Установка для получения биогаза

 

Изобретение относится к устройствам для микробиологической ферментации органических веществ и может быть использовано в сельскохозяйственном производстве для обогащения навоза, а также может быть применено для очистки сточных вод. Цель изобретения - повышение производительности по выработке метаносодержащего газа и надежности работы установки, а также уменьшение энергозатрат на собственные нужды установки, Биогазовая установка имеет реактор, установленный неподвижно, и снабжена выдерживателями, разделителем объема биомассы, рекуператором. Выдерживатели установлены между стенкой реактора и разделителем объема биомассы, а последний установлен над реактором и нижней частью полости реактора и сообщен с полостью рекуператора.для сброженного навоза посредством выгрузного трубопровода , установленного соосно с разделителем объема биомассы. Разделитель объема биомассы выполнен в виде трубы с двойными стенками, а его нижняя часть снабжена трубками, расположенными тангенциально относительно внутренней стенки и на различных уровнях. Выдерживатели выполнены в виде прямоугольной призмы с сегментным основанием и рекуператор выполнен в виде шарового слоя. Изобретение позволяет повысить техникоэкономическую эффективность в 2,0-2,5 раза. 5 з.п.ф-лы, 5 ил. сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si>s С 02 F 11/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ . 4

Ю фь

0с, О (21) 4761886/26 (22) 24.11.89 (46) 07.04.92. Бюл. М 13 (71) Московский институт инженеров сельскохозяйственного производства им.В.П.Горячева (72) Ш.Ж.Имомов, С.П.Рудобашта, Б.Ф.Рахматов и Ф.Т.Сидоренков (53) 628.336 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1606468,,кл. С 02 F 11/04, 1988. (54) УСТАНОВКАДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ БИОГАЗА (57) Изобретение относится к устройствам для микробиологической ферментации органических веществ и может быть использовано в сельскохозяйственном производстве для обогащения навоза, а также может быть применено для очистки сточных вод. Цель изобретения — повышение производительности по выработке метаносодержащего газа и надежности работы установки, а также уменьшение энергозатрат на собственные

Изобретение относится к устройствам для микробиологической ферментации органических веществ и может быть использовано в сельскохозяйственном производстве для обогащения навоза, а также может быть применено для очистки сточных вод.

Известна установка для получения биогаза, включающая реактор, выполненный в виде сферы, загрузочные и газоотводящие, а также выгруэочный трубопроводы.

Недостатком известной конструкции является то, что исходный навоз, содержа. Ж„„1724607 Al нужды установки, Биогазовая установка имеет реактор, установленный неподвижно, и снабжена выдерживателями, разделителем объема биомассы, рекуператором. Выдерживатели установлены между стенкой реактора и разделителем объема биомассы, а последний установлен над реактором и нижней частью полости реактора и сообщен с полостью рекуператора для сброженного навоза посредством выгрузного трубопровода, установленного соосно с разделителем объема биомассы. Разделитель объема биомассы выполнен в виде трубы с двойными стенками, а его нижняя часть снабжена трубками, расположенными тангенциально относительно внутренней стенки и на различных уровнях. Выдерживатели выполнены в виде прямоугольной призмы с сегментным основанием и рекуператор выполнен в виде шарового слоя.

Изобретение позволяет повысить техникоэкономическую эффективность в 2,0-2;5 раза. 5 з.п,ф-лы, 5 ил, щий всебе кислород,,смешивается со сбра- 4 живаемым навозом по всему объему реактора. Отсутствует в установке блокирование перемешивания сбраживаемого навоза с

его нагревом, ввиду чего сбраживаемый навоз нагревается неравномерно по всему объему реактора, при этом исходный навоз нагревается за счет дополнительной энергии и не используется тепловая энергия выгружаемого навоза. Вращающийся реактор . снижает надежность работы, что увеличивает общие затраты на переработку навоза.

1724607

Цель изобретения — повышение производительности по выработке метаносодержа щего газа и надежности работы установки, а также уменьшение энергозатрат на собственные нужды, Поставленная цель достигается тем, что в установке для получения биогаза, включающей реактор, загрузочные, выгрузные трубопроводы и газоотводящий трубопровод, реактор установлен неподвижно, снабжен выдерживателями, разделителем объема биомассы и рекуператором, при этом выдерживатели установлены между стенкой реактора и разделителем объема биомассы, а последний установлен над реактором и нижней частью полости реактора и сообщен с полостью рекуператора для сброженного навоза посредством выгрузного трубопровода, установленного соосно с разделителем биомассы, а с полостью рекуператора исходного навоза двумя загрузочными трубопроводами.

Кроме того, разделитель объема биомассы выполнен в виде трубы с двойными стенками, а нижняя часть разделителя биомассы снабжена трубками, размещенными тангенциально относительно внутренней стенки и на различных уровнях.

Верхняя часть разделителя объема биомассы выполнена в виде шарового сегмента, а выдерживатели выполнены в виде прямоугольной призмы с сегментным основанием и рекуператор выполнен в виде шарового слоя.

В установке реактор установлен неподвижно, что позволяет увеличить надежность работы реактора, так как отсутствует износопоры, уплотняющие манжеты, промежуточные механизмы и приводной двигатель, Выдерживатели установлены между стенкой реактора и разделителем объема биомассы, чем достигается поэтапная переработка навоза в реакторе, при этом осуществляется внутри выдерживателя инокуляция навоза, при которой улучшается теплопередача и поглощение кислорода семианаэробными микроорганизмами, а также преобразование органических веществ в органические кислоты происходит интенсивно.

Разделители объема биомассы установлены над реактором и нижней частью полости реактора, что позволяет осуществить возвратно-поступательную инокуляцию биомассы в реакторе через нижний торец разделителя биомассы, а в рекуператоре— через загрузочные и выгрузочные трубопроводы биомассы, Реактор сообщен с полостью рекуператора для сброженного навоза посредством

35 выгрузного трубопровода, установленного соосно с разделителем объема биомасса, а с полостью рекуператора исходного навоза — двумя загрузочными трубопроводами, что позволяет осуществить выгрузку сброженного навоза непосредственно для теплообмена именно в рекуператор без промежуточных емкостей и цикличную загрузку при поэтапной обработке сбраживаемого навоза в реакторе, а также обеспечивает возвратно-поступательное перемешивание в обеих полостях рекуператора одновременно с реактором.

Разделитель объема биомассы, выполненный в виде трубы с двойными стенками, позволяет сократить металлоемкость конструкции и увеличивает надежность работы реактора. Разделитель объема биомассы, разделяя реактор на две равные части, выполняет функции теплообменника, при этом увеличивается контактная площадь теплообменника с биомассой, Верхняя часть разделителя объема биомассы выполнена в виде шарового сегмента, а нижняя часть разделителя биомассы снабжена трубками, расположенными тангенциально относительно внутренней стенки и на различных уровнях. Такое решение позволяет уменьшить металлоемкость конструкции и теплопотери в процессе брожения, так как уменьшается поверхность контакта с окружающей средой, а объем обрабатываемой биомассы остается тем же, Размещение трубок на различных уровнях камеры сбраживания обеспечивает интенсивный теплообмен и микросмешивание при инокуляции биомассы. Верхний рядтрубок выполняет функции перепускного клапана при возвратно-поступательном перемешивании.

Выдерживатели выполнены в виде прямоугольной призмы с, сегментным основанием, что позволяет осуществить в короткий промежуток времени термостатирование внутри выдерживателей, при этом увеличивается контактная поверхность, а также обеспечивается интенсивное перемешивание массы вокруг выдерживателей, выходящей из тангенциальных трубок, установленных в теплообменнике, Рекуператор выполнен в виде шарового слоя, что уменьшает металлоемкость конструкции и теплопотери и увеличивает возможность возвратно-поступательного перемешивания.

На фиг.1 изображена установка, продольный разрез; на фиг,2 — разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 — разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 — рекуператор, частичный продольный разрез; на фиг.5 — разрез В-В на фиг.4.

1724607

10

55 зом, Установка для получения биогаза включает неподвижный реактор 1, выполненный в виде сферы, разделитель 2 объема биомассы, установленный над реактором 1 и нижней частью полости 3 реактора 1, которая сообщена с полостью рекуператора 4 посредством выгрузного трубопровода 5, а также патрубком 6 для исходного навоза, Установка снабжена средствами оптимального поддержания теплового режима в рекуператоре 1 — теплообменником 7, установленным в полости реактора 1, терморегулятором 8, погруженным в нижнюю часть полости 3 реактора 1, вакуумным насосом 9 для отсоса газообразных продуктов с патрубком 10, сообщенным с верхней частью разделителя 2 объема биомассы, В патрубке 10 установлен датчик 11 разрежения газообразных продуктов. Выдерживатели

12 и 13 расположены между стенкой реактора 1 и разделителем 2 и выполнены в виде прямоугольной призмы с сегментным основанием, прямой угол которого направлен в сторону вертикальных осей тангенциальных рядов трубок 14, установленных в теплообменнике 7. Трубки 14 размещены на различных уровнях, верхний ряд расположен на уровне, при котором обеспечивается максимальная инокуляция сбраживаемого навоза а „для заданного уровня его в реакторе

Между верхними частями реактора 1 и разделителем 2 для осуществления инокуляции установлены патрубки 15, электромагнитный клапан 16 и вакуумный насос 17 с программным устройством 18 и терморегулятором 8, погруженным в нижнюю часть полости 3 реактора 1, Газовая полость выдерживателя 12 сообщена с газовой полостью реактора 1 через отверстие 19, обеспечивающее одинаковое давление в этой верхней части. Выдерживатель 13 сообщен с газовой полостью разделителя 2 биомассы через патрубки 20, обеспечивающие одинаковое давление в их верхней части. Реактор 1 через выгрузной трубопровод

21 сообщен с полостью 22 сброженного навоза рекуператора 4, а загрузочные трубопроводы 23 и 24 исходного навоза, опущены из верхней части выдерживателей 12 и 13 в полость 25 исходного навоза. Эти полости сообщаются с симметрично и вертикально расположенными съемными трубками 26 теплообменника, установленными между верхней 27 и нижней емкостями для исходного навоза.

Установка работает следующим обра15

В рекуператоре 4 происходит предварительный нагрев исходного навоза за счет нагретого сброженного навоза. В рекуператоре 4 происходит перемешивание в обеих полостях 22 и 25 одновременно за счет перемешивания в реакторе 1 через трубопроводы 23, 24 и 21. При последующей подаче исходного навоза в рекуператоре 4 осуществляется загрузка предварительно нагретого навоза через загрузочные трубопроводы 23 и 24 в верхнюю часть выдерживателей 12 и 13, где происходит поглощение кислорода семианаэробными микроорганизмами и преобразование органических веществ в органические кислоты, После подачи исходного предварительно нагретого навоза в выдерживатели 12 и 13 начинается перемешивание (инокуляция).

Одновременно с перемешиванием осуществляется подача выдержанного навоза снизу выдерживателями 12 и 13 в нижнюю полость реактора 1 в объеме, равном объему загруженного исходного предварительно нагретого навоза.

После постепенного разложения биомассы с выделением метаносодержащего газа в верхней части реактора 1 накапливается сброженный навоз, который удаляется через трубопровод 21. Инокуляция содержимого навоза в реакторе 1 и перемешивание его в рекуператоре 4 с помощью программного устройства 18, сблокированного с регулятором 8. обеспечивается в заданном интервале времени закрытием электромагнитного клапана 16 и включением вакуумного насоса 17. Последняя операция обеспечивает при этом отбор газообразных продуктов из верхней части разделителя 2. Отбираемый газ подается в верхнюю часть реактора 1 и, соответственно, в верхнюю часть выдерживателя 12 через отверстие 19, при этом в верхней части разделителя 2 и в выгрузном трубопроводе

21, а также в выдерживателе 13 поднимается масса, нагнетаемая из верхней части реактора 1 через выдерживатель 12, соединенный с емкостью 27 с патрубками 23 и 24, Когда уровень сбраживаемого навоза доходит до уровня верхних рядов трубок 14 расположенных в теплообменнике 7, начинается частичное обрушивание массы выдерживаемого навоза в выдерживателях 12 и 13.

После заданных малоамплитудных циклов программное устройство открывает электромагнитный клапан 16 и отключает вакуумный насос 17. В результате этого верхняя часть разделителя 2 биомассы через патрубок 15 сообщается с верхней частью реактора 1 и происходит полное обрушива1724б07

1б 17 18

РЛб

77., ние сбраживаемого навоза в разделителе 2 биомассы через нижний торец и тангенциальные трубки 14. Благодаря этому увеличивается теплоотбор от сброженного навоза в рекуператоре 4, предотвращается прилипание навоза к стенкам теплообменных трубок 26 и образование корки. Через заданное время цикл повторяется автоматически, Изобретение позволяет повысить технико-экономическую эффективность установки в 2,2 раза.

Формула изобретения

1, Установка для получения биогаза, содержащая реактор, загрузочный, выгрузной и газоотводящий трубопроводы, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью повышения производительности по выработке метаносодержащего газа и надежности работы установки, а также уменьшения энергозатрат на собственные нужды, она снабжена установленным в центральной части реактора разделителем объема биомассы, рекуператором для сброженного навоза, а также установленными между стенками реактора и разделителем объема биомассы выдерживателями с загрузочными трубопроводами, размещенными в них соосно и сообщенны5 ми с рекуператором.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что разделитель объема биомассы выполнен в виде трубы с двойными стенками.

3. Установка по п.1, отличающаяся

10 тем, что разделитель объема биомассы снабжен трубками, установленными на разной высоте нижней части его стенок и тангенциально к их поверхности.

4. Установка по п.1, отличающаяся

1 5 тем, что верхняя часть разделителя объема биомассы выполнена в форме сегмента.

5.Установка по п.1, отл и ча ю щая ся тем, что выдерживатели выполнены в форме прямоугольных призм с сегментным основа20 нием.

6, Установка по п,1, отл и ч а ю ща я ся тем, что рекуператор выполнен с крышкой и днищем сферической формы, 1724607

Ь,z иг. У

30

Составитель Ш. Имомов

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Т. Малец

Редактор В. Петраш

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

Заказ 1146 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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