Фермерская биогазовая установка

(51) 01 3/02 (2006.01) 05 3/06 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ трубопроводов, узла загрузки исходной биомассы,соединенного с началом первой секции при помощи трубопровода и задвижки, трубопровода отвода отработанной биомассы из последней секции с гравитационной заслонкой и системы обогрева биомассы. Секции реактора выполнены многокамерными и снабжены лопастными мешалками. Исходная биомасса, подготовленная в узле загрузки подается полностью в первую камеру первой секции реактора и последовательно проходит все камеры секции и всех секции реактора. Отработанная биомасса отводится из последней камеры последней секции. При росте мощности фермерского хозяйства увеличивает число секции реактора, присоединив дополнительных секции.(73) Республиканское государственное казенное предприятие Таразский государственный университет им. М.Х. Дулати Министерства образования и науки Республики Казахстан(57) Биогазовая установка относится к устройствам по переработке органических отходов и предназначена для последовательного пофазного сбраживания разжиженных органических отходов,преимущественно навоза, с выработкой из них органических удобрений и горючего биогаза. Биогазовая установка состоит из одинаковых секции, образующий реактор, межсекционных Изобретение относится к устройствам по переработке органических отходов и предназначено для последовательного пофазного сбраживания разжиженных органических отходов,преимущественно навоза, с выработкой из них органических удобрений и горючего биогаза. Известна биогазовая установка, содержащая узлы загрузки и выгрузки в виде наклонных транспортеров, реактор в виде подземной емкости с наклонным в сторону узла выгрузки дном,разделенный на сообщающиеся понизу разнодлинные секции, растирающиеся в сторону узла выгрузки, и, закрытые съемными крышками с отводами биогаза,лопастные мешалки с горизонтальной осью вращения, расположенные в каждой секции и кинематически связанные между собой и транспортером узла загрузки при помощи цепных передач (Патент 2074600. Биогазовая установка анаэробного сбраживания органических отходов / Сафин Р.Г., Голубев Л.Г., Дашков В.А.,Наумова .Л., Пантелеева Л.Б., Зубков А.В./). Недостатки этой установки часть биомассы,загружаемая в реактор транспортером узла загрузки,минуя начальные стадии брожения, перемещается в последнюю секцию под напором транспортера, так как низы секции открыты, а дно реактора наклонено в сторону узла выгрузки в секциях биомасса перемешивается недостаточно, так как лопасти мешалок не достают до дна реактора в связи с этим транспортер узла выгрузки из последней секции реактора выгружает до конца неотработанную биомассу независимая загрузка и выгрузка реактора не позволяет поддерживать уровень биомассы в реакторе постоянным, что снижает интенсивность процесса выделения биогаза. Известна так же биогазовая установка,содержащая реактор, разделенный на секции,закрытые съемными крышками с отводами биогаза и сообщающиеся понизу последовательно - конец первой секции сообщается с началом второй секции,конец второй - с началом третьей и так до последней секции, узел загрузки исходной биомассы,сообщающегося понизу с началом первой секции реактора посредством задвижки, узел выгрузки отработанной биомассы с перекрывающим устройством, сообщающегося понизу с концом последней секции,лопастные мешалки с горизонтальной осью вращения, расположенные в каждой секции и систему обогрева биомассы(Инновационный патент 23284 , Биогазовая установка /Койайдаров Б.А., Жунисбеков Т.М.,Байтик А.Н./). Эта установка имеет следующие недостатки 1. Рабочий объем реактора биогазовой установки постоянный, поэтому не может отвечать на рост мощности фермерского хозяйства. 2. Биогазовая установка стационарная, поэтому нет возможности изменить ее место расположения,т.е. не подлежит транспортировке. 3. Пуск реактора на стабильный рабочий режим длительный, так как в период загрузки реактора до рабочего обьема все его секции заполняется биомассой одновременно, что не позволяет провести 2 строгого последовательного пофазного сбраживания биомассы в секциях реактора. 4. Отвод отработанной биомассы осуществляется при помощи задвижки вручную, поэтому объем выгруженной биомассы не соответствует объему загруженной исходной биомассы, что нарушает стабильность процесса сбраживания. Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение последовательного пофазного сбраживания биомассы в секциях реактора,возможности изменения рабочего объема реактора,выгрузки отработанной биомассы в объеме, равным объему загружаемой исходной биомассы,возможности изменения место расположения биогазовой установки. Технический результат достигается тем, что биогазовая установка,содержащая реактор,разделенный на секции, закрытые съемными крышками с отводами биогаза и сообщающиеся понизу последовательно - конец первой секции сообщается с началом второй секции, конец второй с началом третьей и так до последней секции, узел загрузки исходной биомассы, сообщающиеся понизу с началом первой секции реактора посредством задвижки, узел выгрузки отработанной биомассы с перекрывающим устройством,сообщающиеся понизу с концом последней секции,лопастные мешалки с горизонтальной осью вращения, расположенные в каждой секции и систему обогрева биомассы, секции реактора отделены друг от друга, выполнены одинаковыми и многокамерными при помощи разделительных и дополнительных перегородок,образующие межкамерные проходы для биомассы от низа камер поверх разделительных перегородок переливом,секции реактора соединены друг с другом понизу трубопроводом, проходящим на верхнем уровне биомассы, узел выгрузки выполнен в виде трубопровода, наружная горловина которого расположена на верхнем уровне биомассы и закрыта гравитационной заслонкой. На фиг.1 представлена схема биогазовой установки. На фиг.2 показан план биогазовой установки. На фиг.3 - разрез А-А фиг.1. Биогазовая установка состоит из одинаковых секции 1, образующий реактор, межсекционных трубопроводов 2, узла загрузки 3, соединенного с началом первой секции при помощи трубопровода 4 и задвижки 5, трубопровода 6 отвода отработанной биомассы из последней секции с гравитационной заслонкой 7 и системы обогрева биомассы. Секция 1 реактора состоит из съемной крышки 8 с отводом биогаза, емкости 9 и рамы 10. Емкость 9 установлена на раме 10, которая имеет сварную конструкцию. Емкость 9 состоит из внутренней стенки 11,корпуса 12,теплоизоляционного кожуха 13, дна 14, патрубок 15,лопастных мешалок 16,змеевика 17,разделительных перегородок 18 и дополнительных перегородок 19. Корпус 12 и дно 14 снаружи обшиты теплоизоляционным кожухом 13. Стенки 11 и корпус 12 герметично приварены на дно 14 и образует водяную рубашку 20. Разделительные перегородки 18 герметично приварены к стенкам 11 и на дно 14, образуют камеры емкости 9. Рабочий объем емкости 9 определяет высота разделительных перегородок 18. Вторая и третья камеры емкости 9 имеют дополнительные перегородки 19, приваренные к стенкам 11 параллельно разделительным перегородкам 19 так,чтобы между дополнительными перегородками 19, дном 14 и разделительными перегородками 18 образовался проходы для биомассы. Дополнительные перегородки 19 расположены выше разделительных перегородок 18. Все камеры емкости 9 снабжены патрубками 15,причем первая и последняя камеры имеют по две патрубки 15, расположенные на одной линии против друг друга. Патрубки 15 расположены на дне 14 и герметично приварены к стенке 11 и корпусу 12. Наружные горловины патрубок 15 средних камер и свободных патрубок 15 первой и последней камеры герметично закрыты при помощи фланцевых крышек. Змеевик 17 расположен на дне 14 емкости 9 и его концы выходят наружу через стены емкости 9. Наклонная труба 21 герметично приварена к корпусу 12 и сообщается с водяной рубашкой 20. Она предназначена для заправки рубашки 20 водой и для контроля уровня воды. Наружная горловина трубы 21 закрывается пробкой. Съемная крышка 8 содержит замкнутый корпус22, пояс 23, теплоизоляционный кожух 24,двухскатную крышу 25 и обратный клапан 26. Замкнутый корпус 22 открыта снизу, т.е. со стороны вертикальных стен. Съемную крышку 8 в сборе открытой стороной опускают в водяную рубашку 20 до пояса 23. При этом образуется гидрозатвор, который не пропускает наружный воздух во внутрь емкости 9. Отвод биогаза из газового пространства секции реактора осуществляется посредством обратного клапана 26, который сообщается с секцией при помощи трубки 27 и соединяется с биогазовой трубой 28 газовой шлангой 29. Обратный клапан 26 представляет собой герметичный бак на половину заполненный водой,установленный на крыше замкнутого корпуса 22. Трубка 27 герметично приварена к замкнутому корпусу 22 и другой его конец погружен в воду обратного клапана 26 со стороны его крышки. Поэтому трубка 27 не пропускает наружный воздух в секцию реактора. Обратный клапан 26 имеет газовое пространство,который газовой шлангой 29 соединяется биогазовой трубкой 28. Все камеры емкости 9 снабжены лопастными мешалками 16 с ручными приводами. Рабочий объем последней камеры больше суммарного объема начальных камер, поэтому она снабжена двумя лопастными мешалками 16. Узел загрузки 3 содержит емкость 30 с теплоизоляцией 31 и лопастной мешалкой 32,змеевик 33, двухярусную раму 34 и крышу 35. Емкость 30 установлена на втором уровне рамы 34 выше камер секции реактора и защищена от атмосферных осадков крышкой 35 и ограждением 36. Емкость 30 при помощи трубопровода 4,задвижки 5 и патрубки 15 соединяется с первой камерой первой секции реактора. Система обогрева биомассы состоит из печки 37 с горелкой, дымохода 38, расширительной емкости 39, трубопроводов 40 и 41. Печь 37 установлена в закрытое помещение первого уровня рамы 34. Трубопровод подачи 40 соединяет змеевиков 17 секции реактора и змеевика 33 емкости 30 с печкой 37,а трубопроводов 41 возвращает охлажденную воду из всех змеевиков 17 и 33 в печку 37. К горелке печки 37 из биогазовой трубы 28 газовой трубой 42 подается биогаз. Дымоход 38 проходит через все уровни рамы 34 и крышу 35 в наружу. Расширительная емкость 39 прикреплена к дымоходу 38 на втором уровне рамы 34. Биогазовая установка работает следующим образом. В емкость 30 узла загрузки 3 наливают жидкость(вода или жидкость отработанной биомассы) в установленном объеме и нагревает до нужной температуры. После, в емкость 30 загружают измельченные органические отходы так же в установленном объеме. Вручную вращают лопастную мешалку 32 и перемешиванием получают исходную биомассу, которая нагревается змеевиком 33 до наружной температуры. Затем открывает задвижку 5 и биомасса из емкости 30 самотеком по трубопроводу 4 полностью выгружается в первую камеру первой секции реактора понизу. После выгрузки исходной биомассы из емкости 30, закрывает задвижку 5 и приступает к подготовке следующую дозу исходной биомассы в узле загрузки 3. Разделительная перегородка 18 первой камеры не пропускает биомассу в следующую камеру до тех пор, пока камера не будет наполнена биомассой до ее высоты. Когда объем биомассы превысит рабочий объем первой камеры,тогда биомасса поверх разделительной перегородки 18 переливается в следующую камеру. После наполнения второй камеры биомассой выше разделительной перегородки 18, биомасса снизу камеры по проходу между разделительным 18 и дополнительным 19 перегородками поверху разделительной перегородки 18 переливается в третью камеру. Таким же путем биомасса из третьей камеры переливается в последнюю камеру секции реактора. В камерах секции змеевик 17 нагревает биомассу до наружной температуры. При помощи лопастных мешалок 16 периодически перемешивают биомассу во всех камерах секции реактора. Из последней камеры первой секции биомасса по трубопроводу 2 переливается в первую камеру следующей секции тогда, когда объем биомассы превысит рабочего объема последней камеры первой секции, т.е. тогда, когда уровень биомассы в последней камере будет выше разделительной перегородки 18. Далее, таким же образом биомасса перемещается до последней камеры последней секции реактора. Отвод отработанной биомассы осуществляется из последней камеры последней секции реактора при помощи трубопровода 6. Когда объем биомассы в последней камере последней секции реактора превысит рабочего объема этой камеры, тогда отработанная биомасса снизу последней камеры выдавливается в трубопровод 6, напором открывает гравитационную заслонку 7 и сливается в емкость. Отвод отработанной биомассы прекращается тогда, когда объем биомассы в последней камере падает до рабочего объема этой камеры. Гравитационная заслонка 7, когда не сливается биомасса, автоматически закрывает наружную горловину трубопровода 6 и не пропускает наружный воздух во внутрь последней секции реактора. Выделенный биогаз собирается в газовом пространстве всех секции реактора до давления,установленного обратным клапаном 26. Когда давление биогаза в газовом пространстве секции превысит установленный предел, тогда биогаз через трубки 27, обратный клапан 26 и газовой шлангой 29 идет в трубу 28 и подается в газосборник. По необходимости секцию реактора очищают от накопленной грязи. При очистке секции снимает съемную крышку 8 и открывают крышек свободных патрубок 15 всех камер емкости 9. При этом камеры емкости 9 полностью освобождаются от биомассы. Затем снимают лопастных валов всех мешалок 19 и очищают емкость 9 от грязи. Число секции реактора зависит от рабочего объема секции и мощности (суточного объема навоза) фермерского хозяйства. Присоединив дополнительных секций в реактор можно увеличить мощность биогазовой установки при росте мощности фермерского хозяйства. Кроме того, предложенную биогазовую установку можно демонтировать, транспортировать и изменить место расположение. В предложенной биогазовой установке исходная биомасса строго проходит все секции реактора и все камеры каждой секции последовательно, т.е. осуществляется строго последовательное пофазное сбраживания биомассы и пока дойдет до последней камеры последней секции реактора полностью пройдет обработки, что увеличивает выход биогаза и качества органического удобрения. Предложенная биогазовая установка для функционирования не требует традиционных источников энергии, что очень важно для фермерских хозяйств, расположенных далеко от населенных мест. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Биогазовая установка, содержащая реактор,разделенный на секции, закрытые съемными крышками с отводами биогаза и сообщающиеся понизу последовательно - конец первой секции сообщается с началом второй секции, конец второй с началом третьей и так до последней секции, узел загрузки исходной биомассы, сообщающегося понизу с началом первой секции реактора посредством задвижки, узел выгрузки отработанной биомассы с перекрывающим устройством,сообщающегося понизу с концом последней секции,лопастные мешалки с горизонтальной осью вращения, расположенные в каждой секции и систему обогрева биомассы, отличающаяся тем,что секции реактора отделены друг от друга,выполнены одинаковыми и многокамерными при помощи разделительных и дополнительных перегородок, образующие межкамерные проходы для биомассы от низа камер поверх разделительных перегородок переливом, секции реактора соединены друг с другом понизу трубопроводом, проходящем на верхнем уровне биомассы, узел выгрузки выполнен в виде трубопровода, наружная горловина которого расположена на верхнем уровне биомассы и закрыта гравитационной заслонкой.