Біогазовий реактор для твердофазної ферментації

Реферат: Винахід належить до машинобудування і може бути використаний у складі біогазових установок для виробництва біогазу та органічних добрив із пастоподібних субстратів. Заявлено біогазовий реактор для твердофазної ферментації, що містить горизонтальний циліндричний корпус, лопатки для перемішування біомаси у вигляді рухомих пластин із можливістю радіального переміщення, гвинтові транспортери для завантаження біосировини та вивантаження збродженої біомаси з можливістю її розділення на тверду та рідку фракції, патрубок для відводу біогазу, а також пристрій для інокуляції біомаси, причому лопатки для перемішування біомаси у вигляді рухомих пластин із можливістю радіального переміщення, встановлені з можливістю переміщення вздовж внутрішньої поверхні горизонтального циліндричного корпусу і в сукупності з центральним горизонтальним валом утворюють обертово-лопатевий механізм, у якому принаймні на одній із торцевих поверхонь, по зовнішньому контуру, закріплений кільцевий ланцюг, що охоплює привідну зірочку, яка закріплена з можливістю входження в зачеплення з кільцевим ланцюгом. Технічний результат винаходу: забезпечення безперервного процесу зброджування пастоподібних субстратів при використані біомаси із харчових відходів. UA 113264 C2 (12) UA 113264 C2 UA 113264 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до машинобудування і може використовуватися у складі біогазових установок для виробництва біогазу та органічних добрив із пастоподібних субстратів. Відома установка для зброджування твердих та рідких органічних відходів з одержанням біогазу і добрива, що містить реактор з патрубками для виходу газу, завантаження та вивантаження рідких органічних відходів, пристрої для перемішування та підігріву та перфоровану ємність зі шнеком і вузлом завантаження твердих органічних відходів, який виконаний з люком, патрубком гідрозатвора і трубчастим елементом у вигляді зрізаного конуса з вікном, крім того, перфорована ємність розміщена в реакторі горизонтально і додатково містить вузол вивантаження зброджених твердих відходів, виконаний аналогічно вузлу завантаження твердих органічних відходів, шнек виконаний із трьох частин, причому центральна частина, що розміщена в перфорованій ємності виконана циліндричною, дві бокові частини, що розміщені у вузлах завантаження твердих органічних відходів і вивантаження зброджених твердих відходів, виконані конічними, а перфорована ємність виконана зі змінною перфорацією, отвори якої зменшуються зверху вниз та вздовж осі від вузла завантаження до вузла вивантаження [Патент на корисну модель 48079 Україна. МПК (2009) С02F 11/04, C02F 3/28. Установка для зброджування твердих та рідких органічних відходів з одержанням біогазу і добрива / Г.Є. Мовсесов, О.О. Ляшенко, Т.В. Сюркалова (Україна) - Заявка № u200908171; Заявлено 03.08.09; Опубл. 10.03.10]. В даній установці поєднано зброджування твердих та рідких органічних відходів, причому частка зброджування твердої фракції незначна, тому при зброджуванні лише твердих органічних відходів такий тип реактора є неефективним. Відома також біогазова установка, яка містить резервуар, що накритий каркасом теплиці, підігрівач біомаси, трубу споживача, пропелерну мішалку, розміщену на валу, бункер завантаження біомаси з шиберною заслінкою, крім того, в неї введено вихідний патрубок з шиберною заслінкою, дно реактора сконструйоване з нахилом в сторону вихідного патрубка, резервуар поділений вертикальними перегородками із поворотними затворами на камеру первинного зброджування, камеру доброджування і камеру остаточного зброджування, пропелерна мішалка розташована горизонтально, а підігрівач біомаси розміщений на валу в камерах первинного зброджування і доброджування, труба споживача обладнана запірним вентилем, зворотним та запобіжним клапанами і манометром [Патент на корисну модель 43263 Україна. МПК (2009) С 02 F 11/04. Біогазова установка / Г.С. Ратушняк, К.В. Анохіна (Україна) Заявка № u200902331; Заявлено 16.03.09; Опубл. 10.08.09]. Ця біогазова установка вважається установкою безперервної дії, оскільки наявне тристадійне бродіння сировини. Вертикальна пропелерна мішалка, що розміщена на валу не забезпечує високої якості перемішування, оскільки нижня частина камери зброджування нею не охоплюється, в результаті цього мінеральна складова біосировини утворює осад, який в свою чергу забиває отвори між камерами, що призводить до необхідності зупинення реактора та його очищення. Найбільш близьким до пропонованого є метантенк, що містить горизонтальний зовнішній корпус, наповнений рідиною, циліндричний реактор, закріплений у зовнішньому корпусі з можливістю обертання навколо своєї геометричної осі, перегородку продовжену у патрубку для відводу органічної маси на відстань не менше, ніж до торця патрубка для відводу органічної маси, патрубки для підводу й відводу органічної маси, суміщені із віссю обертання циліндричного реактора, патрубок для відводу біогазу та вивантажувальну камеру, з'єднану з патрубком для відводу органічної маси, при цьому патрубок для відводу органічної маси має діаметр, більший, ніж патрубок для підводу органічної маси, патрубок для відводу біогазу встановлений у верхній частині вивантажувальної камери, крім того, перегородка виконана у вигляді рухомих пластин з можливістю радіального переміщення [Патент на винахід 110077 Україна. МПК (2006) С02F 11/04, C02F 3/28. Метантенк / Г.А. Голуб, С.М. Кухарець (Україна) Заявка № а201409259; Заявлено 19.08.14; Опубл. 10.11.15]. В цьому метантенку лопатки для перемішування біосировини прикріплені до внутрішньої поверхні обертового реактора. При постійному обертанні реактора цей метод перемішування буде спрацьовувати, а якщо реактор буде працювати в режимі зупинок, тоді тверда фракція буде осідати на дно та бокові поверхні лопаток, що негативно вплине на процес перемішування і процес отримання біогазу. До того ж конструкція реактора не забезпечує вивантаження збродженої біомаси в повному обсязі за рахунок складної системи патрубків, в реакторі залишається піщаний осад, який забиває реактор і зменшує об'єм робочої камери при наступному зброджуванні. Задачею винаходу є забезпечення безперервного процесу зброджування пастоподібних субстратів при використані біомаси із харчових відходів. Поставлена задача вирішується завдяки тому, що біогазовий реактор для твердофазної ферментації, що містить горизонтальний циліндричний корпус, лопатки для перемішування біомаси у вигляді рухомих пластин із можливістю радіального переміщення, гвинтові 1 UA 113264 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 транспортери для завантаження біосировини та вивантаження збродженої біомаси з можливістю її розділення на тверду та рідку фракції, патрубок для відводу біогазу, а також пристрій для інокуляції біомаси, причому лопатки для перемішування біомаси у вигляді рухомих пластин із можливістю радіального переміщення, встановлені з можливістю переміщення вздовж внутрішньої поверхні горизонтального циліндричного корпусу і в сукупності з центральним горизонтальним валом утворюють обертово-лопатевий механізм, у якому принаймні на одній із торцевих поверхонь, по зовнішньому контуру, закріплений кільцевий ланцюг, що охоплює привідну зірочку, яка закріплена з можливістю входження в зачеплення з кільцевим ланцюгом. Завдяки тому, що лопатки для перемішування біомаси у вигляді рухомих пластин із можливістю радіального переміщення, встановленні з можливістю переміщення вздовж внутрішньої поверхні горизонтального циліндричного корпусу і в сукупності з центральним горизонтальним валом утворюють обертово-лопатевий механізм дозволяє якісно впливати на процес перемішування та унеможливлює розшарування біосировини. Завдяки тому, що обертово-лопатевий механізм, у якому принаймні на одній із торцевих поверхонь, по зовнішньому контуру закріплений кільцевий ланцюг, що охоплює привідну зірочку, яка напряму з'єднана з електроприводом, відбувається процес обертання барабана мішалки, що дозволяє мінімізувати енерговитрати на перемішування біомаси. На Фіг. 1 приведено схематичне зображення загального вигляду біогазового реактора для твердофазної ферментації, а на Фіг. 2 його переріз у вертикальній площині. Біогазовий реактор для твердофазної ферментації містить горизонтальний циліндричний корпус 1, лопатки 2 для перемішування біомаси у вигляді рухомих пластин із можливістю радіального переміщення, гвинтові транспортери 3, 4, 5 для завантаження біосировини та вивантаження збродженої біомаси з можливістю її розділення на тверду та рідку фракції, патрубок 6 для відводу біогазу, а також пристрій для інокуляції біомаси 7, причому лопатки 2 для перемішування біомаси у вигляді рухомих пластин із можливістю радіального переміщення, встановлені з можливістю переміщення вздовж внутрішньої поверхні горизонтального циліндричного корпусу 1 і в сукупності з центральним горизонтальним валом 8 утворюють обертово-лопатевий механізм 9, у якому принаймні на одній із торцевих поверхонь, по зовнішньому контуру, закріплений кільцевий ланцюг 10, що охоплює привідну зірочку 11, яка закріплена з можливістю входження в зачеплення з кільцевим ланцюгом. Реактор також містить бункер 12 для завантаження біомаси. Гвинтовий транспортер 3 для завантаження біосировини з'єднаний з горизонтальним циліндричним корпусом 1 патрубком 13. Гвинтові транспортери 4 та 5, що служать для вивантаження збродженої біомаси з'єднані між собою камерою 14. Днище гвинтового транспортера 5 виконане з отворами для відділення рідкої фракції, відповідно під цим транспортером знаходиться камера 15 збору рідкої збродженої фракції з патрубком 16 для видалення рідкої біомаси. На торцевих поверхнях горизонтального циліндричного корпусу 1 знаходяться люки 17 та 18. Для подрібнення біомаси використовується подрібнювач біосировини 19. Подрібнена в пристрою 19 біосировина потрапляє до бункера 12 і за допомогою гвинтового транспортера 3 через патрубок 13 потрапляє в реактор. Перемішування біомаси здійснюється за рахунок роботи обертово-лопатевого механізму 9, який приводиться в дію від електроприводу. Одночасно з наповненням реактора біомасою через пристрій для інокуляції біомаси 7 подається інокулянт. Під дією анаеробних мікроорганізмів без доступу повітря проходить біохімічне зброджування органічної біомаси з виділенням біогазу, який через патрубок 6 видаляється з реактора. Органічна маса після зброджування вивантажується з реактора гвинтовим транспортером 4 через камеру 14 та гвинтовим транспортера 5, днище, якого має сітчасту поверхню, через яку виділяється рідка фракція в камеру збору рідкої збродженої фракції 15 та через патрубок 16 видаляється та використовується як інокулянт. При необхідності проведення дезінфекції реактора або його миття використовуються люки 17 та 18, що встановлені на торцевих поверхнях горизонтального циліндричного корпусу 1. Біогазовий реактор для твердофазної ферментації забезпечує безперервний процес зброджування пастоподібних субстратів при використані біомаси із харчових відходів. 55 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 60 Біогазовий реактор для твердофазної ферментації, що містить горизонтальний циліндричний корпус, лопатки для перемішування біомаси у вигляді рухомих пластин із можливістю радіального переміщення, гвинтові транспортери для завантаження біосировини та вивантаження збродженої біомаси з можливістю її розділення на тверду та рідку фракції, 2 UA 113264 C2 5 патрубок для відводу біогазу, а також пристрій для інокуляції біомаси, який відрізняється тим, що лопатки для перемішування біомаси у вигляді рухомих пластин із можливістю радіального переміщення, встановлені з можливістю переміщення вздовж внутрішньої поверхні горизонтального циліндричного корпусу і в сукупності з центральним горизонтальним валом утворюють обертово-лопатевий механізм, у якому принаймні на одній із торцевих поверхонь, по зовнішньому контуру, закріплений кільцевий ланцюг, що охоплює привідну зірочку, яка закріплена з можливістю входження в зачеплення з кільцевим ланцюгом. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3