Биогазовая установка

(2009.01), 02 11/04 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(57) Предложена биогазовая установка для получения органических удобрений и биогаза из органических отходов, преимущественно из навоза. Установка имеет многосекционный реактор,приемную емкость для подготовки исходной биомассы, газовое пространство с отводом биогаза,устройство для перемешивания биомассы и систему обогрева биомассы в реакторе. Установка работает непрерывно и для функционирования не требует традиционных источников энергии.(72) Койайдаров Бортан Абаевич Жунисбеков Турсунали Мусербекович Шардарбеков Ержан Мухамеджанович Малибеков Алдаберген Кадырбекович(73) Республиканское государственное казенное предприятие Таразский государственный университет им. М.Х. Дулати Министерства образования и науки Республики Казахстан 23055 Изобретение относится к устройствам по переработке органических отходов,преимущественно сельскохозяйственного производства, и может быть использовано для получения органических удобрений и биогаза. Известно устройство для анаэробного сбраживания органических отходов с получением биогаза, содержащее горизонтальный корпус,разделенный перегородкой на последовательно соединенные секции с водяной рубашкой,теплоизоляцией, загрузочным и выгрузочным патрубками,нагреватель в виде ТЭНа,установленный в водяную рубашку, мешалку с горизонтальным валом, имеющую вертикальные винтообразные лопасти, привод мешалки, отвод газа и насос 1. Главным конструктивным недостатком известного устройства является то, что оно для функционирования требует электрическую энергию. Известна также биогазовая установка,содержащая реактор с теплоизоляцией, разделенный теплообменником солнечной нагревательной установки на две сообщающиеся секции, устройство для перемешивания биомассы с ветродвигательным приводом, трубопровод приема исходной биомассы,сообщенный с первой секцией понизу и имеющий измельчитель,кинематически связанный с ветродвигателем, трубопровод отвода отработанной биомассы, сообщенный со второй секцией понизу и с открытым выходом, систему отбора биогаза 2. Известная биогазовая установка имеет следующие недостатки трубопровод отвода пропускает наружу биогаз и не до конца отработанную биомассу часть отработанной биомассы все время остается на дне первой секции,так как устройство для перемешивания биомассы не охватывает весь объм секции исходная биомасса не перемешивается конструктивное выполнение устройства для перемешивания биомассы может привести к нарушению герметичности газового пространства температурный режим реактора не управляемый, так как солнечная нагревательная установка работает только в солнечные дни. Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение регулируемого обогрева и объемного перемешивания биомассы в секциях реактора,недопущение выхода неотработанных биомасс и биогаза из установки наружу. Технический результат достигается тем, что биогазовая установка, содержащая реактор с теплоизоляцией, разделенный на сообщающиеся поверху секции, устройство для перемешивания биомассы, секцию приема исходной биомассы,сообщающейся с первой секцией понизу, систему обогрева биомассы в реакторе, трубопровод отвода отработанной биомассы, отвод биогаза, реактор снабжен дополнительной секцией, а секции выполнены в виде полуцилиндров, установленных на горизонтальное дно реактора в притык друг к другу дном вниз и герметично соединенных с реактором и друг с другом, устройство для перемешивания биомассы выполнено в виде мешалок, установленных в каждую секцию реактора 2 и кинематически несвязанных друг с другом,трубопровод отвода отработанной биомассы снабжен задвижкой, а система обогрева биомассы в реакторе содержит водяную рубашку,охватывающую межсекционные пространства,змеевик, соединяющий нижнюю полость водяной рубашки с верхней, печку, закрепленную к реактору, биогазовую горелку, расположенную внутри печки напротив змеевика и соединенную трубопроводом посредством краника с отводом биогаза мешалка выполнена в виде двух плоских гребней, расположенных по длине секции реактора и диаметрально закрепленных к горизонтальному валу с небольшим перекрещиванием с возможностью вращения относительно продольной оси секции при повороте рукоятки, закрепленной на выходной конец вала, вручную. На фиг. 1 представлена схема предлагаемой биогазовой установки. На фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1. Установка содержит реактор 1 с теплоизоляцией 2, крышку 3 с отводом 4 биогаза, емкость 5 исходной биомассы 6, трубопровод 7 отвода отработанной биомассы с задвижкой 8, раму 9,четыре мешалки 10 и систему обогрева биомассы в реакторе 1. Реактор 1 состоит из корпуса 11, трех секций 12,13 и 14, установленных на дно корпуса и герметично закрепленных к его стенам и друг с другом. Секции реактора выполнены в виде полуцилиндров. Нижняя часть емкости 5 так же сделана из полуцилиндра, а боковые и передняя стены - из листов и герметично закреплены к корпусу 11 реактора 1. Емкость 5 установлена снаружи корпуса 11 со стороны первой секции 12 и сообщается с ней через патрубок 15 понизу. Патрубок 15 герметично соединяется с емкостью 5 и секцией 12. Для перемещения биомассы из секции в секцию и выравнивания уровня биомассы в секциях 12, 13 и 14 реактора приемный люк емкости 5 расположен выше секций. Крышка 3 посредством герметизирующей прокладки 16 закрепляется к корпусу 11 и образует газовое пространство 17. Мешалки 10, установленные в секциях 12, 13 и 14 реактора и в емкости 5, имеют одинаковую конструкцию. Мешалка 10 содержит два плоских гребня 18 и 19, расположенных по длине секции и диаметрально закрепленных к горизонтальному валу 20 с небольшим перекрещиванием (см. фиг. 2, секция 13) с возможностью вращения относительно продольной оси секции на подшипниках 21 и 22. На выходной конец вала 20 закреплена рукоятка 23. Вал 20 вращают рукояткой 23 вручную. Подшипники 21 и 22 установлены на продольной оси секции и закреплены к стенкам секции при помощи корпусов 24 и 25 с уплотнениями, не пропускающими биомассы в подшипники. Пространства между стенками полуцилиндров секции 12, 13 и 14 и корпуса 11 образуют водяную рубашку 26. В сужающие полости водяной рубашки 26 приварены перемычки 27 на разных высотах с 23055 целью расширения водяной рубашки в сторону расширительной трубы 28 для направления воздуха из системы наружу. Секции водяной рубашки 26 сверху и снизу при помощи труб 29 и 30 соединены между собой. Водяная рубашка 26 сообщается с атмосферой при помощи расширительной трубы 28,закрепленной к верхней трубе 29. Нагреватель содержит змеевик 31, соединяющий нижнюю трубу 30 с верхней трубой 29 водяной рубашки 26, печку 32, закрепленную к мкости 5,биогазовую горелку 33, расположенную внутри печки 32 напротив змеевика 31 и соединенную трубопроводом 34 через краник 35 с отводом 4 биогаза. Трубопровод 7 отвода отработанной биомассы герметично соединяется с дном последней секции 14 реактора и закрывается задвижкой 8. Рама 9 установки имеет сварную конструкцию. Корпус 11 реактора монтируется на раму 9. Установка работает следующим образом. Предварительно измельченные органические отходы загружают в емкость 5 и заливают жидкость в нужном соотношении. После этого вручную вращают рукоятку 23 мешалки 10 емкости 5 и перемешиванием получают исходную биомассу 6,которая через патрубок 15 постепенно перемещается в первую секцию 12 реактора. При снижении уровня исходной биомассы 6 в емкость 5 загружают следующую порцию биомассы и вращают рукоятку 23 мешалки до предельного снижения уровня исходной биомассы 6 в емкости 5. Так продолжают до тех пор, пока уровень исходной биомассы 6 в емкости 5 не стабилизируется на уровне первой секции 12 реактора. Это произойдет тогда, когда все секции 12, 13 и 14 реактора наполнены биомассой 36 до верхних уровней. В процессе загрузки исходная биомасса 6 из емкости 5 перемещается в первую секцию 12 и после достижения ею верхнего уровня переливом перемещается во вторую секцию 13, дальше таким же путем перемещается в третью секцию 14. При этом вращение рукояткой 23 мешалки 10 секции ускоряет процесс перемещения биомассы из секции в секцию. Процесс сбраживания осуществляется в период последовательного перехода биомассы из секции в секцию, а при наполненных секциях - во всем объеме реактора. Реактор обновляется свежей биомассой со стороны первой секции 12. В связи с этим более отработанная биомасса будет в последней секции 14 реактора. Поэтому трубопровод 7 отвода отработанной биомассы установлен снизу последней секции 14 реактора. Плоские гребни 18 и 19 мешалки 10 вращаются с радиусом, близким к радиусу дна секции реактора, и поэтому выгребают более отработанные биомассы вверх и направляют в следующую секцию реактора. Кроме того, плоские гребни 18 и 19 перемещают биомассы из торцовых краев секции к ее середине,так как они установлены с небольшим перекрещиванием. Таким образом предложенная конструкция мешалки 10 не оставляет отработанные биомассы на дне секции, осуществляет объмное перемешивание биомассы в объеме секции. Исходная биомасса 6 в емкости 5 проходит предбродильный этап, поэтому из нее биогаз не выделяется. Биогаз, выделяемый из биомассы 36 реактора,собирается в газовом пространстве 17 установки и через отвод 4, краник 37 по трубопроводу 38 подается в газосборник. Биомасса 36 в секциях реактора нагревается водяной рубашкой 26. Для этого через расширительную трубу 28 система обогрева биомассы наполняется водой 39. После этого открывается краник 39 и по трубопроводу 34 биогаз подается в биогазовую горелку 33. При зажигании пламени 40 биогаза нагревают воду в змеевике 31. Горячая вода поднимается в верхнюю полость водяной рубашки 26, а из ее нижней полости в змеевик 31 поступает холодная вода. Поэтому в змеевике 31 вода нагревается проточным методом, что позволяет быстро нагреть воду водяной рубашки. Водяная рубашка 26 через стенки полуцилиндров 12, 13 и 14 передает свое тепло биомассе 36 и нагревает ее, что увеличивает интенсивность выделения биогаза из биомассы. Систему обогрева биомассы останавливают,закрыв краник 35. Периодически, открывая задвижку 8 по трубопроводу 7, сливают отработанную биомассу из последней секции 14 реактора в емкость 41 через сито 42. При этом густая часть биомассы остается на сите 42, а жидкая часть сливается в емкость 41. Густую часть используют как удобрение, а жидкую часть - для подготовки свежей биомассы. Для этого в емкость 41 загружают измельченные органические отходы в нужном соотношении и заливают смесь в емкость 5. После этого вращают рукоятку 23 до стабилизации уровня исходной биомассы 6 в емкости 5. Потом последовательно вращают рукоятки мешалок на всех секциях реактора,начиная с первой секции 12. При этом более отработанные биомассы из первой секции 12 переливаются во вторую секцию 13, а оттуда - в третью 14. Перемешивание биомассы мешалками осуществляется периодически во всех секциях реактора и в емкости. Разделение реактора на три секции и приемную емкость позволяют получить более полное разложение биомассы, обеспечивать реактор подготовленной свежей биомассой непрерывно и тем самым повысить производительность установки. Установка работает непрерывно и для функционирования не требует традиционных источников энергии. 23055 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Биогазовая установка, содержащая реактор с теплоизоляцией, разделенный на сообщающиеся поверху секции, устройство для перемешивания биомассы, секцию приема исходной биомассы,сообщающейся с первой секцией понизу, систему обогрева биомассы в реакторе, трубопровод отвода отработанной биомассы,отвод биогаза,отличающаяся тем, что реактор снабжен дополнительной секцией, а секции выполнены в виде полуцилиндров,установленных на горизонтальное дно реактора впритык друг к другу дном вниз, герметично соединенных с реактором и друг с другом, устройство для перемешивания биомассы выполнено в виде мешалок,установленных в каждую секцию реактора и кинематически несвязанных друг с другом, 4 трубопровод отвода отработанной биомассы снабжен задвижкой, а система обогрева биомассы в реакторе содержит водяную рубашку,охватывающую межсекционные пространства,змеевик, соединяющий нижнюю полость водяной рубашки с верхней, печку, закрепленную к реактору, биогазовую горелку, расположенную внутри печки напротив змеевика и соединенную трубопроводом посредством краника с отводом биогаза. 2. Биогазовая установка по п.1, отличающаяся тем, что мешалка выполнена в виде двух плоских гребней, расположенных по длине секции реактора и диаметрально закрепленных к горизонтальному валу с небольшим перекрещиванием с возможностью вращения относительно продольной оси секции при повороте рукоятки, закрепленной на выходной конец вала, вручную.