CZ306113B6

CZ306113B6 - Mobilní zařízení na suchou anaerobní fermentaci - bioreaktor

Info

Publication number: CZ306113B6
Application number: CZ2012-520A
Authority: CZ
Inventors: Ĺ tefan Fuska
Original assignee: GASCONTROL, spoleÄŤnost s.r.o.; Zovos-En S.R.O.
Priority date: 2012-07-31
Filing date: 2012-07-31
Publication date: 2016-08-10
Also published as: CZ2012520A3

Abstract

Zařízení na suchou anaerobní fermentaci - bioreaktor obsahuje minimálně jednu fermentační komoru (2), která je opatřena z vnitřní strany kovovým vnitřním pláštěm, který odděluje topná tělesa (10) od vnitřního prostoru fermentační komory (2) a v horní 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 odčerpávání nadbytečného perkolátu, přičemž ve vnitřním prostoru fermentační komory (2) jsou umístěny snímače (11) na sledování parametrů fermentace řízené řídicí jednotkou (4).

Description

Mobilní zařízení na suchou anaerobní fermentaci - bioreaktor

Oblast techniky

Vynález se týká mobilního zařízení na suchou anaerobní fermentaci - 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-izolační 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 horní 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 tudížmení možná přesná a rychlá kontrola a regulace teploty.

Cílem navrhovaného vynálezu je vytvoření mobilního zařízení na suchou anaerobní fermentaci, které bude poskytovat všechny výhody kontejnerových mobilních fermentoru i další výhody, které poskytuje více-komorový fermentor podle tohoto technického řešení.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky odstraňuje 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 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 vnitřního prostoru fermentační komory, a v horní části jsou uspořádány trysky na rozstřikování buněčné šťávy, které jsou součástí uzavřeného okruhu dále tvořeného sběrnou nádrži 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 fermentaci je, pokud se skládá ze dvou fermentačních komor samostatně uzavíratelných plynovými dveřmi, jedno

- 1 CZ 306113 B6 ho technologického prostoru, který je umístěn mezi fermentačními komorami, a jedné řídicí jednotky. Proces fermentace probíhá v oddělených fermentaěních komorách nezávisle na sobě a umožňuje tak zpracovávat různé druhy materiálů současně. Další výhodou tohoto zařízení je, že umožňuje téměř kontinuální tvorbu bioplynu při relativně nízkém výkonu zařízení.

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

Výhodou takto konstruovaného zařízení je jeho modulární konstrukce, která umožňuje paralelně 10 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 neočekávanou výhodností je unikátní kontaktní celoplošný přenos tepla pro zajištění opti15 málních fermentaěních procesů v biomase. Topná tělesa neohřívají biomasu přímo v menších plochách pro předávání potřebného tepla pro biomasu, ale jsou umístěny na vnější straně vnitřního kovového pláště. Ten je tak celý ohříván a je v kontaktu s biomasou v co největší možné ploše. Ohřev biomasy je tak v maximální efektivní míře zajištěn prostřednictvím ohřevu celého vnitřního kovového pláště z nerezového plechu nebo lakovaného plechu. Kovový vnitřní plášť je 20 z vnější strany tepelně izolován. Biomasa je tímto způsobem ohřívána způsobem, který umožňuje její velmi přesnou a rychlou regulaci teploty pro přesné řízení fermentace. Teplota biomasy je řízena řídicí jednotkou, která má nastaveny optimální teploty biomasy pro jednotlivé fáze fermentace biomasy a okamžitou teplotu ve fermentační komoře, která je zjišťována pomocí teplotnich čidel umístěných ve fermentačních komorách.

25Plynotěsně oddělená technologická místnost umožňuje vykonávat fyzickou kontrolu parametrů, údržbu a servisní práce po dobu procesu fermentace bez nutnosti jeho přerušení.

'ty

Objasnění výkresů *⁷ Vynález bude blíže vysvětlen pomocí výkresů, na kterých je znázorněno:

Obrázek 1: jednokomorové mobilní zařízení na suchou anaerobní fermentaci

Obrázek 2: dvoukomorové zařízení na suchou anaerobní fermentaci

Obrázek 3: boční pohled - vertikální průřez fermentační komorou bioreaktoru

Příklady uskutečnění vynálezu

Příklad 1

Mobilní zařízení na suchou anaerobní fermentaci - bioreaktor ve formě kvádru, které obsahuje jednu fermentační komoru 2 na uložení a zpracování biomasy 1 uzavíratelnou plynotěsnými 45 dveřmi 6 a oddělený technologický prostor 3. Toto zařízení dále obsahuje izolační plášť 5 opatřený otvorem 12 na odvod bioplynu a topná tělesa 10, která jsou umístěna ve stěnách, v podlaze a ve stropě fermentační komory 2 a jsou od vnitřního prostoru fermentační komoiy 2 oddělena kovovým vnitřním pláštěm 13. Tento kovový vnitřní plášť 13 je vyroben z nerezového plechu. V horní části fermentační komory 2 jsou uspořádány trysky 7 na rozstřikování buněčné šťávy, které 50 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 odčerpání nadbytečného perkolátu. Ve vnitřním prostoru fermentační komory 2 jsou umístěné snímače 11 na sledování parametrů fermentace řízené řídicí jednotkou 4.

-2CZ 306113 B6

Příklad 2

Na obrázku 2 je znázorněno mobilní zařízení na suchou anaerobní fermentaci - bioreaktor, ve formě kvádru, které obsahuje dvě fermentační komory 2 na uložení a zpracování biomasy 1, které 5 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 to vnitřního prostoru fermentačních komor 2. V horní části fermentačních komor 2 jsou uspořádány trysky 2 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 11 na sledování parametrů fermen15 táce řízené řídicí jednotkou 4.

Příklad 3

Způsob výroby bioplynu v bioreaktoru podle tohoto řešení, kde se biomasa 1 naveze do fermentační komory 2, která se uzavře plynotěsnými dveřmi 6. Pomocí trysek 7 se do fermentační komory 2 dodává buněčná šťáva ze sběrné nádoby 9. Biomasa 1 se zahřeje pomocí topných těles 10 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 25 12, a kapalný perkolát, který se odčerpává odčerpávacím potrubím 8 do sběrné nádrže 9.

Průmyslová využitelnost

Popsané 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

PATENTOVÉ NÁROKY

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 topný45 mi 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 horní 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 odčerpávání 50 nadbytečného perkolátu, přičemž ve vnitřním prostoru fermentační komory (2) jsou umístěny snímače (11) na sledování parametrů fermentace řízené řídicí jednotkou (4).
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 55 komory (2) jsou umístěna ve stěnách, podlaze i stropě fermentační komory.

-3 CZ 306113 B6
3. Mobilní zařízení podle některého z nároků 1 nebo 2, vyznačující se tím, že se skládá ze dvou fermentačních komor (2) samostatně uzavíratelných plynotěsnými dveřmi, jednoho technologického prostoru (3), který je uspořádán mezi fermentačními komorami (2), a jedné řídicí jednotky.
4. Mobilní zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že kovový vnitřní plášť je vyroben z nerezového nebo lakovaného plechu.