| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2074600
БІОГАЗОВА ВСТАНОВЛЕННЯ анаеробного зброджування ОРГАНІЧНИХ ВІДХОДІВ
Ім'я винахідника: Сафін Р.Г .; Голубєв Л.Г. .; Лашков В.А .; Наумова А.Л .; Пантелєєва Л.Б. .; Зубков А.В .; Ліпачев В.М.
Ім'я патентовласника: Науково-технічний центр з розробки прогресивного обладнання
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1993.01.26
Використання: в техніці утилізації біомаси для переробки відходів тваринницьких виробництв. Суть винаходу полягає в тому, що, з метою підвищення ефективності процесу зброджування, біогазову установку виконують у вигляді розташованого під землею реактора 1, розділеного на секції 2 і вузлів завантаження і вивантаження 3 і 4. Секції реактора 1 забезпечені мішалками 10, пов'язаними між собою і приводом 7 завантажувального транспортера 5 ланцюговою передачею. Завантажувальний 5 і розвантажувальний 6 транспортери введені в донну частину крайніх секцій 2 реактора 1. Реактор 1 виконаний у вигляді ємності.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до техніки утилізації біомаси і може знайти застосування для переробки відходів тваринницьких виробництв.
Переважно винахід призначений для мікробіологічної анаеробної конверсії гною в біогаз в умовах тваринницьких комплексів, а й індивідуальних і фермерських господарств.
Відома анаеробна установка, що працює за методом Дюшелье-Ісмаїл і складається з ємності для попередньої анаеробної обробки гною, наземних реакторів циклічної дії, теплообмінника для нагріву біомаси, насоса для перекачування гною і газгольдерів низького тиску (див. Наприклад, книгу Калюжного С.В. Пузанкова А.Г. Варфоломєєва С.Д. Біогаз: Проблеми і рішення. Біотехнологія. (Підсумки науки і техніки: ВІНІТІ АН СРСР. М. 1988. Т. 21. С. 73-75).
Експлуатація цих установок пов'язана зі значними витратами праці на завантаження і вивантаження реакторів. Для завантаження установки з циклічними реакторами потрібно тримісячний запас гною на фермі. Попередня анаеробна обробка і зберігання призводять до значних втрат органічної речовини. Низька швидкість зброджування не дозволяє реалізувати цей метод в промислових масштабах.
Відома і безперервно діюча установка системи Шмідта-Егерглюса, що включає циліндричну камеру бродіння, по центру якої встановлена телескопічна труба з гідронасадкой, насос для перекачування гною, змішувач, газгольдер низького тиску, гноєсховище і автоклав (див. Книгу Калюжного С.В. Пузанкова А. Г. Варфоломєєва С.Д. Біогаз: Проблеми і рішення. Біотехнологія. (Підсумки науки і техніки: ВІНІТІ АН СССР.-М. 1988, Т. 21. С. 75-77).
До конструктивних недоліків відомої установки відноситься те, що виконання пристрою для перемішування і нагрівання біомаси може привести до порушення герметичності газового ковпачка і витоку метану, а в разі проскаківанія іскри до вибуху самого пристрою).
Відсутність измельчающего пристрої неминуче призводить до частого забивання гідронасадкі, а наявність розгалуженої мережі трубопроводів з запірною арматурою ускладнює експлуатацію установки.
Найбільш близькою по технічній сутності і досягається результату до винаходу є біогазова установка системи "Дармштадт", що містить розташований під землею реактор з вузлами завантаження і вивантаження, горизонтальну мішалку з приводом і збірник газу (див. Книгу Калюжного С.В. Пузанкова А.Г. Варфоломєєва С.Д. Біогаз: Проблеми і рішення. Біотехнологія. (Підсумки науки і техніки: ВІНІТІ АН СССР.-М. 1988. Т. 21. с.74-75).
При зброджуванні необхідно підтримувати рівень біомаси в реакторі постійним. В іншому випадку робота реактора буде малоефективною: при підвищенні рівня свіжий гній, що володіє меншою питомою вагою, в процесі завантаження не надійде до реакційну зону, а при зниженні рівня виділяється біогаз буде прориватися через вузол завантаження в атмосферу.
Процес зброджування здійснюється в повному обсязі реактора. У момент розвантаження за рахунок усереднення біомаси по довжині бродильної ємності з реактора видаляється разом зі зброджених масою свіжий і частково перероблений гній. Втрата навіть незначного колічестваісходного сировини призводить до зниження швидкості біометаногенеза.
Крім того, конструкція мішалки не запобігає утворенню застійних зон, що призводять до коркообразованія, збільшення витрат енергії на її руйнування і зниження інтенсивності утворення газу.
Мета винаходу підвищення ефективності процесу зброджування.
Зазначена мета досягається тим, що певною біогазової установки анаеробного зброджування органічних відходів, переважно гною, що включає реактор, виконаний у вигляді ємності з лопатевою мішалкою, встановленої на осі обертання, вузли завантаження та вивантаження відходів і збірник біогазу, реактор установки виконаний багатосекційним з співвідношенням довжин секцій, які визначаються за залежністю
l n = a (n-1)
де а 1,5 Ч В висота першої секції реактора;
У ширина;
n порядковий номер секції (n = 1,2,3.),
при цьому дно ємності виконано з ухилом в бік вузла вивантаження, величина якого a = 30-35 ° і повідомлено з вузлами завантаження і вивантаження за допомогою забезпечених приводами пластинчастих транспортерів, мішалки встановлені в кожній секції і кінематично пов'язані з приводом вузла завантаження, а осі обертання мешалок розташовані на прямій лінії, яка становить з лінією горизонту кут b = 0,5 Чa, крім того, довжини лопатей мішалок в кожній секції визначаються довжиною останніх.
Відмінними ознаками даної установки є те, що реактор виконаний багатосекційним з співвідношенням довжин секцій, які визначаються за залежністю
l n = a (n-1)
де а 1,5 Ч В висота першої секції реактора;
У ширина;
n порядковий номер секції (n = 1, 2, 3),
при цьому дно ємності виконано з ухилом в бік вузла вивантаження, величина якого a = 30-35 ° і повідомлено з вузлами завантаження і вивантаження за допомогою забезпечених приводами пластинчастих транспортерів, мішалки встановлені в кожній секції і кінематично пов'язані з приводом вузла завантаження, а осі обертання мешалок розташовані на прямій лінії, яка становить з лінією горизонту кут b = 0,5 Ч a ,, крім того, довжини лопатей мішалок в кожній секції визначаються довжиною останніх.
Завдяки цьому забезпечується організація процесу в режимі ідеального витіснення. Кількість газів, що виділяються підтримується постійним в кожному ступені реактора за рахунок збільшення обсягу секції, компенсуючого зниження активності біомаси.
Винахід ілюструється кресленням, на якому зображена принципова схема біореактора.
Установка складається з розташованого під землею реактора 1, розділеного на секції 2, вузлів завантаження 3 і вивантаження 4 з пластинчастими транспортерами 5, 6 і приводами 7, 8.
Секції реактора забезпечені колоколообразной збірками газу 9 і мішалками 10. Секції 2 повідомляються між собою в нижній частині бродильної ємності.
Обертання мішалок здійснюється від приводу 7 транспортера 5 вузла завантаження 3 через ланцюгову передачу 11. Мішалки пов'язані між собою ланцюгової передачею 12.
Установка працює в такий спосіб. Заповнюють бродильно ємність гноєм. В процесі зброджування гній періодично перемішують і підтримують заданий температурний режим (t = 30 o C).
Органічні відходи з тваринницьких ферм подають в вузол завантаження 3 реактора 1. Включають привід 7 пластинчастого транспортера 5 і гній переміщають в дану частину першої секції 2 реактора 1. Оскільки питома вага сброженной маси більше питомої ваги свіжого гною, останній спливає з дна бродильної ємності в основну масу. Одночасно із завантаженням мішалки 10 в секціях реактора 1 усредняют біомасу і руйнують утворюється кірку на її поверхні. У міру заповнення першої секції свіжим гноєм частина сброженной маси видаляється в наступну секцію реактора. Різниця в питомих вагах основної маси секції і надходить призводить до витіснення частини прореагировавшего гною. Усереднення маси в наступних секціях і усунення коркообразованія здійснюється і за допомогою мішалок 10, пов'язаних ланцюговою передачею 11 з приводом 7 транспортера 5.
Ступінь активності біомаси знижується в міру віддалення секції від вузла завантаження 3. При цьому за рахунок збільшення розмірів секцій обсяг газу, що виділяється в кожній секції залишається постійним.
Виконання дна бродильної ємності з кутом нахилу a = 30-35 ° забезпечує переміщення сброженной маси з секцій до вузла вивантаження 4. Верхня межа діапазону зміни кута нахилу a = 35 ° обумовлений зростанням капітальних витрат, пов'язаний зі збільшенням глибини занурення реактора.
Нижня межа a = 30 ° визначається кутом природного укосу сброженной маси і забезпечує переміщення гною без додаткових механічних пристроїв.
Кут нахилу прямої, на якій розташовані осі обертання мішалок, b залежить від a і становить 15-17,5 o. Величина кута b з одного боку обумовлена ефективністю перемішування маси у всьому обсязі секції без утворення застійних зон, а з іншого можливістю руйнування кірки, що утворюється на поверхні рідкої маси. Накопичується зброджені маса видаляється транспортером 6, які працюють від приводу 8 в сховище.
Газ, що виділяється в секціях 2 реактора 1, збирається в колоколообразной збірнику 9 і відводиться в газгольдер. Збірник 9 газу виконаний плаваючим, оберігаючи реактор 1 від підвищення тиску і проникнення атмосферного повітря в біомасу.
Приклад. Реактор виконаний трисекційним. При ширині бродильної ємності B 1 м висота першої секції а 1,5, довжини секцій складають l 1 = 1 м, l 2 = 1,5 м, l 3 = 2,25 м. Довжини лопатей мішалок в кожній секції будуть визначатися розмірами останніх : l мп = 0,9 l n. Тоді l м1 = 0,9 м; l м2 = 1,35 м; l м3 = 2,025 м.
Таким чином, поділ реактора на секції дозволяє в порівнянні з прототипом забезпечити більш повне розкладання біомаси, інтенсифікувати процес виділення газів з одиниці об'єму реактора і підвищити за рахунок цього ефективність його роботи.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Біогазова установка анаеробного зброджування органічних відходів, переважно гною, що включає реактор, виконаний у вигляді ємності з лопатевою мішалкою, встановленої на горизонтальній осі обертання, вузли завантаження та вивантаження відходів і збірник біогазу, що відрізняється тим, що ємність установки забезпечена додатковими лопатевими мішалками і виконана багатосекційній з довжинами секцій, що визначаються за залежності
l n а (n-1),
де a 1,5B висота першої секції, м;
У ширина секції, м;
n порядковий номер секції, м,
при цьому дно ємності розташоване з нахилом в сторону вузла вивантаження під кутом a = 30-35 ° до горизонталі, вузли завантаження та вивантаження забезпечені стрічковими транспортерами з приводами, а мішалки встановлені в кожній секції ємності і мають загальний привід, виконаний у вигляді ланцюгової передачі, кінематично пов'язаної з приводом стрічкового транспортера вузла завантаження, причому осі обертання мішалок розташовані на прямій лінії, яка становить з горизонталлю кут b = 0,5, а мішалки виконані з зовнішніми діаметрами по краях їх лопатей, меншими довжини відповідної секції ємності.
Версія для друку
Дата публікації 28.03.2007гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.