RU2463761C1 - Method of production of biogas from agricultural waste and biogas plant for its implementation - Google Patents
Method of production of biogas from agricultural waste and biogas plant for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2463761C1 RU2463761C1 RU2011113107/13A RU2011113107A RU2463761C1 RU 2463761 C1 RU2463761 C1 RU 2463761C1 RU 2011113107/13 A RU2011113107/13 A RU 2011113107/13A RU 2011113107 A RU2011113107 A RU 2011113107A RU 2463761 C1 RU2463761 C1 RU 2463761C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- biogas
- tank
- waste
- separation
- components
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Treatment Of Sludge (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к области переработки органических отходов сельскохозяйственных животных, растениеводства и пищевой промышленности в высокоэффективные органические удобрения, биогаз, тепловую и электрическую энергию в условиях животноводческих комплексов, производств пищевой промышленности, а также индивидуальных и фермерских хозяйств.The group of inventions relates to the field of processing organic waste of farm animals, crop production and the food industry into highly effective organic fertilizers, biogas, heat and electricity in livestock complexes, food industry, as well as individual and farm enterprises.
Известна установка для метанового сбраживания навоза (SU, АС №1549496, А01С 3/00, 15.03.1990), содержащая приемную емкость, сообщенную с цилиндрическим реактором, имеющим газовый колпак, средство отбора биогаза, устройство гидродинамического перемешивания сбраживаемой массы. Выгрузная емкость установки выполнена в виде гидравлического затвора, сообщенного с приемной емкостью и реактором.Known installation for methane digestion of manure (SU, AC No. 1549496, А01С 3/00, 03/15/1990), containing a receiving tank in communication with a cylindrical reactor having a gas cap, a biogas extraction means, a device for hydrodynamic mixing of the fermented mass. The discharge tank of the installation is made in the form of a hydraulic shutter, in communication with the receiving tank and the reactor.
Недостатком известного технического решения является его сложность и малая степень надежности в процессе эксплуатации.A disadvantage of the known technical solution is its complexity and a small degree of reliability during operation.
Также известна установка для переработки отходов животноводства в удобрения (RU №2048722, А01С 3/02, 02.02.1993), содержащая усреднитель, соединенный посредством насоса с метантенком, узел разделения сброженной массы на фракции, устройство для обезвоживания твердой фракции и средство обеззараживания жидкой фракции, приспособление для нагрева отходов, газгольдер, насос, трубопроводы и необходимые входные и выходные патрубки. Установка снабжена фильтром очистки биогаза, кислотогенным реактором, который своим входным патрубком соединен с выходным патрубком отходов основного теплообменника, а выходным с упомянутым узлом разделения сброженной массы на фракции, а также дополнительным теплообменником и средством обеззараживания твердой фракции, при этом дополнительный теплообменник соединен с патрубком отвода жидкой фракции указанного узла разделения посредством насоса, а средство обеззараживания твердой фракции установлено на входе устройства для ее обезвоживания и выполнено в виде смесителя, сообщенного с бункером для негашеной извести.Also known is a plant for processing livestock waste into fertilizers (RU No. 2048722,
Недостатком известной установки является недостаточный уровень ее эффективности вследствие невысокой степени использования получаемой собственной тепловой и электрической энергии, а также невозможности снижения уровня эмиссии парниковых газов и создания дополнительных источников кормовой базы животноводческого комплекса.A disadvantage of the known installation is the insufficient level of its efficiency due to the low degree of use of its own heat and electric energy, as well as the impossibility of reducing the level of greenhouse gas emissions and creating additional sources of feed for the livestock complex.
Известна биогазовая установка для переработки навоза, включающая приемную емкость, гидрогерметизатор, газовый колпак, манометр, устройство подогрева и отбора газа. Приемная емкость выстлана чехлом из водонепроницаемого материала с армированным дном и жестко закрепленным верхним краем. Чехол является подвижным, так как армированное дно чехла связано с подъемным механизмом, при этом дно чехла опирается на решетку, под которой расположено устройство подогрева в водяной рубашке. Гидрогерметизатор снабжен выгрузным трубопроводом, конец которого находится выше уровня выгрузной площадки (RU №2286038, А01С 3/02, 11.05.2004).Known biogas plant for the processing of manure, including a receiving tank, a water sealer, a gas cap, pressure gauge, a heating device and gas selection. The receiving tank is lined with a cover made of waterproof material with a reinforced bottom and a rigidly fixed upper edge. The cover is movable, since the reinforced bottom of the cover is connected with a lifting mechanism, while the bottom of the cover rests on a grate, under which there is a heating device in a water jacket. The sealant is equipped with an unloading pipeline, the end of which is above the level of the unloading platform (RU No. 2286038, АСС 3/02, 05/11/2004).
Недостатками этой установки являются высокие энергозатраты, невозможность получения собственной электрической и тепловой энергии, высококачественных сухих и эффективных быстродействующих жидких биоорганических удобрений, а также низкая производительность, что ограничивает возможности ее использования (только мелкие хозяйства).The disadvantages of this installation are the high energy consumption, the inability to obtain its own electrical and thermal energy, high-quality dry and effective high-speed liquid bioorganic fertilizers, as well as low productivity, which limits the possibility of its use (only small farms).
Также известна установка для переработки отходов животноводства и производства удобрений (RU №2056393, C05F 3/06, 19.03.1993), 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 матантенком на линии подачи подогретого навоза установлен газожидкостный эжектор, а в метантенке установлен эрлифтный барботер, соединенный по входу с выходом газожидкостного эжектора, вход которого по газу соединен с выходом блока компремирования и хранения газа.Also known installation for the processing of animal waste and fertilizer production (RU No. 2056393, 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 drive with liquid diluent and a feed pump, a heat exchanger, a digester and a separator with solid and liquid fractions output lines connected respectively through activator pumps to the consumer and the sump, while in front of the heating mat on the heated feed line avoza mounted gas-liquid ejector and installed in the digester airlift bubbler connected to a terminal in a yield of gas-liquid ejector having an input connected to gas output of the gas and compression of storage.
Недостатком известного технического решения является невозможность получения собственной электрической и тепловой энергии, достаточной для обеспечения функционирования биогазового комплекса и потребителя, а также невозможность получения дополнительных кормовых средств для животноводческого комплекса.A disadvantage of the known technical solution is the impossibility of obtaining its own electric and thermal energy, sufficient to ensure the functioning of the biogas complex and the consumer, as well as the impossibility of obtaining additional feed for the livestock complex.
Также известна установка для анаэробного сбраживания органических отходов с получением биогаза (RU №2073360, C02F 11/04, 19.12.1994), содержащая не менее двух камер брожения, например, биореактор кислотогенной стадии брожения и метантенк, соединенных по линии отбора биогаза с газгольдером, подводящие и отводящие трубопроводы, элементы регулирования и поддержания температуры в камерах брожения, резервуары предварительной подготовки отходов и готовых удобрений, подводящие и отводящие трубопроводы. Установка снабжена энергетическим блоком для получения тепловой и электрической энергии, к входу по биогазу которого подключен выход газгольдера, элементы регулирования и поддержания температуры первой камеры брожения подключены с одной стороны к отводящему трубопроводу с метановой бражкой второй камеры брожения, а с другой - к резервуару готовых условно жидких удобрений, а указанные элементы второй камеры брожения подключены с одной стороны к входу по воде энергетического блока, а с другой -через потребитель тепла к его выходу по воде.Also known is an apparatus for anaerobic digestion of organic waste to produce biogas (RU No. 2073360, C02F 11/04, 12/19/1994), containing at least two fermentation chambers, for example, an acidogenic fermentation bioreactor and a digester connected via a biogas extraction line to a gas tank, inlet and outlet pipelines, elements for regulating and maintaining the temperature in the fermentation chambers, tanks for the preliminary preparation of waste and finished fertilizers, inlet and outlet pipelines. The installation is equipped with an energy unit for generating heat and electric energy, the gas tank output is connected to the biogas input of the gas tank, the elements for controlling and maintaining the temperature of the first fermentation chamber are connected, on the one hand, to the discharge pipe with the methane mash of the second fermentation chamber, and, on the other, to the reservoir liquid fertilizers, and the indicated elements of the second fermentation chamber are connected on one side to the water inlet of the energy block, and on the other, through the heat consumer to its water outlet .
Недостатками известного технического решения является невозможность получения высококачественных сухих (компост) и эффективных быстродействующих жидких биоорганических удобрений, а также невозможность получения дополнительного источника кормовой базы животноводческого комплекса.The disadvantages of the known technical solution is the impossibility of obtaining high-quality dry (compost) and effective high-speed liquid bioorganic fertilizers, as well as the inability to obtain an additional source of food supply for the livestock complex.
Также известна биогазовая установка анаэробного сбраживания органических отходов, преимущественно навоза (RU №2074600, А01С 3/02, 26.01.1993), включающая реактор, выполненный в виде емкости с лопастной мешалкой, установленной на горизонтальной оси вращения, узлы загрузки и выгрузки отходов и сборник биогаза, при этом емкость установки снабжена дополнительными лопастными мешалками и выполнена многосекционной, дно емкости расположено с наклоном в сторону узла выгрузки, узлы загрузки и выгрузки снабжены ленточными транспортерами с приводами, а мешалки установлены в каждой секции емкости и имеют общий привод, выполненный в виде цепной передачи, кинематически связанной с приводом ленточного транспортера узла загрузки.Also known is a biogas plant for anaerobic digestion of organic waste, mainly manure (RU No. 2074600, АСС 3/02, 26.01.1993), including a reactor made in the form of a vessel with a paddle mixer mounted on a horizontal axis of rotation, waste loading and unloading units and a collection biogas, while the capacity of the unit is equipped with additional paddle mixers and is multi-sectional, the bottom of the tank is inclined towards the unloading unit, the loading and unloading units are equipped with belt conveyors with drives, and interfered ki are installed in each section of the tank and have a common drive made in the form of a chain transmission kinematically connected with the drive of the conveyor belt of the loading unit.
Также известна биогазовая установка (RU №75908, А01С 3/02, 09.04.2008), которая содержит приемную емкость, образованную земляным валом и облицованную неподвижным чехлом из теплоизоляционного материала, края которого уложены в углубление кольцевого гидрогерметизатора. Емкость снабжена вертикальной и наклонной мешалками, загрузочным и выгрузным трубопроводами. Непосредственно над биомассой расположен теплоизоляционный редко перфорированный экран, края которого уложены в углубление кольцевого гидрогерметизатора. Газовый колпак (газгольдер) установки выполнен из полимерного материала, края которого закручены в виде кольцевого накопителя балластной воды и уложены в углубление кольцевого гидрогерметизатора. Кольцевой накопитель оснащен заливным и сливным патрубками и системой подогрева балластной воды. Кольцевой гидрогерметизатор заполнен водой, а в днище емкости установлена дренажная труба.Also known is a biogas plant (RU No. 75908, А01С 3/02, 04/09/2008), which contains a receiving tank formed by an earthen shaft and lined with a fixed cover of heat-insulating material, the edges of which are laid in the recess of the annular sealant. The tank is equipped with vertical and inclined mixers, loading and unloading pipelines. Directly above the biomass is a heat-insulating, rarely perforated screen, the edges of which are laid in the recess of the annular hydro-sealant. The gas cap (gas holder) of the installation is made of a polymeric material, the edges of which are twisted in the form of an annular ballast water reservoir and laid in a recess of the annular hydraulic sealant. The ring drive is equipped with filler and drain pipes and a ballast water heating system. The annular sealant is filled with water, and a drainage pipe is installed in the bottom of the tank.
Недостатками двух последних технических решений являются невозможности получения собственной электрической и тепловой энергии, высококачественных сухих и эффективных быстродействующих жидких биоорганических удобрений, а также отсутствие дополнительных источников кормовой базы животноводческого комплекса.The disadvantages of the last two technical solutions are the impossibility of obtaining their own electric and thermal energy, high-quality dry and effective high-speed liquid bioorganic fertilizers, as well as the lack of additional sources of food supply for the livestock complex.
Также известны автономные биоэнергетические установки, содержащие биореактор с механической мешалкой и системой автоматического управления, водогрейный котел, загрузочную емкость, фекальный насос, газгольдер, емкость для хранения удобрений, биогазоэлектрогенератор, а также бойлер для горячей воды (журнал АгроРынок, №1, 2007 г.).Autonomous bioenergy plants containing a bioreactor with a mechanical stirrer and an automatic control system, a water boiler, a loading tank, a fecal pump, a gas tank, a fertilizer storage tank, a biogas-electric generator, and a hot water boiler are also known (AgroRynok magazine, No. 1, 2007). )
Недостатком известных установок является невозможность получения высококачественных сухих (компост) и эффективных быстродействующих жидких биоорганических удобрений и отсутствие источника создания собственной кормовой базы животноводческого комплекса.A disadvantage of the known installations is the impossibility of obtaining high-quality dry (compost) and effective high-speed liquid bioorganic fertilizers and the lack of a source for creating their own feed base for the livestock complex.
Также известен биогазовый комплекс, содержащий сепаратор, сообщающийся с осушителем и проточным резервуаром с водными растениями, блок управления и питания, подключенный к элементам комплекса, компостер, последовательно соединенные между собой магистралями приемную емкость с насосом, дополнительный сепаратор, измельчитель, эжектор, накопитель, дополнительный насос, метантенк, газгольдер, фильтр и когенерационную установку, при этом основной и дополнительный сепараторы посредством дополнительных магистралей сообщены с осушителем и компостером соответственно, метантенк - с основным сепаратором, фильтр - с проточным резервуаром с водными растениями, а выход когенерационной установки подключен к потребителю тепловой и электрической энергии и элементам регулирования и поддержания температуры, установленным в накопителе, проточном резервуаре и осушителе. В известном комплексе приемная емкость выполнена в виде открытого резервуара, измельчитель - электроискровым, эжектор - газожидкостным, проточный резервуар - в виде проточного сосуда и/или многосекционного проточного бассейна, секции которого выполнены сообщающимися или изолированными друг от друга с размещенными в них водными растениями одного или различных видов и представляющими собой водный гиацинт и/или макро- и микрорастения (RU №85293, А01С 3/02, 07.04.2009).Also known is a biogas complex containing a separator in communication with a desiccant and a flow tank with aquatic plants, a control and supply unit connected to the elements of the complex, a composter, a receiving tank with a pump connected in series with each other, an additional separator, a chopper, an ejector, an accumulator, an additional a pump, a digester, a gas holder, a filter and a cogeneration unit, while the main and additional separators are connected to the dryer through additional lines and to with an composter, respectively, a digester with a main separator, a filter with a flow tank with aquatic plants, and the output of the cogeneration unit is connected to a consumer of thermal and electric energy and temperature control and temperature control elements installed in the drive, flow tank, and dryer. In the known complex, the receiving tank is made in the form of an open tank, the grinder is electrospark, the ejector is gas-liquid, the flow tank is in the form of a flow vessel and / or a multi-section flow pool, the sections of which are made communicating or isolated from each other with aquatic plants of one or various species and representing aqueous hyacinth and / or macro and micro plants (RU No. 85293, АСС 3/02, 04/07/2009).
Недостатком известного биогазового комплекса является его недостаточная эффективность, обусловленная скоплением излишков бактериальной среды, размещенной на установленном в метантенке пористом носителе, что приводит к снижению активности протекающих реакций и снижению активизации процесса биодеградации органических и неорганических соединений.A disadvantage of the known biogas complex is its lack of effectiveness due to the accumulation of excess bacterial medium located on a porous support installed in the digester, which leads to a decrease in the activity of the ongoing reactions and a decrease in the activation of the biodegradation process of organic and inorganic compounds.
Известен биогазовый комплекс, содержащий сепаратор, сообщающийся с осушителем и проточным резервуаром с водными растениями одного или различных типов или представляющих собой водный гиацинт и/или макро- и микрорастения, выполненным в виде проточного сосуда и/или проточного бассейна, открытым или крытым, одно- или многосекционным, секции которого сообщены или изолированы друг от друга, компостер, последовательно соединенные между собой магистралью приемную емкость с насосом, выполненную в виде открытого или закрытого резервуара, дополнительный сепаратор, электроискровой измельчитель, газожидкостной эжектор, накопитель, дополнительный насос, метантенк, представляющий собой сообщенные между собой наклонный трубопровод с картриджами из пористого материала и башню, газгольдер, фильтр и когенерационную установку, установленные в корпусе башни, жестко связанные с ним и выполненные перфорированными основание и крышку, размещенный между основанием и крышкой и предназначенный для размещения бактериальной среды пористый эластичным носитель, установленные в один или несколько рядов по высоте баллоны, жестко связанные с внутренней боковой стенкой корпуса башни с возможностью взаимодействия с пористым эластичным носителем и друг с другом, радиальные магистрали, каждая из которых сообщена с одним из баллонов соответствующего ряда, уровневые магистрали, сообщенные с радиальными магистралями и охватывающие корпус башни, последовательно установленные и сообщенные между собой центральную магистраль, выполненную с отводами, имеющими каждый дистанционно управляемый вентиль, второй дополнительный насос, резервуар с нагревательным устройством и водой, и трехпозиционный переключатель, дополнительно сообщенный с резервуаром посредством сливной магистрали, дополнительные магистрали, посредством которых основной и дополнительный сепараторы сообщены с осушителем и компостером соответственно, внутренняя полость башни - с сепаратором, фильтр - с проточным резервуаром, блок управления и питания, подключенный к питающим входам составных элементов комплекса и к управляющим входам дистанционно управляемых вентилей, при этом дополнительная магистраль, сообщенная с внутренней полостью корпуса башни и сепаратором, выполнена с водяным затвором, корпус башни - с горловиной, теплоизоляционным покрытием, сливным патрубком с вентилем и боковым патрубком, посредством которого внутренняя полость корпуса башни сообщена с дополнительной магистралью, сообщающей внутреннюю полость корпуса башни с сепаратором, магистраль и дополнительная магистраль, сообщающая внутреннюю полость корпуса башни с сепаратором, выполнены с дополнительными вентилями, каждый из отводов центральной магистрали сообщен с одной из уровневых магистралей, резервуар - с вторым дополнительным насосом посредством входной магистрали, внутренняя полость корпуса башни - с наклонным трубопроводом, трехпозиционный переключатель дополнительно сообщен с резервуаром посредством сливной магистрали, а выход когенерационной установки подключен к потребителю тепловой и электрической энергии и элементам регулирования и поддержания температуры, выполненным в виде теплообменников и/или электронагревателей и установленным в осушителе, накопителе и проточном резервуаре. Стенки проточного резервуара выполнены с теплоизоляционным покрытием. Приемная емкость 6 выполнена с чехлом 53 из теплоизоляционного материала и установлена над или под землей, стенки проточного резервуара 3 выполнены с теплоизоляционным покрытием 54, а корпус 19 башни 15 установлен на фундаменте 55. Начальный продукт (навоз КРС, свиней и птичий помет) поступает в приемную емкость 6, представляющую собой подземный открытый резервуар, расположенный в помещении коровника (например, он же потребитель 49) или в отдельном помещении. Для поддержания температуры емкость 6 может быть снабжена чехлом 53, выполненным из теплоизоляционного материала. Из приемной емкости 6 начальный продукт насосом 7 направляется в дополнительный сепаратор 8, на котором происходит отделение (полное или частичное) твердой фракции начального продукта (RU №97026, МПК А01С 3/02, 08.04.2010).Known biogas complex containing a separator, communicating with a desiccant and a flow tank with aquatic plants of one or various types or representing water hyacinth and / or macro and micro plants, made in the form of a flow vessel and / or flow pool, open or covered, one- or multi-section, sections of which are communicated or isolated from each other, a composter, a receiving tank with a pump in series in the form of an open or closed tank, sequentially interconnected by a highway, an individual separator, an electric spark grinder, a gas-liquid ejector, an accumulator, an additional pump, a digester, which is an inclined pipeline connected to each other with cartridges of porous material and a tower, a gas holder, a filter and a cogeneration unit installed in the tower case, rigidly connected with it and made perforated a base and a cover placed between the base and the cover and designed to accommodate the bacterial environment, a porous elastic carrier, installed in one or several there are several rows of cylinders in height that are rigidly connected to the inner side wall of the tower body with the possibility of interaction with a porous elastic carrier and with each other, radial lines, each of which is connected to one of the cylinders of the corresponding row, level lines connected with radial lines and covering the body towers, sequentially installed and communicated with each other, a central highway, made with branches, each having a remote-controlled valve, a second additional pump, a reserve a cooler with a heating device and water, and a three-position switch, additionally communicated with the tank through the drain line, additional lines through which the main and additional separators are connected with a dehumidifier and composter, respectively, the inner cavity of the tower with a separator, the filter with a flow tank, a control unit and power, connected to the supply inputs of the constituent elements of the complex and to the control inputs of remotely controlled valves, with an additional master the communicating with the internal cavity of the tower housing and the separator is made with a water lock, the tower housing with a neck, heat-insulating coating, a drain pipe with a valve and a side pipe, through which the internal cavity of the tower housing is connected to an additional highway communicating with the internal cavity of the tower housing with with a separator, a highway and an additional highway that communicates the internal cavity of the tower body with a separator, are made with additional valves, each of the taps of the central highway with it is connected to one of the level pipelines, the tank - with the second additional pump through the inlet pipe, the inner cavity of the tower housing - with an inclined pipe, the three-position switch is additionally connected to the tank via the drain pipe, and the output of the cogeneration unit is connected to the consumer of thermal and electric energy and control elements and maintaining the temperature, made in the form of heat exchangers and / or electric heaters and installed in the dryer, accumulator and flow cut the tomb. The walls of the flow tank are made with a heat-insulating coating. The
Недостатком является низкая надежность работы в условиях резкого изменения климатических условий из-за проточного резервуара с макро- и микрорастениями и сложность оборудования комплекса.The disadvantage is the low reliability under conditions of a sharp change in climatic conditions due to the flow tank with macro and micro plants and the complexity of the equipment of the complex.
Известны также установка и способ производства биогаза из содержащего жидкие и твердые компоненты биологически разлагаемого материала, в частности отходов производства, а также резервуар для производства биогаза для использования в такой установке. Установка для производства биогаза из содержащего жидкие и твердые компоненты органического, биологически разлагаемого материала, содержит резервуар (9, 105, 205) для производства биогаза с подачей биологически разлагаемого материала и зоной (11, 106, 206) сбора биогаза с выпуском биогаза, и флотационное разделительное устройство с устройством (15, 115) для производства микропузырьков для отделения твердых компонентов от жидких компонентов биологически разлагаемого материала, перемешивающее устройство (10, 109, 209), расположенное внутри резервуара (9, 105, 205) для производства биогаза для перемешивания содержимого резервуара, перед резервуаром (9) для производства биогаза она содержит устройство (6) разделения твердой фазы и жидкости для отделения твердых компонентов биологически разлагаемого материала перед его подачей в резервуар для производства биогаза. Устройство (6) разделения твердой фазы и жидкости содержит шнековый пресс-сепаратор. При осуществлении способа производства биогаза из содержащего жидкие и твердые компоненты органического, биологически разлагаемого материала. Резервуар для производства биогаза заполняют биологически разлагаемым материалом до уровня наполнения выше открытого верхнего конца ограниченной внутри резервуара для производства биогаза, по существу, действующей в направлении силы тяжести камерной зоны с закрытым дном, и, по существу, поддерживают этот уровень наполнения, разлагаемый материал перед подачей в производственный резервуар биогаза подвергают предварительному механическому разделению на твердые и жидкие компоненты, подают в резервуар для производства биогаза и часть объема органического материала отбирают из резервуара для производства биогаза и подвергают механическому разделению на твердые и жидкие компоненты (RU №2383497, МПК C02F 3/28, 12.12.2006).There is also known a plant and method for producing biogas from liquid and solid components of biodegradable material, in particular production waste, as well as a tank for biogas production for use in such a plant. A plant for the production of biogas from liquid and solid components of organic, biodegradable material, contains a reservoir (9, 105, 205) for the production of biogas with the supply of biodegradable material and a zone (11, 106, 206) for collecting biogas with the release of biogas, and flotation a separation device with a device (15, 115) for the production of microbubbles for separating solid components from the liquid components of a biodegradable material, a mixing device (10, 109, 209) located inside the tank (9, 105, 205) for the production of biogas for mixing the contents of the tank, in front of the tank (9) for the production of biogas it contains a device (6) for separating the solid phase and liquid for separating the solid components of the biodegradable material before it is fed into the tank for biogas production. The device (6) for separating the solid phase and the liquid contains a screw press separator. In the implementation of a method for the production of biogas from liquid and solid components of an organic, biodegradable material. The biogas tank is filled with biodegradable material to a filling level above the open upper end of the inside of the biogas tank, which is essentially acting in the direction of gravity of the chamber zone with a closed bottom, and essentially maintain this level of filling, the decomposable material before feeding preliminary mechanical separation into solid and liquid components is subjected to preliminary biogas production tank, fed to the tank for biogas production and part of the volume of organic material is taken from the tank for biogas production and subjected to mechanical separation into solid and liquid components (RU No. 2383497, IPC
Недостатком 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 и необходимости дополнительных операций по транспортировке разделенных компонентов.The disadvantage is the low reliability at low ambient temperatures and in the conditions of 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 and the need for additional operations for the transportation of separated components.
Техническим результатом, достигаемым при использовании предлагаемого технического решения, является повышение производительности биогазового комплекса и равномерности режима его работы в условиях значительного изменения климатических условий и характеристик исходного сырья, с одновременным обеспечением надежности работы резервуара производства биогаза в условиях значительного понижения температуры окружающей среды.The technical result achieved by using the proposed technical solution is to increase the productivity of the biogas complex and the uniformity of its operation in conditions of significant changes in climatic conditions and characteristics of the feedstock, while ensuring the reliability of the biogas production tank under conditions of a significant decrease in ambient temperature.
Технический результат достигается при использовании способа производства биогаза из сельскохозяйственных отходов, включающего предварительную гомогенизацию отходов, последующую сепарацию отходов на компоненты, подачу биологически разлагаемых компонентов отходов в резервуар производства биогаза и последующее раздельное или совместное использование компонентов и биогаза, тем, что предварительную гомогенизацию отходов производят периодически в закрытом объеме с подачей равными порциями на сепарацию, в процессе сепарации отходов на компоненты часть жидкой фракции отводят самотеком для самостоятельного использования, а перед подачей биологически разлагаемых компонентов отходов в резервуар производства биогаза в их состав добавляют твердое органическое вещество и образуют из них ферментную массу, которую подают в резервуар производства биогаза.The technical result is achieved by using a method of producing biogas from agricultural waste, including preliminary homogenization of waste, subsequent separation of waste into components, supply of biodegradable waste components to the biogas production tank and subsequent separate or joint use of components and biogas, so that the preliminary homogenization of waste is carried out periodically in a closed volume with equal portions for separation, in the process of separation of waste n and the components of the liquid fraction are removed by gravity for independent use, and before the biodegradable components of the waste are fed into the biogas production tank, solid organic matter is added to their composition and the enzyme mass is formed from them, which is fed to the biogas production tank.
Кроме того, перед сепарацией порцию отходов разделяют на две неравные части, большую из которых направляют на сепарацию, а меньшую напрямую в резервуар производства биогаза.In addition, before separation, a portion of the waste is divided into two unequal parts, the larger of which is sent to separation, and the smaller directly to the biogas production tank.
Кроме того, органические удобрения получаемые на выходе резервуара производства биогаза подают самотеком для смешивания с отделенной после сепарации жидкой фракцией.In addition, organic fertilizers obtained at the outlet of the biogas production tank are fed by gravity for mixing with the liquid fraction separated after separation.
Кроме того, часть биогаза из резервуара производства биогаза направляют для обеспечения температурного режима его работы посредством теплоэлектрогенераторной установки.In addition, part of the biogas from the biogas production tank is sent to ensure the temperature regime of its operation by means of a thermal power plant.
Кроме того, в качестве твердого органического вещества используют рожь, кукурузный силос или аналогичную зеленую массу.In addition, rye, corn silage or a similar green mass is used as a solid organic substance.
Указанный технический результат достигается также при использовании биогазовой установки (комплекса), содержащей приемную емкость с устройством перемешивания исходного сырья, связанную через насос с сепаратором, резервуар производства биогаза с аккумулятором биогаза и линией его отвода, тем, что в нее введены дозатор твердого субстрата и приемный бункер со шнековым транспортером, при этом входная воронка приемного бункера размещена под выходными отверстиями сепаратора и дозатора, выход шнекового транспортера сообщен с резервуаром производства биогаза, а устройство перемешивания исходного сырья выполнено в виде мешалки периодического действия.The indicated technical result is also achieved by using a biogas plant (complex) 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, by introducing a solid substrate metering unit and a receiving one a hopper with a screw conveyor, while the inlet hopper of the receiving hopper is located under the outlet openings of the separator and dispenser, the output of the screw conveyor is in communication with the reservoir oizvodstva biogas, and the feedstock mixing device is a batch mixer.
Кроме того, приемная емкость выполнена полностью или частично подземного исполнения из железобетона с крышей.In addition, the receiving tank is made completely or partially underground performance of reinforced concrete with a roof.
Кроме того, приемная емкость выполнена с центральной опорной колонной для поддержания крышей.In addition, the receiving tank is made with a Central support column to maintain the roof.
Кроме того, в установку введены приемный резервуар насосной станции с погружным насосом для перекачки жидкой фракции в лагуны по трубопроводу подземной прокладки, а отверстия для выхода жидкой фракции сепаратора и жидких органических удобрений резервуара производства биогаза сообщены наклонными трубопроводами с упомянутым приемным резервуаром.In addition, a receiving station of a pumping station with a submersible pump was introduced into the installation for pumping the liquid fraction into the lagoons through an underground pipeline, and openings for the exit of the liquid fraction of the separator and liquid organic fertilizers of the biogas production tank were communicated by inclined pipes to the said receiving tank.
Кроме того, резервуар производства биогаза снабжен вертикальной мешалкой непрерывного действия.In addition, the biogas production tank is equipped with a vertical continuous mixer.
Кроме того, установка снабжена линией рециркуляции субстрата с водяным трубчатым теплообменником и водяным центробежным насосом для подогрева содержимого резервуара производства биогаза.In addition, the installation is equipped with a substrate recirculation line with a water tubular heat exchanger and a water centrifugal pump for heating the contents of the biogas production tank.
Кроме того, установка снабжена вторым подающим насосом, линией обхода сепаратора и задвижками на подающих и всасывающих трубопроводах обоих подающих насосов, включенных по принципу взаимного резервирования.In addition, the installation is equipped with a second feed pump, a separator bypass line and valves on the supply and suction pipelines of both feed pumps, which are switched on according to the principle of mutual redundancy.
Кроме того, установка снабжена теплоэлектрогенераторной установкой связанной с линией рециркуляции субстрата и линией отвода биогаза резервуара его производства.In addition, the installation is equipped with a heat and power generating unit connected with the substrate recirculation line and the biogas removal line of its production tank.
Кроме того, перед сепаратором установлен приемный бак с датчиком уровня его наполнения.In addition, a receiving tank with a level sensor is installed in front of the separator.
Изобретения поясняются чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фиг.1 - представлен общий вид биогазовой установки (комплекса).Figure 1 - presents a General view of a biogas plant (complex).
На фиг.2 - представлена структурная схема биогазовой установки (комплекса) - биологическая часть.Figure 2 - presents a structural diagram of a biogas plant (complex) - the biological part.
На фиг.3 - представлена структурная схема биогазовой установки (комплекса) - силовая часть.Figure 3 - presents a structural diagram of a biogas plant (complex) - power unit.
На фиг.4 - представлена схема взаимного размещения элементов биогазовой установки (комплекса) - вид спереди.Figure 4 - presents a diagram of the mutual placement of the elements of a biogas plant (complex) - front view.
На фиг.5 - представлена схема взаимного размещения элементов биогазовой установки (комплекса) - вид сверху.Figure 5 - presents a diagram of the mutual placement of the elements of a biogas plant (complex) - top view.
Способ реализуется при использовании биогазовой установки (комплекса), содержащей приемную емкость 1 с устройством 2 перемешивания исходного сырья, связанную через насос 3 с сепаратором 4, резервуар 5 производства биогаза с аккумулятором 6 биогаза и линией 7 его отвода. В устройство введены дозатор 8 твердого субстрата и приемный бункер 9 со шнековым транспортером 10. При этом входная воронка 11 приемного бункера размещена под выходными отверстиями 12 и 13 сепаратора и дозатора, выход 14 шнекового транспортера сообщен с резервуаром 5 производства биогаза, а устройство 2 перемешивания исходного сырья выполнено в виде мешалки 15 периодического действия. Приемная емкость 1 выполнена полностью или частично подземного исполнения из железобетона с крышей 16 с центральной опорной колонной 75 для поддержания. В установку введены приемный резервуар 17 насосной станции с погружным насосом 18 для перекачки жидкой фракции в лагуны по трубопроводу 19 подземной прокладки, а отверстия 20 и 21 для выхода жидкой фракции сепаратора и жидких органических удобрений резервуара 5 производства биогаза сообщены наклонными трубопроводами 22 и 23 с упомянутым приемным резервуаром. Резервуар производства биогаза снабжен вертикальной мешалкой 24 непрерывного действия, линией 25 рециркуляции субстрата с водяным трубчатым теплообменником 26 и водяным центробежным насосом 47 для подогрева содержимого резервуара производства биогаза, вторым подающим насосом 27, линией 28 обхода сепаратора и задвижками 29, 30, 31, 32, 33, 44, 45, 46 на подающих и всасывающих трубопроводах обоих насосов, включенных по принципу взаимного резервирования. В установке предусмотрена теплоэлектрогенераторная установка 34 связанная с линией рециркуляции 25 субстрата и линией 7 отвода биогаза из резервуара его производства. Перед сепаратором 4 установлен приемный бак 35 с датчиком 36 уровня его наполнения. Режим заполнения и работы резервуара 5 производства биогаза контролируется и управляется с помощью датчика расхода 37, датчиков давления 38, 39, 40, устройства взвешивания 41, датчика уровня загрузки 42 бункера шнека, датчика температуры 43, 43а. Тепловой режим обеспечивается водяным насосом 47 теплового контура.The method is implemented using a biogas plant (complex) containing a
Реализацию способа и режима работы биогазовой установки можно проиллюстрировать на практическом примере, рассмотренном ниже.The implementation of the method and mode of operation of a biogas plant can be illustrated by a practical example, discussed below.
Переработка свиностоков.Pig processing
1. Исходное сырье1. Feedstock
Свиностоки - 106 м3/сутки с содержанием сухого вещества 5%.Pigs - 106 m 3 / day with a dry matter content of 5%.
Дополнительно подмешивается рожь в объеме 7,05 т/сутки.Additionally mixed rye in the amount of 7.05 tons / day.
2. Подача стоков2. Wastewater
Свиностоки подаются от ООО «Стригуновский СК» по канализационному трубопроводу. Подача стоков не равномерна и производится по факту наполнения накопительных бункеров в свинокомплексе.Pig drains are supplied from LLC Strigunovsky SK through a sewer pipeline. The supply of wastewater is not uniform and is carried out upon the filling of storage bins in the pig complex.
Обслуживающий персонал ООО «Стригуновский СК» вручную открывает задвижки накопительных бункеров и стоки самотеком поступают в канализационный трубопровод.The service personnel of LLC Strigunovsky SK manually opens the valves of the storage bins and drains by gravity enter the sewer pipeline.
Для компенсации неравномерности подачи стоков в биогазовой установке установлена приемная емкость (1) из ж/б подземного исполнения. Объем емкости 1 тыс.м3 выбран для обеспечения возможности принять стоки за 10-дневный период накопления их в свинокомплексе. При этом она будет опустошена до минимально-допустимого уровня путем подачи ранее поступивших стоков в метантенк (5) - резервуар производства биогаза.To compensate for the uneven flow of effluents in a biogas plant, a receiving tank (1) from reinforced concrete underground installation is installed. The capacity volume of 1 thousand m 3 was chosen to ensure the possibility of taking drains for a 10-day period of their accumulation in the pig complex. At the same time, it will be emptied to the minimum acceptable level by supplying previously received effluents to a digester (5) - a biogas production tank.
На трубопроводе подачи стоков в приемную емкость установлена задвижка с электроприводом (76), постоянно открытая в рабочем режиме. По сигналу превышения уровня наполнения от датчиков приемной емкости (77) и камеры подачи стоков (не показана) задвижка (76) перекрывается. В процессе подачи стоков из приемной емкости (1) в метантенк (5) уровень наполнения снижается и при достижении заданного уровня по сигналу от датчика наполнения (77) задвижка (76) снова открывается.An electric valve (76) is installed on the sewage supply pipe to the receiving tank, which is constantly open in operating mode. According to the signal that the filling level is exceeded from the sensors of the receiving tank (77) and the wastewater supply chamber (not shown), the valve (76) is closed. In the process of supplying wastewater from the receiving tank (1) to the digester (5), the filling level decreases and when the set level is reached by the signal from the filling sensor (77), the valve (76) opens again.
В приемной емкости установлены две погружные мешалки (15) электромощностью по 10 кВт для гомогенизации поступающих стоков. Указанные мешалки включаются за определенный интервал времени, до начала подачи стоков в метантенк (5) и выключаются после подачи.Two submersible mixers (15) with an electric power of 10 kW each are installed in the receiving tank to homogenize the incoming wastewater. These mixers are turned on for a certain period of time, before the supply of effluents to the digester (5), and turn off after feeding.
Из приемной емкости (1) гомогенизированные стоки подаются в сепаратор (4) для отделения излишков воды перед последующей подачей в метантенк (5).From the receiving tank (1), the homogenized wastewater is fed to a separator (4) to separate the excess water before being fed to the digester (5).
Подача осуществляется одним из двух эксцентриковых насосов (3, 27) по 7,5 кВт, работающих по принципу взаимного резервирования. Этими же насосами производится прокачка субстрата через теплообменник (26) на линии рециркуляции. Для подачи свиностоков через насос (3) открывается задвижка на трубопроводе от приемной емкости (29) и задвижки на подающих трубопроводах (30) к сепаратору и (31) в обход сепаратора. При этом должна быть закрыта задвижка (33) на трубопроводе к насосу (27) и задвижка на линии рециркуляции (32).The supply is carried out by one of two eccentric pumps (3, 27) of 7.5 kW, working on the principle of mutual redundancy. The same pumps pump the substrate through a heat exchanger (26) on the recirculation line. To feed the pigs through the pump (3), a valve on the pipeline opens from the receiving tank (29) and valves on the supply pipes (30) to the separator and (31) bypassing the separator. In this case, the valve (33) on the pipeline to the pump (27) and the valve on the recirculation line (32) must be closed.
Подающий насос (3) работает циклически в течение суток. Включение происходит каждый час на время t1=15 минут. В течение этого времени свиностоки выкачиваются из приемной емкости равными порциями по 4,42 м3 и подаются:The feed pump (3) operates cyclically throughout the day. Switching on occurs every hour for a time t1 = 15 minutes. During this time, the pig farmers are pumped out of the receiving tank in equal portions of 4.42 m 3 and fed:
- на сепаратор для отделения излишков воды через задвижку (30) в объеме 71% от общей массы;- to a separator for separating excess water through a valve (30) in a volume of 71% of the total mass;
- в обход сепаратора напрямую в метантенк через задвижку (31) в объеме 29% от общей массы.- bypassing the separator directly to the digester through the valve (31) in the amount of 29% of the total mass.
Подаваемый объем на сепаратор контролируется датчиком расхода (37). По показаниям датчика отсчитывается поданный объем стоков и при достижении нужного объема насос (3) отключается.The supply volume to the separator is controlled by a flow sensor (37). According to the readings of the sensor, the supplied volume of effluents is counted, and when the desired volume is reached, the pump (3) is turned off.
На выходе из насосов (3, 27) на трубопроводах установлены датчики давления (38, 39) для контроля режима работы насосов. В случае превышения давления насосы отключаются.At the outlet of the pumps (3, 27), pressure sensors (38, 39) are installed on the pipelines to monitor the operation of the pumps. In case of overpressure, the pumps are switched off.
3. Сепарация свиностоков необходима для отделения излишков воды и доведения концентрации сухого вещества в метантенке до необходимого значения (около 13% содержания сухого вещества) для протекания биологических реакций. На трубопроводе подачи стоков в сепаратор установлен датчик расхода (37), по показаниям которого контролируется подаваемый объем. Перед сепаратором установлен приемный бак (35) с датчиком уровня наполнения (36) для обеспечения равномерности подачи стоков на сепаратор (4).3. The separation of pig farms is necessary to separate the excess water and bring the dry matter concentration in the digester to the required value (about 13% dry matter content) for biological reactions. A flow sensor (37) is installed on the sewage supply pipe to the separator, according to the readings of which the supplied volume is controlled. In front of the separator, a receiving tank (35) with a level sensor (36) is installed to ensure uniform flow of effluents to the separator (4).
Пропускная способность сепаратора (4) составляет 5-10 м3/ч при фильтре 0,75 мм.The capacity of the separator (4) is 5-10 m 3 / h with a filter of 0.75 mm.
Отделенная жидкая фракция из сепаратора (4) направляется по наклонному трубопроводу самотеком в приемный резервуар насосной станции (17), объемом 11 м3, в которой смонтирован погружной насос для перекачки жидкой фракции в лагуны по трубопроводу подземной прокладки.The separated liquid fraction from the separator (4) is directed by gravity to the receiving tank of the pumping station (17), with a volume of 11 m 3 , in which a submersible pump is mounted for pumping the liquid fraction into the lagoons through an underground pipeline.
4. Подача твердого органического вещества (рожь или иная органика, удовлетворяющая требованиям биологического процесса) выполняется из бункера-дозатора (8) объемом 35 м3. Объем бункера позволяет хранить запас сырья на 45,5 тонн, из расчета плотности ржи 1,3 т/м3. Этого запаса достаточно для работы в течение 6 дней.4. The supply of solid organic matter (rye or other organic matter that meets the requirements of the biological process) is carried out from a metering hopper (8) with a volume of 35 m 3 . The volume of the hopper allows you to store a stock of raw materials of 45.5 tons, based on the density of rye 1.3 t / m 3 . This stock is enough to work for 6 days.
Загрузка в бункер (8) новой порции сырья производится автопогрузчиком по мере необходимости. Из условия обеспечения непрерывной работы для предотвращения опустошения бункера, целесообразно производить дозагрузку каждые 5 дней.A new portion of the feed is loaded into the hopper (8) with a forklift as necessary. From the condition of ensuring continuous operation to prevent emptying of the hopper, it is advisable to reload every 5 days.
Подача твердого вещества включается одновременно с подачей свиностоков из приемной емкости. Контроль подаваемой массы выполняется устройством взвешивания (41), выполненным в виде датчиков давления под опорами бункера. При снижении массы бункера на заданную величину (294 кг), подача прекращается.The supply of solids is switched on simultaneously with the feed of the pigs from the receiving tank. Control of the supplied mass is carried out by a weighing device (41), made in the form of pressure sensors under the supports of the hopper. When reducing the mass of the hopper by a predetermined amount (294 kg), the flow stops.
5. Для подачи в метантенк (5) ферментной массы из образующейся в ходе сепарации концентрированной фракции и твердой добавки с дозатора (8) применяется V-образный приемный бункер с интегрированным в дно шнековым транспортером (10). Приемный бункер со шнеком (10) установлен в приямке под выходными окнами сепаратора(4) и дозатора твердого субстрата (8). Приемный бункер оснащен датчиком уровня (42), по которому контролируется уровень наполнения воронки, и в случае превышения максимально-допустимого уровня подача с сепаратора (4) и дозатора (8) прекращается. Подача также прекращается по сигналу от датчика давления (40), установленного на трубопроводе на выходе из шнекового транспортера (10).5. A V-shaped receiving hopper with a screw conveyor integrated into the bottom (10) is used to feed the enzyme mass into the digester (5) from the concentrated fraction and solid additive formed during separation from the batcher (8). A receiving hopper with an auger (10) is installed in the pit under the outlet windows of the separator (4) and the solid substrate dispenser (8). The receiving hopper is equipped with a level sensor (42), by which the filling level of the funnel is controlled, and if the maximum permissible level is exceeded, the flow from the separator (4) and the dispenser (8) is stopped. The feed also stops at the signal from the pressure sensor (40) installed on the pipeline at the outlet of the screw conveyor (10).
6. Задачей ментантенка (5) является бактериальное преобразование органического материала, содержащегося в подаваемых веществах, в метаносодержащий газ. При поступлении новой порции субстрата, уровень наполнения повышается и содержащийся в метантенке (5) продукт брожения (органические удобрения) сливается самотеком через сифон. Таким образом в метантенке (5) поддерживается постоянный уровень наполнения, составляющий 0,5 м от борта или 3385 м3.6. The task of the mentant (5) is the bacterial conversion of the organic material contained in the feed substances into a methane-containing gas. Upon receipt of a new portion of the substrate, the filling level increases and the fermentation product (organic fertilizers) contained in the digester (5) is drained by gravity through a siphon. Thus, the digester (5) maintains a constant filling level of 0.5 m from the side or 3385 m 3 .
Получаемые органические удобрения по свободному уклону самотеком подаются в приемный резервуар насосной станции (17), откуда перекачиваются в лагуны по трубопроводу подземной прокладки вместе с отделенной жидкой фракцией после сепаратора (4).Organic fertilizers obtained by gravity are fed by gravity to the receiving tank of the pumping station (17), from where they are pumped into the lagoons via an underground pipeline along with the separated liquid fraction after the separator (4).
Кроме мешалки (24) в метантенке (5) отсутствуют подвижные детали. Вертикальная мешалка обеспечивает полное перемешивание бродильных субстратов, чтобы во всем метантенке (5) создавались одинаковые условия для выработки газа. Она работает непрерывно, за исключением случаев проведения регламентных работ.In addition to the mixer (24) in the digester (5) there are no moving parts. A vertical mixer ensures complete mixing of the fermentation substrates so that the same conditions for gas production are created in the whole digester (5). It works continuously, with the exception of cases of routine maintenance.
Среднее содержание сухого вещества в метантенке (5) составляет 12,7% и обеспечивается дозирующей подачей сепарированных и несепарированных стоков, а также добавками твердой органики (зеленой массы).The average dry matter content in the digester (5) is 12.7% and is ensured by the dosing supply of separated and unseparated effluents, as well as additives of solid organic matter (green mass).
7. Режим работы метантенка (5) - мезофильный, что требует соблюдения температурного режима 35-38°С. Для подогрева содержимого метантенка выполнена линия рециркуляции субстрата с водяным трубчатым теплообменником (26). Циркуляция субстрата через теплообменник (26) обеспечивается эксцентриковым насосом (27). При этом должна быть открыта задвижка (44) и (45) при закрытых задвижках (33) и (46). Температура субстрата в метантенке (5) контролируется датчиком (43), установленным перед теплообменником (26). Температура подогретого субстрата, подаваемого в метантенк, контролируется датчиком (43а), установленным на выходе из теплообменника (26).7. The operation mode of the digester (5) is mesophilic, which requires observing the temperature regime of 35-38 ° С. To preheat the contents of the digester, a substrate recirculation line with a water tubular heat exchanger was made (26). The circulation of the substrate through the heat exchanger (26) is provided by an eccentric pump (27). In this case, the valve (44) and (45) must be open with the valves (33) and (46) closed. The temperature of the substrate in the digester (5) is controlled by a sensor (43) installed in front of the heat exchanger (26). The temperature of the heated substrate supplied to the digester is controlled by a sensor (43a) installed at the outlet of the heat exchanger (26).
Тепловая мощность теплообменника составляет 250 кВт. Тепло подводится от электрогенераторной установки (34) с помощью водяного насоса (47).The heat capacity of the heat exchanger is 250 kW. Heat is supplied from the generator (34) using a water pump (47).
Хранение и предварительная подготовка биогазаStorage and pretreatment of biogas
- Процесс анаэробного сбраживания в метантенке протекает с образовабнием биогаза. Расчетная выработка биогаза составляет 238 м3/час. Температура биогаза на выходе из метантенка равна температуре субстрата ~35-38°С.- The process of anaerobic digestion in the digester proceeds with the formation of biogas. The estimated biogas production is 238 m 3 / hour. The biogas temperature at the outlet of the digester is equal to the temperature of the substrate ~ 35-38 ° C.
Постепенно накапливаясь в свободном объеме метантенка, биогаз создает избыточное давление (mах=25 мбар в области образования газа). Для предотвращения возможности возникновения взрывоопасной ситуации на крыше метантенка установлена гидравлическая защита низкого/высокого давления (48), с предусмотренным расходомером (49) (57 на фиг.3) и (50), работающие в диапазоне [+25 мбар; -4 мбар].Gradually accumulating in the free volume of the digester, biogas creates excess pressure (max = 25 mbar in the area of gas formation). To prevent the possibility of an explosive situation, a low / high pressure hydraulic protection (48) is installed on the roof of the digester, with a flow meter (49) (57 in figure 3) and (50) provided, operating in the range [+25 mbar; -4 mbar].
- Образовавшийся газ отводится по трубопроводу из стали повышенного качества 53 (надземный), выходящему из крыши метантенка. На случай аварии на газопроводе предусмотрен вентиль (51), который в рабочем режиме находится в положении "открыто".- The resulting gas is discharged through a pipeline of high-quality steel 53 (above-ground) exiting from the roof of the digester. In the event of an accident on the gas pipeline, a valve (51) is provided, which in the operating mode is in the "open" position.
Выходящий из метантенка биогаз почти на 100% насыщен водяным паром и имеет в своем составе высокое содержание сероводорода, что вызывает существенную коррозию стальных трубопроводов, арматуры и оборудования.The biogas coming out of the digester is almost 100% saturated with water vapor and incorporates a high content of hydrogen sulfide, which causes significant corrosion of steel pipelines, fittings and equipment.
- Газопровод от метантенка (5) ведет к форшахте газохранилища, в которой установлен гравийный фильтр (52). В гравийном фильтре газ проходит стадию очистки от механических примесей. Также фильтр оснащен встроенным конденсатоотводчиком, который позволяет вместе с водой сепарировать часть вредных растворимых в воде газов.- The gas pipeline from the digester (5) leads to the forehead of the gas storage, in which a gravel filter (52) is installed. In a gravel filter, the gas goes through the stage of purification from mechanical impurities. The filter is also equipped with a built-in steam trap, which allows you to separate part of the harmful water-soluble gases with water.
- Из форшахты биогаз поступает в газгольдер (6), который является временным хранилищем газа, а также выравнивает синусоидальный график производства и обеспечивает равномерное потребление газа. Внешняя часть газгольдера представляет собой цилиндрическую защитную камеру из стальных листов с эмалированным покрытием (⌀ 9,39 м, высота 8,47 м), крыша - усеченный конус из армированного стекловолокна. Внутри защитной камеры расположена газовая мембрана на 500 м3 (ткань - ПЭС с ПВХ покрытием).- From foreshafts, biogas enters the gas tank (6), which is a temporary gas storage, and evens out the sinusoidal production schedule and ensures uniform gas consumption. The outer part of the gas tank is a cylindrical protective chamber made of steel sheets with enamelled coating (⌀ 9.39 m, height 8.47 m), the roof is a truncated cone of reinforced fiberglass. Inside the protective chamber there is a gas membrane of 500 m 3 (fabric - PES with PVC coating).
Давление внутри мембраны приближено к атмосферному. Для поддержания давления биогаза в газгольдере на заданном уровне [+5 мбар; -4 мбар] на подводящем трубопроводе (53) после гравийного фильтра (52) установлен гидравлический предохранитель высокого/низкого давления (54) с расходомером (55).The pressure inside the membrane is close to atmospheric. To maintain biogas pressure in the gas tank at a given level [+5 mbar; -4 mbar] in the supply pipe (53) after the gravel pack (52), a high / low pressure hydraulic fuse (54) with a flow meter (55) is installed.
Газгольдер также оснащен датчиком уровня (56). При достижении максимального уровня наполнения осуществляется сброс на факел газа (58), описанный ниже. Если уровень наполнения при этом не снижается, то срабатывает исполнительный механизм (54) по давлению биогаза и происходит аварийный сброс излишков биогаза в атмосферу.The gas tank is also equipped with a level sensor (56). Upon reaching the maximum filling level, a gas flare (58) is discharged, described below. If the filling level does not decrease, then the actuator (54) is activated according to the biogas pressure and an emergency discharge of the excess biogas into the atmosphere occurs.
- Из газгольдера (6) биогаз по газопроводу поступает в конденсатоотводчик (61), расположенный в форшахте, где происходит отделение паров воды. Образующийся при этом конденсат удаляется путем сброса.- From the gas holder (6), the biogas is delivered through a gas pipeline to a steam trap (61) located in foreshacht, where water vapor is separated. Condensate resulting from this is removed by discharge.
- При нормальном режиме работы газовые вентили (60) и (59), установленные перед гравийным фильтром (52) и после конденсатоотводчика (61) соответственно открыты, а вентиль (62) обводной линии закрыт. При проведении ремонтных работ оборудования форшахты или газгольдера газ протекает по обводной линии газопровода, которая начинает работать при закрытии вентилей (60), (59) и открытии (62).- In normal operation, the gas valves (60) and (59) installed in front of the gravel filter (52) and after the steam trap (61) are respectively open, and the bypass valve (62) is closed. When carrying out repair work on foreshafts or gas tank equipment, gas flows along the bypass line of the gas pipeline, which begins to work when valves (60), (59) are closed and (62) are opened.
После газохранилища биогаз по газопроводу, проложенному ниже уровня промерзания грунта, при помощи дожимного компрессора (63), работающего по принципу радиального вентилятора (мощностью 3,3 кВт), подается в газовое помещения, расположенное в техническом здании.After the gas storage, biogas is fed through a gas pipeline laid below the level of freezing through a booster compressor (63) operating on the principle of a radial fan (3.3 kW) to a gas room located in a technical building.
На вводе в техздание установлен газовый вентиль (62), предназначенный для прекращения подачи биогаза в ручном режиме.At the entrance to the technical building, a gas valve (62) is installed, designed to stop the biogas supply in manual mode.
Вследствие того, что биогаз из метантенка выходит с температурой, равной t=35-38°C, возникает необходимость его охлаждения и осушки до требуемых теплоэлектрогенераторной установкой температурных параметров. Процесс осушки газа происходит в охладителе (64) мощностью 3,5 кВт. В процессе охлаждения образуется конденсат, который удаляется при помощи предустановленного конденсатоотводчика.Due to the fact that biogas leaves the methane tank with a temperature equal to t = 35-38 ° C, there is a need for its cooling and drying to the temperature parameters required by the thermoelectric generator. The process of gas drying takes place in a cooler (64) with a capacity of 3.5 kW. In the process of cooling, condensate forms, which is removed using a pre-installed steam trap.
На выходе из охладителя (64) и перед компрессором (63) установлены приборы для контроля наличия потока газа (65) и (66) соответственно. В случае понижения или исчезновения потока вовсе, работа компрессора будет остановлена при помощи автоматического вакуумного выключателя.At the outlet of the cooler (64) and in front of the compressor (63), devices are installed to control the presence of a gas flow (65) and (66), respectively. In the event of a decrease or disappearance of the flow at all, the compressor will be stopped using an automatic vacuum switch.
Компрессор, работая в постоянном режиме, повышает давление биогаза до необходимых для теплоэлектрогенераторной установки значений (80…200 мбар). На выходе из компрессора установлен датчик температуры (67).The compressor, operating in a constant mode, increases the biogas pressure to the values required for the thermoelectric generator set (80 ... 200 mbar). At the outlet of the compressor, a temperature sensor (67) is installed.
На случай аварийных и профилактических работ, при которых возможно прекращение подачи биогаза, предусмотрена резервная линия газоснабжения природного газа.In case of emergency and preventive maintenance, in which it is possible to stop the supply of biogas, a backup gas supply line for natural gas is provided.
После компрессора, газ подается на установку для обессеривания (68), где идет процесс соединения сероводорода с активированным углем и удаления его из газа. Для эффективного использования адсорбента к неочищенному газу добавляется небольшое количество кислорода воздуха, благодаря чему активированный уголь восстанавливает свои свойства.After the compressor, gas is supplied to the desulfurization unit (68), where the process of connecting hydrogen sulfide with activated carbon and removing it from the gas takes place. For efficient use of the adsorbent, a small amount of atmospheric oxygen is added to the crude gas, due to which activated carbon restores its properties.
На выходе из установки для обессеривания установлены:At the outlet of the desulfurization unit, the following are installed:
- датчик расхода газа (78), предназначенный для контроля объема сжигаемого газа;- gas flow sensor (78), designed to monitor the volume of gas burned;
- датчик изменения состава газа (69), служащий для контроля содержания СН4, O2 и H2S в газе.- gas composition change sensor (69), used to monitor the content of CH 4 , O 2 and H 2 S in the gas.
Если подводимый газ соответствует заданному составу, то он идет на сжигание в когенерационную (теплоэлектрогенераторную) установку (70) с установленной мощностью 526 кВт.If the supplied gas corresponds to a given composition, then it goes to combustion in a cogeneration (heat and power) installation (70) with an installed capacity of 526 kW.
Если же подводимый газ не соответствует требуемому составу или когенерационная установка отключена, то биогаз поступает в аварийную факельную установку (58), электрической мощностью 2 кВт, и сжигается. В случае аварийного отключения факела либо когенерационной установки (или на случай ремонтных работ) на подводящем газопроводе установлены газовые вентили (71) к факелу и (72) к когенерационной установке для возможности прекращения подачи газа вручную.If the supplied gas does not correspond to the required composition or the cogeneration unit is turned off, then the biogas enters the emergency flare unit (58), with an electric power of 2 kW, and is burned. In the event of an emergency shutdown of a torch or a cogeneration unit (or in case of repair work), gas valves (71) are installed on the gas supply pipe to the torch and (72) to the cogeneration unit to be able to stop the gas supply manually.
Регулирование подачи газа на факельную установку осуществляется газовым вентилем с электрическим приводом (73), который при остановке когенерационной установки полностью открывается и газ сжигается в факеле. В факельной установке предусмотрено предохранительное устройство обратного удара пламени (74) для предупреждения противотока газа и воспламенения газа в каналах горелки.The gas supply to the flare unit is regulated by a gas valve with an electric drive (73), which opens completely when the cogeneration unit is stopped and the gas is burned in the flare. In the flare unit, a flame back shock protection device (74) is provided to prevent gas backflow and gas ignition in the burner channels.
Рассмотренным техническим решением обеспечено выполнение задачи повышения производительности биогазового комплекса и равномерности режима его работы в условиях значительного изменения климатических условий и характеристик исходного сырья с одновременным обеспечением надежности работы резервуара производства биогаза в условиях значительного понижения температуры окружающей среды.The considered technical solution ensured the fulfillment of the task of increasing the productivity of the biogas complex and the uniformity of its operation in conditions of significant changes in climatic conditions and characteristics of the feedstock while ensuring the reliability of the biogas production tank under conditions of a significant decrease in ambient temperature.
Claims (14)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011113107/13A RU2463761C1 (en) | 2011-04-06 | 2011-04-06 | Method of production of biogas from agricultural waste and biogas plant for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011113107/13A RU2463761C1 (en) | 2011-04-06 | 2011-04-06 | Method of production of biogas from agricultural waste and biogas plant for its implementation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2463761C1 true RU2463761C1 (en) | 2012-10-20 |
Family
ID=47145145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011113107/13A RU2463761C1 (en) | 2011-04-06 | 2011-04-06 | Method of production of biogas from agricultural waste and biogas plant for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2463761C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2539100C1 (en) * | 2013-07-10 | 2015-01-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Biogas unit |
| MD4289C1 (en) * | 2013-08-17 | 2015-01-31 | Государственный Университет Молд0 | Process for producing biogas |
| CN110305784A (en) * | 2019-08-14 | 2019-10-08 | 吉林省农业机械研究院 | Spiral feeds container type half dry type fermentation methane equipment and its application method |
| CN111019724A (en) * | 2019-12-18 | 2020-04-17 | 上海林海生态技术股份有限公司 | Equipment matched with gas storage tank system |
| CN115885838A (en) * | 2022-11-11 | 2023-04-04 | 湖南绿洲瑞华农业发展有限公司 | Fruit tree pollination device |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007020242A1 (en) * | 2007-04-24 | 2008-10-30 | Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald | Biocatalysts, processes for their preparation and their use |
| RU2371425C1 (en) * | 2008-04-21 | 2009-10-27 | Закрытое акционерное общество "Экология" | Method of preparing fertiliser using organic wastes from livestock farming, poultry farming and plant growing |
| RU2008116917A (en) * | 2008-04-30 | 2009-11-10 | Николай Александрович Кручинин (RU) | METHOD FOR PRODUCING BIOFUEL |
| UA52419U (en) * | 2010-03-01 | 2010-08-25 | Институт Технической Теплофизики Национальной Академии Наук Украины | Process for the preparation of biogas and biofertilizers from organic wastes |
-
2011
- 2011-04-06 RU RU2011113107/13A patent/RU2463761C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007020242A1 (en) * | 2007-04-24 | 2008-10-30 | Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald | Biocatalysts, processes for their preparation and their use |
| RU2371425C1 (en) * | 2008-04-21 | 2009-10-27 | Закрытое акционерное общество "Экология" | Method of preparing fertiliser using organic wastes from livestock farming, poultry farming and plant growing |
| RU2008116917A (en) * | 2008-04-30 | 2009-11-10 | Николай Александрович Кручинин (RU) | METHOD FOR PRODUCING BIOFUEL |
| UA52419U (en) * | 2010-03-01 | 2010-08-25 | Институт Технической Теплофизики Национальной Академии Наук Украины | Process for the preparation of biogas and biofertilizers from organic wastes |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2539100C1 (en) * | 2013-07-10 | 2015-01-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Biogas unit |
| MD4289C1 (en) * | 2013-08-17 | 2015-01-31 | Государственный Университет Молд0 | Process for producing biogas |
| CN110305784A (en) * | 2019-08-14 | 2019-10-08 | 吉林省农业机械研究院 | Spiral feeds container type half dry type fermentation methane equipment and its application method |
| CN110305784B (en) * | 2019-08-14 | 2023-07-21 | 吉林省农业机械研究院 | Spiral feeding container type semi-dry fermentation biogas equipment and application method thereof |
| CN111019724A (en) * | 2019-12-18 | 2020-04-17 | 上海林海生态技术股份有限公司 | Equipment matched with gas storage tank system |
| CN115885838A (en) * | 2022-11-11 | 2023-04-04 | 湖南绿洲瑞华农业发展有限公司 | Fruit tree pollination device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20090209025A1 (en) | High solid thermophilic anaerobic digester | |
| US20110318778A1 (en) | Organic Substrate Treatment System | |
| RU2463761C1 (en) | Method of production of biogas from agricultural waste and biogas plant for its implementation | |
| US20140061106A1 (en) | System and method for thermophilic anaerobic digester process | |
| ES2672503T3 (en) | Detachable installation for biogas production | |
| WO2012116394A1 (en) | An anaerobic digester for digesting organic matter and producing biogas | |
| RU110217U1 (en) | BIOGAS PLANT FOR PRODUCING BIOGAS FROM AGRICULTURAL WASTE | |
| KR101803089B1 (en) | Eco-friendly livestock excretion treatment and method for operating the same | |
| CN101629139B (en) | Large-scale solar energy medium-temperature solid-liquid anaerobic fermentation and gas storage device | |
| KR20170134034A (en) | Bio-gas system for organic material waste | |
| WO2012009462A9 (en) | Solid waste digestion system | |
| RU2399184C1 (en) | Biogas complex | |
| KR101444870B1 (en) | Fabricating machine and its method of which organic effluent from bio gas plants can be used for liquid fertilizer | |
| RU49524U1 (en) | INDUSTRIAL PLANT FOR PROCESSING ORGANIC WASTE FOR BIOGUMUS AND BIOGAS | |
| RU2427998C1 (en) | Biogas complex | |
| RU2540019C1 (en) | Bioreactor | |
| RU2655795C1 (en) | Device for producing pig breeding sewage wastes biogas and fertilizers | |
| RU97026U1 (en) | BIOGAS COMPLEX | |
| CN113024062A (en) | Cow dung regenerated sanitary bed-lying pad production system and technology based on anaerobic dry fermentation | |
| RU2646873C1 (en) | Method for obtaining biogas and fertilizers from pig waste dropping with a vertical cylindrical tank | |
| RU85293U1 (en) | BIOGAS COMPLEX | |
| DE102011012285B4 (en) | Hybrid fermentation | |
| FI129001B (en) | Reactor for producing biogas from biomass using anaerobic digestion | |
| RU2244203C1 (en) | Variable-capacity wet gas-holder | |
| AU2006202894A1 (en) | Apparatus for Making Gas and Fertilizer From Food and Organic Wastes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160407 |