Установка метанового зброджування біомаси

1. Установка для метанового сбраживания биомассы, содержащая узел подготовки сырья, метантенк, трубопроводные системы перекачки, средства автоматического регулирования и приспособления для отвода биогаза, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что установка содержит, размещенные раздельно питатель-подготовитель, подогреватель и нагревательные элементы узла подготовки сырья, при этом эти узлы соединены трубопроводами и образуют две последовательные системы п е р е к а ч к и , п е р в у ю и з питателя-подготовителя и вторую - из подогревателя и метантенка. соответственно, и одну циклическую систему - из подогревателя и нагревательных элементов узла подготовки среды, причем каждая система перекачки снабжена насосом, а установка - отделителем жидкой фракции, соединенным последовательно с метантенком. 2. Установка п о п . 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что отделитель жидкой фракции включает усреднитель потока, центрифугуй накопитель фугата, соединенные трубопроводами с метзнтенком и образующие последовательную систему перекачки, состоящую из накопителя фугата, метантенка и усреднителя и/или центрифуги, и циклическую систему п е р е к а ч к и через усреднитель потока, причем каждая из систем снабжена насосом. Изобретение касается установки для метанового сбраживания биомассы и может быть использовано в сельском хозяйстве для утилизации отходов животного и растительного происхождения с получением биогаза и органических удобрений. тель, метантенк, системы перекачки, разделения переработанного сырья, системы перекачки включают трубопровод ды, соединяющие приемник-накопитель через насос непосредственно с метантенком, а также трубопровод, соединяющий через насос среднюю часть метантенка с ЙГО иижней частью, трубопровод, соединяющий через т е п л о о б м е н н и к с р е д н ю ю часть метантенка с его нижней частью, трубопроводы, соединяющие слив метантенка с осветлителем, а узел разделении содержит Установка для метанового ссаживания биомассы и получения удобрений и биогаза известны. Известна установка метамоеого сбраживания (1), содержащая приемник-накопи 11139 последовательно соединенные осветлитель, насос, центрифугу и хранилище фугата. Описанная установка че обеспечивает подачу свежих порций сырья в мэтантенк подогретыми до необходимой температуры, 5 вследствие чего возникает разность температур между свежей порцией сырья и сбраж и в а е м о й в м е т а н т е н к е массой, что отрицательно сказывается на процессе метакогснеза, так как подавляется жизнедся- 10 тельность бактерий. Наиболее близким к заявляемому техническому решению яэляется установча для получения метана (2). Указанная установка содержит узел подготовки сырья, мета- 15 нтенк, системы перекачки, средства автоматического регулирования и приспособления для отвода биогаза. Питатель-подготовитель, подогреватель и нагревательные элементы узла подготовки сырья конструктивно 20 выполнены как единое целое, а системы перекачки сырья из питателя-накопителя в подогреватель, из подогревателя через нагревательные элементы назад в подогреватель, из подогревателя в метантенк, а так- 25 же замкнутая система трубопроводов метантенка для перемешивания его содержимого выполнены в виде сообщающихся трубопроводов, совмещающих разные функции и снабженные с этой целью доумя об- 30 щими для разных систем п е р е к а ч к и насосами с двух- и трехходовыми клапанами. Указанный насосы и клапаны приводятся в действие системой автоматического ре- 35 гулировзния, которой приходится согласовывать и координировать слишком большое для надежной работы число разнородных параметров-это: соотношение обьемов в подготовителе и метантенке, нагрев 40 сырья до заданной температуры п строго ограниченное для этого время, обеспечение заданной степени турбулизации сбраживае**.сй массы в метантенке и связанные с этим ограничения на продолжительность переме- 45 шивания (Прототип:патонт РСТ 33/00476, стр 3, строки 3-35), а также строгое соблюдение условия длительности пребывания сырья в насосах (до 15 минут) (там же. стр.4, строка 10) и т.п. Е0 Несоблюдение одного любого из условий нормальной работы, являющихся для работоспособности установки-прототипа обязательными, обуславливают высокую степень вероятности ее выхода из строя. 55 Например, совмещение функции разных систем перекачки, а также наличие в них даухи трехходовых клапанов в сочетании с повышенной вязкостью (6-12% твердой фазы) обрабатываемого сырья обуславливают вероятность забивания какого-нибудь одного, любого, трубопровода и/или клапана и, следовательно, выхода из строя ьсех систем перекачки. Кроме того, неравномерное чередование по времени простоя (более длительного, чем время прохождения) и прохождения по трубам вязкого сырья неизменно сопровождается обрастанием трубных сі енокплотмыми отложениями, постепенно сужающими проходное сечение труб. При этом невозможно реализовать в полной мере эффективность работы установки. Целью заявляемого технического решения является повышение производительности за счет более полного сбраживаний сырья, а также надежности работы установки метанового сбраживания. Указанная цель достигается тем, что в установке метанового сбраживания, содержащей узел подготовки сырья, метантенк, трубопроводные; системы перекачки, средства автоматического регулирования и приспособление для отвода биогаза, согласно изобретению, питатель-подготовитель, подогреватель и нагревательные элементы узла подготовки сырья размещены раздельно, при этом эти узлы соединены трубопроводами и образуют две последовательные системы перекачки, первую из питателя-подготовителя и подогревателя, вторую - из подогреаагеля л метантенка, соответственно, и одну циклическую систем у - из подогревателя и нагревательных элементов узла подготовки сырья, причем каждая система перекачки снабжена насосом, а установка - отделителем жидкой фракции, соединенным последовательно с мета нтенк ом. Кроме того, указанная цель достигается тем, что отделитель жидкой фракции включает усреднитель потока, центрифугу и накопитель фугатп, соединенные трубопроводами с мстантенком и образующие последовательную систему перекачки, состоящую из накопителя, фугота, метантенка и усреднителя и/или центрифуги, и циклическую систему п е р е к а ч к и через усреднитель потока, причем каждая из систем снабжена насосом. Раздельное выполнение питателя-подготовителя, подогревателя и нагревательных элементов позволило исключить возможное взаимное тепловое влияние перечисленных узлов на температурные датчики, регулирующие работу систем перекачки, и тем самым повысить надежность автоматической системы регулирования заявляемой установки. Раздельное выполнение и размещение трубопроводных систем перекачки сырья 11139 6 позволило исключить возможность забипациклическую систему - из подогревать і* и ния трубопроводов в местах, где в известнагревательный ^ементав узла ном устройство размещены запорные сырья, причем каждая система приспособления (клапаны, вентили и т.п) и снабжена насосом, а установка повышена вероятность образования нв В лем жидкой фракции, соединенным послестенках труб отложений, и тем самым повыдовательно с метантенком и включающим сить надежность работы установки. усреднитель потока, центрифуг и накопитель фуг&та, соединенные трубопроводами с Отсутствие запорных приспособлений метантенком и образующее последовать .*обеспечило увеличение скорости циркуляции гырья по трубам и, следовательно, ин- 10 ную систему перзкачки, состоящую из ь?&опителя фугата, метантанка и усреднителя тенсифккацию перемешивания и и/или центрифуги, и циклическую систему гомогенизации. перекачки через усреднитель потока, приБлагодаря интенсивному перемешивачем ка;кдая из СИСТРА снабжена насосом. нию и гомогенизации поступающего в подогреватель субстрата обеспечивается 1S Отличительный признак, заключеющийповышение скорости его нагревания до неся в дополнительном подключении к метаобходимой температуры, что дало возможнтенку отделителя жидкой фракции, ность уменьшить объем подаваемых ІЗ соединенного последовательно с последметантенк порций подготовительного сырья ним, известен из (1). с объема 1 /10 объема метантенка (2) до 20 Однако в отличие от известного техниче1/100 объема метантенка. Поскольку адапского решения, согласно которому указантация бактерий, содержащихся в метактенный отделитель предназначен только для ке, к свежей порции сырья происходит тем получения твердого удобрения, в заявляебыстрее, ЧЙм меньше эта порция, то тем самой установі'? отделитель жидкой фракции мым обеспечено повышение интенсифика- 25 выполняет не присущую изоестному техниции процесса сбраживания и, ческому решению функцию: обеспечивает следовательно, эффективности работы устапромывной жидкостью трубопроводы метановки. нтенка, центрифуг и усреднителе патока и, кроме того, обеспечивает дображивание чаКроме того, раздельное выполнение и размещение трубопроводных систем пере- 30 сти переработанного сырья, которым является фугат, а метантенке. качки сырья позволила сократить до двух количество параметров, определяющих усПопученный при этом технический реловия работы установки посредством автозультат, обуслазлнвающий достижение поматического регулирования - это ложительного эффектз, имеет температура сырья и его расход. Таким об- 35 специфический характер и не присущ изверазом, число факторов, влияющих на срабастному техническому решению, что пезволлтывание или остановку систем перекамки, ет сделать вывод о соответствии критерию уменьшено до дсух и, следовательно, веро"существенные отличия". ятность выхода указанных систем из строя Заявленное техническое решение иллюсведена к минимуму. 40 стрируется чертежом. Дополнительный отделитель жидкой Установка содержит систему наеозоудафракции переработанного в метантекке ления 1 с фермы, соединенную с питзтелймсырья соединен трубопрсподами с трубной подготовителем 2, снабженный мешанкой 3 системой метаитекка и благодаря этому и погружки:* насосом 1, который соедини!! обеспечивает ее прокыоку жидкой фрак- 45 трубопроводом 5 черео лопушку Є с подогрецией переработанного сырья - фугатом, в вателем?. Подогреватель 7 сиабАензомк.іурезультате чего снижена до минимума ветой циклической системой передачки роятность забивания этой системы (i t слевключающей трубопровод 8 подачи сырья и?, довательно, повышена надежность ее подогревателя 7 к насосу 9, трубппропед 10 работы. 50 подачи сырья от насоса 9 в нагреватели И. размещенные в нагревательном блэке 12> Отличительными пркэнаксми предлагапредставляющем собой резервуар с г^ргчг*^ емой установки для метанового сбраживаводой, трубопровод 13, соединяющий нагрения ЯЭЛРЮТСЯ раздельное размещение ватели 11 в блоке 12 с подогревателем 7, а питатепя-подготовителя, подогревателя и нагревательных элементов, при этом ука- 55 также системой перекачки, зг''*чаюпгГї трубопровод 14, соединяющий подогреваззнные узлы содо мены трубопроводами и тель с насосом 15, трубопровод 10 соединяобразует доз послсдоьатеяные системы ющий насос 15 с метантенком 17. Ме:-а*,~ечк перекачки, первую - из литзгеія-подготови17 снабжен системой нагревателей 1S, разтеля и Г5одогрог,ятеля и вторую - из подогремещенных в нижней части мєтантенка Т7 и вателя и метантенка, соответственно, и одну 11139 соединенных трубопроводами 19 и 2С с трубопроводами 21 и 22, соединяющими нагревательный блок 12 с системой изгривателей 23 в котле 24, а также замкнутой системой перемешивания, включающей трубопровод Ь 25, соединяющий нижнюю часть метантенка 17 с насосом 26, насос 26 и трубопровод 27, соединяющий насос 26 с метантенком 17 в его средней части, и систему перекачки, содержащую трубопровод 28, соединяющий 10 нижнюю часть метангєнка 17 с усреднителем потока 29 по принципу сообщающихся сосудов. Верхняя часть метантенка 17 соединена газоотводным трубопроводом 30 чероэ влагоотделитель 31 со сборником 32 15 биогаза. Сборник 32 бногзза соединен трубопроводом 33 через огнепреградитель 34 с котлом 24, а трубопровод 35 соединяет подогреватель 7 с газоотоодом 30 для биогаза. Отделитель жидкой фракции содержит усреднитель потока 29, центрифуги 36, соединенных с ним трубопроводом 37 с возможностью подачи отферментированного сырья на обе центрифуги 36, транспортер 37, сборник фугата 38, соединенный с центрифугой 36, размещенной под усреднителем потока 29, трубопроводами 39 и 40, замкнутую систему перекачки, включающую трубопровод 4 1 , соединяющий усреднитель потока 29 с насосом 42, насос 42 и трубопровод 43, систему перекачки, включающую трубопровод 44, соединяющий сборник фугата 38 с насосом 45, трубопровод 46, соединяющий насос 45 с верхней частью метантенка 17 с возможностью подключения к усреднителю потока 29 посредством трубопровода 46, систему перекачки, содержащую трубопровод 47, и систему перекачки, с о д е р ж а щ у ю т р у б о п р о в о д 48, соединяющий сборник фугата 38 с насосом 49, насос 49, трубопровод 50, соединяющий насос 49 с другими системами животнооодчоского комплекса. Установка работает следующим образом. Сборник 1 обеспечивает поступление отходов животного и растительного происхождения в питатепь-подготовитель 2, где мешалка 3 гомогенизирует массу сырья. Погружной насос 4 обеспечивает подачу сырья по трубопроводу 5 через ловушку 6 в подогреватель 7, который нагревает сырье до заданной температуры, в частности, до 52°С. По наполнении подогревателя 7 автоматически включается насос 9, который перекачиваит сырье по трубопроводу 13, через Спок нагревателей 11, трубопровод 10 и трубопровод 8 по замкнутому циклу с целью его нагрева и перемешивания, нагрев сырья в 20 25 30 35 40 подогрряйгелях 11 осуществляет нагревательный блок 12, воду дл.-* которого наї ревиет котел 24 за счет с ж и г а х и я часті*. полученного биогаза. По достижении м-іссой сырья я подогревателе температуры заданного значения температурный датчик {на чертеже не показан) включает насос 15, который перекачивает о п р е д е л е н н у ю часть сырья по трубопроводам 14 if 16 в метантонк 17. Pipit этом отферментированная масса сырья по принципу сообщающихся сосудов выдавлмпается через трубопровод 28 Й усреднитель потока 29. После подачи определенной части сырья в метантенк 17 насос 15 автоматически отключается it включается насос 4, который догружает подогреватель 7 до полного объема. При полном заполнении подогревателя 7 автоматически откло и ается насос 4 и включаете» насос 9, который перекачивает сырье по замкнутой системе через подогреватели 11. По достижении массой сырья в подогревателе 7 заданной температуры температурный датчик (на чертеже не показан) снова отключает насос 9 и включает наесс 15, который опять перекачивает сырье в метантенк 17. Таким образом осуществляется автоматическая подача подготовленного сырья в метантенк м е л к и м и порциями. Содержимое метантенка 17 перемешивается ньсосом 26, который периодически перекаливает ферментирующееся сырье через трубопроводы 25 и 27 из нижней части метэнтенка 17 в его среднюю часть. Нагреватели 18 поддерживают температуру в метантенке благодаря циркуляции через них горячей соды, подэааемой по трубам 19, 20 и 21, 22 из нзгреэаголеЛ 23 котлз 24. Образующийся п мвтантенед 17 и подогревателе 7 бмогаз отводится из метантенка 17 по трубопроводу 30 через влагоотделитель 31 в сборник 32, откуда далее поступает на потребительские нужды. Трубопровод 35 45 обеспечивает подвод биогаза из подогревателя 7. где начинается его образование, к трубопроводу 30. Отфермвотированная масса сырья попадает Й усреднитель потока 29, гомогенизи50 руется со шламом, образующимся после доочистки фугата (узел доочистки на схема не показан) и поступающим в усреднитель потока 29 по трубопроводу 47. Гомогенизация происходит благодаря периодической 55 перекачке массы по трубам 41 и 43 насосом 42. Гомогенизированная масса самотеком поступает на центрифуги 36, которые разделяют ее на жидкую (фугат) и твердую (шлам) фракции. Из центрифуг 36 шлам вигружеется на транспортер 37 и удаляется для ис 9 11139 пользования в качестве органического удобрения. Фугат по трубопроводам 39 и 40 поступзет Й сборвіик 37t откуда насосом 45 как промывочпзя жидкость подается по трубопроводам 44 и 46 в метантрнк 17, в усреднитель еіотокз и дяяе© самотеком а центрифуга Промывка трубных систем метантенїса 17 осущеетз/іязтся кратковременно м Г>еэ возЕрата фугата в сборник 38. Благодаря частичному возврату фугата 10 скова в метамтемк на дабражлвание устаіга обеспечивает в целом повышение сте Упорядник Замовлення 4049 10 пени сбражиаанчз сырья. В результате поставленная цель - повышение производительности работы установки - достигается благодаря повышению степени использозания сырья и улучшению условий жизнедеятельности анаэробных бяктерий. Кроме того, отпадает необходимость ИСЛСЯЬ-ЗОЕЗТЬ для npOf-їьзЕки трубных ..истом установки аоду из системы водоснабжения, что гюззо^яет упростить эту систему и повысить степень автономности жиоотноводческого комплек Техред М.Моргентал Коректор М. Керецмзн Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254G55, ГСП, КиТв-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство , м. Ужгород, вул.Гагаріна, 101