Установка для виробництва біогазу

Изобретение относится к о б л а с ти переработки органических отходов сельскохозяйственного производства, например навоза и помета животноводческих и птицеводческих ферм, с получением горючего г а з а высококачественных удобрений и обеспечением условий охраны окружающей среды. Целью изобретения янляется повышение производительности установки по и с ходной массе и биогазу. Исходный навоз в емкос"ти I подвергается и з мельчению устройством 3 и перемешиванию ч е р е з струйный насадок 5. Периодически полученная гомогенная масса переключателем 4 направляется в д е с т а о* 1581706 * руктор М тонкого измельчения. Затем масса подается в подогреватель 13, где с помощью теплообменника типа труба в трубе нагревается и подается в реактор 25, в котором происходит процесс сбраживания, интенсифицируемый за счет ЗМЄРВИКОВ и* мешалки с лопастями. Газ собирается г а з г о л ь дером. 1 з . п , ф-лы, 6 ил. Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к технологическим линиям и установкам по п е р е р а ботке в анаэробных условиях органических отходов сельскохозяйственного производства, например навоза и помета животноводческих и птицеводческих ферм, с получением горючего г а з а , высококачественных удобрений и обеспе- 20 чением условий охраны окружающей с р е ды. Целью изобретения является повышение производительности установки по исходной массе и биогазу. На фиг, 1 изображена схема предлагаемой установки при работе с двумя реакторами; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-В на фиг. 1; на фиг. 4 - р а з 30 рея В-В на фиг 2; на фиг. 5 - р а з реэ Г-Г на фиг 3; на фиг. 6 разрез Д-Д на фиг. 3 . Установка производства биогаза при анаэробной переработке органичес- 35 ких отходов, например навоза и помет а , содержит емкость 1 исходной о р г а нической массы (навозосборник), в котором установлен полупсгружной насос 2 с входным измельчающим устройством 3 и выходным переключателем 4, который направляет поток Либо через струйное гомогенизирующее у с т р о й с т в во 5 (насадок) в приемную емкость 1, либо на распределительное устройст45 во 6 с тремя выходными трубопроводами с управляемой запорной арматурой 7,8,9 (например, шланговые затворы с электроприводом), Циркуляционный трубопровод 7 закольцован на приемную емкость І , трубопровод 9 соединен с емкостью 10 сброженной массы (навозохранилище), а третий трубопровод 8 чеоез деструктор I1 тонкого измельчения связан с подающим тру55 бопроводом 12 подогревателя 13. Подогреватель 13 выполнен в виде термоизолирова,чного горизонтального цилиндра с расположенными по одну с т о рону от вертикальной продольной о с е вой плоскости трубопроводами: верхним подающим 12 и циркуляционным 14, з а борная часть 15 которого встречно установлена на продольной оси направляющего устройства 16 подающего трубопровода 12, представляющего с о бой сегментный іциток, установленный под углом к .выходу подающего трубопровода , циркуляционный трубопровод 14 через насос 17 фекального типа закольцован с открытой в полости подогревателя 13 внутренней трубой 18 нижнего горизонтального д в у х рядного трубчатого теплообменника типа труба в трубе с наружным трубопроводом 19. В верхней части подогревателя 13 в осевой плоскости с п р о тивоположной стороны от заборной ' зоны установлена под острым углом к днищу лопастная мешалка 20 с электродвигателем. В подогревателе 13 по другую сторону от вертикальной оси в нижней его частим расположен отводящий трубопровод 21, связанный через насос-дозатор 22 и регулируемую з а порную арматуру 23 с верхним подающим трубопроводом 24 одного из р е акторов 25* Горизонтальный цилиндрический термоизолированный микробиологический реактор 25 проточного типа снабжен плоскими трубчатыми змеевиками 2 6 , 2 7 , 2 8 , выполненными в виде теплообменников, например, трех трубчатых вертикальных змеевиков с нагревательными трубами. 29, зазоры между которыми больше суммы высоты нагревательного элемента и двойного диаметра вала 30 мешалки. Змеевики установлены так, что п о с ледующий, например 27, смещен по отношению к предыдущему 26 на (0,5+п) шага между нагревательными трубами 29. Мешалка выполнена с решетчатыми лопастями 31, имеющими по периметру зубчатую гребенку. Реактор оборудован гидрозатвором 32, изготовленным с центральной воронкообразной забор 58170Ъ * ' ной трубой 3 3 , смещенной от вертиподом 8 з десті>>кгор П тонкого кальной оси, с двумя в заимоперлендиМЄЛЬЧЙІШЯ, оОсс чечиэаюшш д кулярными коленами 34 и 35, располомеханическое дробление, диспрріироженными т а к , что сливноГ патрубок вание частиц органических веществ до і лежит в вертикальной продольной менее 1 - 2 мм, гомогенизацию и т е р плоскости реактора, который опираетмическую активизацию навозной массы, ся на стойки 36. От сливного патрубчто утуч-цает и ускоряет мае сообщенка проходит коллекторный отводящий ные, сЬизпко-хнмичоские процессы в трубопровод 37 в емкость сброжеиной Ю ней и микробиологическую переработку массы 10 (прифермское навозохранилибактериальны;^и микроорг аиизмами, наще) . Газосборный колпак 38 газопровопример, как па пер^ич^ых с^ацш х дом 39 соединен через насос отбора г идролиоа, кислотообразозаьі.Лз так биогаза А и влагоотделитель 41 с О и на основном этапе метаногекеза. От газгольдером 42, который снабжен J5 измельчителя пасса nccTvnacT no трупредохранительным клапаном 43 и г а бопроводу 1 2 в верхнюю бековук зону зо распределительным устройством А4 подог ревателя 13. Ус тройством 16 п о с газопроводами 45 к внешним потребиток направляется в ту же боковую, теля ч и к Гпзов ой горелке Бодонаг репротивоположную нижнюю зоьу подогрева тельного кої ла 46 г, арматурой. X) вагелл 13, где установлен циркуляционный трубопровод 14, заборная Через распределительный коллектор часть 15 которого встречно размещена 47 горячей воды, снабженный выходна продольной оси направляющего у с т ными управляемыми электроклап^чами ройства 1о (фиг, 2 , 3 ) , Насосом 17 фе~ 48 и трубопроводами 49,50, котел 46 25 кального типа поступающая уплодная святая с входами теплообменников I9 П масса прокачивается через внутреннюю 26 подогрепатетя 13 и реакторов 25, і г-убу 1 8 теплообменника труб з в труВыходы этих теплообменников трубобе п полость ппдогрелателч 13„ Циркупроводами 51 соединены через циркуляция через теплообменник обеспечиваляционный насос 52 с пходом олекJQ ет как подогрев ^ассы до технологигрокотла 53 и далее через запорную ческой температуры брожекиг, так и арматуру 54,55,56 и байпасную линию поддержание массы в гомогенном с о с с входом и выходом водонагревательтоянии. Контроль температуры осущеног о котла 46. В емк ос ти 1 исходной ствляется датчиком 59. Встречное расмассы установлены датчики верхнего положение на одной оси направляющего 57 и нижнего 58 уровней: в подогреустройства 16 и заборной части 15 вателе 13 - датчики 5*3,60,61 соотобеспечивает условия ускоренного з а ветственно температуры, верхнего и бора и подогрева исходной холодной нижнего уровней, в реакторе 25 порции навоза с частичным леремешнвадатчики 62 и 63 соответственно темнием ее с основной массой, разрушепературы сбраживаемой массы и давлением поверхностных образований. При ния биогаза, этом предотвращается забор осадковой Установка дпя производства биогачасти массы с механическими, а б р а за работает следующим образом. зивними частицами и возможное з а г Исходный навоч (помет) системой рязнеьие реактора. Нижнее расположенавоэоудаления подается от фермы в ние и двухрядное исполнение теплоемкость 1, где он насосом 2 с входобменника типа "труба в трубе" реным измельчающим устройством 3 и с шает задач у эффективного ксгрева переключателем 4, установленным на свежей массы, теплокомпенсации от "перемешивание"„ через струпный напотерь через днище и стенки, теплосадок 5 подвергается интенсивному стабилизации основного объема среды перемешивай изо, гомогенизации с перв вьідерживателе. Для предупреждения Е ич кым изм єльч єни ем чм єющихс я к рулкоркообразования и ее разрушения, кых органических включений (остатков интенсивного перемешивания, в подокорма, подстилки и т . п . ) » Периодигревателе ус танов пена з его зерхней ^ чески согласно технологическому регчасти в осевой плоскости с противоламенту полученная гомогенная масса положной стороны от заборной зоны переключателем 4 направляется через под острьм углом к дпчщу гопастчат распределительный коллектор 6 и отмешалка. 20„ Датчики 60 и Ы верхнекрытый шланговый затвор с электропрп 581706 8 лектора 47 с управляемими э л е к г р о клапзнамп А8. Сбраживаемая масса во всех секциях-камерах реактора периодически перемешивается низкооборотнои реверсивной механической мешалкой с лопастями 3 1 , установленными на валу 30 диаметрально в шахматном порядке между стенками реактора и змеевиками (фиг. 4 ) . При этом решетчатое выполнение лопасти 31 с гребенЧІТІ.ІМ, -зубчатым периметром обеспечивает эффективное разрыхление поверхпостного слоя, захват и перемещение его вглубь, перемешивание основной массы и улучшение условий газовыделення. Низкие обороты, малые окружные скористи и периодический реверс направления вращения молналки обуславливает "щадріцнй" режим перемешивания микробиологической среды и интенсифицирует метансгенез. Образующийся при брожении биогаз накапливается в верхней незаполненной цилиндрической ч а с ти реактора в его газосборном колпаке 38, имеющем датчик 63 давления г а з а . По достижении определенного •значения давления г а з откачивается насосом 40 отбо'ра г а з а через в л а г о отделкгєль 41 и газгольдер 42, снабженный предохранительным клапаном 43 и газораспределительным устройствам 44„ При этом в реакторе поддерживается определенное разрежение, благоприятно интенсифицирующее газовьщелекие, величина разряжения определяет также высоту колена 35 гидрозатвора 3 2 . Газораспределитель 44 по мере потребности направляет г а з либо на котел 46 для нагрева воды^ идущей в теплообменники подогревателя и ре- акторя, либо к другим потребителям, 0,5 + п) шага между нагревательными например на котлы обогрева животноэлементами, обеспечивает определенводческих помещений, сжигания в д в и ное расположение нагревательных э л е гателях с электрогенераторами л ментов последующего теплообменника напротив промежутка между элементами v а олучеиия дополнитель ной теплов ой и электроэнергии и т . п . Б случае предыдущего (фиг, 6 ) , Таким образом полного использования биогаза на стоизмекпется гидродинамика потоков, у с ронние нужды или его отсутствия в ложняются и искривляются траектории, ' системе подогрева воды для теплообчто также благоприятно отражается на тепломассообменных процессах, Змеевн- rj менников предусмотрен электрокотел 53 и байласпая линия t Отработанная ки соединяются друг с другом последо-' вода от теплообменников поступает вательно, с входом горячего теплоносина циркуляционный насос 52 и прокателя - воды в первый со стороны подачи массы в реактор и выходом из послед- чивается через котлы 46 и 53, него со стороны сброса. Контроль и Г1 управление температурным режимом осуНаличие распределительного устройществляется от датчика 62 температуры ства 6 с управляемой запорной арматус включением подачи горячей воды в рой } - 9 обеспечивает при залповом систему от распределительного к о л сбросе навозHLCK стоков из приферм ro is нижнего уровней регулируют с в о евременную порционную аодачу свежей маесь 1 , 5 подогревателе 13 наряду с предварительным нагревом массы обеспечивается протекание первичных с т а дий сложного процесса анаэробного метаносоразования: анаэробные п р о ъессь) разложения сложных высокомолекулярных соединений, образования JO ничкомолекулярных органических к и с л о т , спиртов и д р . исходных для метагтогенеза веществ, При открытии з а порной арматуры 23 насос-дозатором 22 из нижней части подогревателя 3 3 15 (по другую сторону от вертикальной оси) откачивается в один из реакторов 25 определенная порция подготовленной к основному сбраживанию навозной массы. При этом с повыше.,« нием общего уровня в реакторе 25 э к вивалентный объем сброженной массы сбрасывается через гидрозатвор 3*2 и трубопровод 37 в емкость 10 сброженной массы, В горизонтальном цилин- І5 дрическом реакторе 25 проточного типа масса зигзагообразно перемещается 1 вверх и вниз вдоль цилиндра, перетекая из камеры в камеру» которые образованы погружным^ взаимносмеічеккьг- - * , >• ми змеевиками 26 - 28* При этом некоторая часть массы имеет возможность проходить сквозь перегородки-теплообменники, омывая нагревательные э л е менты, что улучшает условия терко.,„ стабилизации. Смещение змеевиков друг относительно друга с учетом н е обходимости прохождения сквозь них вала и формирования зигзагообразного • потока в реакторе, составляющее м 0 58 1706 ских помещении и превышении допустиной ее реконструкции it дополнительномого уровня в емкости 1 открытие зат~ го строительства. вора 9 и откачку навозной массы неФ о р м у л а и з о б р е т е н и я посредственно в емкость 10, а при открывании запорной арматуры 7 и 8 1. Установка для производства биоразделение общего потока после насогаза , содержащая емкость исходной са 2 на частичный рециркуляционный массы, насос, трубопровод, соединяювозврат в приемную емкость ] и снижещий емкость с подогревателем, снабние таким образом массовой подачи на 10 женИым теплообменником и мешалкой, деструктор тонкого измельчения 1 и реактор с мешалкой и нагревательным в подогреватель 13, что обеспечивает эпемептом, газгольдер, соединенный более стабильную работу оборудования с газовой полостью реактора э подаи технологической линии. ющие и отводящие трубопроводы, о т 15 л и ч а ю т а я с я ТРМ, ч т о , с цеВыполнение гидрозатвора 32 с з а лью повышения производительности усборной трубой 3 3 , смещенной от в е р та новки, она с на бже на ус та ковленным тикальной оси, и с двумя взаимноперна трубопроводе, соединяющем емкость пендикулярньми коленами 34,35 исходной массы с подогревателем, рас~ (фиг, 4 , 5 ) , установленными т а к , что 20 пределительным устройством, соедисливной патрубок лежит в вертикальної! ненным циркуляционным трубопроводом продольной плоскости реактора 25, с емкостью исходной массы и отводным позволяет конструктивно просто решить трубопроводом с емкоечью сброженной вопрос слива, ко горый затруднен намассы, а также деструктором тонкого личием боковых опорных с TOOK 3 6 , измельчения, установленным между распределительным устройством и подоЭкспериментальные исследования гуензтелем, емкость исходной массы предлагаемой установки производства снабжена измельчительным устройством, биогаза показали, что по сравнению с установленным на входе насоса, и г о известной установкой для сбраживания могенизатором, установленным на его 30 навоза аналогичного назначения предв ыходе, подог рева тель с набжен цирлагаемая технологическая линия обескуляционным трубопроводом, заборный печивает более полную предварительконец которого расположен в донной ную фитихо-механическую и химико-биочасти напротив подающего трубопровологическую подготовку исходной массы да, а выходной конец примыкает к по35 дающему трубопроводу, а теплообменпутем ее измельчения, гомогенизации, подогрева; создание благоприятных ник выполнен типя труба в трубе, условий массо- и теплообмена и жизневнутренняя труба которого соединена деятельности микроорганизмов в реакс циркуляционным трубопроводом» а торе путем конструктивных усовершеннаружная - с трубопроводом подачи • ствований теплообменников, мета тки, теплоносителя, мешалка подогреватегпдрозатвора, что значительно повышаля установлена под подаюшим трубоет { 1 , 2 - 1 , 5 раза) ее производительпроводом и под углом к днищу, ность по исходной массе и удельное газовыделенйе, эффективность процес2. Установка но п. 1, о т л и са и всей линии в целом. Суточная ч а ю щ а я с я тем, ч т о , реектор производительность по навозной массе снабжен гидрочатвором с центральной данной технологической линии при м е сливной трубой и взАимоперпендикузофиллом и термофильном режимах лярными коленами, нагревательный сбраживания составляет более 20% от элемент реактора выполнен в виде 50 объема реактора, а гаэогенерация с плоских трубчатых змеевиков s у с т а новленных в вертикальной плоскости, 1 м реактора достигает более 3 а мешалка выполнена в виде з а к р е п 2 м / с у т . Включение в технологическую ленных на продольном валу решетчатых линию нескольких реакторов позволяет лопастей с гребенчатым краем, у с т а реализовать блочный принцип повышения мощности установки без существен- 55 новленных между змеевиками. 1 Mi I 706 6'6 1581706 16 фиг А Г-Г Ъ'у /Y га 37 29 Фуг.5 Редактор N. Недолуженко і Фиг.5 Составитель Н. Михеева Техред Л.Олийнык Корректор И.Муска Заказ 2065 Тираж 806 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская н а б . , д . 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г* Ужгород, ул. Гагарина, 101