БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2006 года по МПК A01C3/02 

Установка относится к средствам переработки органических отходов в горючий газ и удобрения и может быть использована для утилизации органических отходов сельского хозяйства и промышленности.

Известна установка, в которой перемешивание биомассы осуществляется мешалкой с механическим приводом, установленной в полости реактора (см. SU 1748693, кл. А 01 C 3/00, 1989). Наличие механических средств перемешивания снижает надежность известной установки.

Известна также установка для анаэробной переработки навоза (см. SU 1837736, кл. А 01 С 3/02, 30.08.1993), содержащая гидравлически сообщенные между собой емкости для размещения биомассы и средства для перемешивания и дробления корки биомассы, включающее установленный в газовой магистрали насос и связанные с выходом насоса сопла, размещенные в емкостях. Перемешивание биомассы осуществляется барботированием ее образующимся биогазом, который подается в сопла, установленные ниже номинального уровня загрузки. Дробление корки биомассы осуществляется биогазом, направляемым на поверхность корки через сопла, установленные над уровнем биомассы.

Недостатки известной установки заключаются в том, что барботирование приводит к выносу твердых включений биомассы на ее поверхность, что приводит к расслоению биомассы, снижая эффективность переработки, а также значительные энергетические затраты на компрессию и перекачивание биогаза.

Задача изобретения состоит в повышении эффективности переработки биомассы за счет улучшения условий перемешивания и предотвращения расслоения и снижении энергозатрат на перемешивание биомассы.

Поставленная задача решается тем, что в известной установке, содержащей реактор, включающий гидравлически связанные между собой емкости для размещения биомассы, по меньшей мере одна из которых снабжена газовой полостью, средства для перемешивания и дробления корки биомассы, запорный элемент и газопровод, средство для перемешивания биомассы, согласно изобретению, включает гидравлическую связь, запорный элемент и газовую полость.

Гидравлическая связь может быть выполнена в виде трубопровода, сообщающего нижнюю часть одной емкости с верхней частью другой емкости.

Кроме того, газопровод установки может быть выполнен в виде гидрозатвора, размещенного в пределах перемещения уровня биомассы.

Кроме того, средство для дробления корки биомассы установлено в пределах перемещения уровня биомассы. Средство для дробления корки биомассы или его часть может быть выполнено также подвижным.

Выполнение средства для перемешивания биомассы в виде гидравлической связи, запорного элемента и газовой полости позволяет перемешивать биомассу за счет ее перемещения из одной емкости в другую путем воздействия на поверхность биомассы накапливающегося в газовой полости биогаза, что позволяет снизить возмущающее воздействие биогаза на расслоение биомассы и, тем самым, повысить эффективность перемешивания биомассы. Дополнительное выполнение гидравлической связи в виде трубопровода, сообщающего нижнюю часть одной емкости с верхней частью другой емкости, усиливает этот эффект. Возможность перемешивания биомассы без дополнительных устройств, типа насоса или мешалки, снижает также и энергопотребление установки.

На фиг.1 показан общий вид установки, на фиг.2 - вариант выполнения установки, в которой гидрозатвор обеспечивает автоматическую работу системы, а часть элементов дробителя корки биомассы выполнена подвижной.

Биоэнергетическая установка содержит реактор, включающий емкости 1 и 2 для размещения биомассы 3, средство для перемешивания биомассы, включающее трубопроводы 4 и запорный элемент 5, сообщенный с газовой полостью 6, гидрозатвор 7 и средство для дробления корки биомассы 8, выполненное, например, в виде решетки, неподвижно установленной в пределах перемещения уровня биомассы. Гидрозатвор может быть выполнен из прямого 9 и сообщенного с ним криволинейного 10 участков трубопровода, а средство для дробления корки биомассы может содержать подвижные, например плавающие на поверхности биомассы, элементы 11.

Установка работает следующим образом.

В биомассе 3, размещенной в емкостях 1 и 2 реактора, происходит процесс метанового брожения, сопровождающийся выделением биогаза. Перемешивание биомассы осуществляется средством для перемешивания биомассы, включающим трубопроводы 4 и запорный элемент 5, сообщенный с газовой полостью 6. При закрытии запорного элемента 5 газ, выделяющийся из биомассы 3, накапливается в газовой полости 6 и вытесняет биомассу из емкости 1 через трубопроводы 4 в емкость 2, что приводит к перемешиванию содержимого емкостей. После перемещения части биомассы из емкости 1 в емкость 2 запорный элемент 5 открывают, при этом происходит сброс давления из газовой полости и обратное перетекание биомассы. После уравнивания уровней биомассы запорный элемент 5 вновь закрывают и цикл перемешивания биомассы повторяется. Гидрозатвор 7 обеспечивает вытеснение заданного количества биомассы из емкости 1 в емкость 2. Эффективность установки может быть повышена при соединении трубопроводом нижней части одной емкости с верхней частью другой емкости. При этом с самого начала цикла перемешивания густая фракция одной емкости перемешивается с жидкой фракцией биомассы другой емкости - это позволяет сократить количество перемещаемой за один цикл перемешивания биомассы и, следовательно, уменьшить объем газовой полости. Выполнение гидрозатвора из прямого 9 и сообщенного с ним криволинейного 10 участков трубопровода обеспечивает автоматическую работу системы: при заполнении емкости 1 биомассой до уровня, соответствующего точке «а», криволинейный 10 участок заполняется биомассой, что препятствует выходу газа из газовой полости 6. При перемещении уровня биомассы в точку «в» биомасса вытесняется из криволинейного участка гидрозатвора, обеспечивая выход газа из газовой полости 6 до тех пор, пока уровень биомассы не достигнет точки «а», и гидрозатвор вновь не заполнится биомассой. Перемещение уровня биомассы в емкостях приводит во взаимодействие поверхностный слой биомассы с дробителем корки 8, который может быть выполнен в виде решетки, неподвижно установленной в пределах перемещения уровня биомассы, что предотвращает коркообразование на ее поверхности. Повысить эффективность дробителя могут плавающие на поверхности биомассы элементы 11, которые перекрывают зазоры между неподвижными элементами дробителя 8, обеспечивая более надежное разрушение корки. Интенсивность перемешивания биомассы соизмерима с интенсивностью образования биогаза и может регулироваться сбросом части биогаза из газовой полости через запорный элемент.

Использование изобретения позволяет достаточно простыми средствами гомогенизировать биомассу, что приводит к повышению эффективности переработки биомассы и улучшению технико-экономических показателей биоэнергетической установки.

Установка содержит реактор, который включает гидравлически связанные между собой емкости для размещения биомассы, по меньшей мере одна из которых снабжена газовой полостью, средства для перемешивания и дробления корки биомассы, запорный элемент и газопровод. Средство для перемешивания биомассы включает гидравлическую связь, запорный элемент и газовую полость. Повышается эффективность переработки биомассы. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Биоэнергетическая установка, содержащая реактор, включающий гидравлически связанные между собой емкости для размещения биомассы, по меньшей мере одна из которых снабжена газовой полостью, средства для перемешивания и дробления корки биомассы, запорный элемент и газопровод, отличающаяся тем, что средство для перемешивания биомассы включает гидравлическую связь, запорный элемент и газовую полость.2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что гидравлическая связь выполнена в виде трубопровода, сообщающего нижнюю часть одной емкости с верхней частью другой емкости.3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что газопровод выполнен в виде гидрозатвора, размещенного в пределах перемещения уровня биомассы.4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что средство для дробления корки биомассы установлено в пределах перемещения уровня биомассы.5. Установка по п.1 или 4, отличающаяся тем, что средство для дробления корки биомассы выполнено подвижным.