RU2840332C1 - Biogas plant - Google Patents
Biogas plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2840332C1 RU2840332C1 RU2024117334A RU2024117334A RU2840332C1 RU 2840332 C1 RU2840332 C1 RU 2840332C1 RU 2024117334 A RU2024117334 A RU 2024117334A RU 2024117334 A RU2024117334 A RU 2024117334A RU 2840332 C1 RU2840332 C1 RU 2840332C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tank
- vertical
- dome
- sealed
- vertical cylindrical
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к биохимии и предназначено для анаэробного сбраживания органических отходов сельскохозяйственного производства с получением биогаза и органических удобрений.The invention relates to biochemistry and is intended for anaerobic fermentation of organic waste from agricultural production to produce biogas and organic fertilizers.
Известна биогазовая установка (RU 2567649, С12М 1/04, 1/07, C02F 11/04, 3/00, В09В 3/00, 10.11.2015 г.), включающая герметичный вертикальный цилиндрический резервуар, снабженный куполом и днищем, имеющими форму усеченного конуса. В резервуаре находится барботажное перемешивающее устройство, включающее спиралевидную перфорированную трубу, расположенную вдоль стен резервуара и днища, а также установленную по центру резервуара вертикальную перфорированную трубу. Витки спиралевидной трубы повторяют форму резервуара и днища. На куполе резервуара установлены загрузочный патрубок для подачи биомассы, датчик давления, патрубок для отвода биогаза, соединенный с трубопроводом выхода биогаза. Последний соединен с газгольдером. В днище резервуара установлен патрубок для выгрузки переработанного субстрата. Внешняя часть резервуара обмотана нагревательной лентой.A biogas plant is known (RU 2567649, C12M 1/04, 1/07, C02F 11/04, 3/00, B09B 3/00, 10.11.2015), including a sealed vertical cylindrical tank equipped with a dome and a bottom in the shape of a truncated cone. The tank contains a bubbling mixing device including a spiral perforated pipe located along the walls of the tank and the bottom, as well as a vertical perforated pipe installed in the center of the tank. The turns of the spiral pipe repeat the shape of the tank and the bottom. A loading pipe for feeding biomass, a pressure sensor, a pipe for removing biogas connected to the biogas outlet pipeline are installed on the dome of the tank. The latter is connected to the gas holder. A branch pipe for unloading the processed substrate is installed in the bottom of the tank. The outer part of the tank is wrapped with a heating tape.
Недостатком биогазовой установки является низкая энергоэффективность, обусловленная повышенным расходом электрической энергии для питания нагревательной ленты.The disadvantage of a biogas plant is its low energy efficiency, due to the increased consumption of electrical energy to power the heating tape.
Известна биогазовая установка (RU 2605312, С12М 1/04, С12М 1/107, 20.12.2016), выбранная в качестве прототипа, содержащая герметичный вертикальный цилиндрический резервуар с технологическими патрубками, снабженный куполом и днищем, установленное в резервуаре барботажное перемешивающее устройство, представляющее собой спиралевидную перфорированную трубу, расположенную вдоль стен резервуара, витки которой повторяют форму резервуара, внешняя часть которого обмотана нагревательной лентой, соединенная с терморегулятором, закрепленным на стенке резервуара, купол и днище имеют форму полусферы, в резервуаре установлена вертикальная рамная мешалка, оснащенная вертикальными и горизонтальными лопастями, закрепленными на центральном вертикальном валу, нижняя горизонтальная лопасть имеет радиус кривизны, соответствующий радиусу кривизны днища резервуара, при этом отверстия на спиралевидной трубе выполнены сквозными вертикальными на равном расстоянии друг от друга, купол резервуара выполнен съемным.A biogas plant is known (RU 2605312, C12M 1/04, C12M 1/107, 20.12.2016), selected as a prototype, containing a sealed vertical cylindrical tank with process pipes, equipped with a dome and a bottom, a bubbling mixing device installed in the tank, which is a spiral perforated pipe located along the walls of the tank, the turns of which repeat the shape of the tank, the outer part of which is wrapped with a heating tape, connected to a thermostat fixed to the wall of the tank, the dome and bottom have the shape of a hemisphere, a vertical frame mixer is installed in the tank, equipped with vertical and horizontal blades fixed to the central vertical shaft, the lower horizontal blade has a radius of curvature corresponding to the radius of curvature of the bottom of the tank, while the holes on the spiral pipe are made through vertical at equal distances from each other, the dome of the tank is removable.
Так как нагревательная лента запитывается от источника электроэнергии, биогазовая установка характеризуется повышенным расходом электрической энергии, поэтому низкая энергоэффективность составляет ее основной недостаток.Since the heating tape is powered by an electrical source, the biogas plant is characterized by increased electrical energy consumption, so low energy efficiency is its main drawback.
Задача настоящего изобретения - повышение энергоэффективности биогазовой установки за счет уменьшения электрической энергии, потребляемой биогазовой установкой.The objective of the present invention is to increase the energy efficiency of a biogas plant by reducing the electrical energy consumed by the biogas plant.
Технический результат достигается тем, что в биогазовой установке, содержащей герметичный вертикальный цилиндрический резервуар с технологическими патрубками, снабженный куполом и днищем, установленное в резервуаре барботажное перемешивающее устройство, представляющее собой спиралевидную перфорированную трубу, расположенную вдоль стен резервуара, витки которой повторяют форму резервуара, купол и днище имеют форму полусферы, в резервуаре установлена вертикальная рамная мешалка, оснащенная вертикальными и горизонтальными лопастями, закрепленными на центральном вертикальном валу, при этом отверстия на спиралевидной трубе выполнены сквозными вертикальными на равном расстоянии друг от друга, купол резервуара, на котором установлен датчик давления, выполнен съемным, на стенке герметичного вертикального цилиндрического резервуара жестко закреплен терморегулятор, выход которого соединен с входом управления теплового насоса, вход которого соединен с теплообменником, находящимся в земле, а выход трубопроводами, проходящими через отверстия в днище герметичного вертикального цилиндрического резервуара, соединен с нагревателями, расположенными внутри герметичного вертикального цилиндрического резервуара.The technical result is achieved in that in a biogas plant containing a sealed vertical cylindrical tank with process pipes, equipped with a dome and a bottom, a bubbling mixing device installed in the tank, which is a spiral perforated pipe located along the walls of the tank, the turns of which repeat the shape of the tank, the dome and bottom have the shape of a hemisphere, a vertical frame mixer is installed in the tank, equipped with vertical and horizontal blades fixed on a central vertical shaft, wherein the holes on the spiral pipe are made through vertical at an equal distance from each other, the dome of the tank on which the pressure sensor is installed is made removable, a thermostat is rigidly fixed to the wall of the sealed vertical cylindrical tank, the output of which is connected to the control input of the heat pump, the input of which is connected to a heat exchanger located in the ground, and the output is connected by pipelines passing through the holes in the bottom of the sealed vertical cylindrical tank to heaters located inside a sealed vertical cylindrical tank.
Биогазовая установка показана на чертеже.The biogas plant is shown in the drawing.
Биогазовая установка содержит вертикальный герметичный цилиндрический резервуар 1, установленный на опорах 2, снабженный куполом 3 и днищем 4, имеющими форму полусферы. В резервуаре 1 находятся барботажное перемешивающее устройство, представляющее собой спиралевидную перфорированную трубу 5, и вертикальная рамная мешалка 6, оснащенная горизонтальными 7 и вертикальными 8 лопастями. Горизонтальные 7 лопасти вертикальной рамной мешалки 6 закреплены на центральном вертикальном валу 9 с приводом 10. Спиралевидная перфорированная труба 5 расположена вдоль стен резервуара 1. Витки спиралевидной перфорированной трубы 5 повторяют форму резервуара 1. Отверстия 11 на спиралевидной трубе 5 выполнены сквозными вертикальными и расположены на равном расстоянии друг от друга. Нижний конец спиралевидной перфорированной трубы 5 жестко прикреплен к стальному цилиндрическому уголку 12, соединенному с шаровым краном 13 для подачи биогаза. Купол 3 резервуара 1 выполнен съемным.The biogas plant comprises a vertical sealed cylindrical tank 1 mounted on supports 2, equipped with a dome 3 and a bottom 4 having the shape of a hemisphere. In tank 1 there is a bubbling mixing device, which is a spiral perforated pipe 5, and a vertical frame mixer 6 equipped with horizontal 7 and vertical 8 blades. The horizontal 7 blades of the vertical frame mixer 6 are fixed on a central vertical shaft 9 with a drive 10. The spiral perforated pipe 5 is located along the walls of tank 1. The turns of the spiral perforated pipe 5 repeat the shape of tank 1. The openings 11 on the spiral pipe 5 are made through vertical and are located at an equal distance from each other. The lower end of the spiral perforated pipe 5 is rigidly attached to a steel cylindrical angle 12, connected to a ball valve 13 for feeding biogas. The dome 3 of the tank 1 is removable.
На куполе 3 резервуара 1 установлены загрузочный патрубок 14 для подачи перерабатываемой биомассы, датчик давления 15, патрубок 16 для отвода биогаза. Патрубок 16 соединен через трубопровод 17 выхода биогаза с газгольдером (на фигуре не показан). В днище 4 резервуара 1 установлен патрубок 18 для выгрузки переработанного субстрата.On the dome 3 of the tank 1, a loading branch pipe 14 for feeding the processed biomass, a pressure sensor 15, and a branch pipe 16 for removing biogas are installed. The branch pipe 16 is connected via a biogas outlet pipeline 17 to a gas holder (not shown in the figure). In the bottom 4 of the tank 1, a branch pipe 18 is installed for unloading the processed substrate.
Спиралевидная перфорированная труба 5 через стальной уголок 12 и кран 13 соединена с трубопроводом 19 для подачи биогаза и компрессором, соединенным с газгольдером (на чертеже не показан).The spiral perforated pipe 5 is connected through a steel angle 12 and a tap 13 to a pipeline 19 for supplying biogas and a compressor connected to a gas tank (not shown in the drawing).
На внешней поверхности стенки резервуара 1 жестко закреплен терморегулятор 20, выход 21 которого соединен с входом управления 22 теплового насоса 23 (Баскаков А.П., Мунц В.А. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. М.: Издательский Дом «БАСТЕТ», 2013. С. 35), вход 24 которого соединен с теплообменником 25 U-образной формы, находящимся в земле на глубине от 10 м до 50 м, а выход 26 трубопроводами 27, проходящими через отверстия в днище 4 резервуара 1, соединен с нагревателями 28, расположенными внутри резервуара 1.On the outer surface of the wall of the tank 1, a thermostat 20 is rigidly fixed, the output 21 of which is connected to the control input 22 of the heat pump 23 (Baskakov A.P., Munts V.A. Alternative and renewable energy sources. Moscow: Publishing House "BASTET", 2013. P. 35), the input 24 of which is connected to the U-shaped heat exchanger 25, located in the ground at a depth of 10 m to 50 m, and the output 26 is connected by pipelines 27 passing through openings in the bottom 4 of the tank 1, to heaters 28 located inside the tank 1.
Биогазовая установка работает следующим образом.The biogas plant works as follows.
Для создания анаэробности сбраживания в резервуар 1 через загрузочный патрубок 14 заливают воду до верхнего уровня купола 3. Далее часть воды сливают из резервуара 1, так чтобы патрубок 14 оставался частично загруженным в воде. Затем в резервуар 1 через патрубок 14 загружают разжиженный свежий навоз (помет) с влажностью 92-93% до верхнего уровня купола 3. Под действием температуры не нагретого разжиженного свежего навоза терморегулятор 20 вырабатывает сигнал, который с выхода 21 поступает на вход управления 22 теплового насоса 23. В результате тепловой насос 23 начинает работать.To create anaerobic fermentation, water is poured into tank 1 through loading pipe 14 to the upper level of dome 3. Then, some of the water is drained from tank 1 so that pipe 14 remains partially loaded with water. Then, liquefied fresh manure (droppings) with a humidity of 92-93% is loaded into tank 1 through pipe 14 to the upper level of dome 3. Under the influence of the temperature of unheated liquefied fresh manure, thermostat 20 generates a signal that is fed from output 21 to control input 22 of heat pump 23. As a result, heat pump 23 begins to operate.
Природная теплота земли при температуре, приблизительно, 10°С, нагревает жидкость в теплообменнике 25 U-образной формы, что приводит к превращению жидкости в газ. Давление газа возрастает в компрессоре (не показан на чертеже) теплового насоса 23, в результате чего температура повышается до 50-60°С. Далее газ охлаждается в конденсаторе (не показан на чертеже) теплового насоса 23, отдавая тепловую энергию теплоносителю, который по трубопроводам 27 поступает в нагреватели 28. В результате теплообмена тепловая энергия идет на нагрев свежего навоза, который начинает сбраживаться с выделением биогаза.Natural heat of the earth at a temperature of approximately 10°C heats the liquid in the U-shaped heat exchanger 25, which leads to the transformation of the liquid into gas. The gas pressure increases in the compressor (not shown in the drawing) of the heat pump 23, as a result of which the temperature increases to 50-60°C. Then the gas is cooled in the condenser (not shown in the drawing) of the heat pump 23, giving off thermal energy to the coolant, which enters the heaters 28 through the pipelines 27. As a result of heat exchange, the thermal energy is used to heat fresh manure, which begins to ferment with the release of biogas.
Форма купола 3 биогазовой установки образует емкость для скапливания образующегося биогаза. Давление в резервуаре 1 отслеживают при помощи датчика давления 15. Терморегулятор 20 автоматически отключает тепловой насос 23 при достижении температуры навоза 36-38°С и включает при ее снижении.The shape of the dome 3 of the biogas plant forms a container for accumulating the resulting biogas. The pressure in the tank 1 is monitored using the pressure sensor 15. The thermostat 20 automatically switches off the heat pump 23 when the manure temperature reaches 36-38°C and switches it on when it decreases.
В таком состоянии в резервуаре 1 происходит метановое сбраживание. Получаемый в резервуаре 1 биогаз через патрубок 16 и трубопровод 17 поступает в газгольдер, где часть его через трубопровод поступает в компрессор. Для обеспечения равномерной температуры внутри резервуара 1, обеспечения питательными веществами метанообразующих бактерий, предотвращения осадочного материала и корки под куполом 3, которая препятствует выходу биогаза, каждый день в течение 10 минут запускают барботажное перемешивающее устройство и рамную мешалку 6. Для этого открывают кран 13, после чего находящийся в компрессоре биогаз по трубопроводу 19 под давлением поступает в спиралевидную перфорированную трубу 5, выходит через отверстия 11, перемешивая субстрат, ускоряя процесс поднятия образованным метановым брожением пузырьков биогаза. При включении рамной мешалки 6 с барботажным устройством происходит интенсивное перемешивание всех слоев массы.In this state, methane fermentation occurs in tank 1. The biogas obtained in tank 1 enters the gas holder through pipe 16 and pipeline 17, where part of it enters the compressor through the pipeline. In order to ensure a uniform temperature inside tank 1, to provide nutrients to methane-forming bacteria, to prevent sedimentary material and a crust under dome 3, which prevents the biogas from exiting, the bubbling mixing device and frame mixer 6 are started every day for 10 minutes. To do this, tap 13 is opened, after which the biogas located in the compressor enters the spiral perforated pipe 5 under pressure through pipeline 19, exits through openings 11, mixing the substrate, accelerating the process of raising the biogas bubbles formed by methane fermentation. When frame mixer 6 with the bubbling device is turned on, all layers of the mass are intensively mixed.
Выгрузку переработанных отходов осуществляют периодически через патрубок 18. При этом объем выгружаемой массы должен соответствовать следующей дозе загрузки свежей порции субстрата, что исключает переполнение резервуара и забивание отверстия патрубка для выхода биогаза.The unloading of processed waste is carried out periodically through branch pipe 18. In this case, the volume of the unloaded mass must correspond to the next dose of loading a fresh portion of the substrate, which eliminates overflow of the tank and clogging of the opening of the branch pipe for the biogas outlet.
Оставшаяся часть биогаза в газгольдере может применяться в бытовых нуждах, а переработанный субстрат - как концентрат органического удобрения.The remaining biogas in the gas holder can be used for household needs, and the processed substrate can be used as an organic fertilizer concentrate.
Как можно заметить, по сравнению с прототипом, в котором для нагрева навоза используется электрическая энергия, потребляемая нагревательной лентой, в заявляемом же устройстве необходимость в этом отсутствует, так как тепловая энергия поступает из недр земли, и этот факт обусловливает повышение энергоэффективности биогазовой установки.As can be seen, in comparison with the prototype, in which electric energy consumed by the heating tape is used to heat the manure, in the claimed device there is no need for this, since the thermal energy comes from the depths of the earth, and this fact determines the increase in the energy efficiency of the biogas plant.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2840332C1 true RU2840332C1 (en) | 2025-05-21 |
Family
ID=
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1733407A1 (en) * | 1990-05-14 | 1992-05-15 | Запорожское Научно-Производственное Объединение По Созданию И Производству Машин Для Подготовки Органических Удобрений | Bioenergy unit |
| RU63867U1 (en) * | 2006-12-28 | 2007-06-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ (ТУ)") | GEOTHERMAL INSTALLATION OF POWER SUPPLY OF CONSUMERS |
| CN201284321Y (en) * | 2008-11-18 | 2009-08-05 | 哈尔滨良大实业有限公司 | Temperature increasing apparatus of ground source heat pump anaerobic reactor |
| CN101775353A (en) * | 2010-03-03 | 2010-07-14 | 刘军林 | Ground source heat pump methane tank |
| CN201670838U (en) * | 2010-03-03 | 2010-12-15 | 刘军林 | A ground source heat pump biogas digester |
| UA58740U (en) * | 2010-09-20 | 2011-04-26 | Таврический Государственный Агротехнологический Университет | Biogas installation for the treatment of organic wastes |
| RU2605312C1 (en) * | 2016-05-27 | 2016-12-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления"(ВСГУТУ) | Biogas plant |
| RU2655795C1 (en) * | 2017-11-17 | 2018-05-29 | Михаил Иванович Голубенко | Device for producing pig breeding sewage wastes biogas and fertilizers |
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1733407A1 (en) * | 1990-05-14 | 1992-05-15 | Запорожское Научно-Производственное Объединение По Созданию И Производству Машин Для Подготовки Органических Удобрений | Bioenergy unit |
| RU63867U1 (en) * | 2006-12-28 | 2007-06-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ (ТУ)") | GEOTHERMAL INSTALLATION OF POWER SUPPLY OF CONSUMERS |
| CN201284321Y (en) * | 2008-11-18 | 2009-08-05 | 哈尔滨良大实业有限公司 | Temperature increasing apparatus of ground source heat pump anaerobic reactor |
| CN101775353A (en) * | 2010-03-03 | 2010-07-14 | 刘军林 | Ground source heat pump methane tank |
| CN201670838U (en) * | 2010-03-03 | 2010-12-15 | 刘军林 | A ground source heat pump biogas digester |
| UA58740U (en) * | 2010-09-20 | 2011-04-26 | Таврический Государственный Агротехнологический Университет | Biogas installation for the treatment of organic wastes |
| RU2605312C1 (en) * | 2016-05-27 | 2016-12-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления"(ВСГУТУ) | Biogas plant |
| RU2655795C1 (en) * | 2017-11-17 | 2018-05-29 | Михаил Иванович Голубенко | Device for producing pig breeding sewage wastes biogas and fertilizers |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6783677B1 (en) | Anaerobic film biogas digester system | |
| CN101597562B (en) | Secondary anaerobic fermentation and power generation system for large and medium-sized biogas projects | |
| CN201999928U (en) | Continuous monitoring anaerobic fermentation tank of sampling loop | |
| CN106754321B (en) | Intelligent control two-phase anaerobic biofilm biogas fermentation system and process | |
| CN209702513U (en) | A kind of environment-friendly highly efficient septic tank | |
| CN101629139B (en) | Large-scale solar energy medium-temperature solid-liquid anaerobic fermentation and gas storage device | |
| RU2545737C2 (en) | Bioenergy complex for production of biogas and granular biofuel | |
| RU2840332C1 (en) | Biogas plant | |
| RU2163750C1 (en) | Method and apparatus for sequential phase-by-phase anaerobic fermentation of liquefied organic wastes | |
| RU2540019C1 (en) | Bioreactor | |
| RU2399184C1 (en) | Biogas complex | |
| RU2605312C1 (en) | Biogas plant | |
| RU2651940C1 (en) | Biogas plant for the reduction of organic waste from agricultural production accompanied with the biogas obtaining | |
| RU2427998C1 (en) | Biogas complex | |
| RU2196410C2 (en) | Method and apparatus for sequential phase by phase anaerobic fermentation of diluted organic wastes | |
| SK9637Y1 (en) | Bioreactor for continuous production of biogas from liquid biosubstrate | |
| RU2655795C1 (en) | Device for producing pig breeding sewage wastes biogas and fertilizers | |
| RU162535U1 (en) | BIOGAS REACTOR FOR ANAEROBIC ORGANIC WASTE MANAGEMENT | |
| RU2646873C1 (en) | Method for obtaining biogas and fertilizers from pig waste dropping with a vertical cylindrical tank | |
| RU2836323C1 (en) | Biogas plant | |
| RU2126778C1 (en) | Method of producing fertilizers and biogas from litter manure | |
| RU2254699C2 (en) | Liquid mineralized organic fertilizer prepared from anaerobically fermented liquefied and ground organic wastes, method and apparatus for preparing the same | |
| RU2081865C1 (en) | Method and apparatus for processing manure or mixture thereof with organic fillers to fertilizer and biogas | |
| RU2098481C1 (en) | Domestic methane tank | |
| RU220962U1 (en) | BIOREACTOR WITH AN ACTIVE SYSTEM FOR MOVEMENT OF FERMENTABLE MASS |