВД выполнены с ответвлениями, которые соединены между собой перемычкой с управляемым запорным клапаном 18/3, при этом участок трубопровода между резервуаром с суспензией биомассы 2 и перемычкой также снабжен управляемым запорным клапаном 18/1.Incoming pipes 1st and 2nd NVB formed with branches that are interconnected by a bridge with a controllable shut-off valve 18/3, the pipe portion between the reservoir 2 and the biomass slurry jumper is also provided with controllable shut-off valve 18/1.

Контур подачи водного конденсата содержит резервуар для конденсата 12, фильтр 30 и насос 31. При этом, на линии подачи конденсата в резервуар с водой установлен управляемый запорный клапан 18/4, предназначенный для управления подачей конденсата в резервуар 3.Circuit supplying condensation water comprises a reservoir for the condensate 12, the filter 30 and pump 31. Thus, on the condensate feed line to a water tank installed controllable shut-off valve 18/4 for controlling the supply of condensate in the reservoir 3.

На линии подачи конденсата в блок подготовки водной суспензии биомассы 2 также установлен управляемый запорный клапан 18/5, предназначенный для управления подачей конденсата в блок 2.On condensate feed line to block the preparation of an aqueous suspension of biomass 2 is also mounted controllable shut-off valve 18/5 for controlling the condensate fed to the block 2.

Также в ЭК может использоваться отдельный резервуар для абсорбента 32, который трубопроводом через дросселирующий клапан 11/2 соединен с нижней частью скруббера CO2, выполняющего функцию очистки реакционной смеси газов от углекислого газа, являющегося негорючей компонентой газовой смеси.EC may also use a separate absorbent reservoir 32 which through conduit throttling valve 11/2 is connected to the lower part of the scrubber CO 2, performing the function of purifying the reaction gas mixture of carbon dioxide, which is non-combustible component of the gas mixture.

Секции компрессора 13/1,2 включены в поток газовой смеси до 13/1 и после 13/2 скруббера 14. Они позволяют обеспечить надлежащие условия для газоочистки смеси в скруббере и компремирование очищенного от CO2 топливного газа до установленного значения давления топливного газа в накопительной ГБР 15.Section compressor 13 / 1.2 are included in the flow of the gas mixture to 13/1 and after 13/2 scrubber 14. They allow to provide the appropriate conditions for the gas cleaning scrubber mixture and compression of CO 2 from the purified fuel gas to the set pressure value of the fuel gas in the accumulator GBR 15.

Газоотводящие трубопроводы 33, выполненные на каждом из резервуаров 12, 32, и предназначены для безопасного отвода «на свечу» горючих или дурно пахнущих газовых примесей, выделяющихся после сброса давления из конденсата и адсорбента в процессе их дегазации при атмосферном давлении.Gas exhaust pipelines 33, made on each of the tanks 12, 32, are intended for safe removal of “combustible” or foul-smelling gas impurities released after depressurization from condensate and adsorbent during their degassing at atmospheric pressure.

ЭК работает следующим образом.EC works as follows.

Поставляемые на переработку в форме древесных опилок, опавшей листвы, соломы, торфа, жидких навозных стоков, птичьего помета, спиртовой барды и т.п. отходы БМ поступают в приемный бункер 1. Здесь происходит измельчение органических отходов, которые подаются, далее, в блок подготовки и хранения водной суспензии биомассы 2. В блоке 2 биомасса перерабатываются в пригодную для нормальной работы НВД однородную мелкодисперсную суспензию, которая, после открытия запорного клапана 18/1, начинает поступать на вход НВД и, далее, во второй нагнетательный канал экономайзера 5, представляющего собой противоточный теплообменник с двумя нагревающими и одним охлаждающим каналами.Delivered for processing in the form of sawdust, fallen leaves, straw, peat, liquid manure, bird droppings, distilleries, etc. BM waste enters the receiving hopper 1. Here, the organic waste is shredded, which is then fed to the unit for the preparation and storage of the aqueous biomass suspension 2. In block 2, the biomass is processed into a homogeneous fine suspension suitable for normal operation of the HPP, which, after the shut-off valve is opened 18/1, begins to enter the entrance NVB and, further, in the second economizer pressure channel 5, which is a counterflow heat exchanger with two heating and one cooling channels.

До начала работы ЭК с подачей БМ, согласно предпусковому регламенту парогазового контура ЭК, выполняется пусковой режим на водном конденсате (без подачи биомассы), в ходе которого осуществляется предварительный прогрев технологического оборудования и арматуры. Пусковой режим заканчивается после достижения установленного значения температуры и давления материальных потоков на выходе из канала экономайзера, и выхода парогазовой турбины в рабочий режим.Prior to the start of operation of the EC with the supply of BM, according to the pre-start regulation of the steam-gas circuit of the EC, the water condensate starts up (without supplying biomass), during which the technological equipment and valves are preheated. The starting mode ends after reaching the set temperature and pressure of the material flows at the outlet of the economizer channel, and the combined cycle gas turbine enters the operating mode.

После окончания пускового режима, клапан 18/3 закрывается с одновременным открытием клапана 18/1. В результате суспензия БМ под сверхкритическим давлением начинает поступать на вход НВД 4/1 и, далее, через первый нагнетательный канал экономайзера 5 и соответствующий выходной патрубок нагретый поток БМ подается через первый входной патрубок реактора в полость реактора, где в результате смешения с перегретым сверхкритическим водным потоком газифицируется. В процессе газификации при сверхкритических условиях растворенные в потоке биомассы неорганические примеси (соли калия, кальция, фосфора, серы и аммиак) вступают в химические связи и осаждаются в нижней части SCWG-реактора в форме нерастворимого в сверхкритической воде минерального осадка. Одновременно, парогазовая смесь, содержащая пары воды и образовавшиеся в процессе газификации газы (главным образом, СН4, Н2 и CO2), через газоотводящий патрубок, выходящий из верхней части корпуса реактора, поступают на вход парогазовой турбины, где обеспечивают вращение ротора турбины с передачей соответствующего вращающего момента на ротор электрогенератора турбины, осуществляющего генерацию электрической мощности.After finishing the startup mode, the valve 18/3 is closed with simultaneous opening of the valve 18/1. The resulting suspension under supercritical pressure BM starts to arrive at the input NVB 4/1, and further through the first discharge passage economizer 5 and corresponding outlet heated stream BM is fed through the first inlet of the reactor tube in the reactor cavity, where by mixing with superheated supercritical water gasified by a stream. In the course of gasification under supercritical conditions, inorganic impurities dissolved in the biomass stream (potassium, calcium, phosphorus, sulfur, and ammonia salts) enter into chemical bonds and precipitate in the lower part of the SCWG reactor in the form of a mineral precipitate insoluble in supercritical water. At the same time, a gas-vapor mixture containing water vapor and gases formed during gasification (mainly СН 4 , Н 2 and CO 2 ), through a gas outlet pipe leaving the upper part of the reactor body, enters the input of the gas-vapor turbine, where the turbine rotor rotates with the transfer of the appropriate torque to the rotor of the turbine generator, generating electrical power.

Парогазовая смесь с выхода из турбины поступает во входной патрубок 3-го контура экономайзера 5, в котором передает тепловую энергию проходящим по 1-му и 2-му контуру во встречном направлении потокам водной суспензии биомассы и водного конденсата и, далее, в конденсатор, охлаждаемый нагнетаемым (посредством НВД 4/3) потоком водного конденсата. После конденсатора парогазовая смесь разделяется в газожидкостном сепараторе 10, откуда поток газовой смеси компримируется посредством входной секции компрессора 13/1 и направляется в скруббер для очистки от СО2, а поток водного конденсата через регулируемый дроссельный клапан 11/1 поступает в резервуар сбора конденсата 12.The steam-gas mixture from the turbine exit enters the inlet pipe of the 3rd circuit of the economizer 5, in which it transfers thermal energy to the flows of the aqueous suspension of biomass and water condensate passing through the 1st and 2nd circuit in the opposite direction and, further, to the condenser, which is cooled pumped (NVB by 4/3) an aqueous condensate stream. After the condenser vapor-gas mixture separated in the gas-liquid separator 10, where the flow of the gas mixture is compressed through the inlet section of the compressor 13/1 and sent to a scrubber for removal of CO 2 and aqueous condensate stream through an adjustable throttle valve 11/1 enters condensate collection tank 12.

После выхода и скруббера 14, очищенный от СО2 газ, содержащий преимущественно горючие компоненты (Н2 и СН4), компримируется в секциях компрессора 13/2 До заданного давления и направляется для накопления и энергетического использования в ГБР 15, откуда через регулирующие редукторы 17/1,2 обеспечивается работа газовой горелки предварительного подогревателя 6 и электростанции 16, осуществляющей регулирование потребляемой электрической мощности, вырабатываемой с использованием одного из возможных видов электрогенерирующих источников: например, газового двигателя, газовой турбины, двигателя Стерлинга, термоакустического двигателя или батареи топливных элементов.After exit and scrubber 14, purified from CO 2 gas, comprising predominantly combustible components (H 2 and CH 4), is compressed in compressor sections of 13/2 to a predetermined pressure and is sent to storage and energy usage in the RRT 15, whence through control reducers 17 / 1,2 operation of the gas burner of the pre-heater 6 and the power plant 16 is provided, which regulates the consumed electric power generated using one of the possible types of electricity sources: for example p, gas engine, gas turbine, Stirling engine, thermoacoustic engine or fuel cell battery.

Установка парогазовой турбины (ПТТ) с электрогенератором в промежутке между газоотводящим патрубком реактора и входным патрубком 3-го контура экономайзера обеспечивает эффективное использование потенциальной энергии парогазовой смеси с высоким эксергетическим потенциалом для получения электрической мощности и, как следствие, повышения энергетической и экономической эффективности, и электрической мощности энергетического комплекса.The installation of a combined cycle gas turbine (PTT) with an electric generator between the gas outlet pipe of the reactor and the inlet pipe of the 3rd economizer circuit ensures the efficient use of the potential energy of the gas mixture with a high exergy potential to obtain electric power and, as a result, increase energy and economic efficiency, and electric power of the energy complex.

Исполнение теплоэнергетического блока в форме рекуперативного контура с циркуляционным насосом, двумя теплообменниками газ/жидкость с патрубками для жидкого теплоносителя, каждый из которых выполнен, по крайней мере, из двух секций, бойлером и блоком дымососа с третьим теплообменником газ/жидкость, газовый канал которого включен в канал отвода выхлопных газов перед выхлопной трубой ЭК, причем газовый канал первого теплообменника, содержащего не менее двух секций, включен в канал отвода выхлопных газов между блоком дымососа и газовым двигателем, а второго - в канал подачи воздуха, контур жидкого теплоносителя, охватывающий циркуляционный насос, охлаждающий контур теплообменника дымососа, охлаждающий контур первого теплообменника, нагревающий контур второго теплообменника и греющий контур бойлера, охлаждающий канал которого включен в контур горячего водоснабжения - обеспечивает эффективную утилизацию тепловой энергии, выбрасываемой в процессе работы ЭК с выхлопными газами электростанции и блока предварительного подогревателя, имеющими температуру 400-450°C. Таким образом, обеспечивается повышение степени рекуперации вторичных тепловых потоков и эффективность использования газового топлива. В сумме это способствует улучшению энергетической и экономической эффективности работы ЭК в режиме когенерации, и дополнительному производству тепловой энергии, что также способствует достижению заявленного технического результата: повышения энергетической и экономической эффективности и тепловой мощности энергетического комплекса.The design of the heat and power unit in the form of a regenerative circuit with a circulation pump, two gas / liquid heat exchangers with nozzles for a liquid coolant, each of which is made of at least two sections, a boiler and a smoke exhauster block with a third gas / liquid heat exchanger, the gas channel of which is turned on in the exhaust gas channel in front of the exhaust pipe of the EC, and the gas channel of the first heat exchanger containing at least two sections is included in the exhaust gas channel between the smoke exhaust unit and the gas by the needle, and the second into the air supply channel, the liquid coolant circuit covering the circulation pump, the cooling circuit of the smoke exchanger heat exchanger, the cooling circuit of the first heat exchanger, the heating circuit of the second heat exchanger and the heating circuit of the boiler, the cooling channel of which is included in the hot water supply circuit, ensures efficient utilization of the heat the energy emitted during the operation of the EC with the exhaust gases of the power plant and the pre-heater unit having a temperature of 400-450 ° C. Thus, an increase in the recovery of secondary heat fluxes and the efficiency of the use of gas fuel are provided. In sum, this helps to improve the energy and economic efficiency of the EC in the cogeneration mode, and the additional production of thermal energy, which also contributes to the achievement of the claimed technical result: increasing energy and economic efficiency and thermal capacity of the energy complex.

Исполнение предварительного подогревателя с встроенной газовой горелкой повышает стабильность работы ЭК в режиме накопления топливного газа, поскольку исключает присущую прототипу зависимость степени перегрева потока сверхкритической воды от объемного расхода и температуры выхлопных газов ЭК. Такой результат способствует повышению управляемости и функциональности работы ЭК, и важен, например, в случае работы ЭК в качестве накопителя энергии, обеспечивающего режимы пиковой генерации электрической мощности.The design of the pre-heater with a built-in gas burner increases the stability of the EC in the mode of fuel gas accumulation, since it eliminates the inherent prototype dependence of the degree of superheating of the supercritical water flow on the volumetric flow rate and the temperature of the exhaust gases of the EC. Such a result helps to increase the controllability and functionality of the EC operation, and is important, for example, in the case of the EC operation as an energy storage device providing peak power generation modes.

Исполнение второго НВД, подключенного к резервуару с водным конденсатом, в виде насосного агрегата, составленного не менее чем из 2-х последовательно включенных секций, с установкой между секциями мембранного фильтра для обессоливания водного конденсата, подаваемого в теплообменные каналы ЭК, предотвращает отложение солей на горячих стенках теплообменных каналов. Функционально это способствует повышению надежности работы ЭК. Данное исполнение подразумевает, также, реализацию вариантов с технологическим резервированием НВД, что важно для обеспечения технических требований по обеспечению надежности непрерывного процесса работы ЭК.The execution of the second HPP connected to the tank with water condensate, in the form of a pump unit, composed of at least 2 sections connected in series, with the installation of a membrane filter between the sections to desalinate the water condensate supplied to the heat exchanging channels of the EC, prevents the deposition of salts on hot walls of heat transfer channels. Functionally, this helps to increase the reliability of the EC. This execution also implies the implementation of options with technological redundancy of NVD, which is important to ensure the technical requirements for ensuring the reliability of the continuous process of EC operation.

Исполнение входящих трубопроводов 1-го и 2-го НВД с ответвлениями, соединенными между собой перемычкой с управляемым запорным клапаном и оснащение управляемыми запорными клапанами, также, и участка трубопровода между резервуаром с суспензией биомассы и перемычкой, и участка трубопровода между резервуаром водного конденсата и перемычкой, участка трубопровода на входе в блок подготовки и хранения водной суспензии биомассы, и участка трубопровода подачи водного конденсата на входе в резервуар с водным конденсатом обеспечивает выполнение регламентов запуска и останова, повышает управляемость и надежность работы ЭК, как единого организма.Execution of the inlet pipelines of the 1st and 2nd HPP with branches interconnected by a jumper with a controlled shut-off valve and equipping with controlled shut-off valves, as well as a section of the pipeline between the tank with a biomass suspension and a jumper, and a section of the pipeline between the condensate tank and the jumper , the pipeline section at the inlet to the preparation and storage unit for the aqueous biomass suspension, and the pipeline section for supplying water condensate at the inlet to the tank with water condensate start-up and shutdown regulations, increases the controllability and reliability of the EC as a single organism.

Выполнение конструкции конденсатора и газожидкостного сепаратора, а также дымососа с теплообменником газ/жидкость, в форме интегрированных в единый блок агрегатов, обеспечивает снижение весогабаритных параметров, стоимости блоков и затрат, связанных с монтажными и пусконаладочными работами, что снижает общую стоимость сооружения ЭК и способствует росту показателей эффективности проектов с использованием ЭК.The design of the condenser and gas-liquid separator, as well as a smoke exhauster with a gas / liquid heat exchanger, in the form of units integrated in a single unit, reduces weight and size parameters, the cost of units and the costs associated with installation and commissioning, which reduces the overall cost of building the EC and contributes to the growth performance indicators of projects using EC.

Claims (6)

1. Энергетический комплекс (ЭК) на основе газификации отходов биомассы, содержащий бункер биомассы, блок подготовки и хранения водной суспензии биомассы, резервуар с водным конденсатом, насосы высокого давления (НВД), экономайзер-теплообменник противоточного типа, предварительный подогреватель, вертикально расположенный реактор, корпус которого содержит два входных, газоотводящий и выходной патрубки, причем два входных и газоотводящий патрубки выполнены в верхней, а выходной патрубок - в нижней части корпуса реактора, шлюз для отвода продуктов реакции в жидкой и твердой фазе, конденсатор, газожидкостный сепаратор, нижний патрубок которого через регулируемый дроссельный клапан соединен с резервуаром для сбора водного конденсата, скруббер для очистки газовой смеси от СО2, газовый выход которого соединен с газобаллонной рампой, газовый двигатель с электрогенератором, подключенный к газобаллонной рампе через регулирующий редуктор, при этом первый НВД подключен к блоку подготовки водной суспензии биомассы, а его напорный патрубок соединен с 1-м контуром экономайзера и, далее, с 1-м входным патрубком реактора, второй НВД подключен к резервуару с водным конденсатом, а его напорный патрубок соединен со 2-м контуром экономайзера и через контур предварительного подогревателя со 2-м входным патрубком реактора, а выход 3-го контура экономайзера соединен с конденсатором и, далее, с газожидкостным сепаратором, отличающийся тем, что энергетический комплекс снабжен парогазовой турбиной с электрогенератором, установленной между газоотводящим патрубком реактора и входным патрубком 3-го контура экономайзера, при этом напорный патрубок второго НВД соединен со 2-м контуром экономайзера через систему охлаждающих каналов конденсатора, теплоэнергетическим блоком, содержащим рекуперативный контур с циркуляционным насосом, двумя теплообменниками газ/жидкость с патрубками для жидкого теплоносителя, каждый из которых выполнен, по крайней мере, из двух секций, бойлером и блоком дымососа с третьим теплообменником газ/жидкость, газовый канал которого включен в канал отвода выхлопных газов перед выхлопной трубой ЭК, газовый канал первого теплообменника, содержащего не менее двух секций, включен в канал отвода выхлопных газов между блоком дымососа и газовым двигателем, а второго - в канал подачи кислородсодержащего газа (воздуха), контур жидкого теплоносителя, охватывающий циркуляционный насос, охлаждающий контур теплообменника дымососа, охлаждающий контур первого теплообменника, нагревающий контур второго теплообменника и греющий контур бойлера, охлаждающий канал которого включен в контур горячего водоснабжения, газовой горелкой, интегрированной в конструкцию предварительного подогревателя и подключенной через регулирующий редуктор к газобаллонной рампе.1. An energy complex (EC) based on gasification of biomass waste, containing a biomass hopper, a unit for preparing and storing an aqueous suspension of biomass, a tank with water condensate, high pressure pumps (HPH), an economizer-counter-flow heat exchanger, a preheater, a vertically located reactor, the casing of which contains two inlet, gas outlet and outlet pipes, and two inlet and gas outlet pipes are made in the upper, and the outlet pipe in the lower part of the reactor vessel, a drain gate reaction products in liquid and solid phase, condenser, gas-liquid separator, the bottom nozzle which via an adjustable throttle valve is connected to a tank for collecting the condensation water, a scrubber for cleaning the gaseous mixture of CO 2, the gas outlet is connected to the gas cylinder ramp, the gas engine with an electric generator, connected to the gas cylinder ramp through a control gear, the first HPP connected to the unit for preparing an aqueous suspension of biomass, and its discharge pipe is connected to the 1st economizer circuit and, yes further, with the 1st inlet pipe of the reactor, the second HPP is connected to the reservoir with water condensate, and its discharge pipe is connected to the 2nd circuit of the economizer and through the preheater circuit with the 2nd input pipe of the reactor, and the output of the 3rd circuit of the economizer connected to a condenser and, further, to a gas-liquid separator, characterized in that the energy complex is equipped with a combined-cycle turbine with an electric generator installed between the exhaust pipe of the reactor and the inlet pipe of the 3rd economizer circuit, while the pore pipe of the second HPP is connected to the 2nd economizer circuit through the condenser cooling channel system, a heat and power unit containing a regenerative circuit with a circulation pump, two gas / liquid heat exchangers with pipes for the liquid coolant, each of which is made of at least two sections , a boiler and a smoke exhauster unit with a third gas / liquid heat exchanger, the gas channel of which is included in the exhaust exhaust channel in front of the exhaust pipe of the EC, the gas channel of the first heat exchanger, containing of at least two sections, is included in the exhaust gas channel between the smoke exhaust unit and the gas engine, and the second - in the oxygen-containing gas (air) supply channel, a liquid coolant circuit, covering a circulation pump, a cooling circuit of the smoke exchanger heat exchanger, a cooling circuit of the first heat exchanger, heating a second heat exchanger circuit and a heating boiler circuit, the cooling channel of which is included in the hot water supply circuit, with a gas burner integrated in the preheater design I connected via a control gear unit for LPG rail. 2. Энергетический комплекс по п. 1, отличающийся тем, что у рекуперативного контура теплоэнергетического блока газовый канал третьего теплообменника сопряжен с каналом отвода выхлопных газов перед выхлопной трубой ЭК, газовый канал второго теплообменника сопряжен с каналом подачи кислородсодержащего газа (воздуха),2. The energy complex according to claim 1, characterized in that the gas channel of the third heat exchanger is connected to the exhaust gas channel in front of the exhaust pipe of the EC at the recuperative circuit of the heat and power unit, the gas channel of the second heat exchanger is connected to the oxygen-containing gas (air) supply channel, 3. Энергетический комплекс по п. 1 или 2, отличающийся тем, что дымосос и третий теплообменник газ/жидкость интегрированы в единый блок, установленный перед выхлопной трубой ЭК, входной патрубок охлаждаемого жидким теплоносителем канала теплообменника соединен трубопроводом с циркуляционным насосом, а выходной - с входным патрубком нижней по потоку выхлопных газов секции первого теплообменника газ/жидкость, входящего в состав теплового блока, выходной патрубок первого теплообменника соединен с входным патрубком нижней по потоку воздуха секции второго теплообменника.3. The energy complex according to claim 1 or 2, characterized in that the smoke exhauster and the third gas / liquid heat exchanger are integrated into a single unit installed in front of the exhaust pipe, the inlet pipe of the heat exchanger channel cooled by the liquid heat carrier is connected by a pipeline to the circulation pump, and the output one is connected to the inlet pipe of the downstream exhaust gas section of the first gas / liquid heat exchanger that is part of the heat unit, the outlet pipe of the first heat exchanger is connected to the inlet pipe of the lower air stream sections of the second heat exchanger. 4. Энергетический комплекс по п. 1, отличающийся тем, что второй НВД, подключенный к резервуару с водным конденсатом, выполнен, по крайней мере, из 2-х последовательно включенных секций, причем участок трубопровода между 1-й и 2-й секцией НВД снабжен мембранным фильтром.4. The energy complex according to claim 1, characterized in that the second HPP connected to the tank with water condensate is made of at least 2 sections connected in series, with the pipeline section between the 1st and 2nd HPP sections equipped with a membrane filter. 5. Энергетический комплекс по п. 1, отличающийся тем, что входящие трубопроводы 1-го и 2-го НВД выполнены с ответвлениями, соединенными между собой перемычкой с управляемым запорным клапаном, при этом управляемыми запорными клапанами оснащены, также, и участок трубопровода между резервуаром с суспензией биомассы и перемычкой, и участок трубопровода между резервуаром водного конденсата и перемычкой, участок трубопровода на входе в блок подготовки и хранения водной суспензии биомассы, и участок трубопровода подачи водного конденсата на входе в резервуар с водным конденсатом.5. The energy complex according to claim 1, characterized in that the incoming pipelines of the 1st and 2nd HPP are made with branches interconnected by a jumper with a controlled shut-off valve, while the controlled shut-off valves are also equipped with a section of the pipeline between the tank with a biomass suspension and a jumper, and a pipeline section between the water condensate tank and the jumper, a pipeline section at the inlet to the preparation and storage unit for the biomass aqueous suspension, and a pipeline section of the water condensate inlet e into the condensate tank. 6. Энергетический комплекс по п. 1, отличающийся тем, что конструкция конденсатора и газожидкостного сепаратора выполнена в едином конструктивном блоке.6. The energy complex according to claim 1, characterized in that the design of the capacitor and gas-liquid separator is made in a single structural unit.
RU2017141948A 2017-12-01 2017-12-01 Biomass waste gasification based energy system RU2679330C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017141948A RU2679330C1 (en) 2017-12-01 2017-12-01 Biomass waste gasification based energy system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017141948A RU2679330C1 (en) 2017-12-01 2017-12-01 Biomass waste gasification based energy system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2679330C1 true RU2679330C1 (en) 2019-02-07

Family

ID=65273785

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017141948A RU2679330C1 (en) 2017-12-01 2017-12-01 Biomass waste gasification based energy system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2679330C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2716540C1 (en) * 2019-07-24 2020-03-12 Даниэль Манучарович Магсумов Heat power complex using commercial-grade animal fat as fuel
CN114646062A (en) * 2022-03-28 2022-06-21 中国电建集团城市规划设计研究院有限公司 a power generation system
RU2779639C1 (en) * 2021-09-20 2022-09-12 Игорь Михайлович Рулев Method for disposing of household and industrial waste

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008249207A (en) * 2007-03-29 2008-10-16 Hiroshima Univ Biomass gasification power generation system
RU114127U1 (en) * 2011-06-27 2012-03-10 Общество с ограниченной ответственностью "Бюро Эксклюзивных Проектов" (ООО "Бюро Эксклюзивных Проектов") POWER PLANT FOR WASTE DISPOSAL OF WOODWORKING WITH RECEIVING HEAT AND ELECTRIC ENERGY
US20170066982A1 (en) * 2014-03-05 2017-03-09 The Chugoku Electric Power Co., Inc. Gasification apparatus with supercritical fluid
US20170073594A1 (en) * 2014-03-05 2017-03-16 The Chugoku Electric Power Co., Inc. Gasification system
RU2616196C2 (en) * 2012-11-05 2017-04-13 Инт-Енергиа Кфт. Structural scheme and environmentally safe method of processing wastes and biomass to increase efficiency of generating electric power and heat

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008249207A (en) * 2007-03-29 2008-10-16 Hiroshima Univ Biomass gasification power generation system
RU114127U1 (en) * 2011-06-27 2012-03-10 Общество с ограниченной ответственностью "Бюро Эксклюзивных Проектов" (ООО "Бюро Эксклюзивных Проектов") POWER PLANT FOR WASTE DISPOSAL OF WOODWORKING WITH RECEIVING HEAT AND ELECTRIC ENERGY
RU2616196C2 (en) * 2012-11-05 2017-04-13 Инт-Енергиа Кфт. Structural scheme and environmentally safe method of processing wastes and biomass to increase efficiency of generating electric power and heat
US20170066982A1 (en) * 2014-03-05 2017-03-09 The Chugoku Electric Power Co., Inc. Gasification apparatus with supercritical fluid
US20170073594A1 (en) * 2014-03-05 2017-03-16 The Chugoku Electric Power Co., Inc. Gasification system

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2716540C1 (en) * 2019-07-24 2020-03-12 Даниэль Манучарович Магсумов Heat power complex using commercial-grade animal fat as fuel
RU2779639C1 (en) * 2021-09-20 2022-09-12 Игорь Михайлович Рулев Method for disposing of household and industrial waste
CN114646062A (en) * 2022-03-28 2022-06-21 中国电建集团城市规划设计研究院有限公司 a power generation system
RU2803548C1 (en) * 2023-03-24 2023-09-15 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет дружбы народов имени Патриса Лумумбы" (РУДН) Power plant
RU218897U1 (en) * 2023-03-31 2023-06-16 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет дружбы народов имени Патриса Лумумбы" (РУДН) hybrid vehicle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102434288B (en) Fuel-heating system
US8888872B2 (en) Gasifier cooling system
RU2540592C2 (en) Gasifier-containing system, system containing cooling chamber and system containing water-supplying pump
CA2816412C (en) Heat integration in co2 capture
US20100249251A1 (en) Systems and methods for cyclic operations in a fuel synthesis process
AU2015371529B2 (en) Device and method for thermal exhaust gas cleaning
CN101787906B (en) Solar energy and biomass energy integrated complementary combined thermal power generating system
US8621841B2 (en) Gasification power generation system provided with carbon dioxide separation and recovery device
SE531872C2 (en) Procedure for incremental energy conversion
KR101693865B1 (en) Carbon capture cooling system and method
JP2008101474A (en) Woody biomass-fired micro-gas turbine generating device and method of controlling its operation
EA039670B1 (en) Power generating system and method
RU2679330C1 (en) Biomass waste gasification based energy system
CN102052101B (en) System for improving performance of an IGCC power plant
CN113072967A (en) Poly-generation process for coupling coal and biomass pyrolysis
RU2624690C1 (en) Gaz turbine installation and method of functioning of gas turbine installation
CN100436379C (en) System for united electricity generation using coke oven gas, tar oil, flume and producing composite fertilizer
CN110564453A (en) distributed biomass gasification and combustion coupled poly-generation system and method
RU2387847C1 (en) Steam gas plant with coal pyrolysis
CN113292394B (en) Coke oven gas coupling waste incineration power generation system methyl alcohol device
RU144013U1 (en) AUTONOMOUS Cogeneration Unit with Intra-Cycle Pyrolysis of Solid Carbon-Containing Fuels
EP2545266B1 (en) Gas turbine power generation plant and method for operating such a plant
RU2713936C1 (en) Power supply unit with complex recycling of oil and gas industry wastes
RU84919U1 (en) HEAT AND POWER INSTALLATION
RU164323U1 (en) INSTALLATION OF ELECTRIC-HEAT-WATER-COLD SUPPLIES

Legal Events

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

Effective date: 20191202