Изобретение относится к области переработки органических отходов сельскохозяйственного производтсва, например навоза и помета животноводческих и птицеводческих ферм, с получением горючего газа высококачественных удобрений и обеспечением условий охраны окружающей среды. Целью изобретения является повышение производительности установки по исходной массе и биогазу. Исходный навоз в емкости 1 подвергается измельчению устройством 3 и перемешиванию через струйный насадок 5. Периодически полученная гомогенная масса переключателем 4 направляется в деструктор 11 тонкого измельчения. Затем масса подается в подогреватель 13, где с помощью теплообменника типа "труба в трубе" нагревается и подается в реактор 25, в котором происходит процесс сбраживания, интенсифицируемый за счет змеевиков и мешалки с лопастями. Газ собирается газгольдером 42. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ, РЕСПУБЛИК (19) (11) (5))5 C 02 F 11/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ юг.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР 1 (21 ) 4368352/23-26 (22) 25,01 .88 (46) 30.07.90. Бюл. Р 28 (71) Запорожское научно-производственное объединение по созданию и производству машин для подготовки органических удобрений (72) А.П,Курилов, Л.М.Ягудин, В.К.Маслич, Ю.Н.Аллянов, В.Н.Боцвин, А.В,Ларкин, A.M.31åõîâèöåð, Л. Н.Пасечник, Ю. Н.Писарев, В.М,Шрамкон, В.И.Бородин, А.Г.Пузанков, Г.Е,Мовсесов, В,Н,Павличенко, А.А.Ковалев, О.П.Смирнов, Л.В,Погорелый, В.А.Ермоленко, В.П.Савин и В.И,Секерин (53) 631.248.4(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1209611, кл. С 02 F 11/04, 1983.

2 (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА

БИОГАЗА (57) Изобретение относится к области переработки органических отходов сельскохозяйственного производства, например навоза и помета животноводческих и птицеводческих ферм, с получением горючего газа высококачественных удобрений и обеспечением условий охраны окружающей среды. Це лью изобретения является повышение производительности установки по исходной массе и биогазу. Исходный навоз в емкости 1 подвергается измельчению устройством 3 и перемешиванию через струйный насадок 5, Периодически полученная гомогенная масса. переключателем 4 направляется в дест9 ъ

1 581706 руктор 11 тонкого измельчения. Затем масса подается в подогреватель 13, где с помощью теплообменника типа труба в трубе нагревается и подается в реактор 25, в котором происходит

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к технологическим линиям и установкам по переработке в анаэробных условиях органических отхог1ов сельскохозяйственного производства, например навоза и помета животноводческих и птицеводческих ферм, с получением горючего газа, высококачественных удобрений и обеспе- 20 чением условий охраны окружающей среды

Целью изобретения является повышение производительности установки по исходной массе и биогаэу. 2

На фиг. 1 изображена схема предлагаемой установки при работе с двумя реакторами, на фиг, 2 вЂ” разрез

Ь-А на фиг. 1; на фиг. 3 вЂ” разрез

Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 вЂ” разрез В-В на фиг . 2; на фиг. 5 вЂ” разрез Г-Г на фиг. 3„ на . фиг, 6 вЂ” разрез Д- Д на фиг. 3.

Установка производства биогаза при анаэробной переработке органических отходов, например навоза и поме„та, содержит емкость 1 исходной органической массы (навозосборник), в котором установлен полупогружной насос 2 с входным иэмельчающим устройством 3 и выходным переключателем 4, который направляет поток Либо через струйное гомогенизирующее устройст- во 5 (насадок) в приемную емкость 1, либо на распределительное устройство 6 с тремя выходными трубопроводами с управляемой запорной арматурой

7, 8, 9 (например, шланговые затворы с элек троп рив одом ), Цирк уля ционный трубопровод 7 закольцован на приемную емкость 1, трубопровод 9 соединен с емкостью 10 сброженной массы (навозохранилище), а третий трубопровод 8 через деструктор 11 тонкого измельчения связан с подающим трубопроводом 1 2 подогревателя 13, Подогреватель 13 выполнен в виде термоизолированного горизонтального цилиндра с расположенными по одну стопроцесс сбраживания, интенсифицируемый за счет змеевиков и мешалки с лопастями. Газ собирается газгольдером. 1 з,п. ф-лы, 6 ил. рону от вертикальной продольной осевой плоскости трубопроводами: верхним подающим 12 и циркуляционным 14, заборная часть 15 которого встречно установлена на продольной оси направляющего устройствà 16 подающего трубопровода 1 2, представляющего собой сегментный щиток, установленный под углом к .выходу подающего трубопровода, циркуляционный трубопровод 14 через насос 17 фекального типа закольцован с открытой в полости подогревателя 13 внутренней трубой 18 нюкнего горизонтального двухрядного трубчатого теплообменника типа труба в трубе с наружным трубопроводом 19. В верхней части подогревателя 13 в осевой плоскости с противоположной стороны от заборной зоны установлена под острым углом к днищу лопастная мешалка 20 с электродвигателем, В подогревателе 13 по другую сторону от вертикальной оси в нижней его частич расположен отводящий трубопровод 21, связанный через насос-дозатор 22 и регулируемую запорную арматуру 23 с верхним подающим трубопроводом 24 одного из реакторов 25, Горизонтальный цилиндрический термоизолированный микробиологический реактор 25 проточного типа снабжен плоскими трубчатыми змеевиками 26,27,28, выполненными в виде теплообменников, например, трех трубчатых вертикальных змеевиков с нагревательными трубами, 29, зазоры между которыми больше суммы высоты нагревательного элемента и двойного диаметра вала 30 мешалки.

Змеевики установлены так, что последующий, например 27, смещен по отношению к предыдущему 26 на (0,5+и) шага между нагревательными трубами

29, Мешалка выполнена с решетчатыми лопастями 31, имеющими по периметру зубчатую гребенку. Реактор оборудован гидрозатвором 32, изготовленным с центральной воронкообразной заборводом 8 в деструктор 11 тонкого измельчения, обеспечивающий дальнейшее механическое дробление, диспергирование частиц органических веществ до 1 менее 1 вЂ” 2 мм, гомогенизацию и термич ескую активизацию навозной массы, что улучшает и ускоряет массообменные, физико-химические процессы в ней и микробиологическую переработку бактериальными микроорганизмами, например, как на первичных стадиях гидролиза, кислотообразования, так и на основном этапе метаногенеза. От измельчителя масса поступает по трубопроводу 12 в верхнюю боковую зону подогревателя 13. Устройством 16 поток направляется в ту же боковую, противоположную нижнюю зону подогревателя 13, где установлен циркуляционный трубопровод 14, заборная часть 15. которого встречно размещена на продольной оси направляющего устройства 16 (фиг, 2,3). Насосом 17 фекального типа поступающая холодная масса прокачивается через внутреннюю трубу 18 теплообменника труба в трубе в полость подогревателя 13. Циркуляция через теплообменник обеспечивает как подогрев массы до технологической. температуры брожения, так и поддержание массы в гомогенном состоянии. Контроль температуры осуществляется датчиком 59. Встречное расположение на одной оси направляющего устройства 16 и заборной части 15, обеспечивает условия ускоренного забора и подогрева исходной холодной порции навоза с частичным перемешиванием ее с основной массой, разрушением поверхностных образований. При этом предотвращается забор осадковой части массы с механическими, абравЂ” зивными частицами и возможное загрязнение реактора. Нижнее расположение и двухрядное исполнение теплообменника типа "труба в трубе" решает задачу эффективного нагрева свежей массы, теплокомпенсации от потерь через днище и стенки, теплостабилизации основного объема среды в выдерживателе. Для предупреждения коркообразования и ее разрушения, интенсивного перемешивания, в подогревателе установлена в его верхней части в осевой плоскости с противоположной стороны от заборной зоны под острым углом к днищу лопастная мешалка. 20. Датчики 60 и 6) верхне5 1581 706 6 ной трубой 33, смещенной от вертикальной оси.„с двумя вэаимоперпендикулярными коленами 34 и 35, расположенными так, ч то сливной пат рубок лежит в вертикальной продольной плоскости реактора, который опирается на стойки 36. От сливного патрубка проходит коллекторный отводящий трубопровод 37 в емкость сброженной массы 10 (прифермское навозохранилище), Газосборный колпак 38 газопроводом 39 соединен через насос отбора биогаза 40 и влагоотделитель 41 с газгольдером 42, который снабжен предохранительным клапаном 43 и газо распределительным устройством 44 с газопроводами 45 к внешним потребителям и к газовой горелке водонагревательного котла 46 с арматурой. 20

Через распределительный коллектор

47 горячей воды, снабженный выходными управляемыми электроклапанами

48 и трубопроводами 49,50, котел 46 связан с входами теплообменников 19, 26 подогревателя 13 и реакторов 25, Выходы этих теплообменников трубопроводами 51 соединены через циркуляционный насос 52 с входом электрокотла 53 и далее через запорную арматуру 54,55,56 и байпасную линию с входом и выходом водонагреватель-. ного котла 46. В емкости 1 исходной массы установлены датчики верхнего

57 и нижнего 58 уровней: в подогревателе 13 вЂ” датчики 59;60,61 соответственно температуры, верхнего и нижнего уровней, в реакторе 25 датчики 62 и 63 соответственно температуры сбраживаемой массы и давления биогаза.

Установка для производства биогаза работает следующим образом, Исходный навоз (помет) системой .. навоэоудаления подается от фермы в емкость 1, где он насосом 2 с входным иэмельчающим устройством 3 и с переключателем 4, установленным на

"перемешивание", через струйный насадок 5 подвергается интенсивному перемешиванию, гомогенизации с первичным измельчением имеющихся круп/ ных органических включений достатков . корма, подстилки и т.п. ), Периодически согласно технологическому регламенту полученная гомогенная масса переключателем 4 направляется через распределительный коллектор 6 и открытый шланговый затвор с электропри1 581706 го и нижнего уровней регулируют своевременную порционную подачу свежей массы. В подогревателе 13 наряду с предварительным нагревом массы обес5 печивается протекание первичных стадий сло:.;ного процесса анаэробного метанообраэования: анаэробные про.цессы разложения сложных высокомоле кулярных соединений, образования низк смоле куля рных ор ганич еск их к ислот, спиртов и др. исходных для метаногенеза веществ. При открытии запорной арматуры 23 насос-дозатором

22 иэ нижней части подогревателя 13 ,> (по другую сторону от вертикальной ,оси) откачивается в один из реакторов 25 определенная порция подготовленной к основному сбраживанию навозной массы, При этом с повышением общего уровня в реакторе 25 эквивалентный объем сброженной массы сбрасывается через гидрозатвор 32 и трубопровод 37 в емкость 10 сброже иной массы, В г оризонталь ном цилин- 2 дрическом реакторе 25 проточного типа масса зигзагообразно перемещается вверх и вниз вдопь цилиндра, перете" кая из камеры в камеру, которые образованы погружными, вэаимносмешенны-. 3O ми змеевиками 26 вЂ” 28, При этом некоторая часть массы имеет возможность проходить сквозь перегородки-теплообменники, омывая нагревательные эле-менты, что улучшает условия термостабилиэации. Смещение змеевиков друг относительно друга с учетом неt обходимости прохождения сквозь них вала и формирования зиг загообразного потока в реакторе, составляющее,1г, (О, 5 + и) шага между наг рев атель ными элементами, обеспечивает определенное расположение нагревательных эпо= ментов последующего теплообменника напротив промежутка между элементамн предыдущего (фиг. 6) ). Таким образом изменяется гидродинамика потоков, усложняются и искривляются траектории„ что также благоприятно отражается на тепломассообменных процессах. Змееви-,;,0 ки соединяются друг с другом последо=вательно, с входом горячего теплонос .вЂ” теля вЂ” воды в первый eо стороны пода-чи массы в реактор и выходом из последнего со стороны сброса. Контроль и.

55 управление температурным режимом осу--. ществляется от,цатчика 62 температуры с включением подачи горячей воды в систему от распределительного коллектора 47 с управляемыми электровЂ” клапанами 48. Сбраживаемая масса во всех секциях-камерах реактора периодически перемешивается низкооборотной реверсивной механической мешалкой с лопастями 31, установленными на валу 30 диаметрально в шахматном порядке между стенками реактора и змеевиками (фиг. 4) . При этом решетчатое выполнение лопасти 31 с гребенчатым, зубчатым периметром обеспечивает эффективное разрыхление поверхностного. слоя, захват и перемещение его вглубь, перемешивание основной массы и улучшение условий газовыделения, Низкие обороты, маль|е окружные скорости и периодичес:сий реверс направления вращения мешалки обуславливает "щадящий режим перемешивания микробиологической среды и интенсифи" цирует метаногенез. Образующийся при орожении биогаз накапливается в верхней незаполненной цилиндрической части реактора в его газосборном колпаке 38, имеющем датчик 63 давления газа, По достижении определенного значения давления газ откачивается нacoco» 40 отбора газа через влагоотделитель 41 и газгольдер 42, снаб>кенный предохранительным клапаном 43 и газораспределительным устройством

44. При этом в реакторе поддерживается определенное разрежение, благоприятно интенсифицирующее газовыделение, величина разряжения определяет также высоту колена 35 гидрозатвора 32. Газораспределитель 44 по мере потребности направляет газ либо на котел 46 для нагрева воды, идущей в теплообменники подогревателя и реактора, либо к другим потребителям, например на котлы обогрева животноводческих помещений, сжигания в двигателях с электрогенераторами и. получения дополнительной тепловой и электроэнергии и т,п. В случае полного использования биогаза на сторонине нужды или его отсутствия в системе подогрева воды для теплообменников предусмотрен электрокотел

53 и байпасная линия, Отработанная вода от теплообменников поступает на циркуляционный насос 52 и прокачивается через котлы 46 и 53.

Наличие распределительного устройства 6 с управляемой запорной арматурой 7 - 9 обеспечивает при залповом сбросе навозных стоков из прифермОб 10 ной ее реконструкции и дополнительного строительства, формулаизобретения

1. Установка для производства биогаза, содержащая емкость исходной массы, насос, трубопровод, соединяющий емкость с подогревателем, снабженйым теплообменником и мешалкой, реактор с.мешалкой и нагревательным элементом, газгольдер, соединенный с газовой полостью реактора, подающие и отводящие трубопроводы, о т личающаяся тем,что,сцелью повышения производительности установки, она снабжена установленным на трубопроводе, соединяющем емкость исходной массы с подогревателем, распределительным устройством, соединенным циркуляционным трубопроводом с емкостью исходной массы и отводным трубопроводом с емкостью сброженной массы, а также деструктором тонкого измельч ения, установленным между расп ределит ель ным ус тройс тв ом и подо: ревателем, емкость исходной массы снабжена измельчительным устройством, установленным на входе насоса, и гомогенизатором, установленным на его выходе, подогреватель снабжен циркуляционным трубопроводом, заборный конец которого расположен в донной части напротив подающего трубопровода, а выходной конец примыкает к подающему трубопроводу, а теплообменник выполнен типа труба в трубе, внутренняя труба которого соединена с циркуляционным трубопроводом, а наружная вЂ” с трубопроводом подачи теплоносителя, мешалка подогревателя установлена под подающим трубои ров одом и под углом к днищу.

2, Установка по и. 1, о т л ивЂ” ч а ю щ а я с я тем, что, реактор снабжен гидрозатвором с центральной сливной трубой и взаимоперпендикулярными коленами, нагревательный элемент реактора выполнен в виде плоских трубчатых змеевиков, установленных в вертикальной плоскости, а мешалка выполнена в виде закрепленных на продольном валу решетчатых лопастей с гребенчатым краем, установленных между змеевиками.! l5

Выполнение гидрозатвора 32 с заборной трубой 33, смещенной от вертикальной оси, и с двумя взаимноперпендикулярными коленами 34,35

{фиг. 4,5), установленными так, что сливной патрубок лежит в вертикальной продольной плоскости реактора 25,. позволяет конструктивно просто решить вопрос слива, который затруднен наличием боковых опорных стоек 36. 25

Экспериментальные исследования предлагаемой установки производства биогаза показали, что по сравнению с известной установкой для сбраживания нав оза а налог ич ног о наз нач ения предлагаемая технологическая линия обеспечивает более полную предварительную физико-механическую и химико-биологическую подготовку исходной массы

l путем ее измельчения, гомогенизации, подогрева; создание благоприятных условий массо- и теплообмена и жизнедеятельности микроорганизмов в реакторе путем конструктивных усовершенствований теплообменников, мешалки, 40 гидрозатвора, что значительно повышает (1,2-1,5 раза) ее производительность по исходной массе и удельное газовыделенйе, эффективность процесса и всей линии в целом, Суточная

45 производительность по навозной массе данной технологической линии при мезофильном и термофильном режимах сбраживания составляет более 20Х от

50 объема реактора, а газогенерация с

1 м реактора достигает более

2 м /сут . Включение в технологическую

3 линию нескольких реакторов позволяет реализовать блочный принцип повышения мощности установки без существен55

9 l 5817 ских помещений и превышении допустимого уровня в емкости 1 открытие затвора 9 и откачку навозной массы непосредственно в емкость 10, а при открывании запорной арматуры 7 и 8 разделение общего потока после насоса 2 на частичный рециркуляционный возврат в приемную емкость 1 и снижение таким образом массовой подачи на деструктор тонкoI о измельчения 1 и в подогреватель 13, что обеспечивает более стабильную работу оборудования и технологической линии.

)53)706

1 581 706

Г-Г

Составитель Н. Михеева

Техред Л. Олийнык Корректор И. Муска

Редактор M Недолуженко

Заказ 2065 Тираж 806 Подл ис ное

ВНКИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101