WO2013077770A1

WO2013077770A1 - Комплекс энергогенерирующий

Info

Publication number: WO2013077770A1
Application number: PCT/RU2012/000947
Authority: WO
Inventors: Лариса Яковлевна СИЛАНТЬЕВА
Original assignee: Silantyeva Larisa Jakovlevna
Priority date: 2011-11-21
Filing date: 2012-11-16
Publication date: 2013-05-30
Also published as: RU2477421C1; EP2801757A1

Abstract

Комплекс энергогенерирующий относится к энергетике. Техническим эффектом является выработка энергоносителей, в виде электроэнергии, горячей воды, пара, а так же дополнительно, в виде холода, жидкого топлива, с минимальным расходом энергии извне, при экологически - безотходной переработке любого органического сырья, без вредных выбросов в атмосферу, за счет комплекса энергогенерирующего, снабженного дополнительно: блоком подготовки топлива с системой подготовки и транспортирования топлива, с источником газообразного топлива и нагревателем вязкого топлива, соединенными через дополнительное горелочное устройство с горелкой первичного розжига реактора газификации; резервным сепаратором-дымососом, установленным параллельно рабочему, блоком детоксикации золы и получения строительных материалов, входом соединенным, через зону удаления золы с зоной газификации регенерации и синтеза реактора газификации.

Description

Комплекс энергогенерирующий

Комплекс энергогенерирующий относится к энергетике, и предназначен для выра- ботки энергоносителей в виде электроэнергии, тепла, холода, жидкого топлива, и может быть использован для экологически - безотходной переработки возобновляемых видов топлива, любого органического сырья в различных отраслях промышленности.

Известно техническое решение по заявке на изобретение RU JsT_2003100979, МПК 7 F23G 5/00, 13.01.2003, публ. 20.07.2004, «Энерготехнологическая установка на древесных отходах или торфе для выработки моторного топлива и электроэнергии», содержащая ме- таллический реактор с электродами и активатором, отходящий от нее вверх металличе- ский бункер со шлюзовым затвором для загрузки измельченного твердого топлива, присо- единенных к ее дну воздухоподводящую трубу и загрузочное устройство для удаления шлака, присоединенное последовательно к верхней боковой части ее корпуса, кондицио- нер с трубой для извлечения жидкого топлива и нейтрализатор с трубой для отвода газо- образного топлива, отличающаяся тем, что она снабжена совмещенной газогенераторной установкой с паровоздушным дутьем на древесных отходах или торфе для выработки ге- нераторного газа и газотурбинной установкой на генераторном газе для выработки элек- троэнергии.

Данная установка работает в периодическом режиме по циклу «загрузка порции топлива-переработка-получение порции генераторного газа - выгрузка зольного остатка». Периодичность работы установки и ее производительность зависят от площади попереч- ного сечения в зоне горения и объема топливной камеры.

В данной установке наддув воздуха производят принудительно вентилятором, что приводит к расширению зоны горения и увеличению объема выработки генераторного га- за, что приводит к повышению давления в газогенераторе и взрывопожарной опасности, и выбросу генераторного газа в атмосферу, что ухудшает санитарно-экологические нормы.

Очистка газа водой и твердыми фильтрующими элементами увеличивает газоди- намические потери, это препятствует выходу всего выработанного генераторного газа, снижает производительность установки, повышает взрывопожароопасность установки и препятствует применению выработанного газа даже в газовых горелках из-за недостаточ- ной степени очистки от твердых и смолистых веществ.

Известно также техническое решение по патенту RU 217461 1 С1, МПК 7 F01K 21/04, F01K 13/00, F23B 1/14, 29.08.2000, публик. 10.10.2001, «ЭНЕРГОБЛОК», который применяется для выработки электрической и тепловой энергии. Энергоблок, включающий оборудование подготовки и подачи топлива, воздуха и воды, подогрева и циркуляции воды и/или теплоносителя, содержит по крайней мере один электрогенератор, один газогенератор в виде полой камеры сгорания.

Энергоблок не обеспечивает полное сжигание топлива, оставляя коксовый остаток, так как в газогенераторе топливо подвергается принудительному нагреву, сначала за счет природного газа или жидкого топлива, а затем за счет горючего газа, производимого при термическом разложении в отсутствии кислорода. В данном энергоблоке основная часть горючего газа, полученного в процессе, расходуется на подогрев топлива, и только физи- ческое тепло горючего газа используется для выработки электроэнергии, используя рас- ширительные машины, что приводит к увеличению удельной металлоемкости и низкому КПД. Другая часть горючего газа, расходуемая на обогрев топлива, выбрасывается в ат- мосферу через дымовую трубу.

Наиболее близким по технической сущности является «Комплекс газотеплоэлек- трогенераторный» по патенту RU 2303192 от 29.06.2006, опубликован 20.07.2007, МПК F22B33/18, C10J3/86, содержащий загрузочное устройство, газопоршневую электро- станцию, пароводяную установку, накопитель дистиллированной воды и газогенератор с водяным котлом, с камерами горения, подогрева генераторного газа, подогрева атмосфер- ного воздуха, парогенерации и зонами регенерации, очистки генераторного газа, отбора генераторного газа.

Но данный комплекс работает только на твердом виде топлива, не может использо- вать в виде топлива, отходы, содержащие повышенную концентрацию вредных веществ, не решает проблем подготовки топлива, вырабатывает генераторный газ в двух стадийном процессе, что определяет его низкую теплотворную способность порядка до 1 100 ккал/м³, имеет не завершенный цикл утилизации смолы, воды и зольного остатка. Не решена зада- ча надежности работы всего комплекса.

Задачей предлагаемого технического решения является выработка энергоносите- лей, в виде электроэнергии, горячей воды, пара, а так же дополнительно, в виде холода, дистиллированной воды, жидкого топлива, с минимальным расходом энергии извне, при экологически - безотходной переработке любого органического сырья, без вредных вы- бросов в атмосферу.

Поставленная задача решена за счет комплекса энергогенерирующего, содержаще- го загрузочное устройство, энергогенерирующий блок, реактор газификации с водяным и паровым котлами, с зонами горения и регенерации газа, подогрева атмосферного возду- ха, камерой смешивания и подогрева паровоздушной смеси, сепаратором- дымососом, хо- лодилышком-стабилизатором, при этом, комплекс дополнительно снабжен: блоком под- готовки топлива с системой подготовки и транспортирования топлива, с источником га- зообразного топлива и нагревателем вязкого топлива, соединенными через дополни- тельное горелочное устройство с горелкой первичного розжига реактора газификации; резервным сепаратором-дымососом, установленным параллельно рабочему, своим вхо- дом соединенным, через газоход с зоной газификации регенерации и синтеза реактора газификации, а выходом через холодильник-стабилизатор, к входам блока энергогене- рирующего и блока синтеза углеводородов; блоком детоксикации золы и получения строительных материалов, входом соединенным, через зону удаления золы, с зоной га- зификации регенерации и синтеза реактора газификации.

Снабжение комплекса дополнительно, блоком подготовки топлива, содержащим систему подготовки и транспортирования топлива, источником газообразного топлива и нагревателем вязкого топлива и соединение их, через дополнительное горелочное устройство с горелкой первичного розжига реактора газификации позволяет использо- вать для работы комплекса любое органическое сырье, без вредных выбросов в атмосфе- У-

Снабжение комплекса дополнительно резервным сепаратором-дымососом, уста- новленным параллельно рабочему, своим входом соединенным, через газоход с зоной газификации регенерации и синтеза реактора газификации, а выходом - через холодиль- ник-стабилизатор, к входам блока энергогенерирующего и блока синтеза углеводородов, позволяет обеспечить постоянную подачу синтез-газа, для бесперебойной работы энерго- генерирующего блока. При выходе из строя привода рабочего сепаратора или при паде- нии давления на выходе рабочего сепаратора, в работу включается резервный сепаратор.

Снабжение также комплекса дополнительно блоком детоксикации золы и получе- ния строительных материалов, входом соединенным, через зону удаления золы с зоной газификации регенерации и синтеза реактора газификации, позволяет улучшить эколо- гию, за счет сокращения вредных выбросов в атмосферу и отходов на полигоны.

Комплекс энергогенерирующий изображен на блок-схеме, где блок 1 подготовки топлива, реактор 2 газификации, блок 3 подготовки синтез газа, энергогенерирующий блок 4, блок 5 синтеза углеводородов, блок 6 детоксикации и переработки золы в строй- материалы, система 7 подготовки и транспортирования топлива, источник 8 газообразного топлива, нагреватель 9 вязкого топлива, устройство 10 загрузочное, топливная камера 11, водяной котел 12, паровой котел 13, камера 14 смешивания и подогрева паровоздушной смеси, дополнительное горелочное устройство 15, горелка первичного розжига 16, зона 17 газификации-регенерации-синтеза газа, зона 18 удаления золы, газоход 19, дымосос- сепаратор - охладитель 20 рабочий, дымосос-сепаратор - охладитель 21 резервный, зона 22 охлаждения обратной воды, разделитель 23 смоляводяного конденсата, холодильник- стабилизатор 24, горячая вода 25 потребителю, насосная станция 26, атмосферный воздух 27, электроэнергия 28, тепло 29,холод 30, синтетические моторные углеводороды 31, син- тетические материалы 32, строительные материалы 33.

Комплекс энергогенерирующий выполнен следующим образом.

Блок 1 подготовки топлива, снабжен системой 7 обработки и транспортирования топлива, через шлюзовой затвор загрузочного автоматизированного устройства 10, соеди- нен с топливной камерой 1 1 реактора 2 газификации.

Блок 1 подготовки топлива, снабжен еще источником 8 подачи газообразного топ- лива и нагревателем 9 вязкого топлива, соединенными через дополнительное горелочное устройство 15, с горелкой 16 первичного розжига, соединенной с зоной 17 реактора 2 га- зификации.

Реактор 2 газификации, снабжен зоной 17 газификации-регенерации-синтеза газа, водяным котлом 12, соединенным с топливной камерой 12, и через паровой котел 13, с камерой 14 смешивания и подогрева паровоздушной смеси.

Блок 3 подготовки синтез-газа выполнен в виде, параллельно подсоединенных сво- ими входами, через газоход 19, дымососа-сепаратора - охладителя 20 рабочего, и дымосо- са-сепаратора - охладителя 21 резервного к зоне 17 газификации-регенерации-синтеза га- за, а своими выходами соединенными, через холодильник-стабилизатор 24, с входами блока 4 энергогенерирующего и блока 5 синтеза углеводородов, который выходом синте- тических моторных углеводородов 31 соединен с входом блока 4 энергогенерирующего

Комплекс оснащен насосной станцией 26 соединенной с зоной 22 охлаждения оборотной воды, холодильником-стабилизатором 24, водяным котлом 12.

Подача атмосферного воздуха 27 соединена через камеру 14 смешивания и подо- грева паровоздушной смеси реактора 2 газификации.

К выходу зоны 17 реактора 2 газификации, через зону 18 удаления золы присоеди- нен блок 6 детоксикации и переработки золы в стройматериалы,

К выходу холодильник-стабилизатор 24 блока 3 подготовки синтез- газа, и входу блока 5, своими входом присоединен блок 4 энергогенерирующий, а блок 5 синтеза жид- ких углеводородов, своим выходом синтетических моторных углеводородов 31 соеди- ненный с блоком 4 энергогенерирующим.

Комплекс энергогенерирующий работает следующим образом.

Комплекс предназначен для выработки энергоносителей при переработке, как все- возможных органических отходов (отходы древесины, растениеводства, животноводства, птицеводства, органические отходы различных производств, старые измельченые ав- тошины, твердые бытовые отходы, брикетированный иловый осадок очистных сооруже- ний, переработанные для полигонов ТБО медицинские отходы и многое другое) так и классических видов топлива (попутный нефтяной газ, природный газ, нефть, нефтяные шламы, уголь, бурый уголь, торф, древесина, горючие сланцы и т.д.) в синтетический го- рючий газ (синтез - газ), который заменяет природный газ в работе в пароводяных котлах, газопоршневых электростанциях для выработки тепловой и электрической энергии, а так же применяется для синтеза жидких углеводородов.

Работа комплекса первично основана на автотермохимическом методе разложения органо - содержащих веществ на газовые составляющие при неполном их окислении кис- лородом, с дальнейшим применением метода каталитического синтеза углеводородов, а так же газовых законов физики и химии. Это означает, что «топливо» первично подверга- ется горению при недостатке кислорода с получением инертных газов в виде углекислого газа и паров воды, а также атомарного углерода, не вступившего в реакцию с кислородом воздуха. Атомарный углерод в дальнейшей реакции выступает в виде реагента, через ко- торый принудительно пропускают инертные газы, вступающие в свою очередь в реакцию с углеродом, образуя горючие газы, водород, оксид углерода, метан.

В конструкцию комплекса заложен способ обратной газификации, в котором про- исходит разложение токсинов, таких как пестициды, диоксины, фенолы, формальдегиды, которые вновь не восстанавливаются, как это происходит в мусоросжигательных заводах, реакторах прямой, горизонтальной и вихревой газификации, пиролизных печах, а перехо- дят в газовую составляющую, так как по технологии газ подвергается закалке (резкому охлаждению), проскакивая температурный диапазон восстановления токсинов.

В блоке 1 подготовки топлива, снабженной системой 7 обработки и транспортиро- вания топлива, вне зависимости от вида перерабатываемого сырья, доводят исходный ма- териал до состояния, пригодного для загрузки через шлюзовой затвор автоматизированно- го загрузочного устройства 10, через топливную камеру 11 реактора 2 газификации посту- пает в зону 17 газификации, регенерации, синтеза газа, куда, из камеры 14 смешивания и подогрева паровоздушной смеси вода, от котла 12, преобразованная в паровом котле 13 в пар, и смешанная с атмосферным воздухом 27, подается паровоздушная смесь. Избыток горячей воды 25 от котла 12 подают потребителю.

Насосная станция 26 подает воду в зону 22 охлаждения оборотной воды, к холо- дильнику-стабилизатору 24, для очищения, и водяному котлу 12.

В зону 17 газификации, регенерации, синтеза газа, подают, вязкое топливо от нагревателя 9, или газообразное топливо от источника 8, через дополнительное горелоч- ное устройство 15 и горелку первичного розжига 16. Синтезированный газ через газоход 19 отсасывается за счет вакуума, создаваемого одним из дымососов - сепаратор-охладителем, входящих в блок 3 подготовки синтез- газа, и через дымосос-сепаратор-охладитель 20 рабочий, или дымосос-сепаратор - охла- дитель 21 резервный, поступает через холодильник-стабилизатор 24, уже очищенный, в блок 4 энергогенерирующий для получения тепла 29, холода 30 и электроэнергии 28.

Снабжение комплекса дополнительно резервным сепаратором -дымососом 21, установленным параллельно рабочему 20, своим входом соединенным, через газоход с зоной 17 газификации регенерации и синтеза реактора газификации 2, а выходом - через холодильник-стабилизатор 24, к входам блока энергогенерирующего 4 и блока синтеза углеводородов 5, позволяет обеспечить постоянную подачу синтез-газа, для бесперебой- ной работы энергогенерирующего блока 4. При выходе из строя привода рабочего сепа- ратора 20 или при падении давления на выходе рабочего сепаратора, в работу включается резервный сепаратор 21.

Избыток синтез-газа поступает в блок 5, где синтезируется, либо в синтетическое моторное топливо 31, либо синтетические материалы 32.

Для соответствия комплекса экологическим нормам, в нем предусмотрена зона 18 удаления золы в дополнительный блок 6 детоксикации и переработки золы в строймате- риалы 33, а блок 3 подготовки синтез-газа, снабжен разделителем 23 смоляводяного кон- денсата.

Комплекс, перерабатывает, как твердые, жидкие, так и газообразные органические вещества, с получением синтетического газа, с теплотворной способностью свыше 1200 ккал, тепловой и электрической энергии, холода, синтетического топлива, синтетических материалов, а так же нейтрализует и перерабатывает зольный остаток в конечный про- дукт.

По сравнению с мировыми аналогами предлагаемые комплексы занимают не- болыную площадь, имеют малые металлоемкость и энергопотребление, не взрывоопасны, так как работают не под высоким давлением (мировые аналоги работают под давлением 20 атмосфер), а на разряжении всего 0, 02 атмосферы, не делает выбросов в атмосферу, отработанные газы после газо-поршневой электростанции и пароводяного котла соответ- ствуют Евро -4.

Применение комплекса обеспечивает: сокращение вредных выбросов и отходов, улучшение состояние экологии и здоровья населения; сокращение количества и площа- дей полигонов захоронения отходов; реализация квот по Киотскому протоколу; получе- ние энергоносителей низкой стоимости; энергетическую независимость предприятий; расширение видов деятельности предприятия при избытке энергоресурсов (освоение но- вых технологий, создание новых рабочих мест, получение дополнительной прибыли).

Техническим эффектом является выработка энергоносителей, в виде электроэнер- гии, горячей воды, пара, а так же дополнительно, в виде холода, жидкого топлива, с ми- нимальным расходом энергии извне, при экологически - безотходной переработке любого органического сырья, без вредных выбросов в атмосферу, за счет комплекса энергогене- рирующего, снабженного дополнительно блоком подготовки топлива с системой под- готовки и транспортирования топлива, с источником газообразного топлива и нагревате- лем вязкого топлива, соединенными через дополнительное горелочное устройство с го- релкой первичного розжига реактора газификации; резервным сепаратором-дымососом, установленным параллельно рабочему, блоком детоксикации золы и получения строи- тельных материалов, входом соединенным, через зону удаления золы с зоной газифика- ции регенерации и синтеза реактора газификации.

Claims

ФОРМУЛА

1. Комплекс энергогенерирующий, содержащий загрузочное устройство, энергоге- нерирующий блок, реактор газификации с водяным и паровым коглами, с зонами горе- пия и регенерации газа, подогрева атмосферного воздуха, камерой смешивания и подогре- ва паровоздушной смеси, сепаратором- дымососом, холодильником-стабилизатором, от- личающийся тем, что, комплекс дополнительно снабжен: блоком подготовки топлива с системой подготовки и транспортирования топлива, с источником газообразного топлива и нагревателем вязкого топлива, соединенными через дополнительное горелочное устройство с горелкой первичного розжига реактора газификации; резервным сепараю- ром-дымососом, установленным параллельно рабочему, своим входом соединенным, че- рез газоход с зоной газификации регенерации и синтеза реактора газификации, а выхо- дом через холодильиик-стабилизагор, к входам блока энергогенернрующего и блока синтеза углеводородов;

2. Комплекс энергогенериругощии, по п.1 отличающийся тем, что комплекс до- полнительно снабжен, блоком детоксикации золы и получения строительных материа- лов, входом соединенным, через зону удаления золы, с зоной газификации регенерации и синтеза реактора газификации.