RU131375U1

RU131375U1 - BIOENERGY INSTALLATION

Info

Publication number: RU131375U1
Application number: RU2013100949/13U
Authority: RU
Inventors: Гелена Сергеевна Моисеева; Сергей Иванович Моисеев; Владимир Иванович Скороходов
Priority date: 2013-01-09
Filing date: 2013-01-09
Publication date: 2013-08-20

Abstract

1. Биоэнергетическая установка, содержащая приемную емкость с устройством перемешивания исходного сырья, связанную через подающий насос с метатенками, газгольдерами для хранения биогаза и линией его отвода, отличающаяся тем, что в нее введены измельчитель-пастообразователь твердых органических отходов, устройство для гидроволновой обработки стоков и эффлюента, при этом установка имеет не менее двух метантенков со встроенными в каждый из них мешалками, газгольдером и системой перелива из емкости эффлюента, прошедшего полный цикл брожения, причем приемная емкость и установка для сгущения стоков и эффлюента выполнены двухсекционными, а приемная секция емкости снабжена устройством для внесения ускорителей метанового брожения, кроме того, установка снабжена связанным с метантенками фильтром для очистки эффлюента от аммиака, при этом установка оснащена электронным блоком управления, электрически связанным с измельчителем-пастрообразователем, мешалками, устройством для внесения ускорителей метанового брожения.2. Биоэнергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что каждый из метантенков дополнительно оборудован устройством для его очистки от неорганических отходов без остановки технологического процесса.3. Биоэнергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что она оборудована системой аварийного слива субстрата.1. A bioenergy plant containing a receiving tank with a device for mixing feedstock, connected through a feed pump with digesters, gas holders for storing biogas and a line for its discharge, characterized in that a grinder-pasting agent for solid organic waste, a device for hydro-wave treatment of wastewater and effluent, while the installation has at least two digestion tanks with built-in agitators, a gas holder and an overflow system from the effluent tank that has undergone a full fermentation cycle, and the receiving tank and the installation for thickening effluent and effluent are made in two sections, and the receiving section of the tank is equipped with a device for adding methane fermentation accelerators, in addition, the installation is equipped with a filter connected to digesters to clean the effluent from ammonia, while the installation is equipped with an electronic control unit electrically connected to the grinder-pastor, mixers, a device for adding Tan fermentation. 2. Bioenergy plant according to claim 1, characterized in that each of the digesters is additionally equipped with a device for cleaning it from inorganic waste without stopping the technological process. Bioenergy installation according to claim 1, characterized in that it is equipped with an emergency substrate drainage system.

Description

Полезная модель относится к области переработки органических отходов, в том числе, сельскохозяйственных, перерабатывающей и пищевой промышленности в высокоэффективные органические удобрения, биогаз, тепловую и электрическую энергию в условиях существующих производств.The utility model relates to the field of processing organic waste, including agricultural, processing and food industries into highly efficient organic fertilizers, biogas, thermal and electric energy in existing production facilities.

Из уровня техники известны установки для переработки органических отходов, например, биогазовая установка для переработки отходов животноводства и производства удобрений (пат. России №2056393 МПК C05F 3/06, 19.03.1993 г.), содержащая блоки нейтрализации и очистки, компремирования и хранения газа, первый из которых выполнен в виде последовательно установленных накопителя навоза с жидкостным разбавителем и насосом подачи, теплообменника, метантенка и сепаратора с магистралями вывода твердой и жидкой фракций, подключенными, соответственно, через насосы-активаторы к потребителю и отстойнику, при этом перед метантенком на линии подачи подогретого навоза установлен газожидкостный эжектор, а в метантенке установлен эрлифтный барботер, соединенный по входу с выходом газожидкостного компремирования и хранения газа.The prior art installations for processing organic waste, for example, a biogas plant for processing animal waste and fertilizer production (US Pat. No. 2056393 IPC C05F 3/06, 03/19/1993), containing blocks of neutralization and purification, compression and storage of gas , the first of which is made in the form of sequentially installed manure storage with a liquid diluent and a feed pump, a heat exchanger, a digester and a separator with solid and liquid fractions output lines connected, respectively, through us sy-activators to the consumer and the sump, wherein prior to the digester to the feed line preheated gas-liquid manure set ejector, as in the digester is set airlift bubbler connected to a terminal in a yield compression of gas-liquid and gas storage.

Недостатком известного решения является невозможность получения собственной электроической и тепловой энергии, достаточной для обеспечения функционирования биогазового комплекса и потребителя.A disadvantage of the known solution is the impossibility of obtaining its own electrical and thermal energy, sufficient to ensure the functioning of the biogas complex and the consumer.

Известна также установка для производства биогаза из содержащего жидкие и твердые компоненты органического, биологически разлагаемого материала (патент России №2383497 МПК C02F 3/28, 12.12.2006 г.) Установка содержит резервуар для производства биогаза с подачей биологически разлагаемого материала и зоной сбора биогаза с выпуском биогаза, и флотационное разделительное устройство с устройством для отделения твердых компонентов разлагаемого материала от жидких; перемешивающее устройство, расположенное внутри резервуара для производства биогаза для перемешивания содержимого резервуара, а перед резервуаром производства биогаза имеется устройство разделения материала на твердую и жидкую фазы. Устройство разделения твердой фазы и жидкости снабжено шнековым прессом-сепаратором.Also known is a plant for the production of biogas from liquid and solid components of organic, biodegradable material (Russian patent No. 2383497 IPC C02F 3/28, 12/12/2006). The plant contains a tank for the production of biogas with a supply of biodegradable material and a biogas collection zone with the release of biogas, and a flotation separation device with a device for separating the solid components of the decomposed material from the liquid; a mixing device located inside the biogas production tank for mixing the contents of the tank, and in front of the biogas production tank there is a device for separating the material into solid and liquid phases. The device for separating solid phase and liquid is equipped with a screw press separator.

Недостатком известного устройства является низкая надежность работы при низких температурах окружающей среды и в условиях резкого изменения климата, а также неравномерность протекания процесса выработки биогаза при изменениях характеристик исходного сырья, неравномерности его поступления, а также необходимости дополнительных операций по транспортировке разделенных компонентов.A disadvantage of the known device is the low reliability at low ambient temperatures and in the conditions of a sharp climate change, as well as the uneven flow of the biogas production process with changes in the characteristics of the feedstock, the unevenness of its receipt, as well as the need for additional operations for the transportation of separated components.

Наиболее близким по сущности и достигаемому техническому результату является Патент на полезную модель №110217 МПК А01С 3/00 опубл. 20.11.2011 г. «Биогазовая установка для производства биогаза из сельскохозяйственных отходов», содержащая приемную емкость с устройством перемешивания исходного сырья, связанную через насос с сепаратором, резервуар производства биогаза с аккумулятором биогаза и линией его отвода, дозатор твердого субстрата и приемный бункер со шнековым транспортером, при этом входная воронка приемного бункера размещена под входным отверстием сепаратора и дозатора, выход шнекового транспортера сообщен с резервуаром производства биогаза, а устройство перемешивания исходного сырья выполнено в виде мешалки периодического действия.The closest in essence and the achieved technical result is the Patent for utility model No. 110217 IPC А01С 3/00 publ. November 20, 2011 “Biogas plant for the production of biogas from agricultural waste”, containing a receiving tank with a device for mixing the feedstock, connected through a pump with a separator, a biogas production tank with a biogas accumulator and a discharge line, a solid substrate metering unit and a hopper with a screw conveyor, while the inlet funnel of the receiving hopper is located under the inlet of the separator and dispenser, the output of the screw conveyor is in communication with the biogas production tank, and the device mixing of the feedstock is made as a batch mixer.

Недостатками известной установки являются:The disadvantages of the known installation are:

Наличие одиночного метантенка, работающего в проточном режиме, не позволяющем при вспышке инфекционных заболеваний перевести работу метантенков с проточного в циклический режим (согласно СНиП 2.04.03-85 стр.84, п.6.356), т.е. технологическая схема работы биогазовой станции не позволяет работать в циклическом режиме. Кроме того, метантенк оснащен одной вертикальной мешалкой, требующей при монтаже уникальных грузоподъемных средств, большой мощности привода и сложной системы запуска. Не предусмотрено оборудование для очистки днища от неогранических отходов без остановки технологического процесса. Кроме того, в метантенке отсутствует средство, позволяющее сливать дозы эффлюента, прошедшие полный цикл брожения. В установке также отсутствует возможность очистки жидких органических удобрений от аммиака. Недостатком известной установки также является то, что газгольдер для хранения биогаза выполнен отдельным сооружением с системой подогрева, что увеличивает площадь застройки и усложняет конструкцию.The presence of a single digester operating in a flow mode, which does not allow, during an outbreak of infectious diseases, to transfer the work of digesters from flow through to a cyclic mode (according to SNiP 2.04.03-85 p. 84, item 6.356), i.e. the technological scheme of the biogas station does not allow to work in a cyclic mode. In addition, the digester is equipped with one vertical mixer, which requires unique lifting equipment, high drive power and a complex launch system during installation. Equipment for cleaning the bottom of inorganic waste without stopping the process is not provided. In addition, there is no agent in the digester that allows you to drain effluent doses that have undergone a complete fermentation cycle. The installation also lacks the ability to purify liquid organic fertilizers from ammonia. A disadvantage of the known installation is also that the gas tank for storing biogas is made as a separate structure with a heating system, which increases the built-up area and complicates the design.

Техническая задача полезной модели - повышение производительности, снижение энергоемкости, повышение надежности и экологической безопасности работы установки и исключения отрицательного воздействия на окружающую среду.The technical task of the utility model is to increase productivity, reduce energy consumption, increase the reliability and environmental safety of the installation and eliminate negative environmental impacts.

Технический результат достигается за счет оснащения установки измельчителем-пастообразователем, устройством для гидроволновой обработки стоков и эффлюента (сгустителем) органических отходов, системой перелива эффлюента, установленной в метантенках и средством для очистки метантенка от неорганических отходов, также смонтированным непосредственно внутри последнего: выполнение приемной емкости и устройства для гидроволновой обработки отходов двухсекционными, снабжения установки фильтром для очистки эффлюента от аммиака и системой аварийного слива субстрата. Управление установкой осуществляется при помощи электронного блока управления.The technical result is achieved by equipping the installation with a grinder-paste former, a device for the microwave treatment of effluents and effluent (thickener) of organic waste, an effluent overflow system installed in the digesters and a means for cleaning the digester from inorganic waste, also mounted directly inside the latter: execution of the receiving tank and devices for two-section hydraulic treatment of waste, supplying the installation with a filter for purifying the effluent from ammonia and a system emergency drain of the substrate. Installation control is carried out using an electronic control unit.

Сущность заявляемой полезной модели заключается в том, что биоэнергетическая установка, содержащая приемную емкость с устройством перемешивания исходного сырья, связанную через насос с метантенками, оборудованными газгольдерами биогаза, линией подачи биогаза в когенерационную установку заключается в том, что в нее введены измельчитель-пастообразователь твердых органических отходов, установка для сгущения стоков и эффлюента (гидроволновая обработка, при которой, за счет электрогидродинамических воздействий на жидкую среду происходит разрыв молекулярных связей, что позволяет более полно использовать органическое вещество в субстрате, сократить время метанового брожения, уменьшить объем метантенков и повысить процент выхода биогаза из органических стоков, а также уменьшить расход тепловой энергии на подддержание режимов работы метантенков), а также устройство для введения ускорителей процесса метанового брожения (энзимов), система перелива эффлюэнта из метантенков, позволяющая сливать дозы, прошедшие полный цикл брожения. При этом приемная емкость и установка для сгущения стоков и эффлюента выполнены двухсекционными. Метантенки оснащены механическими радиальными и гидравлическими мешалками, встроенными в них газгольдерами и устройствами для очистки их от неорганических отходов.The essence of the claimed utility model lies in the fact that a bioenergy plant containing a receiving tank with a device for mixing the feedstock, connected through a pump with digesters equipped with biogas gas tanks, the biogas supply line to the cogeneration plant, consists of the introduction of a solid organic chopper-paste former waste, installation for thickening effluents and effluent (microwave treatment, in which, due to electrohydrodynamic effects on a liquid medium, t breaking molecular bonds, which makes it possible to more fully use organic matter in the substrate, reduce methane fermentation time, reduce the volume of digesters and increase the percentage of biogas output from organic effluents, as well as reduce the consumption of heat energy to maintain the operation modes of digesters), as well as a device for introducing accelerators of the methane fermentation process (enzymes), an effluent overflow system from methane tanks, which allows to drain doses that have passed the full fermentation cycle. In this case, the receiving tank and the installation for thickening the effluent and effluent are made in two sections. The digesters are equipped with mechanical radial and hydraulic mixers, gas tanks built into them and devices for cleaning them from inorganic waste.

Установка поясняется графическими материалами, представленными в виде схемы технологического процесса работы установки.The installation is illustrated by graphic materials presented in the form of a process flow diagram of the installation.

Биоэнергетическая установка содержит измельчитель-пастообразователь 1, связанный с приемной емкостью 2, состоящей из двух секций, соответственно, 2.1. (приемная секция подготовки отходов) и 2.2 (секция твердых отходов) с мешалками и насосами: секция 2.2., в свою очередь, соединена с секцией 3.1. устройства 3 (сгущения стоков и эффлюэнта, состоящей из двух секций 3.1.и 3.2) и с метантенками 4 и 5, В свою очередь, метантенки 4 и 5, через встроенную в них систему перелива 6 соединены с накопителем эфлюента 7 и с блоком очистки биогаза 9. Накопитель эффлюента 7 связан с фильтром очистки эффлюента от аммиака 9, который соединен с устройством сгущения (гидроволновой обработки) стоков - секция 3.2. Секция для сгущения обработанных стоков 3.2 соединена с накопителем твердых органических удобрений 10. Обе секции (3.1 и 3.2) емкости 3 соединены с накопителем технической воды 11. При этом секция 3.1 емкости 3 соединена с секцией 2.2 твердых отходов. Каждый из метантенков оснащен, встроенным в него, устройством для очистки от неорганических отходов 12, позволяющим производить очистку без прекращения работы установки, газгольдером 13 и мешалкой 14. К секции твердых отходов 2.2. приемной емкости подсоединено устройство для внесения энзимов (ускорителей метанового брожения) 15. Установка оборудована когенерационной установкой 16, имеет систему аварийного слива субстрата 17. Установка оснащена электронным блоком управления (на схеме не показан), электрически связанным с измельчителем-пастообразователем, мешалками, системой перелива, который регулирует технологический процесс.Bioenergy installation contains a chopper-paste former 1, connected with the receiving tank 2, consisting of two sections, respectively, 2.1. (waste preparation section) and 2.2 (solid waste section) with mixers and pumps: section 2.2., in turn, is connected to section 3.1. devices 3 (condensation of effluents and effluent, consisting of two sections 3.1. and 3.2) and with digesters 4 and 5, in turn, digesters 4 and 5, through the overflow system 6 built into them, are connected to the effluent storage unit 7 and to the biogas purification unit 9. The effluent accumulator 7 is connected to the filter for purifying the effluent from ammonia 9, which is connected to the effluent thickening (microwave processing) unit - section 3.2. The section for thickening the treated effluents 3.2 is connected to a storage of solid organic fertilizers 10. Both sections (3.1 and 3.2) of a container 3 are connected to a storage of process water 11. Moreover, a section 3.1 of a container 3 is connected to a section 2.2 of solid waste. Each of the digesters is equipped with a built-in device for cleaning from inorganic waste 12, which allows cleaning without interruption of the installation, a gas tank 13 and a mixer 14. To the solid waste section 2.2. a device for introducing enzymes (methane fermentation accelerators) is connected to the receiving tank 15. The unit is equipped with a cogeneration unit 16, has an emergency drain system for the substrate 17. The unit is equipped with an electronic control unit (not shown in the diagram), electrically connected to the grinder-paste former, mixers, overflow system which governs the process.

Установка работает следующим образом.Installation works as follows.

Твердые органические отходы направляются в измельчитель-пастообразователь 1, где они измельчаются до состояния пасты, после чего попадают в секцию 2.1. приемной емкости, куда направляют также и жидкие органические отходы, где они подвергаются перемешиванию посредством механической лопастной мешалки. Полученный субстрат по трубопроводу направляется на сгущение в секцию 3.1 для гидроволновой обработки стоков. В установке происходит сгущение стоков с получением подогретой условно твердой фракции и воды. После чего, вода подается в накопитель 11, а сгущенная фракция поступает в секцию 2.2. приемной емкости, где также подвергается перемешиванию. При этом, в полученный субстрат, через устройство для внесения энзимов 15, сообщающееся с секцией 2.2., вводятся ускорители метанового брожения (энзимы). Полученная смесь подается в два метантенка 4 и 5. В метантенках фракция перемешивается механическими радиальными и гидравлическими мешалками 14 (гидравлические мешалки оснащены инжекторными соплами для разрушения элементов плавающей корки). Конструкция метантенков позволяет работать в проточном и циклическом режимах. ^Летантенки 4 и 5 работают по методу расхода и имеют систему перелива 6, которая позволяет самотеком сливать дозы эффлюента, прошедшие полный цикл брожения в накопитель 7. Подогрев субстрата в метантенках осуществляется трубчатыми нагревателями, расположенными с наружной стороны стен метантенков и защищенными теплоизоляцией (на схеме не показано). Накопители биогаза (газгольдеры) 13 встроены в метантенки. (Что, по сравнению с прототипом, более экономично и технологично). В линии подачи эффлюента на сгущение установлен фильтр очистки эффлюента от аммиака 9, эффлюент самотеком из метантенков 4 и 5 подается в накопитель 7 и, через фильтр 9, подается в секцию 3.2 установки для гидроволновой обработки эффлюента, где происходит сгущение эффлюента и получение твердой фракции органических удобрений и воды. Вода подается в накопитель 11, а твердая фракция - в накопительЮ твердых органических удобрений. Линия подачи биогаза в когенерационную установку 16 оснащена фильтрами, осушителями и контрольными приборами (блок очистки биогаза) 8. Из газгольдеров 13 (накопителей биогаза), встроенных в метантенки, биогаз, через блок очистки 8, поступает в когенерационную установку 16, где он сжигается с получением тепла и электроэнергии и откуда передается на нужды потребителя (использующего тепло и электроэнергию).Solid organic waste is sent to the chopper-paste former 1, where they are crushed to the state of the paste, and then fall into section 2.1. receiving containers, where liquid organic waste is also sent, where they are mixed by means of a mechanical paddle mixer. The resulting substrate is piped to the thickening section 3.1 for the microwave treatment of wastewater. In the installation, condensation of the effluents occurs with the production of conditionally solid fraction and water. After that, water is supplied to the accumulator 11, and the condensed fraction enters section 2.2. receiving container, where it is also subjected to mixing. At the same time, methane fermentation accelerators (enzymes) are introduced into the obtained substrate through the device for introducing enzymes 15, which communicates with section 2.2. The resulting mixture is fed into two digesters 4 and 5. In the digesters, the fraction is mixed with mechanical radial and hydraulic mixers 14 (hydraulic mixers are equipped with injection nozzles to destroy the elements of the floating crust). The design of digesters allows you to work in flow and cyclic modes. ^ Letantenki 4 and 5 work according to the consumption method and have an overflow system 6, which allows gravity to drain effluent doses that have undergone a complete fermentation cycle into the storage tank 7. The substrate in the digesters is heated by tubular heaters located on the outside of the walls of the digesters and protected by thermal insulation (on the diagram not shown). Biogas accumulators (gas holders) 13 are built into digesters. (Which, in comparison with the prototype, is more economical and technological). An effluent purification filter for ammonia 9 is installed in the effluent supply line for condensation, the effluent is fed by gravity from the digesters 4 and 5 into the accumulator 7 and, through the filter 9, is fed to section 3.2 of the installation for microwave processing of the effluent, where the effluent is condensed and the organic solid fraction is obtained fertilizers and water. Water is supplied to the accumulator 11, and the solid fraction to the accumulator of solid organic fertilizers. The biogas supply line to the cogeneration unit 16 is equipped with filters, dehumidifiers and control devices (biogas purification unit) 8. From the gas holders 13 (biogas accumulators) built into the digesters, the biogas, through the purification unit 8, enters the cogeneration unit 16, where it is burned with generation of heat and electricity and from where it is transferred to the needs of the consumer (using heat and electricity).

Управление технологическим процессом работы установки производится при помощи электронного программного обеспечения.The process control of the installation is carried out using electronic software.

В результате применения предлагаемой конструкции (и компоновки) биоэнергетической установки повышается производительность, надежность, безопасность работы установки и предотвращается отрицательное влияние на окружающую среду. Т.е. задача, стоящая перед полезной моделью решена.As a result of the application of the proposed design (and layout) of the bioenergy installation, the productivity, reliability, safety of the installation is increased and negative impact on the environment is prevented. Those. the problem facing the utility model is solved.

Claims

1. Bioenergy installation containing a receiving tank with a device for mixing the feedstock, connected through a feed pump with meta-tanks, gas holders for storing biogas and its exhaust line, characterized in that a grinder-paste former of solid organic waste, a device for microwave treatment of wastewater, are introduced into it effluent, while the installation has at least two digesters with agitators built into each of them, a gas holder and an overflow system from the effluent tank, which has undergone a complete brogue cycle and, the receiving tank and installation for thickening effluents and effluent are made in two sections, and the receiving section of the tank is equipped with a device for introducing methane fermentation accelerators, in addition, the installation is equipped with a filter connected to digesters for purifying effluent from ammonia, while the installation is equipped with an electronic control unit, electrically connected with the grinder-pastroobrazovatel, mixers, a device for introducing methane fermentation accelerators.

2. The bioenergy installation according to claim 1, characterized in that each of the digesters is additionally equipped with a device for cleaning it from inorganic waste without stopping the process.

3. The bioenergy installation according to claim 1, characterized in that it is equipped with an emergency drain system for the substrate.