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, А01C 3/00, 1990 г., бюл. 40), содержащая емкость, сообщенную с цилиндрическим реактором, имеющим газовый колпак, средство отбора биогаза, устройство гидродинамического перемешивания сбраживаемого субстрата. Выгрузная емкость установки выполнена в виде гидравлического затвора, сообщенного с приемной емкостью и реактором. Установка сложная, поэтому недолговечна в эксплуатации.
Известен реактор для сбраживания навоза (а.с. 1484312, А01С 3/02, 07.06.1989 г., бюл.41), содержащий реактор, разделенный вертикальными перегородками на камеры, гидролизатор с рециркуляционным каналом, соединяющий зоны начального сбраживания субстрата и его дображивания. На дне реактора закреплен бункер песколовки со шнеком. Мешалка выполнена из трубы со шнеком, на навивках которого закреплены плоские подогреватели и в них подается теплоноситель. При загрузке в предыдущую камеру исходной массы через имеющиеся на перегородках питающие каналы, входные отверстия которых расположены в придонной части предыдущих камер, в последующие камеры вытесняется осветленная жидкость. При этом за счет размещения выходных отверстий питающих каналов в верхней части каждой последующей камеры из последней обеспечивается вытеснение осветленной жидкости без смешивания с поступающей жидкостью. Опорожнение реактора осуществляется при помощи шлюзов, имеющих заслонки.
К конструктивным недостаткам известной установки относится то, что площади нагревательных элементов недостаточно для поддержания термофильного режима на больших реакторах. Применение переливных каналов и сальников усложняет конструкцию реактора. Реактор, изготовленный из черной стали, недолговечен из-за нахождения в нем агрессивной среды и дорог.
Известна биогазовая установка для переработки навоза (см. патент РФ №2365080 МПК А01С 3/02), содержащая биореактор с последовательно сообщающимися емкостями с переливными перегородками, снабженный трубопроводами для подачи навозного субстрата и отвода сброженной массы, подогревателями, перемешивающими устройствами и устройством для сбора и отвода биогаза, при этом биореактор состоит из основной емкости реактора и пяти кольцевых емкостей дозревателей, выполненных из железобетонных конструкций, и на дне каждой емкости установлены трубчатые подогреватели, перегородки кольцевых емкостей дозревателей снабжены переливными окнами, расположенными диаметрально противоположно и на разной глубине, а над биореактором установлен газгольдер, нижний край кольца которого погружен в гидрозатвор, на наружной стороне кольца приварен опорный диск газгольдера, вращающийся на четырех ручейковых роликах, два из которых жестко закреплены в фундаменте, а два являются компенсаторами, кроме того, внутри кольца газгольдера установлены крестообразные распорки, к которым закреплены жесткая мешалка для основной емкости реактора и цепочные для кольцевых емкостей дозревателей.
Недостатком является снижение эксплуатационной стабильности при длительной работе биогазовой установки из-за налипания на перегородки кольцевых емкостей, особенно в переливных окнах, субстрата, что значительно снижает производительность и качество получаемой продукции путем нарушения выбранного термофильного температурного режима.
Задача полезной модели - производить стерильные кормовые добавки, удобрения и обеспечивать стабильные условия эксплуатации реактора, устраняя налипание субстрата в переливных окнах, что ухудшает режим работы и производительность биогазовой установки.
Задача решается тем, что в биогазовой установке для переработки навоза, содержащей биореактор с последовательно сообщающимися емкостями с переливными перегородками, снабженный трубопроводами для подачи навозного субстрата и отвода сброженной массы, подогревателями, перемешивающими устройствами и устройством для сбора и отвода биогаза, при этом биореактор состоит из основной емкости реактора и пяти кольцевых емкостей дозревателей, выполненных из железобетонных конструкций, и на дне каждой емкости установлены трубчатые подогреватели, перегородки кольцевых емкостей дозревателей снабжены переливными окнами, расположенными диаметрально противоположно и на разной глубине, а над биореактором установлен газгольдер, нижний край кольца которого погружен в гидрозатвор, на наружной стороне кольца приварен опорный диск газгольдера, вращающийся на четырех ручейковых роликах, два из которых жестко закреплены в фундаменте, а два являются компенсаторами, кроме того, внутри кольца газгольдера установлены крестообразные распорки, к которым закреплены жесткая мешалка для основной емкости реактора и цепочные мешалки для кольцевых емкостей дозревателей, при этом перегородки кольцевых емкостей дозревателей выполнены из биметалла, причем материал биметалла перегородки со стороны наличия сброшенного субстрата имеет коэффициент теплопроводности в 2,0-2,5 раза превышающий коэффициент теплопроводности материала со стороны последующего дозревания.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где фиг.1 - общий вид установки сечение А-А; фиг.2 - то же, вид сверху, сечение В-В; фиг.3 - перегородка кольцевой емкости дозревателя с переливными окнами из биметалла.
Биогазовая установка включает железобетонную конструкцию, выполненную в виде радиальных пяти кольцевых емкостей дозревателей 1, кольцо гидрозатвора 2, основную емкость реактора 3, трубопровод подачи субстрата 6 с рассекателем 5, трубопровод отвода сброженной массы 4, устройство для отвода биогаза 7, теплоизоляцию 8, трубчатые подогреватели 9 и фундамент 10. Каждая кольцевая перегородка снабжена переливным окном 11 и расположены они диаметрально противоположно на разной глубине. В гидрозатворе установлено стальное кольцо 12 газгольдера 13 с приваренным к нему стальным опорным диском 14, который упирается на два жестко закрепленных в фундаменте ручейковых ролика 15 и два подпружиненных ручейковых ролика компенсатора 16. На кольце 12 газгольдера 13 герметично закреплена прорезиненная ткань газгольдера 13, а внутри кольца установлены стальные крестообразные распорки 17, на которых закреплены жесткая мешалка 18 основной емкости реактора 3 и цепочные мешалки 19 кольцевых емкостей дозревателей 1. Кольцо газгольдера 12 обхвачено тросом 20 и увязано с приводным шкивом 21 мотора-редуктора 22. Перегородки кольцевых емкостей дозревателей 1 выполнены из биметалла 23, причем материал биметалла 23 перегородки со стороны наличия сброшенного субстрата имеет коэффициент теплопроводности в 2,0-2,5 раза превышающий коэффициент теплопроводности материала 25 со стороны последующего дозревания.
Биогазовая установка работает следующим образом. Выбран термофильный температурный режим. В течение одних суток с фермы навоз по каналам стекает в отдельностоящую подготовительную, крытую, железобетонную емкость, в которой подогревается выхлопными газами котла и в ней же доводится до заданной влажности 92% получаемый субстрат, далее субстрат проходит через предварительную камеру, в которой подогревается до 60°C (на схеме не показана). Трубчатые подогреватели 9 также нагреты до 60°C. Из биогазовой установки удаляется воздух выхлопными газами двигателя внутреннего сгорания. После этого нагретый субстрат вместе с выращенным определенным штаммом бактерий закачивается в основную емкость реактора 3 через трубопровод подачи навозного субстрата 6, рассекатель 5 равномерно распределяет субстрат в емкости 3, наполнение субстратом основной емкости реактора 3 ведется пять суток. Затем выдерживаем субстрат до начала образования процесса газообразования. С момента начала газообразования субстрат выдерживают еще шесть суток. После чего в основную емкость реактора подают следующую односуточную дозу субстрата, при этом из основной емкости реактора 3 сброженный субстрат перетекает через верхнее окно 11 в первую кольцевую емкость дозреватель 1 и заполняет ее. Далее подают следующую односуточную дозу субстрата в основную емкость реактора 3 и субстрат перетекает в первую кольцевую емкость дозревателя 1, перемещается по кольцевой емкости дозревателя и через нижнее окно 11 перетекает в следующую кольцевую емкость дозревателя. В связи с тем, что температура субстрата в первой кольцевой емкости дозревателя 1 имеет более высокое значение, чем в последующем дозревателе, то между внутренней и наружной поверхностью каждой кольцевой перегородки из биметалла 23 с переливным окном 11 возникает разность температур. Выполнение материала 24 биметалла 23 со стороны нагретого сброженного субстрата с коэффициентом теплопроводности (например, алюминий с коэффициентом теплопроводности 204 Вт/(м·гр), см. стр.312 Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. М.: 1980-469 с., ил.) в 2,0-2,5 раза превышающий коэффициент теплопроводности материала 25 биметалла 23 со стороны последующего дозревания субстрата приводит, при заданном термофильном температурном режиме получения стиральных добавок и удобрений, к образованию температурного градиента, обеспечивающего термовибрацию кольцевой перегородки с переливным окном 11 (см., например, Дмитриев В.Н. Биметаллы. Пермь 1990-387 с., ил.), что практически устраняет налипание субстрата при перемещении его из одного дозревателя в другой. Такой цикл повторяется до тех пор, пока не заполнятся все пять кольцевых емкостей дозревателей. Перемешивание субстрата проводится через каждый час по 3-5 минут с помощью жестких мешалок 18 в основной емкости реактора и цепочных мешалок 19 в пяти кольцевых емкостях дозревателях. Мешалки закреплены на крестообразных распорках 17, установленных внутри кольца 12 газгольдера 13. Кольцо 12 с опорным диском 14 вращаются на двух жесткозакрепленных в фундаменте роликах 15 и двух компенсаторах 16 с помощью мотора-редуктора 22 посредством троса 20. Сброженная масса отводится трубопроводом 4 в приемную емкость. Выделяемый биогаз скапливается под газгольдером 13 и отводится устройством для отвода биогаза 7.
Оригинальность предлагаемой полезной модели заключается в обеспечении длительной эксплуатации биогазовой установки с нормированными параметрами выхода готового продукта за счет устранения залипания субстрата при перемещении из одной сообщающейся емкости в другую через переливные окна путем выполнения перегородок кольцевых емкостей дозревателей из биметалла. При этом материал биметалла со стороны нагретого сброженного субстрата имеет коэффициент теплопроводности в 2,0-2,5 раза выше, чем коэффициент теплопроводности материала биметалла со стороны нагреваемого субстрата, что обеспечивает образование термовибрации, практически устраняющей процесс налипания в переливных окнах последующих емкостей.