RU2585824C1

RU2585824C1 - Biogas plant

Info

Publication number: RU2585824C1
Application number: RU2014153459/13A
Authority: RU
Inventors: Ярослав Александрович Иконников
Original assignee: Ярослав Александрович Иконников
Priority date: 2014-12-26
Filing date: 2014-12-26
Publication date: 2016-06-10

Abstract

FIELD: agriculture.

SUBSTANCE: biogas plant includes cylindrical receiving tank, gas collector, gas extraction means with valve, device for mixing of biomass, biomass heater. Receiving tank consists of collapsible carcass made from either metal or plastic mesh, inside which polyethylene sleeve is arranged. Both lower and upper ends of sleeve are assembled into bundles, wherein upper bundle is fixed upon tube for gas withdrawal, on lower end of which are fixed piston for mixing of biomass and flexible element to maintain required gas pressure in gas receptacle.

EFFECT: proposed technical solution allows to simplify actions related to transportation and mounting-dismantling of device.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к устройствам переработки органических отходов и продуктов жизнедеятельности в биогаз.The invention relates to the field of agriculture, namely, devices for processing organic waste and waste products into biogas.

Известно устройство «Малогабаритный метанореактор» по патенту РФ на изобретение №2095407, содержащее цилиндрический корпус с размещенным между загрузочным и разгрузочным устройствами метальным устройством, снабженным приводом и лопастями, перегородки камер кислого, нейтрального, щелочного и метанового брожения, причем последняя через гидравлический затвор сообщена с патрубком отвода метана потребителю. При этом корпус метального устройства размещен эксцентрично относительно оси корпуса метанореактора, причем внутренняя боковая стенка корпуса метального устройства снабжена винтовыми выступами, размещенными под углом к винтовым лопастям метального устройства, а перегородки размещены вдоль оси корпуса метаногенератора и под углом к оси корпуса, при этом днище цилиндра метального устройства выполнено с радиальными выступами, взаимодействующими с перфорированным днищем корпуса метального устройства.The known device "Small-sized methanoreactor" according to the patent of the Russian Federation for invention No. 2095407, comprising a cylindrical body with a metal device located between the loading and unloading devices, equipped with a drive and blades, the walls of the chambers of acidic, neutral, alkaline and methane fermentation, the latter being connected via a hydraulic shutter to methane discharge pipe to the consumer. In this case, the housing of the metal device is placed eccentrically relative to the axis of the body of the methanoreactor, and the inner side wall of the body of the metal device is provided with screw protrusions placed at an angle to the screw blades of the metal device, and the partitions are placed along the axis of the body of the methane generator and at an angle to the axis of the body, while the cylinder bottom the throwing device is made with radial protrusions interacting with the perforated bottom of the body of the throwing device.

Известно устройство по патенту РФ на изобретение №2118359 «Биореактор периодического действия», содержащее корпус с технологическими патрубками, камеру брожения в нижней части и газовой полостью в верхней, сообщенной с газгольдером, включающим гидравлический затвор и плавающий колокол, причем термофазный ферментатор размещен концентрично камере брожения и выполнен с разборной оболочкой. Плавающий колокол выполнен с направляющей втулки укосины. Плавающий колокол через блок тросом сообщен с лебедкой, причем укосина установлена с возможностью поворота на опоре, а между колоколом и укосиной размещен упругий элемент.A device according to the patent of the Russian Federation for invention No. 2118359 "Bioreactor of batch action" containing a housing with technological pipes, a fermentation chamber in the lower part and a gas cavity in the upper, in communication with a gas holder including a hydraulic shutter and a floating bell, the thermophase fermenter is arranged concentrically with the fermentation chamber and is made with a collapsible shell. The floating bell is made with the guide bush of the jib. The floating bell through the block is connected by a cable to the winch, and the jib is mounted rotatably on a support, and an elastic element is placed between the bell and the jib.

Недостатком данных устройств является то, что их загрузочные емкости неразборные, что создает определенные затруднения при их транспортировке.The disadvantage of these devices is that their loading capacities are non-separable, which creates certain difficulties during their transportation.

Проблема состоит в том, что транспортировка известных конструкций биогазовых установок имеет определенную сложность в связи с их габаритами и весом, требующими при транспортировке применения автотранспорта, предназначенного для грузовых перевозок. Кроме того, они сложны в монтаже и демонтаже. В этой связи достаточно важно разработать устройство, которое бы мог один человек самостоятельно транспортировать, с простотой его монтажа и демонтажа.The problem is that the transportation of known designs of biogas plants has a certain complexity in connection with their dimensions and weight, which require the use of vehicles intended for freight transportation during transportation. In addition, they are difficult to assemble and disassemble. In this regard, it is quite important to develop a device that one person can transport on their own, with the simplicity of its installation and dismantling.

В качестве прототипа было взято устройство по патенту РФ на изобретение №2286038 «Биогазовая установка для переработки навоза», включающая цилиндрическую приемную емкость, над которой установлен через кольцевой гидрогерметизатор газовый колпак в виде полусферы, снабженный манометром и средством отбора газа с краном. Гидрогерметизатор снабжен выгрузным трубопроводом с задвижкой, конец которого находится выше уровня выгрузной площадки для подвода под него бункера транспортного средства. Приемная емкость выстлана чехлом, верхний край которого жестко закреплен на гидрогерметизаторе. Чехол выполнен из эластичного водонепроницаемого материала, например прорезиненного брезента, с армированным дном. Дно посредством прикрепленного к нему невитого троса, проходящего через сальник, установленный в колпаке, связано с подъемным механизмом, размещенным над приемной емкостью на балке. Дно чехла опирается на решетку, под которой расположено устройство подогрева биомассы, расположенное в водяной рубашке. Выше решетки в стенке приемной емкости выполнен сквозной канал для сообщения с атмосферой.As a prototype, the device was taken according to the RF patent for invention No. 2286038 “Biogas plant for processing manure”, which includes a cylindrical receiving tank, over which a gas cap in the form of a hemisphere, equipped with a pressure gauge and a gas sampling device with a tap, is installed through an annular hydraulic sealant. The sealant is equipped with an unloading pipeline with a valve, the end of which is above the level of the unloading platform for supplying a vehicle hopper under it. The receiving tank is lined with a cover, the upper edge of which is rigidly fixed to the hydrometer. The cover is made of an elastic waterproof material, for example, rubberized tarpaulin, with a reinforced bottom. The bottom, by means of an uncoiled cable attached to it, passing through an oil seal installed in the cap, is connected with a lifting mechanism located above the receiving tank on the beam. The bottom of the cover rests on a grate, under which there is a biomass heating device located in a water jacket. Above the grating, a through channel is made in the wall of the receiving tank for communication with the atmosphere.

Недостатком данного устройства является то, что его транспортировка имеет определенную сложность: необходим грузовой автотранспорт, грузчики для загрузки и разгрузки устройства. Кроме того, процесс монтажа и демонтажа также представляет определенную сложность.The disadvantage of this device is that its transportation has a certain complexity: you need trucks, movers to load and unload the device. In addition, the installation and dismantling process also presents a certain complexity.

Технический результат, на который направлено предлагаемое изобретение, заключается в упрощении транспортировки устройства и его монтажа - демонтажа.The technical result, which is aimed at the invention, is to simplify the transportation of the device and its installation - dismantling.

Задачей предлагаемого технического решения является создать простое устройство для получения биогаза из биомассы, которое позволит упростить действия, связанные с его транспортировкой и монтажом-демонтажом.The objective of the proposed technical solution is to create a simple device for producing biogas from biomass, which will simplify the actions associated with its transportation and installation-dismantling.

Поставленная задача решается с помощью предлагаемого изобретения, включающего цилиндрическую приемную емкость, газосборник, средство отбора газа с краном, устройство для перемешивания биомассы, устройство подогрева биомассы, при этом приемная емкость состоит из сборно-разборного каркаса, выполненного из металлической либо пластмассовой сетки, внутри которой помещен полиэтиленовый рукав, нижний и верхний концы которого собраны в пучки, причем верхний пучок закреплен на трубке для отбора газа, на нижнем конце которой закреплены поршень для перемешивания биомассы и упругий элемент для поддержания необходимого давления газа в газосборнике.The problem is solved using the present invention, including a cylindrical receiving tank, a gas collector, a gas sampling device with a tap, a biomass mixing device, a biomass heating device, while the receiving tank consists of a collapsible frame made of metal or plastic mesh, inside of which a polyethylene sleeve is placed, the lower and upper ends of which are bundled, and the upper bundle is fixed to the gas sampling tube, the piston is fixed at its lower end for mixing the biomass and the elastic member to maintain the desired gas pressure in the gas collector.

Заявленное устройство отличается от прототипа новыми признаками:The claimed device differs from the prototype in new features:

- приемная емкость состоит из сборно-разборного каркаса, выполненного из металлической либо пластмассовой сетки;- the receiving tank consists of a collapsible frame made of metal or plastic mesh;

- внутри приемной емкости помещен полиэтиленовый рукав, нижний и верхний концы которого собраны в пучки, причем верхний пучок закреплен на трубке для отбора газа;- a polyethylene sleeve is placed inside the receiving container, the lower and upper ends of which are bundled, the upper bundle being fixed to the gas sampling tube;

- на нижнем конце трубки для отбора газа закреплены поршень для перемешивания биомассы и упругий элемент для поддержания необходимого давления газа в газосборнике.- a piston for mixing biomass and an elastic element to maintain the necessary gas pressure in the gas collector are fixed at the lower end of the gas sampling tube.

Из приведенного перечня признаков заявляемого устройства и достижения поставленной задачи наглядно видно, что заявляемое техническое решение представляет собой новую совокупность признаков, как сочетание известных и новых признаков, обеспечивающих получение нового технического результата, не известного на дату подачи заявки.From the above list of features of the claimed device and the achievement of the task it is clearly seen that the claimed technical solution is a new set of features, as a combination of known and new features, providing a new technical result, not known at the filing date of the application.

Новый технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в упрощении транспортировки устройства и его монтажа - демонтажа.A new technical result that can be obtained by carrying out the invention is to simplify the transportation of the device and its installation - dismantling.

Предлагаемое устройство промышленно применимо, так как может быть использовано в сельском хозяйстве. Оно может быть осуществлено с помощью известных средств и методов специалистом в области техники, обладающим общими знаниями без особого затруднения и изобретательской деятельности.The proposed device is industrially applicable, as it can be used in agriculture. It can be carried out using known means and methods by a specialist in the field of technology, having general knowledge without much difficulty and inventive activity.

Техническое решение заявляемого устройства соответствует критерию «новизна», так как оно не известно из уровня техники на дату подачи заявки. Не известна из уровня техники совокупность существенных признаков заявляемого технического решения и их влияние на получение требуемого технического результата.The technical solution of the claimed device meets the criterion of "novelty", since it is not known from the prior art at the date of application. Not known from the prior art, the set of essential features of the claimed technical solution and their impact on obtaining the desired technical result.

Техническое решение заявленного устройства соответствует критерию «изобретательский уровень», так как не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с его отличительными признаками, и не обнаружена известность влияния отличительных признаков на получаемый технический результат.The technical solution of the claimed device meets the criterion of "inventive step", since no solutions have been identified that have features that match its distinctive features, and not known fame of the distinctive features on the resulting technical result.

Устройство показано на фиг. 1 и фиг. 2. На фигуре 1 - вид спереди устройства в разрезе. На фигуре 2 - вид сверху в разрезе.The device is shown in FIG. 1 and FIG. 2. In figure 1 is a front view of the device in section. In figure 2 is a top view in section.

Биогазовая установка содержит цилиндрическую приемную емкость 1, состоящую из сборно-разборного каркаса 2 прямоугольной формы, выполненного из металлической или пластмассовой сетки, установленного на основании 3 выполняющего функцию дна, на котором расположен утеплитель 4. По верхнему краю сборно-разборного каркаса 2 приемной емкости 1 закреплен смягчающий элемент 5, предохраняющий от повреждения рукав 6, предназначенный для загрузки биомассы 7, выполненный, например, из полиэтилена. Рукав 6 вставлен внутрь сборно-разборного каркаса 2 и расправлен по внутренней поверхности сборно-разборного каркаса 2. Нижний конец 8 рукава 6 собран в нижний пучок 9 и соединен с упругим элементом 10, выполненным, например, в виде резинового жгута, на нижнем конце 11 которого закреплен фиксатор 12. Нижний пучок 9 рукава 6 и нижний конец 13 упругого элемента 10 соединены хомутом 14 и помещены на основании 3 приемной емкости 1, в центре утеплителя 4. Верхний конец 15 рукава 6 собран в верхний пучок 16, вокруг трубки 17 для отбора газов, с нижним концом 18 и верхним концом 19. Верхний пучок 16 закреплен хомутом 20 на трубке 17. На нижнем конце 18 трубки 17 для отбора газов закреплен поршень 21. В нижний конец 18 трубки 17 для отбора газов вставлен упругий элемент 10 верхним концом 22 и зафиксирован фиксатором 23. На трубке 17 выполнены отверстия 24 для выхода газа к потребителю 25 и установлен перепускной клапан 26 для предотвращения разрыва пленки избыточным давлением. Кроме того, на верхнем конце 19 трубки 17 установлен кран 27 для перекрывания газа в отсутствие необходимости его использования. Снаружи на приемной емкости 1 закреплен пленочный инфракрасный нагреватель 28, утепленный утеплителем 29, покрытый пленкой 30, например полиэтиленовой. Необходимая температура поддерживается терморегулятором 31.The biogas plant contains a cylindrical receiving tank 1, consisting of a collapsible frame 2 of a rectangular shape made of metal or plastic mesh, mounted on the base 3 that performs the function of the bottom, on which the insulation 4. On the upper edge of the collapsible frame 2 of the receiving tank 1 a softening element 5 is fixed that protects the sleeve 6 from damage, designed to load biomass 7, made, for example, of polyethylene. The sleeve 6 is inserted inside the collapsible frame 2 and spread on the inner surface of the collapsible frame 2. The lower end 8 of the sleeve 6 is assembled in the lower bundle 9 and connected to the elastic element 10, made, for example, in the form of a rubber band, at the lower end 11 which is fixed to the clamp 12. The lower bundle 9 of the sleeve 6 and the lower end 13 of the elastic element 10 are connected by a clamp 14 and placed on the base 3 of the receiving tank 1, in the center of the insulation 4. The upper end 15 of the sleeve 6 is assembled in the upper bundle 16, around the tube 17 for selection gases, with lower end 18 and top their end 19. The upper bundle 16 is fixed by a clamp 20 to the tube 17. At the lower end 18 of the gas sampling tube 17, a piston 21 is fixed. An elastic element 10 is inserted into the lower end 18 of the gas sampling tube 17 with the upper end 22 and fixed by a latch 23. On the tube 17, openings 24 are made for gas to exit to the consumer 25 and a bypass valve 26 is installed to prevent rupture of the film by excessive pressure. In addition, at the upper end 19 of the tube 17 is installed a valve 27 for shutting off the gas in the absence of the need for its use. Outside on the receiving tank 1 is fixed a film infrared heater 28, insulated with a heater 29, covered with a film 30, for example polyethylene. The required temperature is maintained by the temperature controller 31.

Использование биогазовой установки осуществляют следующим образом.The use of a biogas plant is as follows.

Устройство, свернутое в рулон, транспортирует к месту монтажа один человек. Перед монтажом рулон разворачивают. Достают отдельные элементы устройства. Два противоположных края сборно-разборного каркаса 2 соединяют между собой любым известным способом, например, с помощью проволоки, образуя цилиндр. Его устанавливают на основание 3, поверх которого помещают утеплитель 4. На верхний край сборно-разборного каркаса 2 фиксируют смягчающий элемент 5, предохраняющий от повреждения рукав 6, предназначенный для загрузки биомассы 7. Рукав 6 вставляют внутрь сборно-разборного каркаса 2 и расправляют по внутренней поверхности сборно-разборного каркаса 2. Нижний конец 8 рукава 6 собирают в нижний пучок 9 и соединяют с упругим элементом 10, на нижнем конце 11 которого закрепляют фиксатор 12, фиксирующий упругий элемент 10 в нижнем пучке 9. Нижний пучок 9 рукава 6 и нижний конец 13 упругого элемента 10 соединяют хомутом 14 и помещают на основание 3 приемной емкости 1, в центре утеплителя 4. Загружают в приемную емкость 1 биомассу, доведенную до жидкого состояния. Верхний конец 15 рукава 6 собирают в верхний пучок 16, вокруг трубки 17 для отбора газов. Верхний пучок 16 закрепляют хомутом 20 на трубке 17. На нижнем конце 18 трубки 17 для отбора газов закрепляют поршень 21. В нижний конец 18 трубки 17 для отбора газов вставляют эластичный элемент 10 верхним концом 22 и фиксируют фиксатором 23. Устанавливают перепускной клапан 26 для предотвращения разрыва пленки избыточным давлением. На верхнем конце 19 трубки 17 устанавливают кран 27 для перекрывания газа в отсутствии необходимости его использования. Снаружи на боковую поверхность приемной емкости 1 закрепляют пленочный инфракрасный нагреватель 28 и покрывают утеплителем 29, который в свою очередь покрывают пленкой 30. Включают в электросеть пленочный инфракрасный нагреватель 28. Устанавливают терморегулятор 31 на температуру 50 градусов. Перемешивают биомассу, воздействуя на верхний конец 19 трубки 17 для отбора газов, перемещая ее вниз и вверх вместе с поршнем 21.The device, rolled up into a roll, transports one person to the installation site. Before installation, the roll is deployed. Pull out the individual elements of the device. Two opposite edges of the collapsible frame 2 are interconnected by any known method, for example, using wire, forming a cylinder. It is installed on the base 3, on top of which a heater 4 is placed. On the upper edge of the collapsible frame 2, a softening element 5 is fixed, the sleeve 6 protecting the biomass 7 from damage. The sleeve 6 is inserted inside the collapsible frame 2 and straightened on the inside of the surface of the collapsible frame 2. The lower end 8 of the sleeve 6 is assembled into the lower bundle 9 and connected to the elastic element 10, at the lower end of which 11 a latch 12 is fixed, fixing the elastic element 10 in the lower bundle 9. The lower bundle 9 arm Wa 6 and the lower end 13 of the elastic element 10 are connected with a clamp 14 and placed on the base 3 of the receiving tank 1, in the center of the insulation 4. Download the biomass brought into the receiving tank 1, brought to a liquid state. The upper end 15 of the sleeve 6 is collected in the upper bundle 16, around the tube 17 for sampling gases. The upper bundle 16 is secured with a clamp 20 to the tube 17. At the lower end 18 of the gas sampling tube 17, a piston 21 is fixed. An elastic element 10 is inserted into the lower end 18 of the gas sampling tube 17 with the upper end 22 and fixed with a latch 23. Install a bypass valve 26 to prevent rupture of the film overpressure. At the upper end 19 of the tube 17, a valve 27 is installed to shut off the gas in the absence of the need for its use. Outside, on the side surface of the receiving tank 1, a film infrared heater 28 is fixed and covered with a heater 29, which in turn is covered with a film 30. A film infrared heater 28 is connected to the mains. The temperature controller 31 is set to a temperature of 50 degrees. The biomass is mixed by acting on the upper end 19 of the gas sampling tube 17, moving it up and down together with the piston 21.

В процессе брожения биогаз выделяется в пространство для сбора газа, образуемое верхним концом 15 рукава 6, благодаря чему верхний конец 15 рукава 6 раздувается. В результате роста давления трубка 17 вместе со всеми размещенными на ней деталями начинает двигаться вверх, при этом упругий элемент 10, фиксированный фиксатором 23, начинает растягиваться, создавая противодействие верхнему концу 15 рукава 6, благодаря этому создается усилие, необходимое для поддержания требуемого давления на всем протяжении выхода газа без использования дополнительного ресивера. Для доставки газа потребителю кран 27 соединяют с газопроводом, после чего его открывают, при этом выделяемый газ под давлением из полости, образуемой верхним концом 15 рукава 6, проникает в отверстия 24 и движется по трубке 17, проходя через кран 27 по газопроводу к потребителю 25. При отсутствии потребления газа из-за непрерывного брожения образуется избыток давления, в результате чего открывается перепускной клапан 26 и давление понижается. Когда трубка 17 опускается в свое нижнее положение при израсходовании газа, вновь перемешивают биомассу вышеописанным способом.During fermentation, biogas is released into the gas collection space formed by the upper end 15 of the sleeve 6, due to which the upper end 15 of the sleeve 6 is inflated. As a result of the increase in pressure, the tube 17, together with all the parts placed on it, begins to move upward, while the elastic element 10, fixed by the latch 23, begins to stretch, creating resistance to the upper end 15 of the sleeve 6, due to this, the force is created to maintain the required pressure on all over the gas outlet without using an additional receiver. To deliver gas to the consumer, the valve 27 is connected to the gas pipeline, after which it is opened, and the gas released under pressure from the cavity formed by the upper end 15 of the sleeve 6 penetrates the openings 24 and moves through the pipe 17, passing through the valve 27 through the gas pipeline to the consumer 25 . In the absence of gas consumption due to continuous fermentation, an excess of pressure is formed, as a result of which the bypass valve 26 opens and the pressure decreases. When the tube 17 lowers to its lower position when gas is consumed, the biomass is again mixed in the manner described above.

Как показали эксперименты, рост метана до концентрации, позволяющей ему воспламеняться, происходит в течение 7-10 суток. После 30-40 дней брожения освобождается 2/3 объема приемной емкости 1 и на их место загружаются новую биомассу 7, доведенную до жидкого состояния.As experiments have shown, the growth of methane to a concentration that allows it to ignite occurs within 7-10 days. After 30-40 days of fermentation, 2/3 of the volume of the receiving tank 1 is released and a new biomass 7, brought to a liquid state, is loaded in their place.

Из приведенного примера видно, что заявленный технический результат достигнут: упрощена транспортировка устройства и его монтаж-демонтаж.From the above example it can be seen that the claimed technical result is achieved: the transportation of the device and its installation and dismantling are simplified.

Claims

A biogas plant including a cylindrical receiving tank, a gas collector, a gas sampling device with a tap, a biomass mixing device, a biomass heating device, characterized in that the cylindrical receiving tank consists of a collapsible rectangular frame made of a metal or plastic mesh mounted on a base that performs the function of the bottom on which the insulation is located, while a softening element is fixed along the upper edge of the collapsible frame of the receiving tank, a sleeve made of polyethylene, which protects against damage, designed for biomass loading, the sleeve is inserted inside the collapsible frame and straightened along the inner surface of the collapsible frame, the lower end of the sleeve is assembled into a lower bundle and connected to an elastic element made in the form of a rubber bundle on the lower the end of which is fixed a clamp, the lower bundle of the sleeve and the lower end of the elastic element are connected by a clamp and placed on the base of the receiving tank in the center of the insulation, the upper end of the sleeve is assembled in the upper bundle corner of the gas sampling tube, with a lower and upper end, the upper bundle is fixed with a pipe clamp, and a piston is fixed at the lower end of the gas sampling tube, an elastic element is inserted into the lower end of the gas sampling tube with its upper end and fixed with a clamp, holes are made on the tube and a bypass valve is installed, in addition, a valve is installed on the upper end of the tube to shut off the gas in the absence of the need for its use, a film infrared heater is fixed on the receiving tank, insulated divisor of coated polyethylene film, the required temperature is maintained thermoregulator.