Біогазова установка

Реферат: Біогазова установка містить резервуар, пустотілий вал з патрубками із реактивними каліброваними соплами, трубу споживача з краном, бункер завантаження та отвір для видалення відпрацьованого субстрату, з'єднаний з валом трубопровід рециркуляції рідини, що містить послідовно з'єднані кран і насос. В резервуарі співвісно розміщений фільтрувальний циліндр з утворенням кільцевої порожнини, з'єднаної з трубопроводом рециркуляції рідини, в якому за насосом встановлено гідродинамічний кавітаційний апарат і регулювальний кран. UA 74796 U (54) БІОГАЗОВА УСТАНОВКА UA 74796 U UA 74796 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до технологічного обладнання для перероблення та утилізації відходів тваринництва з одержанням біогазу та органічних підживлювачів земельних ділянок в присадибних, дачних та фермерських господарствах. Відома конструкція біогазової установки, яка містить резервуар, вал з пермішувальним пристроєм, трубу споживача, бункер завантаження та отвір для видалення відпрацьованого субстрату [Пат. 36453U Україна, МПК (2006) С02 F11/04. Біогазова установка / Ратушняк Г.С., Анохіна К.В.; заявник та патентовласник Вінницький національний технічний університет. № U200806844; заявл. 19.05.2008; опубл. 27.10.2008, Бюл. № 20/2008]. Недоліком розглянутої конструкції біогазової установки є невисока продуктивність, обумовлена низькою ефективністю перемішування біомаси. Як відомо, перемішування збродженої маси в реакторі підвищує ефективність роботи біогазових установок і забезпечує, зокрема, вивільнення біогазу. Перемішування може здійснюватись механічними мішалками, біогазом, що барботується через товщу сировини, і перекачуванням сировини з однієї зони реактора в іншу [Любін М.В. Основи розрахунку систем засобів перемішування органічних відходів в біогазових установках [Текст] / М.В. Любін // Вібрації в техніці та технологіях.-2011. - № 1 (61). - С. 146-153]. За прототип вибрано біогазову установку, яка містить резервуар, пустотілий вал з патрубками із реактивними каліброваними соплами, трубу споживача з краном, бункер завантаження та отвір для видалення відпрацьованого субстрату, з'єднаний з валом трубопровід рециркуляції рідини, що містить послідовно з'єднані кран, насос і підігрівач [Пат. 49746 U Україна, МПК (2009) С 02F11/04 Біогазова установка / Ратушняк Г.С., Анохіна К.В.; заявник та патентовласник Вінницький національний технічний університет. № U200911674; заявл. 16.11.2009, опубл. 11.05.2010, Бірл. № 9/2010]. Недоліком прототипу є недостатня продуктивність через невисоку ефективність перемішування, обумовлену нерівномірністю засмоктування рідини насосом в трубопровід рециркуляції, а також додаткові енерговитрати, пов'язані з підігріванням рідини в підігрівачі. Крім того, при експлуатації прототипу можливе забивання каліброваних сопел часточками біомаси. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалення біогазової установки, в якій, шляхом зміни її конструкції, підвищується продуктивність внаслідок поліпшення умов перемішування, а також знижуються енерговитрати. Поставлена задача вирішується тим, що в біогазовій установці, яка містить резервуар, пустотілий вал з патрубками із реактивними каліброваними соплами, трубу споживача з краном, бункер завантаження та отвір для видалення відпрацьованого субстрату, з'єднаний з валом трубопровід рециркуляції рідини, що містить послідовно з'єднані кран і насос, відповідно до корисної моделі, в резервуарі співвісно розміщено фільтрувальний циліндр з утворенням кільцевої порожнини, з'єднаної з трубопроводом рециркуляції рідини, в якому за насосом встановлено гідродинамічний кавітаційний апарат і регулювальний кран. Фізико-механічні явища, які супроводжують гідродинамічну кавітацію, є ефективним засобом ударно-хвильової дії на середовище. Вона здійснюється при проходженні потоку рідини через гідродинамічні кавітаційні апарати (ГКА). Використання кавітаційного оброблення дозволяє не тільки подрібнити часточки біомаси, що можуть попасти в рідину і "забити" калібровані сопла, але й нагрівати рідину при її перекачуванні по циркуляційному контуру [Федоткин И.М. Кавитация: кавитационная техника и технология, их использование в промышленности [Текст]/ И.М. Федоткин, И.С. Гулый. - К.: Полиграфкнига.-839 с. ISBN 966-530-041-5]. В запропонованій корисній моделі - біогазовій установці - оброблення біомаси здійснюється наступним чином. Відходи тваринництва через завантажувальний бункер подаються в резервуар і надходять у фільтрувальний циліндр, співвісно встановлений в резервуарі. Рідина, що міститься у відходах, через фільтраційні канали перетікає в кільцеву порожнину між фільтрувальним циліндром і резервуаром. Накопичуючись в кільцевій порожнині, рідина викачується насосом, проходить через гідродинамічний кавітаційний апарат (ГКА) і подається в пустотілий вал. Витікаючи під тиском через встановлені на патрубках калібровані сопла, рідина забезпечує обертовий рух вала з патрубками і тим самим перемішування субстрату. Завдяки цьому інтенсифікується процес бродіння і виділення біогазу прискорюється. При проходженні рідини через ГКА, внаслідок високої ерозійної активності колапсуючих кавітаційних бульбашок, часточки біомаси інтенсивно подрібнюються. При цьому практично унеможливлюється "забивання" каліброваних сопел, що підвищує експлуатаційну надійність каліброваних сопел та ефективність роботи біогазової установки. Крім того, постійне прокачування рідини через ГКА по трубопроводу циркуляції, сприяє підвищенню температури оброблюваного середовища. 1 UA 74796 U 5 10 15 20 25 30 35 За таких умов підвищується температура оброблюваної сировини, що дозволяє відмовитись від зовнішнього підведення теплової енергії і таким чином суттєво зменшити питомі енерговитрати на одержання кінцевих продуктів. Ступінь кавітації, а, відповідно, ступінь подрібнення і режим нагрівання регулюються за допомогою регулювального крана, встановленого в трубопроводі циркуляції за ГКА. Одержаний біогаз відводиться через трубу споживача, а відпрацьований субстрат вилучається через отвір в нижній частині біогазової установки. Таким чином, використання запропонованої корисної моделі дозволяє реалізувати встановлену задачу вдосконалення корисної моделі. Суть запропонованої корисної моделі пояснюється кресленням, на якому зображена її принципова схема. Корисна модель містить резервуар 1, в якому співвісно встановлено фільтрувальний циліндр 2 з утворенням між ними кільцевої порожнини 3. В фільтрувальному циліндрі 2 встановлено пустотілий вал 6 з радіальними патрубками 4, на яких розміщено калібровані сопла 5. Кільцева порожнина 3 сполучена з трубопроводом рециркуляції рідини, який містить послідовно з'єднані кран 12, насос 11, гідродинамічний кавітаційний апарат 10 і регулювальний кран 9. Подача відходів тваринництва на оброблення здійснюється через бункер завантаження 8, а відпрацьований субстрат видаляється через отвір 13. Для відведення одержаного біогазу передбачена труба споживача 7 з краном. Корисна модель працює таким чином. Відходи тваринництва через завантажувальний бункер 8 подають в резервуар 1 і попадають у фільтрувальний циліндр 2, співвісно встановлений в резервуарі 1. Рідина, що міститься у відходах, через фільтраційні канали в циліндрі 2 перетікає в кільцеву порожнину 3, звідки викачується насосом 11, проходить через ГКА 10 і подається в пустотілий вал 6 з радіальними патрубками 4, на яких розміщені калібровані сопла 5. Витікаючи під тиском з сопел 5, рідина забезпечує обертовий рух валу 6 з патрубками 4, чим забезпечується перемішування субстрату, інтенсифікується процес бродіння і прискорюється виділення біогазу. При прокачуванні рідини насосом 11 через ГКА 10 подрібнюються часточки біомаси, які потрапили в рідину через фільтраційні канали фільтрувального циліндра 2. За таких умов унеможливлюється "забивання" каліброваних сопел 5, а багатократне прокачування рідини через ГКА 10 по трубопроводу рециркуляції сприяє її нагріванню, що дозволяє відмовитися від додаткових енерговитрат на нагрівання рідини в нагрівачі. Одержаний біогаз відводиться через трубу споживача 7 з краном, а відпрацьований субстрат - через отвір 13. Використання запропонованої корисної моделі для перероблення та утилізації відходів тваринництва дозволяє підвищити продуктивність біогазової установки і знизити питомі енерговитрати. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 Біогазова установка, яка містить резервуар, пустотілий вал з патрубками із реактивними каліброваними соплами, трубу споживача з краном, бункер завантаження та отвір для видалення відпрацьованого субстрату, з'єднаний з валом трубопровід рециркуляції рідини, що містить послідовно з'єднані кран і насос, яка відрізняється тим, що в резервуарі співвісно розміщений фільтрувальний циліндр з утворенням кільцевої порожнини, з'єднаної з трубопроводом рециркуляції рідини, в якому за насосом встановлено гідродинамічний кавітаційний апарат і регулювальний кран. 2 UA 74796 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3