БИОГАЗОВАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ НАВОЗА

Полезная модель относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для переработки навоза.
Известна установка для метанового сбраживания навоза (а.с. №1549496, А01С 3/00,
1990 г., бюл. №40), содержащая приемную емкость, сообщенную с цилиндрическим реактором, имеющим газовый колпак. Средство отбора биогаза, устройство гидродинамического перемешивания сбраживаемой массы. Выгрузная емкость установки выполнена в виде гидравлического затвора, сообщенного с приемной емкостью и реактором. Установка сложна, поэтому ненадежна в эксплуатации.
Недостатком является высокая энергоемкость при выгрузке биомассы, недолговечность службы подогревателя массы из-за нахождения его в агрессивной среде, сложность очистки емкости от твердых включений, а также отсутствие приспособления для перемешивания массы.
Известна биогазовая установка для переработки навоза (см. патент РФ №2286038 МПК А01С 3/02, опубл. 27.10.2006) содержащая приемную емкость, газовый колпак, гидрогерметизатор, устройство подогрева и отбора газа, манометр, при этом приемная емкость выстлана чехлом с жестко закрепленным верхним краем, выполненным из эластичного водонепроницаемого материала, с армированным дном, связанным с подъемным механизмом и опирающимся на решетку, под которой расположено устройство подогрева в водяной рубашке, а гидрогерметизатор снабжен выгрузным трубопроводом, конец которого находится выше уровня выгрузной площадки.
Недостатком известного решения является снижение качественных параметров процесса сбраживания навоза из-за налипания его на армированное дно эластичного водонепроницаемого чехла при передаче теплоты от устройства подогрева через решетку вследствие сдавливания навоза и нахождения в неподвижном состоянии.
Технической задачей полезной модели является улучшение условий образования биомассы и увеличение срока службы как чехла, так и установки в целом путем термовибрационного встряхивания решетки.
Технический результат по повышению эффективности работы достигается тем, что биогазовая установка для переработки навоза, содержащая приемную емкость, газовый колпак, гидрогерметизатор, устройство подогрева и отбора газа, манометр, при этом приемная емкость выстлана чехлом с жестко закрепленным верхним краем, выполненным из эластичного водонепроницаемого материала, с армированным дном, связанным с подъемным механизмом и опирающимся на решетку, под которой расположено устройство подогрева в водяной рубашке, а гидрогерметизатор снабжен выгрузным трубопроводом, конец которого находится выше уровня выгрузной площадки, при этом решетка выполнена из биметалла причем материал биметалла со стороны армированного дна чехла имеет коэффициент теплопроводности в 2,0-2,5 раза ниже чем коэффициент теплопроводности материала биметалла со стороны устройства подогрева биомассы, располагающегося в водяной рубашке.
Сущность полезной модели поясняется на фиг.1 - общий вид установки; на фиг.2 - расположение материалов биметалла с различной теплопроводностью.
Биогазовая установка для переработки навоза включает цилиндрическую приемную емкость 1, над которой установлен через кольцевой гидрогерметизатор 2 газовый колпак 3 в виде полусферы, снабженный манометром 4 и средством отбора газа 5 с краном. Гидрогерметизатор 2 снабжен выгрузным трубопроводом 6 с задвижкой 7, конец которого находится выше уровня выгрузной площадки 8 для подвода под него бункера транспортного средства. Приемная емкость 1 выстлана чехлом 9, верхний край которого жестко закреплен на гидрогерметизаторе 2. Чехол выполнен из эластичного водонепроницаемого материала, например прорезиненного брезента, с армированным дном 10. Дно 10 посредством прикрепленного к нему невитого троса 11, проходящего через сальник 12, установленный в колпаке 3, связано с подъемным механизмом 13, размещенным над приемной емкостью 1 на балке 14. Дно 10 чехла опирается на решетку 15, под которой расположено устройство подогрева 16 биомассы, расположенное в водяной рубашке 17. Выше решетки 15 в стенке приемной емкости 1 выполнен сквозной канал 18 для сообщения с атмосферой. При этом решетка 10 выполнена из биметалла 19, причем материал 20 (например латунь с коэффициентом теплопроводности 85 Вт/(м*гр) см. стр.312 Нащекин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. М.: 1980-469 с., ил.) со стороны армированного дна 10 чехла 9 имеет коэффициент теплопроводности в 2.0-2.5 раза ниже, чем материал 21 (например, алюминий с коэффициентом теплопроводности 204 Вт/(м*гр) см. там же) биметалла 19 со стороны устройства подогрева 16 биомассы, расположенного в водяной рубашке. Поверхность 22 материала 20 передает теплоту армированному дну 10, а поверхность 23 материала 21 воспринимает теплоту от устройства подогрева 16, при этом материал 20 передает теплоту армированному дну 10, а поверхность 23 материала 21 воспринимает теплоту от устройства подогрева 16 при этом материалы 20 и 21 контактирующих по поверхности 24.
3
4
Установка работает следующим образом. В приемную емкость 1 заливают воду, создающую водяную рубашку 17 для устройства подогрева 16, до уровня расположения решетки 15. Затем емкость 1 выстилают чехлом 9, к армированному дну 10 которого закрепляют трос 11, другой его конец фиксируют на верхнем краю емкости 1. Навоз загружают в приемную емкость на / ее объема, при этом чехол 9 защищает устройство подогрева и стенки емкости от его агрессивного действия. Затем над емкостью 1 устанавливают колпак 3, герметизируют его с помощью гидрогерметизатора 2, заполненного водой. Трос 11 пропускают через сальник 12, установленный в колпаке 3 и соединяют с тросом подъемного механизма 13. Включают устройство подогрева 16 для ускорения метанового сбраживания навоза.
При включении устройства подогрева 16 теплота из водяной рубашки 17 с температурой свыше 30°С передается на решетку 15, выполненную из биметалла 19 к материалу 21. В тоже время навоз, загруженный в приемную емкость 1, имеет температуру соответствующую окружающей среде (например, наружному воздуху) и также передает теплоту через армированное дно 10 чехла 9 решетки 15 на материал 20. В результате в биметалле 19 наблюдается встречное направленное движение градиентов температур: от поверхности 22 материала 20 и от поверхности 23 материала 21 к поверхности контакта 24 материалов 20 и 21. В связи с тем, что теплопроводность материала 21 выше теплопроводности материала 20 (биметалл 19 из соединения алюминия и латуни) в 2.0-2.5 раза интенсивность передачи тепла от устройства подогрева 16 соответствует данной кратности (См. например, Кутателадзе - С.С. «Основы теории теплопроводности», Новосибирск (1990 - 630 стр., ил.), что и приводит к подогреву и последующему поддержанию процесса сбраживания навоза. По мере процесса сбраживания навоза температура его в местах контакта с армированным дном 10 увеличивается. Таким образом, частицы навоза под совместным действием возрастающей температуры биомассы и ее веса частично слипаются, ухудшая как процесс тепломассообмена, так и последующей выгрузки для очистки вручную или механически при нахождении дна 10 чехла 9 в крайнем верхнем положении, что также приводит к дополнительным энергозатратам.
Выполнение решетки 15 из биметалла 19 при наблюдаемой в условиях эксплуатации биогазовой установки разницы температур как со стороны устройства подогрева 16, так и со стороны армированного дна 15 приводит к образованию термовибрации (см., например, Дмитриев В.П. «Биметаллы», Пермь 1991 - 316 с. ил.), которая передает на армированное дно 10, где и практически устраняется процесс налипания комков навоза.
Оригинальность предлагаемой полезной модели заключается в том, что повышение теплотехнических параметров процесса сбраживания и снижение энергоемкости работы установки достигается осуществлением термовибрации решетки и, соответственно, армированным дном, которое и устраняет налипание комков навоза, препятствующих более полной передачи теплоты от установки подогрева и образующейся биомассе. А это в конечном итоге повышает энергоэффективность биогазовой уставовки для переработки навоза, т.к. обеспечивается процесс эффективной передачи теплоты при сбраживании навоза и при разгрузке биомассы наблюдается полная ее выгрузка, без необходимости доочистки армированного дна от слипшегося навоза.