Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
ENERGY GENERATING COMPLEX
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/077770
Kind Code:
A1
Abstract:
The energy generating complex relates to power engineering. The technical result is the generation of energy carriers in the form of electrical energy, hot water or steam and, additionally, in the form of cold or liquid fuel, with minimal external power consumption during the environmentally-friendly, waste-free processing of any organic raw material without harmful emissions into the atmosphere by means of an energy generating complex that is additionally equipped with: a fuel preparation unit with a system for the preparation and transportation of fuel, a source of gaseous fuel and a heater for viscous fuel which are connected via an additional burning device to the primary ignition burner of a gasification reactor; and is also equipped with a back-up separator and smoke exhauster mounted parallel to a working separator and smoke exhauster, and a unit for detoxifying ash and obtaining building materials, which is connected by an inlet to the gasification, regeneration and synthesis zone of the gasification reactor via an ash removal zone.

More Like This:
Inventors:
SILANTYEVA LARISA JAKOVLEVNA (RU)
Application Number:
RU2012/000947
Publication Date:
May 30, 2013
Filing Date:
November 16, 2012
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
SILANTYEVA LARISA JAKOVLEVNA (RU)
International Classes:
F22B33/18; F23G5/027
Foreign References:
RU2303192C12007-07-20
BY8377C
RU78871U12008-12-10
RU2061184C11996-05-27
RU2003100979A
RU2174611C12001-10-10
RU2303192C12007-07-20
Download PDF:
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.

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/м 3 , 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.