CZ22184U1

CZ22184U1 - Kontejnerový fermentor

Info

Publication number: CZ22184U1
Application number: CZ201123976U
Authority: CZ
Inventors: Bencic@Mário; Rusin@Ján
Priority date: 2011-02-23
Filing date: 2011-02-23
Publication date: 2011-05-09

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká kontejnerového fermentoru (reaktoru) na zpracování biomasy suchou fermentací v anaerobním prostředí uvnitř fermentoru. Tento fermentor je mobilní, přizpůsoben pro přesun a snadnou manipulaci, přičemž jeho konstrukce zároveň umožňuje paralelní propojení vícero takovýchto fermentoru do sestavy.

Dosavadní stav techniky

V současnosti se biologicky rozložitelná biomasa zpracovává v zařízeních, které využívají aerobní procesy, tj. především za použití nuceného provzdušňování. Jsou to většinou kompostovací jámy, žlaby, hromady, sila apod. Nevýhodou takovýchto systémů je především absence využití plynů vznikajících pri zpracování biomasy [methanu (CH4) a oxidu uhličitého (CO2) vedoucích k oteplování země a vytvářejících tzv. „skleníkový efekt“], dále v potřebě značné skladovací a manipulační plochy, dlouhé době zpracování a v neposlední řadě nepříjemných vedlejších účinků jako zápachu, vábení hlodavců a hmyzu.

Biomasa se rovněž zpracovává v zařízeních, které využívají anaerobní bakterie pri tzv. mokrém nebo suchém procesu.

Z dokumentu DE 199 58 142 AI je známa bioenergetická stanice, u které je fermentor umístěný ve stavební části, přičemž stavební část je pevně spojena se zemí a neřeší systém nakládky a dodávky biomasy do zařízení.

V prospektu kanceláře Claus Růckert, Biogasanlagen, 92259 Neukirchen, je uvedeno řešení na zpracování biomasy, které si vyžaduje postavení dvou samostatných budov, přičemž fermentory jsou umístěné v jedné z nich.

Bioenergetická stanice dle DE 197 46 636 Al je částečně zapuštěna do země a tvořena čtyřmi samostatnými budovami, přičemž fermentory jsou opětovně umístěny uvnitř objektu.

Dokument EP 1 069 174 Al sice popisuje plynový generátor poháněný bioplynem a umístěný mimo budovu, ale fermentor je v tomto případě umístěný v budově pevně spojené se zemí. Teplo ze splodin je u tohoto řešení využíváno na dehydrataci biomasy.

Nevýhodou zde uvedených a podobných systémů zabývajících se zpracováním biomasy je především velká zastavěná a manipulační plocha pro umístění fermentoru, stavební celky jsou většinou spojené se zemí základy, systém vyžaduje nákladné stavební a technické úpravy pro zabezpečení vodotěsnosti a vzduchotěsnosti objektů, nároky na přesné dodržování technologických postupů pri plnění fermentorů a všechny systémy vykazují absenci řízení celého procesu. Při mokré fermentací jsou to problémy se skladováním centriťugátu v zásobnících a s jeho následnou aplikací do půdy jako hnojivá - tj. dodržováním ochrany vodních toků a podzemních vod především před znečištěním dusičnany ze zemědělských zdrojů.

Podstata technického řešeni

Výše uvedené nedostatky odstraňuje kontejnerový fermentor (reaktor) na zpracování biomasy. Podstata jeho řešení spočívá v tom, že kontejner je vyroben z vícevrstvého pláště, vodotěsných a vzduchotěsných dveří pro nakládku a vykládku biomasy, a z řídicí jednotky napojené na čidla umístěné uvnitř fermentoru. Vnitřní stěny kontejnerového fermentoru obsahují topná tělesa a na stropu fermentoru jsou umístěné rozstrikovací trysky napojené na zásobník. Fermentor rovněž obsahuje alespoň jednu samostatnou kóji vyrobenou z nosného rámu, a jejíž výplň po stranách a dně tvoří síť nebo mřížka.

Řídicí jednotka kontejnerového fermentoru zabezpečuje po celou dobu pracovního procesu optimální podmínky pro biochemickou reakci uvnitř fermentoru.

-1 CZ 22184 Ul

Je vhodné, pokud jsou po stranách rámu připevněné v místě těžiště kóje otočné čepy, pomocí kterých lze celou kóji otočit (naklopit) o 180° a tím ji vyprázdnit. Pro snazší manipulaci a zasunutí/vyjmutí kóje do/z fermentoru je rovněž dobré opatřit kóji ve spodní části pojezdem a zároveň umístit po stranách do každého rohu vodicí kolečka. Kromě kolečkového pojezdu lze pro manipulaci s kójí použít i „lyžiny“, přičemž výběr typu pojezdu závisí na způsobu manipulace při vkládám a vykládaní kójí do/z kontejnerového fermentoru. Rámová konstrukce kóje opatřená sítí nebo mřížkou po stěnách a dně umožňuje pronikání perkolátu do biomasy a zároveň únik bioplynu z biomasy jejím celým povrchem.

Výhodou kontejnerového fermentoru dle předloženého technického řešení je, že je mobilní a ío umožňuje produkci bioplynu a zfermentovaného substrátu zpracováním biomasy v anaerobním prostředí. Dále, že umožňuje jednoduchou a rychlou manipulaci s biomasou, zejména při jejím nakládání a vykládání do/z fermentoru, a možnost řízení celého procesu fermentace.

Přehled obrázků na výkrese

Technické řešení kontejnerového fermentoru je blíže vysvětleno pomocí výkresu, na kterém i5 obr. 1 znázorňuje fermentační kontejner s popisem hlavních konstrukčních celků a obr. 2 znázorňuje kóji s popisem hlavních částí dle tohoto řešení.

Příklad technického řešení

Kontejnerový fermentor obr. 1 je zařízení na anaerobní zpracování biomasy. Je zhotoven z vícevrstvého izolačního pláště 1, který chrání proces fermentace před okolním prostředím a dále z vodotěsných a vzduchotěsných dveří 9, čímž je zabezpečená vodotěsnost a vzduchotěsnost (plynotěsnost) celého kontejneru. Tyto dveře umožňují vstup do kontejnerového fermentoru a zároveň slouží k manipulaci s biomasou, pro nakládku a vykládku kójí, servisní zásahy, čištění a údržbu kontejneru a topných těles 6. Součástí kontejneru je řídicí jednotka 3, která prostřednictvím čidel 2 průběžně snímá údaje a na základě jejich vyhodnocování řídí samotný proces fer25 mentace. Po celé ploše vnitřních stěn kontejneru jsou instalována topná tělesa 6, která zabezpečují optimální teplotu biochemického procesu. Nad každou kójí jsou umístěny rozstřikovací trysky H pro smáčení biomasy perkolátem 5 uskladněného v zásobníku 4. Tento zásobník je plněn odčerpáváním perkolátu 5 z podlahy 2 fermentoru. Odsávaný bioplyn 10 z kontejnerového fermentoru se odčerpává do skladovacích zásobníků nebo pro další zpracování.

Plnění kontejnerového fermentoru biomasou se uskutečňuje prostřednictvím kójí 8, které jsou vyrobené z nosné rámové konstrukce Γ2, podlahy 15, bočních stěn 16 a čelních stěn 17. Podlaha 15, boční stěny 16 a čelní stěny 17 mohou být vyplněny ocelovou sítí nebo mřížkou 19. Kóje 8 jsou vyrobeny z materiálu odolávající agresivnímu prostředí, které vzniká pri fermentaci. Kóje 8 mají ve spodní části podlahy kolečkové pojezdy 13. Pro lepší manipulaci při jejich vyprazdňová35 ní jsou po stranách kójí umístěny na rámu v místě těžiště kóje dva otočné čepy 14, pomocí kterých dochází k otočení kójí o 180° a vyklopení jejich obsahu. Po stranách kóje jsou ve spodní části rámu u podlahy v každém rohu vodicí kolečka 18 pro lepší manipulaci pří vykládce/nakládce kóje z/do kontejnerového fermentoru.

V kontejnerovém fermentoru na zpracování biomasy v anaerobním prostředí je producent biolo40 gických surovin a/nebo biologicky rozložitelného odpadu schopný zpracovat veškeré vyprodukované biologické suroviny a/nebo biologicky rozložitelný komunální odpad.

Producent touto surovinou nejdříve naplní kóje 8, které následně umístí do kontejnerového fermentoru a ten vodotěsně a vzduchotěsně uzavře. Následně zapne řídící jednotku 3 která přes rozstřikovací trysky smáčí biomasu perkolátem 5 a prostřednictvím topných těles 6 ohřeje na požadovanou teplotu. V kontejnerovém fermentoru pak začne probíhat řízený proces fermentace, který má za následek štěpení makromolekul hydrolytickými bakteriemi, kvašení vlivem acidogenních bakterií, vznik metanogenních substrátů a tvorbě plynu působením metanogenních a acetogenních bakterií. Výsledkem celého procesu fermentace biomasy je zfermentovaný substrát,

-2CZ 22184 Ul perkolát 5 a bioplyn Γ0 složený z methanu (CH₄), oxidu uhličitého (CO₂) a malého množství příměsí. Vyprodukovaný bioplyn 10 se v průběhu procesu fermentace odsává pro další použití. Proces řízení fermentace v kontejnerovém fermentoru zabezpečuje řídicí jednotka 3. Ta prostřednictvím čidel 2 snímá údaje o teplotě, tlaku, pH a množství methanu (CH₄) a oxidu uhličité5 ho (CO₂) v bioplynu. Na základě takto získaných údajů pak řídicí jednotka koriguje ohřev teplé vody v topném systému 6, tlak odsávání bioplynu 10 a hodnotu pH prostřednictvím množství vstřikovaného perkolátu 5. Množství methanu (CH₄) a oxidu uhličitého (CO₂) se monitoruje pro potřeby dalšího využití.

Průmyslová využitelnost ío Kontejnerový fermentor lze využít na bezodpadové zpracování biomasy (biologických surovin a biologického rozložitelného odpadu) v anaerobním prostředí. V závislosti na množství produkovaných surovin, lze současně pro zpracování využít více takovýchto paralelně propojených fermentorů.

Claims

NÁROKY NA OCHRANU

15 1. Kontejnerový fermentor sestávající z vícevrstvého izolačního pláště (1), vodotěsných a vzduchotěsných dveří (9), vyznačující se tím, že na vnitřních stěnách obsahuje topná tělesa (6), na vrchní vnitřní stěně pak rozstřikovací trysky (11) napojené na zásobník (4) a řídicí jednotku (3), která je propojena se snímacími čidly (2) umístěnými uvnitř fermentoru, přičemž kontejnerový fermentor obsahuje zároveň alespoň jednu kóji (8) tvořenou rámem (12), podlahou

20 (15), bočními stěnami (16) a čelními stěnami (17).
2. Kontejnerový fermentor podle nároku 1, vyznačující se tím, že podlaha (15), boční stěny (16) a čelní stěny (17) jsou tvořeny mřížkou nebo sítí (19).
3. Kontejnerový fermentor podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že na rámu (12) jsou umístěny otočné čepy na vyprazdňování kóje (8) otočením kolem osy čepů o 180°.

25
4. Kontejnerový fermentor podle nároků laž3, vyznačující se tím, že na spodní straně rámu (12) je umístěný pojezd (13).
5. Kontejnerový fermentor podle nároku 4, vyznačující se tím, že pojezd (13) je kolečkový.
6. Kontejnerový fermentor podle nároku 4, vyznačující se tím, že pojezd (13) je

30 lyžinový.
7. Kontejnerový fermentor podle nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že po stranách kóje (8) jsou na spodní části nosného rámu (12) u podlahy v každém rohu vodicí kolečka (18).
8. Kontejnerový fermentor podle nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že ho lze

35 paralelně propojit do sestavy s libovolným počtem kontejnerových fermentorů totožné konstrukce.