Лабораторна біогазова установка

Реферат: Лабораторна біогазова установка містить електропривод з лопатевою або якірною, або рамною мішалкою, що встановлена вертикально, реактори, водяну рубашку з геном всередині та регулятором температури, трубопроводи. Установка містить газгольдери мокрого типу для накопичення та контролю виходу біогазу або водню. Перемішування проводиться постійно, частота обертів мішалки встановлюється в залежності від виду сировини і змінюється автоматично в кожному реакторі за рахунок регуляторів обертів мішалки, також використовується ущільнення типу "стакан в стакані" з можливістю запобігання втрат біогазу через привід. UA 98656 U (54) ЛАБОРАТОРНА БІОГАЗОВА УСТАНОВКА UA 98656 U UA 98656 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до біотехнології, а саме біотехнологічної переробки відходів різного походження для одержання біогазу або водню. Відома "Біогазова установка" [патент України на корисну модель № 18101 U, МПК C02F 11/04, 2006], яка складається з реактора, системи завантаження і вивантаження субстрату, системи газовідводу і його зберігання, теплоізоляціної оболонки. Перемішування субстрату здійснюється поперечними лопатками, які прикріплені до вала, при обертанні герметичної циліндричної ємності реактора навколо осі циліндра. Недоліком наведеної вище конструкції являється те, що при запропонованій системі розвантаження не відбувається повного вивантаження біомаси. Система обігріву знаходиться з одного боку, що зменшує площу тепловіддачі, і, відповідно, зменшує процес нагрівання вмісту реактора. Установка, пропонується для промислового або побутового використання, а системи розраховані на великі об'єми, що унеможливлює їх використання для науково-дослідної діяльності в лабораторних умовах. Відомий також "Біогазовий реактор" [патент України на корисну модель № 57360 U, МПК C02F 1 1/04, 2011], що складається з резервуарів з патрубками для завантажування, розвантажування сировини та виходу біогазу. Система підігріву виготовлена у вигляді Uподібної трубки і розташована всередині реактора. Реактор оснащений зовнішнім теплоізолюючим шаром. Засіб для перемішування виготовлений у вигляді вала з пластинами і розташований горизонтально в центральній частині реактора. Недоліком установки є те, що реактор має зони застою сировини під час перемішування по кутам, також недоліком є використання труби передавлювання для вивантаження реактора за допомогою насоса. Найбільш близьким за технічною суттю до апарату, що пропонується, є "Лабораторна установка для отримання біогазу" (патент України на корисну модель № 69130 U, МПК C02F 1 1/04, C10L 5/00, 2012). Лабораторна установка для отримання біогазу складається з термокамери, в яку вміщено резервуар-генератор, обладнаний нагрівачем, газозбірником. Як резервуар-генератор 3 використовують скляну банку об'ємом 3 дм , герметично закриту кришкою з гумовою прокладкою та краном, який з'єднаним з газозбірником, яким являється скляна банка з водою 3 об'ємом 2 дм . Недоліком вище зазначеної установки є те, що в наведеному пристрої відбувається нерівномірний нагрів сировини, оскільки нагрівальний елемент знаходиться під реактором. Також відсутній пристрій для перемішування середовища реактора, що призводить до утворення кірки на поверхні субстрату, нерівномірного надходження живильних речовин до мікроорганізмів, та нерівномірних теплообмінних і масо-обмінних процесів, що призводить до зменшення виходу біогазу. В основу корисної моделі поставлена задача покращення теплообмінних та масо-обмінних процесів за рахунок контрольованої системи підігріву та інтенсивності перемішування; контролю виходу біогазу або водню в процесі зброджування за рахунок проградуйованих газгольдерів мокрого типу. Поставлена задача вирішується тим, що установка для одержання біогазу або водню в лабораторних умовах містить електропривод з лопатевою або якірною, або рамною мішалкою, що встановлена вертикально, реактори, водяну рубашку з теном всередині та регулятором температури, трубопроводи, згідно з корисною моделлю, установка містить газгольдери мокрого типу для накопичення та контролю виходу біогазу або водню, перемішування проводиться постійно, частота обертів мішалки встановлюється в залежності від виду сировини і змінюється автоматично в кожному реакторі за рахунок регуляторів обертів мішалки, та використовується ущільнення типу "стакан в стакані" задля запобігання втрат біогазу через привід. Також перевагою даного рішення є те, що можливо одночасно використовувати декілька реакторів, що дає змогу проводити процес бродіння різних субстратів, зменшуючи час дослідження. Заявлена лабораторна біогазова установка компактна та малогабаритна, створення даної конструкції економічно недороге. На кресленні наведено схему лабораторної біогазової установки. Реактор 1 завантажують один раз на період зброджування. Після завантаження реактор закривається кришкою, в яку вмонтовано перемішуючий пристрій та штуцер для виходу біогазу. Проміжок між кришкою та реактором герметизують силіконовим герметиком задля попередження втрат газу. Як привід використовується привід гістерезисного типу. Для запуску асинхронного приводу використовується конденсатор не нижче 4 мФ. Корпус приводу повинен 1 UA 98656 U 5 10 15 20 25 бути заземлений для попередження самозаймання біогазу в установці. До герметичного вводу 2, котрий розташований на кришці реактора, приєднано патрубок 3, який через трійник 4 з'єднаний з патрубком 5 для надходження або водню до газгольдера мокрого типу 7 через герметичний ввід 6. Газгольдер складається з нерухомої частини 7, що заповнений водою та рухомої частини 8, яка являє собою пластиковий циліндр. Газ, що утворився в процесі зброджування, через герметичний ввід 2, патрубки 3, 5 та трійник 4 потрапляє в газгольдер 7. В результаті утвореного надлишкового тиску біогазу або водню рухома частина 8 піднімається, таким чином накопичуючи в собі біогаз. Рухома частина газгольдера проградуйована. Заповнення газгольдера відбувається при закритому крані 9. Відведення біогазу та відбору проб для аналізу проводиться при відкритому крані 9. Біогаз під вагою рухомої частини газгольдеру 8 виходить через патрубок 5, трійник 4, та патрубок 10, котрий приєднаний до штуцера 11. Реактор обладнаний рубашкою 12, яка заповнюється водою, на дні рубашки знаходиться нагрівальний елемент 15, циркуляція теплоносія проводиться за рахунок насоса 17. Для регулювання температури від 0 °C до 99 °C передбачено реле 13. Для контролю обертів перемішуючого пристрою використовують блок керування 14. Для повної герметизації лабораторного метантенка передбачено ущільнення 16 типу "стакан в стакані", простір між циліндрами (стаканами заповнено гліцерином котрий не пропускає газ до вала мішалки). Установка належить до апаратів анаеробного зброджування твердих та рідких органічних відходів (біомаси) з подальшим отриманням енергоносія - біогазу або водню, і біодобрив, перемішування проводиться постійно, частота обертів мішалки встановлюється в залежності від виду сировини і змінюється автоматично за рахунок регуляторів обертів мішалки в кожному реакторі, також використовується ущільнення типу "стакан в стакані" задля запобігання втрат біогазу через привід. Розроблена установка може використовуватися в проектно-технічних установах, які спеціалізуються на розробці пристроїв та технологій з утилізації сільськогосподарських відходів, а також в науково-технічних установах, що проводять експерименти в сфері виробництва біогазу з органічних відходів з метою удосконалення технологічних рішень. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 Лабораторна біогазова установка, що містить електропривод з лопатевою або якірною, або рамною мішалкою, що встановлена вертикально, реактори, водяну рубашку з геном всередині та регулятором температури, трубопроводи, яка відрізняється тим, що містить газгольдери мокрого типу для накопичення та контролю виходу біогазу або водню, перемішування проводиться постійно, частота обертів мішалки встановлюється в залежності від виду сировини і змінюється автоматично в кожному реакторі за рахунок регуляторів обертів мішалки, також використовується ущільнення типу "стакан в стакані" з можливістю запобігання втрат біогазу через привід. 2 UA 98656 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 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