RO113458B1 - PROCEDEU Șl INSTALAȚIE PENTRU VALORIFICAREA BIOMASEI FORESTIERE - Google Patents

Abstract

Invenția se referă la un procedeu și la o instalație pentru valorificarea biomasei forestiere. Procedeul prevede fermentarea anaerobă a biomasei forestiere, constituită din frunze, muguri, lujere și coajă de copaci, preamestecată cu ape reziduale recirculate, calde, din proces rezultând biogaz cu conținut de 55 % metan și nămoluri care se pot utiliza ca fertilizând. Instalația cuprinde, în principal, un bazin (5] de pregătire, amestecare a biomasei și o cameră de fermentare [8], în care biomasa preparată în prealabil este supusă fermentării sub agitare și care este racordată la o conductă (11] pentru captarea biogazului, și din care nămolurile de fermentare sunt evacuate prin intermediul unui preaplin (17) care asigură recircularea apelor reziduale în bazinul (5) de pregătire, amestecare.

Description

Invenția se referă la un procedeu și la o instalație pentru valorificarea biomasei forestiere prin obținere de biogaz și fertilizanți organici.

Se cunoaște că în prezent aceste resurse se valorifică astfel :

- coaja provenită prin cojirea lemnului este arsă în cazane termice, obținându-se randamente reduse din cauza umidității în special, în fabricile de celuloză unde cojirea se face prin procedee de umezirea lemnului ;

- coaja speciilor de rășinoase, în unele cazuri, este prelucrată în compost (fără a se obține concomitent și biogaz];

- frunzele, mugurii și lujerii arborilor exploatați rămân nevalorificate pe platformele primare sau pe platforma drumurilor forestiere, precum și în parchete cu ocazia pregătirilor pentru colectare și transport.

Deși, procedeele de obținere a biogazului din diferite deșeuri organice și instalațiile corespunzătoare sunt cunoscute și aplicate, nu se valorifică în acest scop biomasa forestieră pentru obținerea biogazului și concomitent obținerea de feritilizante organice.

Sunt cunoscute, de asemenea, un procedeu și o instalație de obținere a biogazului (RO 93372) prin fermentarea anaerobă a nămolurilor organice provenite din dejecții de la animale în amestec cu plante acvatice sau alte plante în stare uscată.

Procedeul prevede realizarea fermentării într-un fermentator la o depresiune de 0,01 ... 0,3 barr, continuitatea procesului fiind asigurată prin menținerea în fermentator a 2/3 din amestecul fermentat, bogat în bacterii metanogene, energia solară fiind necesară pentru asigurarea regimului termic, iar gravitația, pentru încărcarea și descărcarea fermentatorului.

Instalația cuprinde un buncăr de alimentare, din care amestecul este deversat direct într-un fermentator, ce este prevăzut în interior cu mijloace pentru evacuarea biogazului și respectiv, o incintă din material plastic transparent, în care este închis fermentatorul pentru realizarea efectului de panou solar și încălzirea pereților fermentatorului.

Instalația descrisă este de dimensiuni reduse și nu poate funcționa în sezonul rece. De asemenea, în ansamblul său tehnologia descrisă nu se poate aplica pentru valorificarea numai a biomasei forestiere în cantități și volume mari.

Problema, pe care o rezolvă invenția de față, constă în stabilirea condițiilor de fermentare anaerobă a biomasei forestiere într-un sistem de încălzire și protecție, care să poată funcționa cu randament și în sezonul rece.

Procedeul pentru valorificarea biomasei forestiere, conform invenției, prevede realizarea fermentării anaerobe, într-o incintă corespunzătoare, a biomasei forestiere constituite din frunze, muguri, lujere și coajă de copaci, amestecată, în prealabil, cu ape reziduale recirculate calde, procesul având loc sub agitare realizată cu mijloace mecanice și cu ajutorul unor curenți de apă caldă, alimentați în incinta de fermentare, pentru menținerea constantă a temperaturii apei la 37 ... 40°C și pentru omogenizarea biomasei supuse tratării.

Instalația pentru valorificarea biomasei forestiere, prin procedeul conform invenției, este prevăzută cu un bazin de pregătire amestecare a biomasei forestiere și cu o cameră de fermentare, în care sunt alimentate :

- cu ajutorul unei pompe, biomasă forestieră, preparată în bazinul respectiv Și

- printr-un sistem uzual de alimentare, fluxuri de apă caldă și care este prevăzută cu un agitator uzual pentru omogenizarea mecanică a biomasei supuse fermentării și este racordată la o conductă pentru captarea biogazului rezultat din proces, în vederea condiționării și depozitării acestuia, și din care, nămolurile de fermentare, sunt evacuate prin intermediul unui preaplin, care asigură recircularea apelor reziduale calde bogate în microorganisme, în bazinul de amestecare, pregătire.

Invenția de față prezintă urmăRO 113458 Bl toarele avantaje :

- se valorifică complet și integral biomasa forestieră ;

- se obține biogazul ca energie neconvențională concomitent cu fertilizanți organici valoroși ;

- bilanțul energetic după desfășurarea procesului de producție este pozitiv, rezultând resurse energetice pentru valorificare ;

- sub aspect economic se obține o valorificare superioară a resurselor de biomasă forestieră.

Se prezintă în continuare un exemplu de realizare a invenției, în legătură și cu fig. 1 și 2, care reprezintă:

- fig. 1, vedere frontală în secțiune parțială a instalației conform invenției;

- fig.2, vedere de sus a instalației din fig. 1.

Coaja, frunzele , mugurii, lujerii, stocate într-un depozit 1, ce alcătuiesc o biomasă forestieră, sunt mărunțite cu ajutorul unei mori cu ciocănele 2 și apoi, cu ajutorul unui transportor 3 sunt dirijate într-un siloz 4 situat deasupra unui bazin de amestec și pregătire 5.

Biomasa, din silozul 4, este descărcată periodic în bazinul 5 unde este pregătită prin amestecare cu apă caldă cu ajutorul unui mixer G, apoi cu ajutorul unei pompe 7 este trecută într-o cameră de fermentare 8.

în camera de fermentare 8, biomasa este antrenată printr-un tub central 9, cu ajutorul unui agitator 10 acționat periodic de un motor electric, (nefigurat), aceasta permițând ca biomasa să se răspândească uniform, fiind continuu agitată și de curenții de apă caldă, introduși printr-un sistem de alimentare 1G, ceea ce face ca, în procesul de fermentare, microorganismele să fie răspândite cât mai uniform, și este împiedicată depunerea lor pe fundul camerei 8 după dezintegrarea biomasei.

Prin fermentare anaerobă a biomasei se obține biogazul cu un conținut de 55 % gaz metan și substanțele organice nutritive sub formă de nămoluri de fermentare.

Biogazul este colectat în partea superioară a camerei de fermentare 8 și este preluat de o conductă de biogaz 11 și ,apoi este trecut printr-o baterie de filtrare 12, unde cu ajutorul talajului și rumegușului se elimină compușii cu sulful, după care ,este depozitat într-un rezervor de joasă presiune 13.

Biogazul rezultat se poate utiliza pentru încălzirea de spații sau apă pentru punerea în funcțiune a unui motor termic 14, ce acționează un generator electric 15 ori alte utilaje, asigurându-se astfel energia pentru procesul de producție a instalației.

Nămolurile de fermentare sunt evacuate din camera de fermentare 8, cu ajutorul unui preaplin 17, după care sunt trecute într-o baterie de condiționare, nefigurată ,unde o parte din apă este reciclată în bazinul de amestec și pregătire 5, iar restul poate fi folosit direct ca substanță fertilizantă în pepiniere silvice, agricole, în sere, etc.

Pentru ca procesul să funcționeze cu continuitate și în sezoanele friguroase, căutând să se asigure un optim de economicitate, instalația a fost concepută pentru ca în camera de fermentare 8 să se mențină o temperatură constantă de 37 ... 40°C. Pentru aceasta :

a) O parte din biomasă (coaja, frunzele, mugurii, lujerii) se depozitează sub formă de strat de încălzire protector a bazinului de pregătire 5 și a camerei de fermentare 8; acestă biomasă datorită acțiunii microorganismelor se va încălzi în interior la 40 ... 70°C ;

b) în camera de amestec și preparare 5 biomasa se amestecă cu apele reziduale calde, bogate în microorganisme ce se scurg din bateria de condiționare a apelor de fermentare evacuate din camera de fermentare, evacuate prin preaplinul 17;

c) Temperatura apei în camera de fermentare 8 este menținută la 37 ... 40°C prin completare automată cu apă caldă de la boiler, comandată de termostatul de pe peretele camerei de ferRO 113458 Bl mentare 8.

Claims (7)

1. Revendicări

   1. Procedeu de valorificare a bio- 5 masei forestiere, prin fermentare anaerobă, pentru obținerea de biogaz și de fertilizanți organici, caracterizat prin aceea că, se supune fermentării anaerobe, într-o incintă corespunzătoare, bio- io masa forestieră constituită din frunze, muguri, lujere și coajă de copac, amestecată în prealabil cu ape reziduale recirculate calde, procesul având loc sub agitare realizată cu mijloace mecanice și 15 cu ajutorul unor curenți de apă caldă alimentați în incinta de fermentare pentru menținerea constantă a temperaturii apei la 37 ... 40°C și pentru omogenizarea biomasei supuse tratării. 20
2. 2. Procedeu, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, se obține din proces un biogaz cu conținut de 55 % metan, care se evacuează de la partea superioară a incintei de fermen- 25 tare și după purificarea de compușii de sulf prin filtrare uzuală, se stochează în recipiente corespunzătoare pentru diverse utilizări.
3. 3. Procedeu, conform revendicării 30 1, caracterizat prin aceea că, nămolurile de fermentare rezultate de proces, se evacuează în condiții care asigură reținerea unei părți din apa conținută, care se recirculă în incinta de pregătire 35 pentru amestecarea cu biomasă proaspătă ce se dirijează spre fermentare, după care, respectivele nămoluri se pot utiliza ca fertilizanți în pepiniere silvice sau agricole. 40
4. 4. Procedeu, conform revendicărilor 1 și 3, caracterizat prin aceea că, pentru asigurarea menținerii în incinta de fermentare a temperaturii prestabilite constante a apei, se alimentează 45 în camera de fermentare cantități de apă caldă încălzită de la o sursă exterioară pentru completarea cantităților de ape recirculate calde, care se preamestecă cu biomasă supusă tratării. 50
5. 5. Procedeu, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, pentru asigurarea menținerii în incinta de fermentare a temperaturii constante pre6 stabilite a apei, o parte din biomasa forestieră se depozitează sub formă de strat protector de încălzire a incintei de pregătire - amestecare și a incintei de fermentare, respectivul strat sub acțiunea microorganismelor încălzindu-se în interior la 40 ... 70°C.
6. 6. Instalație, pentru valorificarea biomasei forestiere, prin procedeul definit în revendicările 1 la 5, cuprinzând mijloace de mărunțire și transport a biomasei, incinte de preamestecare cu apă caldă și de fermentare, și mijloace de captare și stocare a biogazului rezultat din proces, de evacuare a nămolurilor, și de recirculare a apelor reziduale calde, caracterizată prin aceea că, este prevăzută cu un bazin (5) de pregătire amestecare a biomasei forestiere și cu o cameră de fermentare (8), în care sunt alimentate :

   - cu ajutorul unei pompe (7) biomasa forestieră preparată în bazinul respectiv (5) , și

   - printr-un sistem uzual de alimentare Π6) fluxuri de apă caldă, și care este prevăzută cu un agitator uzual (10) pentru omogenizarea mecanică a biomasei supuse fermentării și este racordată la o conductă (11) pentru captarea biogazului rezultat din proces, în vederea condiționării și depozitării acestuia și din care, nămolurile de fermentare, sunt evacuate prin intermediul unui preaplin (17), care asigură recircularea apelor reziduale calde, bogate în microorganisme, în bazinul (5) de pregătire amestecare.
7. 7. Instalație, conform revendicării 6, caracterizată prin aceea că, în vederea pregătirii prealabile a biomasei forestiere, bazinul (5) de pregătire amestecare:

   - este alimentat prin intermediul unui siloz (4), montat deasupra acestuia, în care biomasa mărunțită, este introdusă cu ajutorul unui trnasportor (3) și din care se asigură descărcarea porționată periodică a acesteia;

   - este prevăzut cu un mixer uzual (G) pentru amestecarea biomasei forestiere proaspete, cu apele uzuale recirculate prin intermediul preaplinului (17).