CZ2006176A3 - Burning of wet stillage in order to environmental friendly produce heat and electric power for distillery own consumption - Google Patents
Burning of wet stillage in order to environmental friendly produce heat and electric power for distillery own consumption Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2006176A3 CZ2006176A3 CZ20060176A CZ2006176A CZ2006176A3 CZ 2006176 A3 CZ2006176 A3 CZ 2006176A3 CZ 20060176 A CZ20060176 A CZ 20060176A CZ 2006176 A CZ2006176 A CZ 2006176A CZ 2006176 A3 CZ2006176 A3 CZ 2006176A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- dry matter
- steam
- matter content
- boiler
- stillage
- Prior art date
Links
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Spalování mokrých výpalku ve forme pasty s obsahem sušiny 30 - 33 % se provádí v parním kotli s fluidním ložem nebo speciálním roštem, který vyrobí prehrátou páru pro pohon protitlaké parní turbíny sgenerátorem na výrobu elektrické energie a dodávku páry nižších parametru pro technologické využitív hlavním procesu. V kotli je spalován jako pomocné palivo pro najetí i zemní plyn a prípadne i bioplyn. Mokré výpalky ve forme pasty o teplote do 100 .degree.C mohou být podle druhu technologie hlavního procesu bud pouze odstredené zbytky z destilace nebo odstredené zbytky z destilace smíchané se sirupem z odparovací stanice.Wet stillage burning in the form of a paste with a dry matter content of 30-33% is carried out in a fluidized bed steam boiler or a special grate, which produces steam to drive a counter-pressure steam turbine with a generator to generate electricity and supply lower steam steam for the technological process of the main process. In the boiler, it is burned as an auxiliary fuel for start-up and natural gas and possibly also for biogas. The wet paste in the form of a paste at a temperature of up to 100 degC may, depending on the type of the main process technology, be only the skimmed residue from the distillation or the skimmed residue from the distillation mixed with the syrup from the evaporation station.
Description
Vynález se týká nové technologie zpracování vedlejších produktů z výroby bioetanolu v lihovarech zpracovávajících jako surovinu obilí. Současně se vynález zabývá výrobou tepla a elektrické energie z biomasy.The present invention relates to a new technology for processing by-products from bioethanol production in grain distilleries. At the same time, the invention is concerned with the production of heat and electricity from biomass.
Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Dosud jsou v oblasti výroby lihu ( bioetanolu) z obilí na principu destilace zkvašené směsi obilí, vody a podpůrných přísad známé následující způsoby využití pevných zbytků obilí po destilaci tzv. výpalků:So far, the following methods of utilizing solid grain residues after distillation of stillage have been known in the field of the production of alcohol (bioethanol) from cereals based on the distillation of a fermented mixture of cereals, water and additives.
po vysušení na 90 % obsahu sušiny se přidávají jako objemová složka do krmných směsí pro hospodářská zvířata po vysušení na 70 až 90 % obsahu sušiny se spalují v kotlích a vylepšují energetickou bilanci lihovaruafter drying to 90% dry matter content, they are added as a volumetric component to livestock feed mixtures after drying to 70 to 90% dry matter content are burned in boilers and improve the distillery's energy balance
Vysoušení výpalků přináší výrobcům bioetanolu nejméně tři problémy.Drying of stillage presents at least three problems to bioethanol producers.
Prvním problémem je velká spotřeba energie pro sušící proces a tím pádem zvýšené provozní náklady.The first problem is the high energy consumption for the drying process and thus increased operating costs.
Druhý problém spočívá v tom, že vysušené výpalky mají formu prachu, který je za určitých podmínek výbušný. Pro výrobce to znamená určitá omezení, neboť musí vynaložit další náklady na zajištění zvýšených bezpečnostních opatření.The second problem is that the dried stillage is in the form of dust, which is explosive under certain conditions. This means some restrictions for manufacturers, as they have to incur additional costs to ensure increased safety measures.
Třetím problémem jsou poměrně vysoké investiční náklady na pořízení technologie pro sušení. Využití vysušených výpalků pro přidávání do krmných směsí je v poslední době omezeno i nasycením trhu touto komoditou.The third problem is the relatively high investment cost of acquiring the drying technology. The use of dried stillage for addition to compound feed has recently been limited by the saturation of the market with this commodity.
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
My jako specialisté na zařízení pro energetiku, jsme se zamysleli nad tím jak je současné zhodnocování sušených výpalků energeticky nevýhodné a dospěli jsme k podstatě našeho vynálezu na bázi spalování mokrých výpalků ve formě pasty s obsahem sušiny 30 - 33 % ve speciálně navrženém parním kotli s fluidním ložem nebo speciálním roštem, který vyrobí přehřátou páru pro pohon protitlaké parní turbíny s generátorem na výrobu elektrické energie a dodávku páry nižších parametrů pro technologické využití v hlavním procesu. V kotli je spalován jako pomocné palivo pro najetí i zemní plyn a případně i bioplyn, pokud je součástí technologie čistička odpadních vod s jeho výrobou.We, as energy equipment specialists, have considered how the current recovery of dried stillage is energy disadvantageous and we have come to the essence of our invention based on the combustion of wet stillage in the form of paste with a dry matter content of 30-33% in a specially designed fluidized bed steam boiler. bed or a special grate that produces superheated steam for driving a back-pressure steam turbine with a generator to generate electricity and supply steam of lower parameters for technological use in the main process. The boiler is burned as an auxiliary fuel for start-up and natural gas and possibly also biogas, if the technology includes a wastewater treatment plant with its production.
Mokré výpalky ve formě pasty o teplotě do 100 °C mohou být podle druhu technologie hlavního procesu buď pouze odstředěné zbytky z destilace nebo odstředěné zbytky z destilace smíchané se sirupem z odpařovací stanice.The wet paste in the form of a paste with a temperature of up to 100 ° C, according to the type of process of the main process, can either be only the centrifugation residue or the centrifugation residue mixed with the syrup from the evaporation station.
Tato metoda šetří náklady na stavbu a provoz zařízení na sušení a následnou manipulaci s výpalky.This method saves the costs of construction and operation of equipment for drying and subsequent handling of stillage.
Tato myšlenka je originální a přinese výrobcům bioetanolu kromě úspory investičních nákladů i zajištění výhody ve výrobě tepla a elektrické energie pro technologii, neboť se jedná o kombinovanou výrobu z biomasy, která je dotovaná státem.This idea is original and will provide bioethanol producers, in addition to saving on investment costs, also providing an advantage in the production of heat and electricity for technology, since it is a combined production from biomass that is subsidized by the state.
Ing. Miloslav PavelkaIng. Miloslav Pavelka
Ing. Mojmír Pouchlý \Ing. Mojmír Pouchlý \
Březen 2006March 2006
-2·· *-2 ·· *
··· • · · • · · • · · • · · · ·· ·· ·· ···· ·· ·· • · · • 9 ··· • · · · • · · · ·· ·4· 9 · 9 · 9 · 4 · 4 · 4 · 4 · 4 · 4 · 4 · 4 · 4 · 4
Velikost energetického centraSize of the energy center
Výrobci bioetanolu měli mít za úkol vyrobit a dodat 400 tisíc hektolitrů bioetanolu ročně. Z tohoto základního údaje jsme vycházeli při prvních návrzích spalovacího zařízení. Vzhledem k tomu, že výrobci nejsou nyní nijak omezeni v kapacitě výroby, bylo nutno naše návrhy rozšířit na výkony do 1 000 tisíce hektolitrů bioetanolu ročně. Pod hranicí 400 tisíc hektolitrů ročně nastává problém s návratností vložených investic a nad hranicí 1 000 tisíc hektolitrů ročně je problém doprava suroviny z velké dálky. I za těmito limity je však možné použít naši technologii.Bioethanol producers were supposed to produce and deliver 400,000 hectoliters of bioethanol per year. We used this basic data for the first designs of the combustion plant. Given that manufacturers are no longer limited in production capacity, our proposals had to be expanded to outputs of up to 1,000,000 hectoliters of bioethanol per year. Below 400,000 hectoliters per year, there is a problem with return on investment and above 1,000,000 hectoliters per year is the problem of transporting raw material from a long distance. However, it is still possible to use our technology beyond these limits.
Existuje několik druhů technologií výroby bioetanolu z obilí a my jsme se zaměřili na ten, kde po destilaci obilného kvasu vzniká kromě hlavního produktu lihu i vedlejší produkt výpalky.There are several types of bioethanol production from cereals, and we have focused on the one where, after distillation of the cereal yeast, a by-product of stillage is produced in addition to the main alcohol product.
Z materiálových bilancí pro jednotku na výrobu 400 000 hl lihu za rok vyplývá, že z cca 16 t/h obilí se vyrobí cca 45 hl/ h čistého lihu a asi 39 t/h tekutých výpalků. Tyto výpalky jsou odstředěny a vznikne asi 17 t/h mokrých výpalků ve formě pasty s obsahem kolem 33% sušiny a odpadní voda, ze které se případně v čističce odpadních vod může vyrobit až 500 Nm3/h bioplynu. Tato jednotka spotřebuje pro provoz na jmenovitých parametrech asi 24 t/h páry 3,5 bar, 150 °C a elektrický příkon 4,3 MW.The material balance for a production unit of 400,000 hectoliters of alcohol per year shows that about 45 tons / h of grain produces about 45 hels / h of pure alcohol and about 39 tons / h of liquid stillage. These stillages are centrifuged to produce about 17 t / h of wet stillage in the form of a paste containing about 33% dry matter and waste water, from which up to 500 Nm 3 / h of biogas can be produced in a sewage treatment plant. This unit consumes approx. 24 t / h of steam at 3.5 bar, 150 ° C and an electrical power input of 4.3 MW to operate at rated power.
Z materiálových bilancí pro jednotku na výrobu 1 000 000 hl lihu za rok vyplývá, že z cca 100 t/h obilí se vyrobí cca 120 hl/ h čistého lihu a asi 100 t/h tekutých výpalků. Tyto výpalky jsou odstředěny a vznikne asi 40 t/h mokrých výpalků ve formě pasty s obsahem kolem 33% sušiny a odpadní voda, ze které se případně v čističce odpadních vod může vyrobit až 1200 Nm3/h bioplynu. Tato jednotka spotřebuje pro provoz na jmenovitých parametrech asi 65 t/h páry 3,5 bar, 150 °C a elektrický příkon 8 MW.The material balance for the production unit of 1 000 000 hl of alcohol per year shows that about 120 t / h of grain produces about 120 hl / h of pure alcohol and about 100 t / h of liquid stillage. These stillages are centrifuged to produce about 40 t / h of wet stillage in the form of a paste containing about 33% solids and waste water, from which up to 1200 Nm 3 / h of biogas can be produced in a sewage treatment plant. This unit consumes approx. 65 t / h of steam at 3.5 bar, 150 ° C and an electrical power input of 8 MW to operate on rated parameters.
Pro jednotky s výkony mezi výše uvedenými limity lze materiálové bilance extrapolovat s poměrně dobrou přesností. Pro jednotky mimo tyto limity je nutno postupovat případ od případu.For units with outputs between the above limits, material balances can be extrapolated with relatively good accuracy. For units outside these limits, it is necessary to proceed on a case-by-case basis.
Popis zařízení energetického centraDescription of the power center equipment
Projekt předpokládá využití tepla z výpalků s minimálními ztrátami a dále to, že veškeré výpalky z hlavního procesu, který zahrnuje mletí obilí, ztekucení, kvašení, destilaci a dehydrataci ( viz schéma výroby bioetanolu) budou po odstředění a případně po smíchání se sirupem z odpaření přivedeny ve formě pasty s obsahem asi 33 % sušiny do kotelny. Takto připravené výpalky budou spáleny v kotli buď s fluidním ložem nebo se speciálním roštem. Veškerá vyrobená pára z kotle je vedena do turbíny.The project assumes the use of heat from stillage with minimal losses and that all stillage from the main process, which includes grain milling, liquefaction, fermentation, distillation and dehydration (see bioethanol production scheme) will be brought after centrifugation and possibly mixed with evaporation syrup in the form of a paste containing about 33% dry matter to the boiler room. The stillage thus prepared will be burned in a boiler with either a fluidized bed or a special grate. All steam produced from the boiler is fed to the turbine.
Kotel je samonosného provedení, membránový s přirozenou cirkulací vody navržený tak, aby vždy došlo k dohoření spalitelných látek a k rozložení škodlivých sloučenin.The boiler is self-supporting, membrane-type with natural water circulation, designed to always burn off combustible substances and distribute harmful compounds.
Energie z výpalků nepokryje veškerou potřebu lihovaru, a proto pro dosažení požadovaného tepelného příkonu a zároveň pro zapálení kotle, jsou použity dva plynové hořáky, které jsou umístěny v prostoru nad fluidním ložem. Plynové hořáky spalují zemní plyn zejména při najíždění lihovaru a po ustálení provozu i bioplynu vyrobeného například v čističce odpadních vod.The energy from the stillage does not cover all the distillery needs and therefore two gas burners are used in the space above the fluidized bed to achieve the required heat input and at the same time to ignite the boiler. Gas burners burn natural gas especially when the distillery is started and after the operation has stabilized, biogas produced, for example, in a sewage treatment plant.
V kotli je možné spalovat i jiné druhy paliv jako například hnědý hrubý uhelný prach, biomasu jiných vlastností (dřevní štěpku, drcenou kůru, piliny), kostní moučku, drcený odpad z výroby atd.The boiler can also burn other types of fuels such as brown coarse coal dust, biomass of other properties (wood chips, shredded bark, sawdust), bone meal, shredded production waste, etc.
Z kotle vystupuje pára o parametrech 55 bar (g), 450 °C, která je vedena na vstup do protitlaké parní turbíny. Při průchodu páry turbínou je generována elektrická energie, která pokrývá podstatnou část vlastní spotřeby lihovaru. Současně z turbíny vystupuje odběrová pára o parametrech 7 bar(g), 260 °C a protitlaká pára o parametrech mírně nad mezí sytosti páry 3,5 bar (g) a 150 °C. Tyto páry pokrývají veškeré požadavky technologické části lihovaru na dodávku tepla.Steam of 55 bar (g), 450 ° C emerges from the boiler and is led to the inlet to the back-pressure steam turbine. When steam passes through the turbine, electricity is generated which covers a substantial part of the distillery's own consumption. At the same time, the extraction steam with the parameters 7 bar (g), 260 ° C and the backpressure steam with the parameters slightly above the steam saturation limits of 3.5 bar (g) and 150 ° C emerges from the turbine. These vapors cover all the requirements of the technological part of the distillery for heat supply.
Ing. Miloslav PavelkaIng. Miloslav Pavelka
Ing. Mojmír PouchlýIng. Mojmír Pouchlý
Březen 2006 •«· · ·· ···· ·· ·· • · · · · · · • · · · ····*March 2006 «· · · * * * * * * * * * *
-3Veškeré zařízení bude splňovat normy, nařízení a předpisy pro provoz energetických zařízení. Vzhledem k tomu, že se jedná v rámci továrny na výrobu bioetanolu o pomocná zařízení, byl projekt energetického centra zpracován tak, aby jeho provoz byl poloautomatický a aby potřeboval minimální obsluhu a údržbu.All equipment will comply with standards, regulations and regulations for the operation of power equipment. As the auxiliary equipment is part of the bioethanol production plant, the power center project has been designed so that its operation is semi-automatic and requires minimal service and maintenance.
Předpokládaná doba provozu energetického centra za rok činí 8 400 hodin.The estimated operating time of the energy center is 8,400 hours per year.
Příklady provozních parametrů zařízeníExamples of equipment operating parameters
Palivo hlavníMain fuel
ZměníIt changes
Výhřevnost Qjr (při 20% vlhkosti) Obsah vody Wt r max.Calorific value Qj r (at 20% humidity) Water content W t r max.
Obsah popelovin Admax.Ash content A d max.
Obsah síry Obsah dusíku ΝΛιΓ Palivo pomocnéSulfur content Nitrogen content Ν ΛιΓ Auxiliary fuel
LihovarDistillery
Výkon kotle: jmenovitý Tlak páry: jmenovitýBoiler output: nominal Steam pressure: rated
Teplota páry: jmenovitá při teplotě napájecí vody:Steam temperature: nominal at supply water temperature:
Množství spáleného záručního paliva lihovamické výpalky pastaAmount of burned guarantee fuel spirit alcohol stillage paste
Účinnost cca 82,0 %Efficiency approx. 82.0%
Emise: (max. hodnoty podle nařízení vlády 352 ze dne 3.7.2002)Emissions: (max. Values according to Government Order 352 of 3.7.2002)
Hodnoty emisí se vztahují na suché spaliny, obsah kyslíku 11% a spalování záručního paliva. Teplota spalin za kotlem informativní 160 °CEmission values refer to dry flue gas, oxygen content of 11% and combustion of guarantee fuel. Flue gas temperature after boiler is informative 160 ° C
Spotřeba tepla lihovaru plně pokryta dodanou párouThe heat consumption of the distillery is fully covered by the supplied steam
Ing. Miloslav PavelkaIng. Miloslav Pavelka
Ing. Mojmír PouchlýIng. Mojmír Pouchlý
Březen 2006March 2006
PV ·'PV · '
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ20060176A CZ2006176A3 (en) | 2006-03-17 | 2006-03-17 | Burning of wet stillage in order to environmental friendly produce heat and electric power for distillery own consumption |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ20060176A CZ2006176A3 (en) | 2006-03-17 | 2006-03-17 | Burning of wet stillage in order to environmental friendly produce heat and electric power for distillery own consumption |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CZ2006176A3 true CZ2006176A3 (en) | 2007-09-26 |
Family
ID=38521518
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CZ20060176A CZ2006176A3 (en) | 2006-03-17 | 2006-03-17 | Burning of wet stillage in order to environmental friendly produce heat and electric power for distillery own consumption |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CZ (1) | CZ2006176A3 (en) |
-
2006
- 2006-03-17 CZ CZ20060176A patent/CZ2006176A3/en unknown
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Pereira et al. | Sustainable energy: a review of gasification technologies | |
Svoboda et al. | Pretreatment and feeding of biomass for pressurized entrained flow gasification | |
Vamvuka | Bio‐oil, solid and gaseous biofuels from biomass pyrolysis processes—an overview | |
Demirbaş | Sustainable cofiring of biomass with coal | |
Manouchehrinejad et al. | Techno-economic analysis of integrated torrefaction and pelletization systems to produce torrefied wood pellets | |
Ciubota-Rosie et al. | BIOMASS--AN IMPORTANT RENEWABLE SOURCE OF ENERGY IN ROMANIA. | |
US20030019736A1 (en) | System and method for producing energy from distilled dry grains and solubles | |
Arbon | Worldwide use of biomass in power generation and combined heat and power schemes | |
Erlach et al. | Co-production of electricity, heat and biocoal pellets from biomass: a techno-economic comparison with wood pelletizing | |
Zheng et al. | Aspen Plus simulation of biomass integrated gasification combined cycle systems at corn ethanol plants | |
CN101479388A (en) | Method for producing bioethanol and for co-producing energy from starchy plant starting materials | |
EP2236588B1 (en) | Process for use of pyrolysis water | |
WO2017026027A1 (en) | Method for effectively utilizing energy in waste-incineration facility with ethanol production equipment | |
EP2236587A1 (en) | Modified bio-slurry and process for its production and gasification | |
Zabot et al. | Power the future with bioenergy from organic wastes | |
FI117479B (en) | Ways to produce heat and electrical energy | |
CZ2006176A3 (en) | Burning of wet stillage in order to environmental friendly produce heat and electric power for distillery own consumption | |
Lam et al. | Pretreatment and thermochemical and biological processing of biomass | |
Pecha et al. | Biochar production | |
JP2010254749A (en) | Method for producing biomass charcoal and apparatus for producing biomass charcoal used in the same | |
JP4385375B2 (en) | Energy recovery method and apparatus for high water content biomass | |
Maisyarah et al. | Utilization of wood biomass as a renewable energy source using gasification technology | |
Brown et al. | 1. Biomass Applications | |
Ness et al. | Biomass and bioenergy | |
Lazaroiu et al. | The Technological Matrix for the Efficient Use of Biofuels |