RU84919U1 - HEAT AND POWER INSTALLATION - Google Patents
HEAT AND POWER INSTALLATION Download PDFInfo
- Publication number
- RU84919U1 RU84919U1 RU2009111330/22U RU2009111330U RU84919U1 RU 84919 U1 RU84919 U1 RU 84919U1 RU 2009111330/22 U RU2009111330/22 U RU 2009111330/22U RU 2009111330 U RU2009111330 U RU 2009111330U RU 84919 U1 RU84919 U1 RU 84919U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- block
- heat
- supplying
- biogas
- digesters
- Prior art date
Links
Landscapes
- Treatment Of Sludge (AREA)
Abstract
Теплоэнергетическая установка, работающая на биогазе - продукте обработки осадка сточных вод, предназначенная для одновременной выработки тепловой и электрической энергии и содержащая блок метантенков и газопроводов, блок газгольдеров, блок очистки и компремирования биогаза, блок газопоршневых двигателей с электрогенераторами, блок теплообменников, блок газоходов и дымовых труб, компрессор для подачи очищенного биогаза, регулятор давления подачи очищенного биогаза к блоку газопоршневых двигателей с электрогенераторами, насос для подачи водяного охлаждения к блоку газопоршневых двигателей с электрогенераторами, магистраль подвода оборотной воды к электрогенерирующим агрегатам, отличающаяся тем, что теплоэнергетическая установка снабжена блоком деаэрации и химводоподготовки, связанным посредством трубопровода с парогенератором и смонтированной за ним паровой гребенкой с распределительным устройством для подачи водяного пара на соответствующие форсунки блока метантенков, а также трубопроводом с перекрывным вентилем для подачи нагреваемого осадка из системы канализации через блок теплообменников в блок метантенков. A biogas thermal power plant, a product of sewage sludge treatment, designed for the simultaneous generation of heat and electric energy and containing a block of digesters and gas pipelines, a gas tank unit, a biogas cleaning and compression unit, a piston engine block with electric generators, a heat exchanger block, a duct and smoke unit pipes, a compressor for supplying purified biogas, a pressure regulator for supplying purified biogas to the block of gas-piston engines with electric generators, a pump for water cooling to the piston engine block with electric generators, a circuit for supplying recycled water to the power generating units, characterized in that the heat power plant is equipped with a deaeration and chemical water treatment unit connected via a pipeline to the steam generator and a steam comb mounted behind it with a distributor for supplying water vapor to the corresponding nozzles of the digesters block, as well as a pipeline with a shut-off valve for supplying a heated sediment from the system sewage through a block of heat exchangers into a block of digesters.
Description
Полезная модель относится к области теплоэнергетики и предназначено для одновременной выработки тепловой и электрической энергии. При этом в качестве топлива в генерирующих установках используется возобновляемая энергия биогаза - продукта обработки осадка сточных вод. Теплоэнергетическая установка интегрирована в существующую стандартную схему теплоэнергетического снабжения очистных сооружений, одновременно обеспечивая повышение надежности энергоснабжения очистных сооружений. Вместе с тем, выработанная электрическая энергия может замещать соответствующий потребный для работы очистных сооружений объем энергии и снижает нагрузку на энергосистему, например, муниципального образования.The utility model relates to the field of thermal energy and is intended for the simultaneous generation of thermal and electric energy. At the same time, renewable energy of biogas, a product of sewage sludge treatment, is used as fuel in generating plants. The heat and power plant is integrated into the existing standard scheme of heat and power supply of wastewater treatment plants, while at the same time improving the reliability of power supply to wastewater treatment plants. At the same time, the generated electric energy can replace the corresponding amount of energy required for the operation of treatment plants and reduces the load on the energy system, for example, of a municipality.
Известна комбинированная система для одновременного производства тепловой и электрической энергии на основе водогрейной котельной установки (патент РФ №2261335, F01K 7/12, опубл. 2005.09.27), состоящая из водогрейного котла, системы теплоснабжения потребителей с сетевым насосом и линии подпиточной воды, при этом комбинированная система снабжена двигателем Стирлинга с электрогенератором на основном валу, промежуточным контуром нагрева, состоящим из компрессора и теплообменника, расположенного на дымоходе котельной установки, при этом промежуточный контур проходит через нагреватель двигателя Стирлинга, а линия подпиточной воды проходит через холодильник двигателя Стирлинга.Known is a combined system for the simultaneous production of heat and electric energy based on a hot water boiler plant (RF patent No. 2261335, F01K 7/12, publ. 2005.09.27), consisting of a hot water boiler, a heat supply system for consumers with a network pump and make-up water line, this combined system is equipped with a Stirling engine with an electric generator on the main shaft, an intermediate heating circuit, consisting of a compressor and a heat exchanger located on the chimney of the boiler plant, while first circuit passes through a Stirling engine heater, a line-up water passes through a cooler of the Stirling engine.
Недостатком данного изобретения является то, что для выработки тепловой и электрической энергии используется установка, работающая только на основе двигателя Стирлинга, используемого в котельных мини-ТЭС, что не позволяет использовать данное изобретение с двигателями, работающими на иных принципах.The disadvantage of this invention is that to generate heat and electric energy, a plant is used that works only on the basis of the Stirling engine used in boiler houses of mini-TPPs, which does not allow the invention to be used with engines operating on other principles.
Известна также теплоэнергетическая установка для утилизации теплоты выхлопных газов газотурбинного двигателя (см. патент РФ №2266414, МПК F02C 6/18, F01K 23/10, опубл. 2005.12.20), содержащая теплопроизводящую систему, энергопроизводящую систему и систему автоматизированного управления и регулирования работы. Данное изобретение является наиболее близким аналогом к заявляемой полезной модели и принимается за прототип.Also known is a heat power installation for utilizing the heat of exhaust gases of a gas turbine engine (see RF patent No. 2266414, IPC F02C 6/18, F01K 23/10, publ. 2005.12.20), comprising a heat producing system, an energy producing system, and an automated control and regulation system for operation . This invention is the closest analogue to the claimed utility model and is taken as a prototype.
Недостатком такой системы является то, что она ориентирована только на утилизацию теплоты выхлопных газов газотурбинных двигателей и не предусматривает утилизацию возобновляемого источника энергии, например, биогаза.The disadvantage of this system is that it focuses only on the utilization of the heat of exhaust gases of gas turbine engines and does not provide for the utilization of a renewable energy source, for example, biogas.
Целью полезной модели является создание теплоэнергетической установки, работающей на биогазе с низкой теплотворной способностью и высоким содержанием углекислого газа, сероводорода и влажности.The purpose of the utility model is to create a thermal power plant operating on biogas with a low calorific value and a high content of carbon dioxide, hydrogen sulfide and humidity.
Цель полезной модели достигается тем, что тепловая энергия, получаемая при утилизации теплоты выхлопных газов и охлаждения двигателей внутреннего сгорания газопоршневых установок используется для нагрева осадка сточных вод, в результате этого процесса вырабатывается биогаз, который используется в качестве топлива теплоэнергетической установки.The purpose of the utility model is achieved in that the thermal energy obtained by utilizing the heat of the exhaust gases and cooling the internal combustion engines of gas reciprocating plants is used to heat the sewage sludge, as a result of this process biogas is produced, which is used as fuel for the heat power plant.
Система замкнутого контура теплоэнергетической установки полностью автоматизирована, согласована с работой внешних электрических сетей и существующей котельной.The closed loop system of the heat and power plant is fully automated, coordinated with the operation of external electrical networks and the existing boiler room.
Теплоэнергетическая установка состоит из следующих основных блоков (см. блок-схему на фиг.1):Thermal power plant consists of the following main blocks (see the block diagram in figure 1):
1. Блок метантенков и газопроводов.1. Block digesters and gas pipelines.
2. Блок газгольдеров.2. The block of gas holders.
3. Блок очистки и компремирования биогаза.3. Block cleaning and compression of biogas.
4. Блок газопоршневых двигателей с электрогенераторами.4. The block of gas piston engines with electric generators.
5. Блок теплообменников.5. Block heat exchangers.
6. Блок парогенераторов.6. Block of steam generators.
7. Блок деаэрации и химводоподготовки.7. Deaeration and chemical water treatment unit.
8. Блок газоходов и дымовых труб.8. The block of flues and chimneys.
9. Паровая гребенка.9. Steam comb.
10. Электрическое распределительное устройство.10. Electrical switchgear.
11. Трубопровод с перекрывным вентилем для подачи биогаза из блока 2 в блок 3.11. A pipeline with a shut-off valve for supplying biogas from block 2 to block 3.
12. Компрессор для подачи очищенного биогаза.12. Compressor for supplying purified biogas.
13. Регулятор давления подачи очищенного биогаза к блоку 4.13. The pressure regulator for the supply of purified biogas to block 4.
14. Трубопровод с перекрывным вентилем для отвода воды из блока 5 в блок 1.14. A pipeline with a shutoff valve for draining water from block 5 to block 1.
15. Насос для подачи водяного охлаждения к блоку 4.15. Pump for supplying water cooling to block 4.
16. Трубопровод с перекрывным вентилем и обратным клапаном.16. Pipeline with shut-off valve and check valve.
17. Трубопровод с перекрывным вентилем для отвода воды из блока 4 в блок 5.17. A pipeline with a shut-off valve for draining water from block 4 to block 5.
18. Трубопровод с перекрывным вентилем для подачи нагретого канализационного осадка из очистных сооружений в блок 1.18. A pipeline with a shut-off valve for supplying heated sewage sludge from the treatment plant to block 1.
19. Трубопровод с перекрывным вентилем для подачи вырабатываемого пара от гребенки 9 к метантенкам 1.19. The pipeline with a shutoff valve for supplying the generated steam from the comb 9 to the digesters 1.
20. Трубопровод с перекрывным вентилем для подачи вырабатываемого пара на газораспределительную гребенку 9.20. The pipeline with a shut-off valve for supplying generated steam to the gas distribution comb 9.
21. Трубопровод для отвода дымовых газов от блока 4 к блоку 6.21. The pipeline for the removal of flue gases from block 4 to block 6.
22. Вентиль перекрытия специально подготовленной воды, предварительно прошедшей через блок деаэрации и химической подготовки 7.22. The shutoff valve of specially prepared water that previously passed through the deaeration and chemical treatment unit 7.
23. Вентиль перекрытия воды, подаваемой в блок 7.23. The shutoff valve of the water supplied to the block 7.
24. Магистраль подвода оборотной воды к блоку 4.24. The line for supplying circulating water to block 4.
25. Магистраль отвода оборотной воды от блока 4.25. The return water return pipe from block 4.
Как показывает опыт промышленного применения теплоэнергетической установки, в процессе очистки сточных вод на очистных сооружениях образуется около 18 тыс. куб. м/сутки жидкого осадка (около 6,5 млн. куб. м/год). Весь образующийся осадок подвергается сбраживанию в метантенках 1 при температуре около 53°С, в результате чего вырабатывается биогаз, содержащий около 65% метана.As experience in the industrial use of a power plant shows, in the process of wastewater treatment at treatment plants, about 18 thousand cubic meters are formed. m / day of liquid sludge (about 6.5 million cubic meters / year). All the precipitate formed is fermented in digesters 1 at a temperature of about 53 ° C, resulting in the production of biogas containing about 65% methane.
В отличие от традиционных газопоршневых установок, использующих природный газ высокой теплотворной способности (~ 8100 ккал/нм3), газопоршневые двигатели предлагаемой установки работают на биогазе с низкой теплотворной способностью (~ 5100 ккал/нм3) и высоким содержанием углекислого газа и влажности.Unlike traditional gas piston plants using natural gas of high calorific value (~ 8100 kcal / nm3), gas piston engines of the proposed installation operate on biogas with low calorific value (~ 5100 kcal / nm3) and a high content of carbon dioxide and humidity.
Биогаз, образовавшийся в метантенках 1, по газовой сети КОС поступает в газгольдеры 2, а затем на установку его очистки и компремирования 3 (компрессор 12, регулятор давления 13). Первая стадия очистки биогаза предусматривает удаление сероводорода. Вторая стадия предусматривает удаление неуглеводородных органических соединений, в том числе кремния (силоксаны), которое производится в процессе адсорбции в колонне, загруженной активированным углем (на фиг.1 условно не показана).The biogas formed in the digesters 1, through the gas network of the WWTP enters the gas tanks 2, and then to the installation of its purification and compression 3 (compressor 12, pressure regulator 13). The first stage of biogas purification involves the removal of hydrogen sulfide. The second stage involves the removal of non-hydrocarbon organic compounds, including silicon (siloxanes), which is produced during the adsorption process in a column loaded with activated carbon (not shown conventionally in FIG. 1).
Очищенный биогаз через автоматику регулирования 13 поступает блок 4 к газопоршневым двигателям, где утилизируется.Purified biogas through control automatics 13 enters block 4 to the gas piston engines, where it is disposed of.
Блок 4 работает в режиме когенерации газопоршневых двигателей электрогенераторами с одновременным производством тепловой и электрической энергии. Как показывает опыт, суммарная электрическая мощность электрогенераторов составляет ~ 10 МВт. Производимая электроэнергия через сеть среднего напряжения и распределительное устройство 10 направляется на трансформаторные подстанции и далее к потребителям.Block 4 operates in the mode of cogeneration of gas piston engines by electric generators with the simultaneous production of heat and electric energy. As experience shows, the total electric power of electric generators is ~ 10 MW. The generated electricity through the medium voltage network and switchgear 10 is sent to transformer substations and further to consumers.
Тепловая энергия, вырабатываемая в блоке 4, состоит из двух потоков:The thermal energy generated in block 4 consists of two streams:
1. Тепло отходящих дымовых газов.1. The heat of the exhaust flue gases.
2. Тепло от охлаждения газопоршневых двигателей.2. Heat from the cooling of gas piston engines.
Отходящие дымовые газы 21, имеющие температуру 450-470°С, поступают на парогенераторы 6. В них теплота дымовых газов преобразуется в энергию пара, затем выхлопные газы удаляются дымовыми трубами 8. Для выработки пара подается специально подготовленная вода 22, предварительно прошедшая через установки деаэрации и химической подготовки 7. Вырабатываемый пар 20 через распределительную гребенку 9 подается на инжекторы метантенков 1. Такой способ утилизации тепловой энергии отходящих газов выбран для того, чтобы сохранить существующую на КОС систему обогрева метантенков острым паром.Exhaust flue gases 21, having a temperature of 450-470 ° C, are supplied to steam generators 6. In them, the heat of the flue gases is converted into steam energy, then the exhaust gases are removed by the chimneys 8. To produce steam, specially prepared water 22 is supplied, previously passed through the deaeration units and chemical preparation 7. The generated steam 20 through the distribution comb 9 is fed to the injectors of the digesters 1. This method of utilizing the thermal energy of the exhaust gases is chosen in order to preserve the existing systems on the WWTP in heating digesters with hot steam.
В ходе работы осуществляется с помощью насоса 15 водяное охлаждение газопоршневых двигателей блока 4 оборотной водой через магистрали 24 и 25. После отбора тепловой энергии от агрегатов нагретая вода подается в наружный канал теплообменника типа «труба в трубе» 5, куда во внутреннюю трубу подается нагреваемый осадок 18, подающийся в метантенки (по выбору может пропускаться или первичный осадок, или избыточный ил обоих блоков очистных сооружений).In the course of work, water cooling of the gas-piston engines of unit 4 is carried out using pump 15 through circulating water through lines 24 and 25. After the heat energy is taken from the units, heated water is supplied to the external channel of the pipe-in-pipe heat exchanger 5, where heated sediment is fed into the internal pipe 18, fed into digesters (optionally either primary sediment or excess sludge from both treatment plant blocks can be passed).
Предлагаемая теплоэнергетическая установка обеспечивает электроэнергией около 50% ее основных технологических потребителей и около 30% потребностей установки в тепловой энергии. Схема подключения дает возможность успешно интегрировать энергетические потоки предлагаемой теплоэнергетической установки в существующий энергетический баланс потребителя, обеспечивая повышение надежности энергоснабжения и наиболее эффективное использование биогаза.The proposed heat power plant provides with electricity about 50% of its main technological consumers and about 30% of the plant’s heat demand. The connection scheme makes it possible to successfully integrate the energy flows of the proposed heat power installation into the existing energy balance of the consumer, providing increased reliability of energy supply and the most efficient use of biogas.
Предлагаемая теплоэнергетическая установка является эффективным решением по утилизации биогаза с применением режима когенерации тепловой и электрической энергии.The proposed heat power installation is an effective solution for biogas utilization using the cogeneration of heat and electric energy.
Цель предлагаемой полезной модели достигается тем, что тепловая энергия, получаемая при утилизации теплоты выхлопных газов и охлаждения газопоршневых двигателей используется для нагрева осадка сточных вод, в результате этого процесса вырабатывается биогаз, который используется в качестве топлива для теплоэнергетической установки.The purpose of the proposed utility model is achieved by the fact that the thermal energy obtained by utilizing the heat of exhaust gases and cooling gas piston engines is used to heat the sewage sludge, as a result of this process biogas is produced, which is used as fuel for the heat power plant.
Предлагаемая теплоэнергетическая установка обеспечивает существенное повышение надежности энергоснабжения очистных сооружений, снижает нагрузка на городскую энергосистему, что позволяет переориентировать соответствующую мощность для решения градостроительных задач.The proposed heat and power plant provides a significant increase in the reliability of the power supply of treatment facilities, reduces the load on the urban energy system, which allows you to reorient the appropriate capacity to solve urban problems.
Использование возобновляемого источника энергии - биогаза способствует повышению энергетической и экологической эффективности работы очистных сооружений.The use of a renewable energy source - biogas helps to increase the energy and environmental performance of wastewater treatment plants.
Кроме того, перевод метантенков на подогрев горячей водой (частично) позволит сократить подачу в метантенки острого пара, что положительно скажется на процессе метанового сбраживания.In addition, the transfer of digesters to hot water (partially) will reduce the supply of sharp steam to digesters, which will positively affect the methane digestion process.
Размещение теплоэнергетической установки в непосредственной близости от электрических потребителей очистных сооружений исключает необходимость строительства протяженных электрических и тепловых сетей, что дает значительную экономическую выгоду.Placing a heat and power plant in close proximity to electrical consumers of treatment facilities eliminates the need for the construction of extended electric and heat networks, which provides significant economic benefits.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009111330/22U RU84919U1 (en) | 2009-03-30 | 2009-03-30 | HEAT AND POWER INSTALLATION |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009111330/22U RU84919U1 (en) | 2009-03-30 | 2009-03-30 | HEAT AND POWER INSTALLATION |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU84919U1 true RU84919U1 (en) | 2009-07-20 |
Family
ID=41047643
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009111330/22U RU84919U1 (en) | 2009-03-30 | 2009-03-30 | HEAT AND POWER INSTALLATION |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU84919U1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2510465C1 (en) * | 2012-12-24 | 2014-03-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" | Heat supply system and its operation arrangement method |
RU2724360C1 (en) * | 2019-11-26 | 2020-06-23 | Мусса Фуадович Малхозов | Boiler house |
RU2799151C1 (en) * | 2022-03-15 | 2023-07-04 | Николай Геннадьевич Кириллов | Heat spply system for remote military installations and settlements |
-
2009
- 2009-03-30 RU RU2009111330/22U patent/RU84919U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2510465C1 (en) * | 2012-12-24 | 2014-03-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" | Heat supply system and its operation arrangement method |
RU2724360C1 (en) * | 2019-11-26 | 2020-06-23 | Мусса Фуадович Малхозов | Boiler house |
RU2799151C1 (en) * | 2022-03-15 | 2023-07-04 | Николай Геннадьевич Кириллов | Heat spply system for remote military installations and settlements |
RU2799149C1 (en) * | 2022-03-15 | 2023-07-04 | Николай Геннадьевич Кириллов | Heat spply system for military installations and settlements |
RU2799150C1 (en) * | 2022-03-15 | 2023-07-04 | Николай Геннадьевич Кириллов | Heat spply system for buildings and structures in military installations and settlements |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Su et al. | Assessment of a combined cooling, heating and power system by synthetic use of biogas and solar energy | |
Arslan et al. | Design and optimization of multigeneration biogas power plant using waste heat recovery System: A case study with Energy, Exergy, and thermoeconomic approach of Power, cooling and heating | |
CN202325899U (en) | Comprehensive afterheat utilization system for marsh gas generating set | |
Hamayun et al. | Investigation of the thermodynamic performance of an existing steam power plant via energy and exergy analyses to restrain the environmental repercussions: A simulation study | |
RU2335642C1 (en) | Electric power generator with high-temperature steam turbine | |
Baccioli et al. | Feasibility analysis of coupling an ORC to a mGT in a biogas plant | |
RU84919U1 (en) | HEAT AND POWER INSTALLATION | |
Yang et al. | Optimization and analysis of combined heat and water production system based on a coal-fired power plant | |
CN1240852C (en) | Electricity generating apparatus of comprehensive using rotating furnace gas and waste heat of steam | |
Chakyrova | Thermoeconomic analysis of biogas engines powered cogeneration system | |
CN107165682B (en) | Gas cogeneration process optimization system | |
CN201288592Y (en) | Biomass power generation system | |
Singh et al. | Biogas driven multigeneration integrated with simultaneous charging-discharging type thermal energy storage system | |
CN216198464U (en) | Fused salt and steam combined cycle power generation system of internal combustion engine | |
RU165520U1 (en) | DEVICE FOR INCREASING EFFICIENCY AND MANEUVERABILITY OF STEAM-GAS PLANT | |
RU64699U1 (en) | ELECTRIC GENERATING DEVICE WITH HIGH-TEMPERATURE STEAM TURBINE | |
CN108105748A (en) | The high energy efficiency co-generation unit of mesolow combined heat | |
RU2679330C1 (en) | Biomass waste gasification based energy system | |
KR101353368B1 (en) | LNG Vaporization System with LNG Demand Using Condensation Heat of Cogeneration | |
RU87503U1 (en) | STEAM-GAS ELECTRIC STATION (OPTIONS) | |
RU2008151167A (en) | UNIVERSAL AIR TURBINE POWER INSTALLATION | |
RU100593U1 (en) | SYSTEM OF CENTRALIZED HEAT SUPPLY FROM HEAT POWER PLANT USING CONDENSATION HEAT OF WASTE TURBINE STEAM AND WASTE BOILER GASES | |
RU65044U1 (en) | BIOENERGOKOMPLEKS | |
Erikgenoğlu et al. | Performance assessment of Brayton-biogas multigeneration system fed by the municipal wastes | |
EP4148242A1 (en) | A system enabling the storage of electricity and regulation of the electricity system and a procedure for operating the system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20130331 |