DE60222629T2

DE60222629T2 - Verfahren zur verwendung von organischen materialien bei der energieerzeugung und erzeugung von wiederverwendbaren produkten

Info

Publication number: DE60222629T2
Application number: DE2002622629
Authority: DE
Inventors: Peter Skov Johansen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-01-04
Filing date: 2002-01-04
Publication date: 2008-06-26
Anticipated expiration: 2022-01-05
Also published as: DK1356190T3; EP1356190B1; DE60222629D1; WO2002053878A1; ATE374307T1; EP1356190A1; PL363570A1

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur energiesparenden und rohstoffsparenden gleichzeitigen Produktion bzw. Co-Produktion von Elektrizität, Wärme, Dünger und Wasser unter Verwendung von organischem Material als Rohmaterialquelle, wobei eine Scheideanlage bei der Co-Produktion mit einem dampfbasierten Kraftwerk prozessintegriert ist, wodurch die Scheideanlage das Ausgangsmaterial in wenigstens eine Trockensubstanzfraktion und eine flüssige Fraktion auftrennt, wie im Oberbegriff von Anspruch 1 angegeben ist. Hierdurch wird eine umweltschonende und rohstoffsparende Verwendung von organischem Material, das Haustiermist umfasst, zur Energieerzeugung und Co-Produktion von wiederverwendbaren Produkten, d. h. in der Form von Dünger und Wasser, erreicht.
Die Erfindung basiert auf einer Prozesskombination unterschiedlicher Techniken in einem neuen integrierten Prozess, wodurch eine gesamte Verbesserung der Umwelt und eine Verbesserung der Verwendung von Energie und Rohmaterial des zugeführten organischen Materials erreicht werden.
Zur Verbesserung der Verfahren des Standes der Technik und zu ihrer wirksameren und vielseitigeren Gestaltung offenbart die vorliegende Erfindung ein Verfahren, das sich dadurch unterscheidet, dass entweder die abgetrennte flüssige Fraktion der Scheideanlage durch ein dampfbasiertes Kraftwerk erhitzt wird, wodurch der enthaltende Ammoniak verdampft wird, oder die abgeschiedene flüssige Fraktion der Scheideanlage mit Hilfe von Luft von dem Ammoniak befreit wird.
Die Erfindung kombiniert bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform eine Biogasanlage, eine Scheideanlage, eine Düngerherstellungsanlage, entweder einzeln oder in verschiedenen Kombinationen oder als eine gesamte Einheit, mit einem dampferzeugenden Kraftwerk, wodurch organisches Material, einschließlich Haustiermist, unter gleichzeitiger Verwendung zur Energieerzeugung, in kleinere und besser wiederverwendbare Fraktionen aufgeteilt wird, die als Bestandteile bei Düngerherstellungsprozessen unter totaler Unterstützung und Kooperation des dampferzeugenden Kraftwerks unter Verwendung unterschiedlicher Möglichkeiten des Energie- und Materialstromaustauschs verwendet werden.
Hierdurch stellt die Erfindung gleichzeitig die Möglichkeit einer gemeinsamen internen Verwendung und Wiederverwendung von Produkten durch Verwendung eines Austauschs zwischen einzelnen Neben-Prozessen und -Systemen zur Verfügung, sodass die Gesamtanlage ein höheres Ausmaß der Selbstversorgung in Hinblick auf die einzelnen Neben-Prozesse bei Betrachtung in Alleinstellung erreicht und in der Lage ist, als Abfallprodukte bei dem isolierten Betrieb der einzelnen Prozesse oder als Produkte mit wenig vorteilhafter Recycelbarkeit betrachtete Produkte zu verwenden.
Das dampferzeugende Kraftwerk kann bei einer Prozessintegration unterschiedliche Funktionen selbst unter Bezugnahme auf andere umgebende Systeme übernehmen. Entweder als Prozessanlage in anderen industriellen Zusammenhängen, als Kraftwerk oder als kombiniertes Wärme- und Kraftwerk mit einer angeschlossenen Dampfturbine und einem Bezirksheizsystem. Des Weiteren kann das dampferzeugende Kraftwerk ausschließlich dem Zweck der Unterstützung des Austauschs von Energie- oder von Materialströmen zu den mehreren angeschlossenen, beschriebenen Anlagen ohne die Notwendigkeit dienen, dass ein direkter Energieaustausch mit der Umgebung wie bei einer üblichen Dampfboileranlage zur Verfügung steht.
Gleichzeitig kann das dampferzeugende Kraftwerk, unabhängig von der Verwendung von Brennstoff, vorteilhaft Teil der beschriebenen Prozessintegration bilden.
Jedoch kann in Verbindung mit der Integration und der Ergänzung auch ein besonderer Vorteil dadurch erreicht werden, dass der Dampfboiler des Kraftwerks Biomasse als Brennstoff, entweder in der Form von festen Biobrennstoffen wie Stroh, Holzchips, Abfall etc., schwer fließende Brennstoffe wie Schlamm und dergleichen, oder flüssige Brennstoffe, wie dünnflüssiger Schlamm, Öle und dergleichen, verwenden kann.
Dies führt dazu, dass die Gesamtanlage, neben der Verwendung von Energie von der abgeschiedenen Trockensubstanzfraktion durch Verbrennung, eine sehr große Flexibilität erreichen kann, da die Anlage hierdurch in der Lage ist, alle Arten von organischem Material für die Energieerzeugung und für die Herstellung von wiederverwendbaren Produkten zu verwenden. Zellulose enthaltende und weniger für die Vergasung geeignete Materialien können hierdurch der Anlage zur Verbrennung in dem Bioboiler zugeführt werden, während die biologisch umwandelbaren und organischen Materialien, die häufig mit Schwierigkeiten verbrannt werden, der Biogas- und/oder Scheideanlage zugeführt werden.
Hierdurch kann die Anlage in ihrer Gesamtheit mit organischen Materialien mit einem Trockensubstanzgehalt zwischen 0% und 100% entweder über die Biogas- und/oder die Scheideanlage oder durch direktes Zuführen zu der Biogasanlage arbeiten und diese verwenden.
Des Weiteren ist die Anlage in der Lage, eine beliebige Zusammensetzung von tierischen und pflanzlichen Produkten und Abfallmaterialien zu verwenden.
Dies führt dazu, dass die Gesamtanlage, neben dem Vorteil der internen Prozessintegration, einen Beitrag zu dem Vorteil einer externen Integration zwischen betroffenen Sektoren der Gesellschaft leisten kann, wodurch die Anlage bei Gesamtbetrachtung eine unter der wirtschaftlichen Perspektive der Umwelt, der Gesellschaft und der Gesellschaftsform nachhaltigere Entwicklung fördern kann.
Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren, das dadurch einzigartig ist, dass entweder die abgetrennte flüssige Fraktion der Scheideanlage durch das dampfbasierte Kraftwerk erhitzt wird, wodurch der darin enthaltende Ammoniak verdampft wird, oder die abgetrennte flüssige Fraktion der Scheideanlage von dem Ammoniak mit Hilfe von Luft befreit wird, wie im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angegeben ist.
Der Hintergrund ist beispielsweise in US-A-4 344 847 beschrieben. Bei dem offenbarten Prozess wird das Rohmaterial als Meerwasser beschrieben, das aufgeteilt wird, und werden die verschiedenen Fraktionen zur Gewinnung anderer energiesparender Materialien verwendet. Ein weiteres Beispiel ist im WO 88/01 681 offenbart, wobei fossile, brennbare Produkte, wie beispielsweise Kohle oder Biogas, unter Erzeugung von Wärmeenergie verbrannt werden, die zur Erzeugung von mechanischer Kraft umgewandelt wird.
Der Hintergrund der Erfindung besteht darin, dass es in Gebieten mit intensiver Haustierhaltung große Umweltprobleme gibt, die mit der herkömmlichen Ausbreitung von Mist im Zusammenhang mit der landwirtschaftlichen Erzeugung von Pflanzen verbunden sind.
Dies beruht auf der Zusammensetzung des Haustiermists, die nicht dem Bedarf der Pflanzen entspricht, da der Phosphorgehalt verhältnismäßig hoch ist, während ein Mangel an insbesondere Stickstoff, Kalium und Schwefel besteht.
Die Unausgewogenheit der Düngerzusammensetzung führt dazu, dass der Mist entweder aufgebracht wird, bis der Stickstoffbedarf gedeckt ist, was zu einer Überdüngung mit Phosphor führt, oder aufgebracht wird, bis der Phosphorbedarf gedeckt ist, wodurch danach Stickstoff aufgebracht werden muss.
Gleichzeitig besteht ein Nachteil von Haustiermist darin, dass der Stickstoffgehalt teilweise organisch gebunden vorliegt, wodurch er nicht ohne Weiteres für die Absorption durch die Pflanzen geeignet ist, und teilweise in gelöster, leicht zugänglicher Ammoniakform mit hoher Eignung zur Verdampfung vorliegt.
Folglich führt dies dazu, dass große Teile des zugeführten Stickstoffs als Verlust durch das Herhauswaschen in das Grundwasser bzw. durch Verdampfung zur Atmosphäre hin verloren gehen.
Gleichzeitig reichen die notwendigen Flächen zur Düngerausbreitung in Gebieten mit starker Haustierpopulation häufig nicht aus.
Der Mist muss daher zu Gebieten mit geringerer Haustierintensität transportiert und dort verteilt werden. In Gebieten mit starker Haustierpopulation tritt daher ein vergrößerter Bedarf nach landwirtschaftlich genutzter Fläche auf, der trotz erhöhter Preise eine notwendige Bedingung für die Haustierhaltung darstellt.
Dies beeinflusst die gesamte landwirtschaftliche Tätigkeit mit erhöhtem Kostenniveau, was auf lange Sicht einen Beitrag zur Änderung der landwirtschaftlichen Struktur in Richtung zu größeren und rationaleren Einheiten und dadurch zu einer weiteren Entvölkerung von Gegenden mit sehr geringer Population leistet.
Die Ausbreitung von Haustiermist auf dem landwirtschaftlichen Sektor trägt zu einer negativen umweltbezogenen, industriellen und socio-ökonomischen Entwicklung bei.
Im Vergleich mit den Umweltproblemen des landwirtschaftlichen Sektors, zu denen auch erhebliche Emissionen von Treibhausgasen in der Gestalt von Lachgas und Methan gehören, die in Verbindung mit der Handhabung und Ausbreitung von Haustiermist freigesetzt werden, ist der Energiesektor auch mit großen Umweltproblemen im Vergleich mit dem Ziel der internationalen Klimakonvention verbunden, die die nationalen Staaten verpflichtet, über Aktionspläne einen Beitrag zu der Reduzierung der Emission von Treibhausgasen, insbesondere durch Reduzierung von CO₂, zu leisten. Eine erhöhte Anwendung von stochastischen Energiequellen für Energiezwecke durch Ersetzen von fossilen Brennstoffen wie Öl, Kohle etc., ist ein bedeutendes Mittel gegen die Emission von Treibhausgasen.
Hierbei kann die Verwendung und Ausnutzung von beispielsweise Mist für die Energieerzeugung, insbesondere innerhalb einer lokalen, kombinierten Heiz- und Energieversorgung, ein sehr wirksames Werkzeug für die Reduzierung der Emission von Treibhausgasen bilden, in der Form einer Reduzierung von Treibhausgasen über das Fernhalten des Mists von landwirtschaftlich genutzten Böden durch Reduzieren der Methan- und Lachgasentwicklung und weiter über eine wirksame Verwendung des Mists in den stochastischen Energiequellen durch Reduzieren von CO₂ durch Ersatz der fossilen Brennstoffe.
Die Erfindung der prozessintegrierten Anlage, die das dampferzeugende Kraftwerk in den beschriebenen Prozesskombinationen mit einer Scheideanlage, bestehend aus einer Biogasanlage und einer Düngerherstellungsanlage, kombiniert, ist in wirksamer Weise in der Lage, diese doppelte Funktion bei der Reduzierung von Treibhausgasen zu erreichen.
Des Weiteren kann die prozessintegrierte Gesamtanlage den Mist und andere organische Materialien nicht nur für Energiezwecke und die Reduzierung der Emission von Treibhausgasen, sondern auch als Dünger und für andere Zwecke des Recyclings von Ausgangsmaterial verwenden. Die Anlage kann daher sowohl chemische Bindungen zwischen den Materialbestandteilen für Energiezwecke verwenden als auch gleichzeitig die einzelnen Bestandteile in dem organischen Material in recycelbare Produkte, insbesondere in der Form von Dünger und Wasser, aufspalten.
Diese Bestandteile des Materials können dann in der hiermit verbundenen Düngerherstellungsanlage in unterschiedlichen Verhältnissen in enger Entsprechung zu dem Bedarf für beispielsweise einen Pflanzendünger kombiniert werden, sodass eine gute Effizienz erreicht werden kann.
Gleichzeitig kann die Anlage stabile Düngerprodukte ähnlich den üblichen, im Handel erhältlichen Düngerprodukten schaffen, was dazu führt, dass der Verlust an Nährstoffen durch Verdampfung und Auswaschen im Vergleich mit der Verwendung des ursprünglichen organischen Materials als Dünger erheblich herabgesetzt ist.
Die prozessintegrierte Anlage leistet dadurch nicht nur einen Beitrag zur Reduzierung der Emission von Treibhausgasen, sondern leistet auch einen Beitrag zu einer erheblichen Reduzierung der Verdampfung von Ammoniak und des Auswaschens von Stickstoff und Phosphor bei der landwirtschaftlichen Erzeugung von Pflanzen und zu einer Herabsetzung der industriellen Düngerproduktion infolge wirksamerer Verwendung des Düngers.
Des Weiteren fügt die prozessintegrierte Anlage einen gewissen Freiheitsgrad für die landwirtschaftliche Erzeugung hinzu, da die Anlage einen Beitrag zur Lösung der Tierhaltung von der Bindung an den landwirtschaftlichen Boden leistet. Hierdurch wird der Druck auf den Bodenpreis herabgesetzt, sodass der Boden den Ackerlandwert zugunsten anderer landwirtschaftlicher Geschäftstätigkeit und des socio-ökonomischen Kostenniveaus annehmen kann. Gleichzeitig macht die Erfindung alternative Anwendungen für weniger Ackerflächen möglich, sodass diese beispielsweise für Erholungszwecke und Grundwasserschutzzwecke zugunsten der Entwicklung des Allgemeinwohls zur Verfügung gestellt werden können.
Auch kann die prozessintegrierte Anlage in einer wirksamen, flexiblen Weise die begrenzten Biomasseressourcen für Energiezwecke verwenden, da die Anlage alle Arten organischen Materials verwenden kann, wodurch es möglich ist, die billigsten und am wenigsten einem Wettbewerb ausgesetzten Produkte als Rohmaterial bei der Energieerzeugung zu verwenden. Dadurch ist eine wirksame Verwendung der Biomasseressourcen für andere Anwendungen vor der Energieerzeugung sichergestellt. Es kann zugelassen werden, dass Stroh, das normalerweise direkt zur Energieerzeugung verwendet wird, beispielsweise in einem größeren Ausmaß als Tierstreu verwendet wird, bevor es der Anlage zusammen mit dem Mist zur Energieerzeugung und Verwendung als Nährstoff zugeführt wird. Die prozessintegrierte Anlage leistet hierdurch indirekt einen Beitrag zur Lösung anderer sozialer Konflikte, die mit der Verwendung von Biomasse verbunden sind, wie beispielsweise mit dem Dilemma zwischen Erwägungen zur Umwelt bzw. zum Wohl von Tieren und Erwägungen zur Ökologie bzw. zur Zuführung stochastischer Energie.
Die prozessintegrierte Anlage kann somit, als das letzte Glied in der Kette der Verwendung, den organischen Rest sowohl für Energiezwecke als auch für die Produktion von Nährsalzen für die Verwendung bei der Regenerierung von neuem organischen Material in einer sozialnachhaltigen Weise verwenden.
Bei Anordnung in Verbindung mit Bezirksheizgebieten, dem Stromnetz und dem Naturgasverteilungssystem kann die Anlage zusätzlich Teil als ein Element der Infrastrukturentwicklung der Gesellschaft bilden. Die lokale, kombinierte Heiz- und Energieversorgung kann somit Teil einer gegenseitig vorteilhaften, strukturellen Entwicklung mit der prozessintegrierten Anlage durch eine zentralisierte Verwendung des zur Verfügung stehenden organischen Restmaterials des Gebiets sein.
In Verbindung mit der lokalen, kombinierten Heiz- und Energieversorgung kann die Anlage nicht nur den Mist des umgebenden Gebiets und zugänglich anfallende Biomasse für Energiezwecke verwenden, sondern kann sie auch vorteilhaft Teil von integrierten Prozessen im Umfeld der Abwasserbehandlung und von Prozessen im Umfeld der Herstellung von flüssigen Biokraftstoffen wie Ethanol/Methanol zur Verwendung auf beispielsweise dem Transportsektor bilden.
Infolge ihrer flexiblen Anwendungs- und Nutzungsmöglichkeiten für das zugängliche organische Material kann die prozessintegrierte Anlage dadurch auch einen Beitrag zu einer für die Umwelt nachhaltigen Entwicklung der sozialen Struktur leisten.
Somit ist es Zweck der Erfindung, in technologischer Weise einen Beitrag zu einer die Umwelt betreffend, sozial und gesellschaftsökonomisch nachhaltigen Produktion von Nahrungsmitteln und Energie durch Verwendung von organischem Material, einschließlich Mist, zur Energieerzeugung und zur Herstellung von recycelbaren Produkten, u. a. in der Gestalt von Dünger und Wasser, zu leisten.
Des Weiteren ist es Zweck der Erfindung, einen Beitrag zu einer energiesparenden und rohstoffsparenden Co-Produktion von Energie, Dünger, Wasser und anderen recycelbaren Produkten unter Verwendung unterschiedlicher Formen von organischen Materialien zu leisten.
Gleichzeitig ist die Erfindung auf eine breite und flexible Verwendung von organischen Produkten gerichtet, die nicht mit alternativen Anwendungen im Wettbewerb steht. Hierdurch ist die Wettbewerbsfähigkeit gleichzeitig mit einer Reihe von Freiheitsgraden gewährleistet, die der Entwicklung des allgemeinen Gemeinwohls, den Bedingungen im Umfeld der Umwelt, der Rohstoffverwendung, dem Wohlbefinden der Tiere, der strukturellen Entwicklung etc. hinzugefügt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird jetzt unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Die Erfindung ist nicht durch die beschreibenden Beispiele, sondern nur durch die beigefügten Ansprüche beschränkt.
1 zeigt eine prozessintegrierte Gesamtanlage;
2 zeigt eine prozessintegrierte Anlage ohne Biogasanlage;
3 zeigt eine alternative zweite prozessintegrierte Anlage ohne Biogasanlage;
4 zeigt eine alternative Verwendung von Biogas;
5 zeigt einen alternativen Aufbau in Verbindung mit dem Feuerraum;
6 zeigt einen Biogas aufwertenden Kreis;
7 zeigt einen Gasreinigungsprozess mit einem Nasswäscher;
8 und zeigt einen mehrstufigen Destillationsprozess;
9 zeigt weitere Prozessstufen für die abgetrennte flüssige Fraktion;
10 zeigt einen Waschprozess mit Hinzufügung von Säure;
11 zeigt eine Waschanlage zur Freisetzung von Ammoniak;
12 zeigt eine Stabilisierungs/Neutralisierungs-Prozessanlage;
13 zeigt eine Heiz- und Verdampfungsprozessanlage;
14 zeigt eine Verdampfungs/Kühlstufe für Wasser;
15 zeigt die Verbrennung von Luft, die den Dampfboiler vorheizt;
16 zeigt eine Desinfektions-Prozessstufe.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Als Beispiele einer prozessintegrierten Gesamtanlage können die nachfolgend angegebenen Strukturen und Funktionen bei gleichzeitiger Bezugnahme auf 1 genannt werden.
Allgemein gesprochen umfasst der Prozess zwei parallel arbeitende Anlagen; eine Scheideanlage 1, die das zugeführte organische Material in recycelbare Produkte fraktioniert, und ein Kraftwerk 2, das die abgetrennten brennbaren Produkte für die Erzeugung von Strom 70 und Wärme 80 verwendet und zu dem Austausch von anderem Material und Energie mit dem Zweck einer energieeffizienten Ausnutzung und eines minimalen Rohstoffverbrauchs beiträgt.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Scheideanlage 1 eine Biogasanlage 3, mittels der das zugeführte Material in brennbares Gas 11 bzw. eine entgaste Schlammfraktion 12 aufgeteilt wird. Die Schlammfraktion wird anschließend in eine Trockensubstanzfraktion 13 bzw. eine flüssige Fraktion 14 aufgeteilt, die weiter in unterschiedliche NPK-Nährstoffprodukte und Wasser aufgeteilt werden.
Das Kraftwerk 2 besteht aus einer mit Gas befeuerten Anlage 5 und einer mit Biomasse befeuerten Anlage 6, wobei die mit Gas befeuerte Einheit 5 beispielsweise eine separate Gasmotoranlage oder eine Gasturbinenanlage gekoppelt in einem kombinierten Zyklus mit der separaten Biomasseboileranlage umfasst.
Die abgetrennten Nährstoffe aus der Scheideanlage werden raffiniert und entsprechend dem Bedarf in einer darauf folgenden Düngerherstellungsanlage 4 kombiniert.
Die Gesamtanlage wird zentral oder lokal in Verbindung mit dem kommunalen Bezirksheizsystem in Hinblick auf das umgebende Gebiet für das organische Material und die verfügbaren Möglichkeiten für die Erzeugung von Elektrizität und Wärme angeordnet.
Die Arbeit der Anlage kann möglicherweise wie nachfolgend beschrieben stattfinden.
Der Mist 40 wird in Tankwagen oder Container in Abhängigkeit von seiner Art gesammelt und der Biogasanlage 3 in der zentral angeordneten Anlage in einem Zustand so frisch wie möglich zugeführt.
In dem Aufnahmesystem der Biogasanlage wird der Mist möglicherweise mit Abwasserschlamm und anderen organischen Abfallprodukten gemischt, bevor er der Biogasanlage 3 zugeführt wird.
Das entgaste Produkt 12 wird gefiltert und mittels einer Dekantierzentrifuge und/oder eines Schneckenseparators 7 in eine flüssige Fraktion 14 bzw. eine Trockensubstanzfraktion 13 aufgeteilt.
Die Trockensubstanzfraktion 13 wird anschließend der Bioboileranlage 6 zugeführt, wo der größere Teil des Phosphorgehalts nach der Verbrennung in der abgetrennten Asche/Schlacke 16 zurückgewonnen wird.
Die flüssige Fraktion 14 wird möglicherweise einer feinen/ultrafeinen Filteranlage oder einem weiteren Dekantierzentrifugenschritt 8 zugeführt, wo eine weitere Trennung durchgeführt wird, sodass ein Trockensubstanz- oder Schlammprodukt 15 mit einem verhältnismäßig hohen Phosphorgehalt extrahiert wird, das entweder zu der Biogasanlage 3 zurückgeführt werden kann oder zum Zweck der Verwendung als Phosphor-Verbesserungsmittel extrahiert werden kann. Durch die Verarbeitung des organischen Materials 40 in der Biogasanlage ist ein Teil des organischen gebundenen Stickstoffs freigesetzt worden, so dass der Gehalt des ohne Weiteres zugänglichen Ammoniaks hinter der Biogasanlage hierdurch vergrößert worden ist.
Die Flüssigkeit 17 mit dem hohen Ammoniakgehalt und dem Gehalt an Phosphor, Kalium und anderen Nährsalzen, wobei die Flüssigkeit 17 ein Restprodukt hinter dem Prozess in dem Dekantierzentrifugenschritt 8 ist, wird dann einer Ammoniakbeseitigungseinrichtung 9 zugeführt, wo der Ammoniak verdampft und in einer Ammoniaklösung 18 unter möglicher gleichzeitiger Zugabe von Säure zum Stabilisieren der Lösung kondensiert wird.
Das Ammoniakkonzentrat 18 kann dann dem Ackerland zugeführt werden, indem es direkt untergegraben wird, oder kann durch weitere Zugabe von Säure 19 zu einem stabilen Ammoniakprodukt 20 weiter verarbeitet werden, das entweder direkt auf den Boden mit einer Feldsprüheinrichtung aufgesprüht wird oder durch Verdampfung zu einem kristallinen Produkt 21 weiter verarbeitet werden kann.
Die von Ammoniak befreite Flüssigkeit 22 wird dann entweder einer Verdampfungsanlage, einer Umkehrosmoseanlage oder einer Elektrodialyseanlage 23 zugeführt, wodurch eine weitere Trennung durch Sieden und Destillation in entsalztes "reines Wasser" 24 und eine Nährsalzlösung 25 mit einem hohen Gehalt an Phosphor, Kalium und Kalzium etc. stattfindet.
Das entsalzte Wasser 24 kann dann abgeführt und als Ergänzungswasser für das Bezirksheizsystem 80 verwendet werden, d. h. das Wasser kann in das Bezirksheizsystem eingeführt werden, um einen Wasserverlust irgendwo auszugleichen, oder wird in einem nachfolgenden Mischbettfilter 28 entsprechend dem Bedarf für vollständig entsalztes Wasser weiter verarbeitet, das entweder in anderen externen Prozessen verwendet wird oder dem Wasser/Dampfsystem der Turbinenanlage 33 zugeführt wird.
Die konzentrierte Nährsalzlösung 25 wird durch direktes Eingraben in oder Aufsprühen auf die Felder verwendet, entweder allein oder in einer Mischung mit Ammoniakkonzentrat. Auch kann das Dehydratisieren 29 zu einem kristallinen Produkt 30 durchgeführt werden, das entweder ausgebreitet oder zu einem Granulat 32 weiterverarbeitet 31 wird, das mit dem abgetrennten Ammoniaksalz 21 gemischt oder mit der Asche 16 des Biomasseboilers 6 gemischt wird. Für die weitere Produktanreicherung kann möglicherweise DDSP (Dry DeSulphurication Product = trockenes Entschwefelungsprodukt von mit Kohle befeuerten Kraftwerken) zur Ausbreitung auf schwefelarmen Böden beigemischt werden.
Hierdurch wird es möglich, das hinzugefügte organische Material in ein beliebig gewünschtes Düngerprodukt umzuwandeln, das entsprechend dem geforderten Bedarf als übliche im Handel erhältliche Ware deklariert wird.
Das von der Biogasanlage 3 erzeugte Gas 11 wird nach Reinigung, Trocknung und Komprimieren in der Aufwertungsanlage 34 der Gasturbinenanlage 5 zugeführt. Alternativ kann das Gas in einer Gasmotoranlage oder direkt in dem Feuerraum oder in dem abschließenden Überhitzen der Bioboileranlage verwendet werden (siehe 4). Des Weiteren kann das aufgewertete Biogas 35 alternativ in das angeschlossene Gasnetz 50 eingeführt werden. Durch das Aufwerten 34 wird das Biogas 11 so konditioniert, dass die Gasqualität den Erfordernissen bei dem anschließenden Verwendungs- und Handlingprozess in Hinblick auf Reinheit, Wärmewert/Wobbe-Index und Taupunkt-Eigenschaften entspricht. Das Aufwerten oder Konditionieren besteht aus einer Auftrennung des Biogases 11, wodurch unerwünschte Materialien wie Feuchtigkeit, Staub, CO₂ etc. aus dem Biogas 11 entfernt werden, so dass der Methangehalt und die Reinheit des Gases hierdurch erhöht werden.
Das Abgas 31 der Gasturbine 5 wird dem Biomasseboiler 6 zu dem Zweck der Verwendung der Restwärme und des Sauerstoffgehalts zugeführt.
In der Bioboileranlage 6 wird die abgetrennte Kohlenstoff enthaltende Trockensubstanz 13 in Energie umgewandelt.
Von dem Brennstoff 13 der Biogasanlage 3 wird nicht länger erwartet, dass er korrosive, Chlorid enthaltende Komponenten enthält, da diese in Verbindung mit der vorausgehenden Trennung und der Düngerherstellung herausgewaschen und abgetrennt werden.
Die Bioboileranlage 6 kann vorteilhaft so aufgebaut sein, dass sie in der Lage ist, die feuchten Brennstoffe zu verbrennen, in denen feuchtes Stroh, energiehaltiges Reißwolfgut, Chips und andere Holzabfallprodukte gleichzeitig Teil bilden können, sowie alternative Brennstoffe 60 zusammen mit geeigneten Biobrennstoffen mit hohem Trockensubstanzgehalt, wie beispielsweise Stroh. Hierdurch kann die prozessintegrierte Gesamtanlage eine sehr große Brennstoffflexibilität erreichen.
Ein Teil des erzeugten Ammoniaks 18 der Scheideanlage 1 kann vorteilhaft bei der Abgasreinigung des Bioboilers in möglichen Prozessen zur Entfernung von NO_x oder durch Absorption von HCl und SO₂ verwendet werden (siehe 5).
In gleicher Weise kann ein Teil des hergestellten, vollständig entsalztes Wassers 24 und 27 als Verdampfungsmittel in den Kondensationsprozessen der Turbinenanlage 33 verwendet werden, wenn kein Kühlwasser zur Verfügung steht oder wenn die Heizbasis, beispielsweise in der Sommerzeit, im Vergleich zu der gewünschten Stromerzeugung unzureichend ist.
Des Weiteren werden die Nährsalz enthaltende Asche 16 der Bioboileranlage 6, die Absorptionsprodukte des Gasreinigungprozesses (58 – 6; 59 – 7) und die Reste der Abgasreinigungsanlage (6, 11 – 5) zur weiteren Verarbeitung in dem Düngerherstellungsprozess 4 der Anlage überführt.
Unter Bezugnahme auf 2 kann die prozessintegrierte Anlage des Weiteren ohne Kombination mit einer Biogasanlage arbeiten. Die Mineralausbeute aus dem organischen Material ist hierdurch infolge der verminderten biologischen Verarbeitung herabgesetzt.
Der Koeffizient der Materialverwendung kann jedoch in einem gewissen Grad durch die Scheideanlage 1 beibehalten werden, die eine anfänglich arbeitende Hydrolysierungs- und/oder Nassoxidationsanlage 36 zur Behandlung des hinzugefügten organischen Materials 40 unter Energieaustausch mit dem dampferzeugenden Kraftwerk 2 umfasst.
Die prozessintegrierte Gesamtanlage kann somit eine Scheideanlage 1, die eine Hydrolysierungsanlage 36 enthält, eine Scheideanlage 7 für Trockensubstanz und Flüssigkeit, eine Ammoniakbeseitigungseinrichtung 9 und eine Verdampfungsanlage 23, eine Düngerherstellungsanlage 4 und ein dampferzeugendes Kraftwerk 2 kombinieren.
Das organische Material 40 wird hierbei von der Aufnahmeanlage zu der Hydrolysierungsanlage 36 gepumpt, die durch einen Energieaustausch mit dem dampferzeugenden Kraftwerk 2 energetisch versorgt wird.
Das hydrolysierte organische Material 37 wird dann einer Dekantierungszentrifuge und/oder einem Schneckenseparator 7 zugeführt, der das Material in eine Trockensubstanzfraktion 13 bzw. eine flüssige Fraktion 14 aufteilt.
Alternativ kann das organische Material 40 dem Separator 7 für Trockensubstanz und Flüssigkeit der Scheideanlage direkt zugeführt werden.
Die Trockensubstanzfraktion 13 wird als Brennstoff in dem Dampfboiler 6 verwendet, der in dem dampferzeugenden Kraftwerk 2 enthalten ist, während die flüssige Fraktion 14 einer Ammoniakbeseitigungseinrichtung 9 zugeführt wird. Zur Vermeidung von Problemen mit der Schaumbildung eignet sich das Entgasen des Ammoniaks 18 durch direkte Wärmeübertragung unter Druck entsprechend dem gleichen Prinzip, wie die Belüftung in dem Wasser/Dampf-Kreis des Kraftwerks durchgeführt wird (siehe 8 und 9). Der Ammoniak 18 wird anschließend während des Kühlens und möglicher Säurestabilisierung 19 als Ammoniak abkondensiert, möglicherweise zur weiteren Verarbeitung in der Düngerherstellungsanlage 4. Der kondensierte Ammoniak kann ferner in dem Abgasreinigungsprozess der Bioboileranlage verwendet werden (siehe 5).
Die von Ammoniak befreite Flüssigkeit 22 wird dann dehydratisiert, möglicherweise im Wege einer Entspannungsverdampfung in einem mehrstufigen Verdampfer 23, zu einem konzentrierten Produkt 25, das anschließend unter weiterem Wärmeaustausch mit dem dampferzeugenden Kraftwerk kristallisiert wird. Das destillierte, entsalzte Wasser wird in dem dampferzeugenden Kraftwerk 2 wie in Verbindung mit 1 beschrieben verwendet.
Das konzentrierte oder kristallisierte Produkt wird als Rohmaterial in der Düngerherstellungsanlage 4 wie in Verbindung mit 1 beschrieben verwendet.
Unter Bezugnahme auf 3 kann ferner ein Prozess angegeben werden, bei dem die Biogaskombination weggelassen wird, sodass das organische Material 40 hinter der Aufnahmeanlage dem Separator 7 für die Trockensubstanz und die Flüssigkeit der Scheideanlage 1 direkt zugeführt wird.
Die Trockensubstanzfraktion 13 wird dann dem Dampfboiler 6 in dem dampferzeugenden Kraftwerk 2 als Brennstoff nach einer vorausgehenden Lufttrocknung 38 mittels der Verbrennungsluft 6.3 der Dampfboileranlage zugeführt, unter der gleichzeitig eine Kompostierung durch Umwandlung der ohne weiteres zugänglichen organischen Verbindungen, möglicherweise unter gleichzeitiger Alkalisierung mit Kalk 41, auftritt.
Die von Ammoniakgas befreite Luft 42 wird anschließend kondensiert, möglicherweise im Wege der Verbrennung von Luft, die den Dampfboiler 6 vorheizt (siehe 15) oder in einem Waschprozess 39 unter gleichzeitiger Hinzufügung von Säure 19 (siehe 10), wonach die Ammoniaksalzlösung 43 der Düngerherstellungsanlage 4 der Anlage zugeführt wird.
Ein Teil der Kalzium enthaltenden Asche 16 des dampferzeugenden Kraftwerks 2 kann hierdurch recycelt und in dem Kompostierungsprozess 38 wiederverwendet werden, während der verbleibende Teil der Düngerherstellungsanlage 4 zugeführt wird.
Die abgetrennte flüssige Fraktion 14 wird einer Ammoniakbeseitigungseinrichtung 9 zugeführt, die entweder durch einen Wärmeaustausch mit dem dampferzeugenden Kraftwerk 2 oder in besser geeigneter Weise durch Hinzufügung von Luft 6.3 betrieben wird.
Durch Verwendung von Luft zum Beseitigen wird die den Ammoniak enthaltende Luft 42 von der Ammoniakbeseitigungseinrichtung 9 aus zu der Waschanlage 39 geführt (siehe 11). Die von Ammoniak befreite Luft 6.12 wird anschließend als Verbrennungsluft in dem Dampfboiler 6 in dem dampferzeugenden Kraftwerk 2 verwendet.
Die von Ammoniak befreite flüssige Fraktion 22 wird einer Verdampfungsanlage 23 zugeführt, wodurch eine Aufteilung in entsalztes Wasser 24 und ein Salzkonzentrat 25 stattfindet, das anschließend in der Düngerherstellungsanlage wie in Verbindung mit 1 beschrieben weiterverarbeitet wird.
Das entsalzte Wasser 24 wird anschließend in dem Wasser/Dampf-Prozess des Kraftwerks verwendet, wie ebenfalls in Verbindung mit 1 beschrieben ist. Alternativ wird die prozessintegrierte Gesamtanlage zur Herstellung von Zwischenprodukten in der Form von Ammoniak oder Ammoniaksalzlösung, Nährsalzlösung, die insbesondere Phosphor enthält, und Kalium enthaltende Asche/Schlacke verwendet, die dann zur weiteren Verarbeitung in einer unabhängigen, zentral angeordneten Düngerherstellungsanlage transportiert werden.
Die Basis für die Arbeiten der Anlage ist der integrierte, gegenseitige Energie- und Materialstromaustausch, der zwischen den dampferzeugenden Kraftwerken und den zugehörigen Neben-Prozessen im Umfeld der Biogastrennung und der Düngerherstellungsanlage stattfindet.
Einige der beschriebenen Integrationsprozesse können auch vorteilhaft unter Kopplung an ein öffentliches Heißwasser-Kraftwerk verwendet werden, wo die Wärmeenergie in beispielsweise einem Gasmotor, einer Boileranlage oder mittels eines anderen Wärme erzeugenden Systems statt des dampferzeugenden Kraftwerks erzeugt wird, sie können jedoch nicht so weit reichende Vorteile in Hinblick auf Ressourcen, Prozessökonomie, Umwelt und soziale Struktur erreichen.
Die Prozessintegration der Anlage, d. h. der Energie- und Materialstromaustausch zwischen den einzelnen Neben-Prozessen kann durch die nachfolgend angegebenen prozessabhängigen Arbeiten der Einheiten beschrieben werden.
Im Allgemeinen können die Biogasanlage und das zugeführte organische Material einen Vorteil aus den Wärmeaustauschmöglichkeiten zwischen dem dampferzeugenden Kraftwerk unter beispielsweise Verwendung des Abzweigungsdampfs der Turbinenanlage, des Abgabedampfs oder des Bezirksheizwassers in den Heiz-, Hygienisierungs- oder Reaktorprozessen der Biogasanlage ziehen.
Des Weiteren kann das Erhitzen des organischen Materials unter Verwendung von Dampf aus beispielsweise dem Destillation- und Konzentrationsprozess der Scheideanlage stattfinden. Ein besonderer Vorteil kann gleichzeitig durch Kondensieren von Dampf durch direkte Zuführung und Mischung mit dem organischen Material erreicht werden, da Probleme mit Beschichtungs- und/oder Schaumbildung in Verbindung mit dem Erhitzen hierdurch gleichzeitig vermieden werden, wobei die zugeführte Flüssigkeitsmenge in Hinblick auf den nachfolgenden Scheideprozess infolge der hohen Enthalpie des Dampfs beschränkt ist.
Des Weiteren kann der Dampf dem organischen Material als Desinfektionsmittel für Krankheitskeime, wie beispielsweise Maul- und Klauenseuche, BSE, Salmonellen etc. zugeführt werden.
Beispielhaft wird auf 16 Bezug genommen, wo das organische Material 40 mittels einer Pumpe oder eines Zuführungssystems 51 einem Hochdruck-Behältersystem 52 zugeführt wird, dem Dampf 53 von dem Dampfboiler 6 oder Abzweigungs- oder Abgabedampf 54 von der angeschlossenen Dampfturbine 53 zugeführt wird. Das desinfizierte Material kann dann in der Scheideanlage 1, einschließlich der Biogasanlage 3, verwendet werden.
Unter Bezugnahme auf 4 kann das Biogas 11 der Biogasanlage 3 zur Verbrennung in dem Feuerraum 6.1 des Dampfboilers 6 entweder durch übliche Brennstoffzuführung, wie Wiederverbrennungsmittel in NO_x Reaktionsprozessen, oder Brennstoff in einem äußeren, mit Biogas befeuerten Ausgangsüberhitzer 6.2 verwendet werden. Daher kann das Kraftwerk ohne irgendeine Gefahr einer Hochtemperatur-Korrosion bei hohen Temperaturen betrieben werden, wodurch eine größere Erzeugung von Strom in der angeschlossenen Dampfturbine 33 erreicht wird.
Das von der Biogasanlage erzeugte Biogas kann zur Verwendung beispielsweise in einer Gasturbine oder bei einem Brennstoffaustausch mit einem Naturgas-Verteilungssystem, das daran angeschlossen ist, gereinigt und aufgewertet werden.
Unter Bezugnahme auf 6 kann das Biogas 11 der Biogasanlage 3 in einem Gaskompressor 55 komprimiert werden und anschließend lösliche Kohlenstoff-Schwefel-Produkte etc. in einem Gaskühler 56 unter möglicher Verwendung eines Kühlmittels des dampferzeugenden Kraftwerks 2 kondensieren. Das aufgewertete Biogas kann dann in der Gasturbine 5 verwendet oder dem Gasnetz 50, das daran angeschlossen ist, zugeführt werden. Die abgetrennten Reste 58 des Gasreinigungsprozesses werden in dem Ammoniakstabilisierungsprozess der Scheideanlage und in dem anschließenden Düngerherstellungsprozess verwendet.
Unter Bezugnahme auf 7 kann die Gasreinigung auch in einem nassem Waschprozess durchgeführt werden, wo das Gas 11 der Biogasanlage 3 in dem Gaskompressor 55 unter Druck gesetzt wird, nachdem es einer Druckwasser-Waschung in einer Wascheinrichtung 57 durch Waschen mit dem abgetrennten Wasser 24 als Absorptionsmittel des Verdampfungs-, Destillations- oder Osmoseprozesses der Scheideanlage unterzogen worden ist. Das angesäuerte Waschwasser 58 wird als Säure in dem Ammoniakstabilisierungsprozess der Scheideanlage verwendet. Alternativ kann die abgetrennte Ammoniaklösung 18 der Scheideanlage direkt als Absorptionsmittel verwendet werden. Die gebildeten Ammoniakcarbonate 59 werden mit hierdurch anschließend bei der Düngerherstellung 4 der Anlage verwendet.
Unter Bezugnahme auf 12 wird die abgetrennte Säurelösung aus dem Gasreinigungsprozess (58 in 6 und 58 in 7) zur Stabilisierung/Neutralisierung des abgetrennten Ammoniaks 18 durch Umwandlung in Ammoniakcarbonat 20 verwendet. Die Stabilisierung/Neutralisierung kann entweder als Flüssigkeit-zu-Flüssigkeit-Reaktion oder durch Absorption in einem Gas für eine Flüssigkeitsreaktion wie in 10 dargestellt stattfinden.
Das erzeugte Biogas kann zur Energieerzeugung in einer Gasturbine oder in einem daran angeschlossenen Gasmotor, der wiederum an dem dampferzeugenden Kraftwerk angeschlossen ist, in beispielsweise einem kombinierten Zyklus und/oder unter Verwendung des Dampfboilers als Auslassboiler verwendet werden.
Die mechanisch abgetrennte Trockensubstanz der Scheideanlage kann der Dampfboileranlage als Brennstoff zugeführt oder alternativ der Düngerherstellungsanlage zur Nährstoffanreicherung mit dem Zweck der Wiederverwendung als Dünger zugeführt werden.
Das dampferzeugende Kraftwerk 2 kann Teil der Destillations-, Verdampfungs- und Kristallisationsprozesse der Scheide- und Düngerherstellungsanlage unter Verwendung einer Dampfkondensation, von Kondensat oder einer Bezirksheizkühlung bilden.
Unter Bezugnahme auf 13 wird der Abzweigungsdampf/Abführungsdampf 54 zum Heizen und zur Verdampfung der von Ammoniak befreiten flüssigen Fraktion 22 in der Verdampfungsanlage 23 verwendet. Alternativ wird das Bezirksheizwasser 80 oder Abgaskondensat der Dampfboileranlage 6 möglicherweise unter Verwendung einer Vakuumverdampfung verwendet. Das konzentrierte oder dehydratisierte Produkt 25 wird in der Düngerherstellungsanlage 4 verwendet.
Unter Bezugnahme auf 8 kann die flüssige Fraktion 14 der Scheideanlage beispielsweise in einer mehrstufigen Destillationssäule 61 unter Erhitzen mit Dampf 54 der Turbinenanlage 33 gepumpt werden. Die abgetrennten Ammoniakgase werden in dem Kondensator 62 unter Kühlen mit dem Bezirksheizwasser 80 kondensiert. Die Ammoniaklösung wird zu der Düngerherstellungsanlage 4 geführt, während der Salz enthaltende Rest 22 anschließend beispielsweise durch Verdampfung konzentriert wird.
Auch unter Bezugnahme auf 9 kann die flüssige Fraktion 14 der Scheideanlage in ein Belüftungssystem 63 gepumpt werden, wo der Ammoniak unter Erhitzen mit Abzweigungsdampf 54 der Turbinenanlage 33 verdampft wird. Die Aminoniakgase werden anschließend in dem Kondensator 62 kondensiert und dann zu der Düngerherstellungsanlage 4 geführt. Die entgaste Flüssigkeit 22 wird anschließend zu der Konzentrierungsanlage 23 geführt.
Des Weiteren unter Bezugnahme auf 15 kann das dampferzeugende Kraftwerk beispielsweise an dem Energieaustausch an den Wärmetrocknungsprozessen dadurch mitarbeiten, dass die abgetrennte Trockensubstanz 13 der Scheideanlage 2 in dem Brennstofftrockner 6.6 durch Verbrennungsluft 6.3 luftgetrocknet wird, die in einem Luft-zu-Luft-Vorerhitzer 6.4, und möglicherweise in einem Wasser/Dampf-zu-Luft-Vorerhitzer 6.5, vorerhitzt wird, wonach die Trockensubstanz zu dem Dampfboiler 6 als Brennstoff geführt wird. Die in der Verbrennungsluft in dem Brennstofftrockner 6.6 absorbierte Feuchtigkeit wird zu Flüssigkeit 6.7 in dem Luft-zu-Luft-Vorerhitzer 6.4 kondensiert, wonach sie zu dem Flüssigkeitsprozess 17 der Scheideanlage zurückgeführt wird (1). Die durch Kühlen getrocknete Verbrennungsluft 6.12 wird anschließend in dem Verbrennungsprozess der Dampfboileranlage 6 verwendet.
Unter Bezugnahme auf 11 kann atmosphärische Luft 6.3 zum Entfernen von Ammoniak aus der abgetrennten Flüssigkeit 14 in einer Luftbeseitigungseinrichtung 9 verwendet werden, wonach die Ammoniak enthaltende Luft zu einem Absorber 39 geführt wird, in dem der Ammoniak unter Verwendung von Säure 19 als Absorptionsmittel absorbiert wird. Die von Ammoniak befreite Luft 6.12 kann dann rezirkuliert oder als Verbrennungsluft in dem Dampfboiler 6 verwendet werden. Die von Ammoniak befreite, Salz enthaltende Flüssigkeit 22 wird anschließend konzentriert, möglicherweise durch Verdampfung, während der absorbierte Ammoniak in der Form von Ammoniak 43 zu der Düngerherstellungsanlage 4 geführt wird.
Das dampferzeugende Kraftwerk 2 kann auch Teil der Kühlprozesse der Scheideanlage unter Verwendung von Wasserverdampfung, Kondensat oder Bezirksheizung bilden.
Unter Bezugnahme auf 5 kann der abgetrennte Ammoniak 18 der Scheideanlage 1 als NO_x-Reduzierungsmittel in dem Feuerraum 6.1 und den Abgaskanälen 6.8 des Dampfboilers verwendet oder diesen zugeführt werden. Des Weiteren kann der Ammoniak in den Abgasreinigungsprozessen des Dampfboilers zum Entfernen von Säure (beispielsweise HCL und SO₂) sowohl in einem halbtrockenen Prozess durch Ammoniakeinspritzung in den Abgaskanal 6.8, wonach die gebildeten Ammoniaksalze in dem Staubfilter 6.9 der Dampfboileranlage eingefangen werden, als auch in einem nassen Abgasreinigungsprozess verwendet werden, wo das saure Abgas mit der abgetrennten Ammoniaklösung 18 in einer nassen Wascheinrichtung 6.10 gewaschen wird. Das Stickstoff enthaltende Düngerprodukt 6.11, das in Verbindung mit dem Abgasreinigungsprozess der Dampfboileranlage gebildet worden ist, wird zur anschließenden Raffinierung in der Abscheide- und Düngerherstellungsanlage 4 zurückgeführt.
Die abgetrennte Aschefraktion und die abgetrennte Schlackefraktion der Dampfboileranlage können auch Teil des Düngerherstellungsprozesses sein, möglicherweise nach vorausgehendem Waschen, Extrahieren oder Aufschließen durch Säure. Auch ist eine nachfolgende Verarbeitung der Asche/Schlacke-Fraktion für recycelbare, reine Materialien durch Verwendung von beispielsweise elektrolytischen Prozessen möglich.
Durch Wiederverwendung der Asche/Schlacke-Fraktion des Dampfboilers ist es vorteilhaft, den Gehalt an Sand (Silicium) aus dem zugeführten organischen Material bereits in der Biogasanlage oder in der Anlage zur Aufnahme des organischen Materials abzutrennen, sowohl in Hinblick auf eine Wiederverwendung mit Bezug auf die Ressourcen, den mechanischen Verschleiß von Pumpen und den Trockensubstanzseparator und in Hinblick auf die Minimierung des Siliciumgehalts in dem Reproduktionsprozess der Düngeranlage. Die Tanks der Biogasanlage und/oder der Aufnahmeanlage können somit vorteilhaft mit trichterförmigen Böden ausgebildet sein, von denen der abgesetzte Sand über eine mechanische Fördereinrichtung und ein Transportsystem entnommen werden kann.
Das abgetrennte und gereinigte Wasser des Scheideprozesses kann sowohl als Ergänzungswasser in dem Wasser/Dampf-Kreis des dampferzeugenden Kraftwerks als auch als Ergänzung in dem Bezirksheizsystem verwendet werden, das daran an dem lokalen, kombinierten Heiz- und Kraftwerk angeschlossen ist.
Des Weiteren kann das abgetrennte Wasser des Scheideprozesses Bestandteil als Verdampfungsmittel bei Kühlprozessen unterschiedlicher Arten in Verbindung mit dem dampferzeugenden Kraftwerk sein. Unter Bezugnahme auf 14 kann das entsalzte/destillierte Wasser 24 unter gleichzeitiger Verdampfung in einem Luftkühler/Kühlturm 63 zum Kondensieren des Abführungsdampfs 54 der Turbine 33 durch Kühlwasseraustausch zwischen dem Kühlturm 63 und dem Turbinenkondensator 64 verwendet werden.

Claims

Ein Verfahren zur energiesparenden, umweltschonenden und rohstoffsparenden Co-Produktion von Elektrizität, Wärme, Dünger und Wasser unter Verwendung von organischem Material (40) als Ausgangsmaterialquelle, wobei das Verfahren die Verwendung einer Scheideanlage (1) in Zusammenarbeit mit einem dampfbasierten Kraftwerk (2) umfasst, die Anlagen prozessintegriert sind, wobei die Scheideanlage das Ausgangsmaterial in wenigstens eine Trockensubstanzfraktion (13) und eine flüssige Fraktion (14) auftrennt, dadurch gekennzeichnet, dass die abgetrennte flüssige Fraktion (14) aus der Scheideanlage (1) durch das dampfbasierte Kraftwerk (2) erhitzt wird, wobei der hierin enthaltene Ammoniak evaporiert oder die abgetrennte flüssige Fraktion aus der Scheideanlage mittels Luft von dem Ammoniak befreit wird.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Biogasanlage (3) in den Prozess integriert ist.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine düngerproduzierende Anlage (4) in den Prozess integriert ist.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Biogas (11), welches aus dem Rohmaterial (40) stammt, in einem Gaskompressor komprimiert wird und nachfolgend unter Druck mittels Wasser oder Ammoniak, der in der Scheideanlage abgetrennt wurde, gewaschen wird, wobei das Biogas unter den Einfluss der wärmeaustauschenden Prozesse zwischen dem dampfproduzierenden Kraftwerk aufgewertet wird, so dass die Gasqualität mit den Anfordernissen für die nachfolgende Handhabung in der Gasturbine (33) oder dem Gasverteilungssystem in Einklang gebracht wird.
Ein Verfahren gemäß den Ansprüchen 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die abgetrennte Trockensubstanzfraktion aus der Scheideanlage (1) einen thermischen Lufttrocknungsprozess (38) durch Energieübertragung aus dem dampfproduzierenden Kraftwerk (2) durch Abkühlen des Kondensats, des umgebenden Heizwassers, des Dampfes usw. durchläuft und dass die angefeuchtete Luft aus dem Trocknungsprozess (38) unter Flüssigkeitskondensierung durch Energieübertrag an das dampfbasierte Kraftwerk (2) durch Erhitzen der Verbrennungsluft (6, 3), des umgebenden Heizwassers, des Kondensates usw. abgekühlt wird.
Ein Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der abgetrennte Ammoniak in ein Abgassystem eingeführt/eingespritzt wird, welches in dem dampfbasierten Kraftwerk vorhanden ist, wobei er den Gehalt an HCL und SO₂ über den Kontakt mit dem Abgasgehalt des dampfbasierten Kraftwerkes unter Bildung von Ammoniumchlorid und Sulfat in einem semi-trockenen oder nassen Absorbtionsprozess aufnimmt.
Ein Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das kondensierte Wasser/Destillat als Ersatzwasser für ein umgebendes Wärmesystem eingesetzt wird, welches ggf. an das dampfbasierte Kraftwerk angeschlossen ist oder dass das kondensierte Wasser/Destillat als Ersatzwasser für das Wasser/Dampfsystem des dampfbasierten Kraftwerkes eingesetzt wird.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Dampf aus dem dampfbasierten Kraftwerk oder umgebendes Heizwasser aus dem dampfbasierten Kraftwerk einem Wärmeaustauschsystem in der Biogasanlage zugeführt wird oder direkt zur Erhitzung des zugegebenen organischen Materials in Verbindung mit der Aufbereitung und dem Reaktorprozess der Biogasanlage eingesetzt wird.
Ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trockensubstanzfraktion und das Biogas, welches aus dem Ausgangsmaterial stammt, als Kraftstoff in dem dampfbasierten Kraftwerk verwendet wird.
Ein Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die abgetrennte flüssige Fraktion durch Flüssigkeitsverdunstung als Kühlmittel direkt in dem dampfbasierten Kraftwerk oder auch dem umgebenden Heizsystem eingesetzt wird.
Ein Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Nährstoffsalz, welches in der Asche aus der Biogasanlage enthalten ist, die Absorbtionsprodukte aus dem Gasreinigungsprozess, die Reste aus der abgasreinigenden Anlage und/oder DDSP zur Herstellung in einem Düngererzeugungsverfahren eingesetzt werden.