Биореактор

(51) 02 11/04 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ системах газо- и энергообеспечения отдаленных фермерских хозяйств, животноводческих ферм и других агроформирований. Задача предлагаемого изобретения - повышение теплопроизводительности газовой горелки и снижение расхода биогаза на нагрев биореактора. Биореактор содержит корпус 1, газгольдер 2,гидрозатвор - теплообменник 3, топливный котел 4,технологические трубопроводы 5, перегородку 6,теплообменник 7, барботер 8, огнепреградительный затвор 9 и разгрузочную камеру 10. Технический результат заключается в обогащении биогаза парами высокооктанового жидкого топлива в барботере, повышении теплотворной способности и температуры горения биогаза и, в результате, снижении его расхода при работе газовой горелки.(72) Барков Виктор Иванович Токмолдаев Аманжол Бектурсынович Аблинанов Ваит Аблитарович Сарыбаев Бахтияр Алибекович(73) Товарищество с ограниченной ответственностью Казахский научноисследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства(56) Инновационный патент РК 21206, кл.02 11/04, 15.05.2009(57) Изобретение относится к области биоконверсии отходов животноводства, в частности,к установкам для получения биогаза и органических удобрений и может найти применение в автономных Изобретение относится к области биоконверсии отходов животноводства, в частности, к установкам для получения биогаза и органических удобрений и может найти применение в автономных системах газо - и энергообеспечения отдаленных фермерских хозяйств, животноводческих ферм и других агроформирований. Известен метантенк для фермерских хозяйств(Патент России 2050338, кл. С 02 11/04),содержащий цилиндрический реактор с плавающим газгольдером, в верхней части которого установлен гидрозатвор. Недостатки метантенка низкая эксплуатационная надежность узлов и элементов обеспечивающих вращение мешалок. Причина недостатков - сложность конструкции,связанная с необходимостью обеспечения вращения газгольдера при его поднятии и передачи вращения лопастным мешалкам в нижней и верхней зонах реактора, химическая коррозия и забивание зазоров затвердевающими осадками субстрата. Известна установка для получения биогаза(Авторское свидетельство СССР 1724607, кл. С 0211 /04), которая имеет сферический реактор,выдерживатели, разделитель объема для поэтапной переработки субстрата и рекуператор для подогрева исходного навоза. Недостатком установки является высокая энергоемкость процесса нагрева биомассы в реакторе,низкая теплотворная способность полученного биогаза. Причина недостатков - использование для нагрева ТЭНов, которые подключаются к электрической сети, высокие тепловые потери через корпус реактора и корпус газгольдера, который не имеет теплоизоляции, низкое содержание метана в биогазе. Известна биогазовая установка(Инновационный патент Казахстана 21206, кл. С 0211/04) с реактором, совмещенным с плавающим газгольдером, мешалками, шнеками, перегородкой,разделяющей зоны кислотного и щелочного брожения, теплообменником и топливным котлом и огнепреградительным затвором. Недостатки прототипа - низкая эффективность и высокий расход биогаза на нагрев биомассы в реакторе при сжигании его в газовой горелке топливного котла, неустойчивая работа газовой горелки. Причина недостатков - низкая теплотворная способность биогаза,вследствие низкого содержания метана, которое составляем 50 70, а остальное составляют негорючие газы - двуокись углерода, сероводород, азот. Задача предлагаемого изобретения - повышение теплопроизводительности газовой горелки и снижение расхода биогаза на нагрев биореактора. Технический результат - заключается в обогащении биогаза парами высокооктанового жидкого топлива в барботере, повышении теплотворной способности и температуры горения биогаза и, в результате, снижении его расхода при работе газовой горелки. 2 Технический результат достигается за счет того,на газопроводе биореактора устанавливается барботер с высокооктановым жидким топливом,который подключается к газовой горелке топливного котла. На фиг. 1 показана схема биореактора. Биореактор содержит корпус 1, газгольдер 2,гидрозатвор - теплообменник 3, топливный котел 4,технологические трубопроводы 5, перегородку 6,теплообменник 7, барботер 8, огнепреградительный затвор 9 и разгрузочную камеру 10. Биогаз подается потребителю 11. Биореактор работает следующим образом. Исходное сырье, разведенное водой и перемешанное заливается в загрузочную камеру, откуда попадает через окно у днища в камеру кислотного брожения,где создается мезофильный режим брожения (35 С),который обеспечивает оптимальные условия для развития популяции микроорганизмов,обеспечивающих первую(кислотную) фазу процесса первичного разложения биомассы. Затем через окно в перегородке 6 биомасса подается в камеру щелочного брожения, где создается термофильный режим брожения (55 С). Теплообменник 7 расположен в камере щелочного брожения, соединен технологическими трубопроводами 5 с топливным котлом 4 и нагревает биомассу до температуры термофильного режима. Образующийся в процессе брожения биогаз накапливается в газгольдере 2, который всплывает под воздействием избыточного давления биогаза. Газгольдер 2, благодаря своей массе, создает и поддерживает заданное давление, что обеспечивает поступление биогаза по газопроводу 8 к газовой горелке топливного котла. Однако, содержание метана в биогазе часто бывает ниже 60, что приводит к перебоям в работе газовой горелки. Поэтому на газопроводе биореактора установлен барботер 8 с высокооктановым жидким топливом и подключается к газовой горелке топливного котла 4. Обогащенный биогаз подается потребителю 11 для пищеприготовления и бытовых нужд. Конструкция барботера показана на фиг.2. Барботер содержит корпус 1, входной 2 и выходной 3 патрубки для биогаза, заливное отверстие 4, патрубок 5, жидкое топливо 6, сливной патрубок 7 и крепежную скобу 8. Барботер работает следующим образом. Биогаз из реактора поступает через входной патрубок 2 в нижнюю часть корпуса 1 и барботируется через слой жидкого топлива 6. Обогащенный парами жидкого топлива, биогаз через выходной патрубок 3 подается в газовую горелку топливного котла. Заливное отверстие 4 служит для заправки барботера жидким топливом, а патрубок 5 служит для контроля уровня. Исследования зависимости температуры теплоносителя на выходе из топливного котла при использования барботера с бензином АИ-93 для двух типов газовых горелок показали, что максимальная температура составляет 63 С при использовании керамической горелки, а при установке факельной горелки - 40,4 (Фиг.3). Расход бензина в керамической горелке составляет- 27,9 мл/ч (0,67 л/сут), а в факельной горелке - 35 мл/ч(0,84 л/сут). Расход биогаза в керамической горелке снижается при установке барботера до 0,15 м 3/ч,тогда как без барботера расход биогаза 0,215 м 3/ч,следовательно, экономия биогаза составляет 30,2 . Таким образом, для условий фермерского хозяйства с фермой, например, на 20 голов КРС предлагаемое изобретение обеспечивает-получение экологически чистого высококачественного органического удобрения-получение биогаза для пищеприготовления и бытовых нужд для семьи 4 - 5 человек-снижение расхода биогаза при использовании его в качестве энергоносителя при нагреве биореактора в автономном режиме. 1. Биореактор содержащий корпус, газгольдер,гидрозатвор-теплообменник, топливный котел,технологические трубопроводы,перегородку,теплообменник, камеры кислотного и щелочного брожения, загрузочную и разгрузочную камеры,отличающийся тем, что на газопроводе установлен барботер, заполненный высокооктановым жидким топливом. 2. Биореактор по п.1, отличающийся тем, что рабочий объем барботера выбирается из соотношения Б /ГОР 0,110-3 дм 3 где Брабочий объем барботера, дм 3 ГОРсуточный расход биогаза в газовой горелке, дм 3 /сут.