БИОГАЗОВАЯ УСТАНОВКА
BIOGAS PLANT

Изобретение относится к биоэнергетике, а именно к технологии анаэробной обработки жидкого помета с выработкой биогаза, высококачественного органического удобрения и белковой кормовой добавки, которая может быть использована на комплексах сельского хозяйства.
Известна биогазовая установка для анаэробного сбраживания органических отходов. Установка содержит реактор, разделенный на сообщающиеся между собой секции, имеющие колоколообразные сборники газа с лопастями, узлы загрузки и выгрузки. Каждая секция содержит стаканы, в которых установлены с возможностью вертикального перемещения относительно друг друга посредством привода колоколообразные сборники газа, имеющие в верхней части регулируемые клапаны и сетку. Стаканы в нижней части имеют отверстия с клапанами, между которыми установлена перегородка с лопастями, расположенными в шахматном порядке относительно дополнительных лопастей, установленных на стенках колоколообразных сборников газа, где нижняя лопасть выполнена длиннее верхних. Узел загрузки выполнен в виде емкости с входным патрубком для подачи исходного сырья, лотком для отвода нерастворимых твердых легких фракций и выходными патрубками на нижнем уровне для сброса излишней жидкости, твердых тяжелых нерастворимых фракций и подачи сырья на переработку через отверстия в стакане (RU 2202161 С2, 20.04.2003).
Недостатком установки является низкая производительность по производству биогаза.
Ближайшим аналогом является биогазовая установка, содержащая реактор, внутри которого размещен теплообменник, разделяющий его на две сообщающиеся в верхней части камеры. Свободные концы трубопроводов приема и трубопровода отвода выведены в нижнюю часть камер. Устройство для измельчения исходной биомассы установлено в трубопроводе приема. Загрузочный люк установлен выше люка выгрузки для обеспечения гидростатического подпора выхода готовой продукции. Каждое перемешивающее устройство выполнено в виде вертикального вала, на котором установлены верхний и нижний ряд лопаток. Верхний ряд лопаток в первой камере установлен плавающим с возможностью перемещения вдоль вала для разрушения плотной корки на поверхности сбраживаемой биомассы. Лопатки нижнего ряда установлены с наклоном для обеспечения подъемного движения сбраживаемой массы вверх. Лопатки нижнего ряда во второй камере установлены с наклоном для перемещения сбраживаемой массы вниз и в сторону свободного конца трубопровода отвода готового органического удобрения. Устройство для перемещения и устройство для размельчения исходной биомассы соединены с передачей при помощи муфт и приводятся в действие с помощью ветродвигателя. Образующийся при сбраживании органической массы биогаз поступает в газгольдер, откуда распределяется по потребителям. Вне реактора установлен солнечный нагреватель и расширительный бачок, соединенные трубопроводами с теплообменником. Реактор покрыт слоем изоляции (RU 2065408 С1, 20.08.1996).
Недостатком установки является недостаточно высокая производительность по производству биогаза.
Технический результат изобретения заключается в повышении производительности по биогазу.
Этот результат достигается тем, что предложенная биогазовая установка включает реактор, содержащий три концентрично расположенные цилиндрические секции: наружную для проведения мезофильной стадии анаэробного сбраживания биомассы, среднюю для промежуточной стадии и центральную для термофильной стадии анаэробного сбраживания, трубопровод подачи исходной биомассы в наружную секцию, трубопровод отвода полученного удобрения из нижней части центральной секции и систему отбора биогаза из секций. Наружная и средняя секции сообщаются в нижней части, а средняя и центральная в верхней части. Центральная секция снабжена теплообменником для нагревания сбраживаемой массы, а наружная секция - перемешивающим устройством в виде крыльчатки.
Изобретение поясняется чертежом, на котором изображен продольный разрез установки.
Биогазовая установка включает реактор, содержащий три концентрично расположенные цилиндрические секции 1, 2 и 3.
Наружная секция 1 предназначена для проведения мезофильной стадии анаэробного сбраживания биомассы, средняя 2 - для промежуточной стадии сбраживания и центральная 3 - для термофильной стадии анаэробного сбраживания. Секции имеют общее основание, снабжены соединительными трубопроводами 4, сообщающими наружную секцию 1 и среднюю 2 в нижней части. Средняя секция 2 и центральная секция 3 сообщены в верхней части 5. Конец трубопровода 6 приема биомассы расположен в верхней части наружной секции 1. Трубопровод 7 отвода полученного удобрения подключен к нижней части центральной секции 3. В ней расположен теплообменник 8 для нагревания сбраживаемой биомассы. Наружная секция 1 снабжена загрузочным люком 9, перемешивающим устройством в виде крыльчатки 10.
Система отбора биогаза из секций содержит перепускные клапаны 11, 12 и 13 соответственно в наружной, средней и центральной секции. Эти клапаны подключены к газосборнику 14, имеющему выпускной кран 15.
В нижней части центральной секции 3 расположен выгрузочный люк 16, а в наружной секции 1 - аварийный люк 17 выгрузки биомассы.
Установка снабжена хранилищем 18 и насосом 19 подачи исходной биомассы.
Установка работает следующим образом.
Птичий помет насосом 19 подается из хранилища 18 в наружную секцию 1 через загрузочный люк 9. Брожение биомассы происходит в трех секциях реактора непрерывного действия в соответствии с тремя стадиями анаэробного сбраживания: мезофильного в наружной секции 1, промежуточного в средней секции 2 и термофильного в центральной секции 3.
Нагревание биомассы осуществляется теплообменником 8, установленным в центральной секции. В результате сбраживания биомассы выделяется биогаз. Под действием давления газа и гидростатического подпора биомасса из наружной секции 1 реактора, в которой температура достигает до 35°С, перемещается вниз и перетекает в среднюю секцию 2 - зону низкого давления. Брожение продолжается в средней секции при более высокой температуре 35-45°С. Проведение высокотемпературной стадии сбраживания во внутренней секции повышает эффективность процесса в результате уменьшения потерь тепла через стенд наружной секции, поскольку в ней температура субстрата низкая. В наружной секции 1 реактора осуществляется перемешивание субстрата крыльчаткой 10. При превышении давления в секциях в заданной последовательности срабатывают перепускные клапаны 11, 12, 13 и биогаз поступает в газосборник 14, откуда через выпускной кран 15 отводится в газольдер. Выгрузка полученного удобрения производится через выгрузочный люк 16. При необходимости может быть использован аварийный люк 7 выгрузки.
Конструкция предложенной установки обеспечивает повышение степени разложения помета и повышение производительности по газу.