CZ24240U1 - Mobilní zařízení na suchou anaerobní fermentaci - bioreaktor - Google Patents

Description

Technické řešení se týká mobilního zařízení na suchou anaerobní fermentací - bioreaktoru. Dosavadní stav techniky

Patentový spis evidovaný ve Slovenské republice pod značkou SK 278554 popisuje dosud užívaný mobilní fermentor skládající se z tepelně-izolačního pláště, který je vybaven zařízením na přívod a odvod vzduchu. Tepelně-izolaění plášť tvoří stěny, strop a dveře mobilního biofermentoru a skládá se z tvarovaných desek, jejichž povrch je vybaven soustavou žeber. V podlaze mobilního biofermentoru jsou vytvořeny kanály otevřené do vnitřního prostoru mobilního biofermentoru. V kanálech je uloženo potrubí připojené na společný zdroj tlakového vzduchu a vybavené výfukovými otvory.

Užitný vzor evidovaný ve Slovenské republice pod značkou 5987 popisuje kontejnerový fermentor na zpracování biomasy, který se skládá z vícevrstvého izolačního pláště, vodotěsných a vzduchotěsných dveří na nakládání a vykládání biomasy a z řídicí jednotky napojené na snímače parametrů fermentace umístěné uvnitř fermentoru. Na vnitřních stranách jsou topná tělesa a na homí vnitřní straně rozstřikovací dýzy napojené na zásobník. Fermentor dále obsahuje alespoň jednu kóji skládající se z rámu, podlahy, bočních stěn a čelní stěny. Podlaha, boční stěny a čelní stěna mohou být vyplněny síťovinou. Kóje je opatřena na spodní straně rámu podvozkem a v rozích naváděcími kolečky.

Nedostatkem výše uvedeného řešení je, že biomasa není vyhřívaná přímo, a tudíž není možná přesná a rychlá kontrola a regulace teploty.

Cílem tohoto technického řešení je navrhnout mobilní zařízení na suchou anaerobní fermentací, které bude poskytovat všechny výhody kontejnerových mobilních fermentorů i další výhody, které poskytuje více-komorový fermentor podle tohoto technického řešení.

Podstata technického řešení

Uvedené nedostatky odstraňuje mobilní zařízení na suchou anaerobní fermetanci - bioreaktor podle tohoto technického řešení, ve formě kvádru, obsahující minimálně jednu fermentační komoru na uložení a zpracování biomasy uzavíratelnou plynotěsnými dveřmi, a oddělený technologický prostor, sestávající z izolačního pláště opatřeného otvorem na odvod bioplynu, z vnější strany opatřené nosnou konstrukcí a z vnitřní strany topnými tělesy. Jeho podstatou je, že fermentační komora je opatřena z vnitřní strany kovovým vnitřním pláštěm, který odděluje topná tělesa od vnitrního prostoru fermentační komory, a v homí části jsou uspořádány trysky na rozstřikování buněčné šťávy, které jsou součástí uzavřeného okruhu dále tvořeného sběrnou nádrží buněčné šťávy umístěnou v technologickém prostoru a spojenou s odčerpávacím potrubím s čerpadlem na odčerpávání nadbytečného perkolátu, přičemž ve vnitřním prostoru fermentační komory jsou umístěny snímače na sledování parametrů fermentace řízené řídicí jednotkou.

Topná tělesa jsou tvořena soustavou trubek s teplonosným médiem a mohou sloužit k ohřevu i k chlazení vnitřního prostředí fermentační komory. Je vhodné, když jsou topná tělesa umístěna ve stěnách, podlaze a stropě fermentační komory.

Vhodnějším řešením výše popsaného mobilního zařízení na suchou anaerobní fermentací je, pokud se skládá ze dvou fermentačních komor samostatně uzavíratelných plynovými dveřmi, jednoho technologického prostoru, který je umístěn mezi fermentačními komorami, a jedné řídicí jednotky. Proces fermentace probíhá v oddělených fermentačních komorách nezávisle na sobě a umožňuje tak zpracovávat různé druhy materiálů současně. Další výhodou tohoto zařízení je, že umožňuje téměř kontinuální tvorbu bioplynu pri relativně nízkém výkonu zařízení.

- 1 CZ 24240 Ul

Vnitřní kovový plášť fermentační komory může být vyroben z nerezového nebo lakovaného plechu.

Výhodou takto konstruovaného zařízení je jeho modulární konstrukce, která umožňuje paralelně zapojit vícero takovýchto zařízení podle požadovaného výkonu, a dále také mobilita zařízení, která umožňuje podle potřeby nenáročným způsobem změnit místo instalace bez velkých nároků na stavební úpravy.

Další výhodou je kontaktní celoplošný přenos tepla mezi ohřívanou vnitřní stěnou komory a biomasou, který umožňuje velmi přesnou a rychlou regulaci teploty procesu fermentace.

Plynotěsně oddělená technologická místnost umožňuje vykonávat fyzickou kontrolu parametrů, údržbu a servisní práce po dobu procesu fermentace bez nutnosti jeho přerušení.

Objasnění výkresů

Technické řešení bude blíže vysvětleno pomocí výkresů, na kterých je znázorněno:

Obrázek 1: jednokomorové mobilní zařízení na suchou anaerobní fermentací.

Obrázek 2: dvoukomorové zařízení na suchou anaerobní fermentací.

Obrázek 3: boční pohled - vertikální průřez fermentační komorou bioreaktoru.

Priklady provedení

Příklad 1

Mobilní zařízení na suchou anaerobní fermentací - bioreaktor, ve formě kvádru, které obsahuje jednu fermentační komoru 2 na uložení a zpracování biomasy 1 uzavíratelnou plynotěsnými dveřmi 6 a oddělený technologický prostor 3. Toto zařízení dále obsahuje izolační plášť 5 opatřený otvorem 12 na odvod bioplynu a topná tělesa Γ0, která jsou umístěna ve stěnách, v podlaze a ve stropě fermentační komory 2 a jsou od vnitřního prostoru fermentační komory 2 oddělena kovovým vnitřním pláštěm 13. Tento kovový vnitřní plášť 13 je vyroben z nerezového plechu. V homí části fermentační komory 2 jsou uspořádány trysky 7 na rozstřikování buněčné Šťávy, které jsou součástí uzavřeného okruhu dále tvořeného sběrnou nádrží 9 buněčné šťávy umístěnou v technologickém prostoru 3 a spojenou odčerpávacím potrubím 8 s čerpadlem (neznázoměné) na odčerpávání nadbytečného perkolátu. Ve vnitřním prostoru fermentační komory 2 jsou umístěny snímače 11 na sledování parametrů fermentace řízené řídicí jednotkou 4.

Příklad 2

Na obrázku 2 je znázorněno mobilní zařízení na suchou anaerobní fermentací - bioreaktor, ve formě kvádru, které obsahuje dvě fermentační komory 2 na uložení a zpracování biomasy I, které jsou odděleny technologickým prostorem 3. Každá fermentační komora 2 je uzavíratelná plynotěsnými dveřmi 6. Toto zařízení je tvořeno izolačním pláštěm 5, který je opatřen otvory 12 na odvod bioplynu z fermentačních komor 2, a topnými tělesy 10, která jsou umístěna na stěnách, na podlaze a na stropě obou fermentačních komor 2. Fermentační komory 2 jsou opatřeny z vnitřní strany kovovým vnitřním pláštěm 13 z lakovaného plechu, který odděluje vyhřívací tělesa 10 od vnitřního prostoru fermentačních komor 2. V homí části fermentačních komor 2 jsou uspořádány trysky 7 na rozstřikování buněčné šťávy, které jsou součástí uzavřeného okruhu dále tvořeného sběrnou nádrží 9 buněčné šťávy umístěnou v technologickém prostoru 3 a spojenou odčerpávacím potrubím 8 s čerpadlem (neznázoměné) na odčerpávání nadbytečného perkolátu. Ve vnitřním prostoru obou fermentačních komor 2 jsou umístěny snímače li na sledování parametrů fermentace řízené řídicí jednotkou 4.

Příklad 3

Způsob výroby bioplynu v bioreaktoru podle tohoto řešení, kde se biomasa 1 naveze do fermen45 tační komory 2, která se uzavře plynotěsnými dveřmi 6. Pomocí trysek 7 se do fermentační ko-2CZ 24240 Ul mory 2 dodává buněčná Šťáva ze sběmé nádoby 9. Biomasa 1 se zahřeje pomocí topných těles JO na provozní teplotu 36 až 42 °C po dobu zdržení 20 až 90 dní. Biomasa se bez přístupu vzduchu a za působení methanogenních bakterií rozkládá, přičemž vzniká bioplyn, který se odvádí otvorem 12, a kapalný perkolát, který se odčerpává odčerpávacím potrubím 8 do sběmé nádrže 9. Průmyslová využitelnost

Takto technicky řešené mobilní zařízení na suchou anaerobní fermentaci - bioreaktor - je určeno pro výrobu bioplynu ze zemědělských substrátů, jako je například tráva, siláž, hnůj, zbytky zemědělských plodin, zrno, atd. Vyrobený bioplyn je spotřebován v kogenerační jednotce, která produkuje elektrickou energii a teplo.

Claims (4)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Mobilní zařízení na suchou anaerobní fermentaci - bioreaktor ve formě kvádru, obsahující minimálně jednu fermentační komoru na uložení a zpracování biomasy uzavíratelnou plynotěsnými dveřmi a oddělený technologický prostor, sestávající z izolačního pláště opatřeného otvorem (12) na odvod bioplynu, z vnější strany opatřené nosnou konstrukcí a z vnitřní strany topnými tělesy, vyznačující se tím, že fermentační komora (2) je opatřena z vnitřní strany kovovým vnitřním pláštěm (13), který odděluje topná tělesa (10) od vnitřního prostoru fermentační komory (2) a v homí Části jsou uspořádány trysky (7) na rozstřikování buněčné šťávy, které jsou součástí uzavřeného okruhu dále tvořeného sběrnou nádrží (9) buněčné šťávy umístěnou v technologickém prostoru (3) a spojenou odčerpávacím potrubím (8) s čerpadlem na odčerpávaní nadbytečného perkolátu, přičemž ve vnitřním prostoru fermentační komory (2) jsou umístěny snímače (11) na sledování parametrů fermentace řízené řídicí jednotkou (4).
2. 2. Mobilní zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že topná tělesa (10) tvořená soustavou trubek s teplonosným médiem k ohřevu i k chlazení vnitřního prostředí fermentační komory (2) jsou umístěna ve stěnách, podlaze i stropě fermentační komory.
3. 3. Mobilní zařízení podle některého z nároků 1 nebo 2, vyznačující se tím, že se skládá ze dvou fermentační ch komor (2) samostatně uzavíratelných plynotěsnými dveřmi, jednoho technologického prostoru (3), který je uspořádán mezi fermentačními komorami (2), a jedné řídicí jednotky.
4. 4. Mobilní zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že kovový vnitrní plášť je vyroben z nerezového nebo lakovaného plechu.