RU95454U1

RU95454U1 - Biogas plant for processing manure

Info

Publication number: RU95454U1
Application number: RU2010110903/22U
Authority: RU
Inventors: Николай Сергеевич Кобелев; Петр Юрьевич Щедрин; Андрей Николаевич Кобелев; Галина Геннадьевна Щедрина; Алёна Вячеславовна Тютюнникова
Priority date: 2010-03-22
Filing date: 2010-03-22
Publication date: 2010-07-10

Abstract

Биогазовая установка для переработки навоза, содержащая биореактор с последовательно сообщающимися емкостями с переливными перегородками, снабженный трубопроводами для подачи навозного субстрата и отвода сброженной массы, подогревателями, перемешивающими устройствами и устройством для сбора и отвода биогаза, при этом биореактор состоит из основной емкости реактора и пяти кольцевых емкостей дозревателей, выполненных из железобетонных конструкций, и на дне каждой емкости установлены трубчатые подогреватели, перегородки кольцевых емкостей дозревателей снабжены переливными окнами, расположенными диаметрально противоположно и на разной глубине, а над биореактором установлен газгольдер, нижний край кольца которого погружен в гидрозатвор, на наружной стороне кольца приварен опорный диск газгольдера, вращающийся на четырех ручейковых роликах, два из которых жестко закреплены в фундаменте, а два являются компенсаторами, кроме того, внутри кольца газгольдера установлены крестообразные распорки, к которым закреплены жесткая мешалка для основной емкости реактора и цепочные для кольцевых емкостей дозревателей, отличающаяся тем, что перегородки кольцевых емкостей дозревателей выполнены из биметалла, причем материал биметалла перегородки со стороны наличия сброшенного субстрата имеет коэффициент теплопроводности, в 2,0-2,5 раза превышающий коэффициент теплопроводности материала со стороны последующего дозревания. A biogas plant for processing manure, containing a bioreactor with tanks in series with overflow partitions, equipped with pipelines for feeding the manure substrate and removing the fermented mass, heaters, mixing devices and a device for collecting and removing biogas, while the bioreactor consists of the main reactor vessel and five ring tanks of heaters made of reinforced concrete structures, and at the bottom of each tank installed tubular heaters, ring partitions e bones of the heaters are equipped with overflow windows located diametrically opposite and at different depths, and a gas holder is installed above the bioreactor, the lower edge of the ring of which is immersed in a water lock, on the outer side of the ring a support disk of the gas holder is rotated on four brook rollers, two of which are rigidly fixed to the foundation , and two are compensators, in addition, cruciform spacers are installed inside the gas holder ring, to which a rigid mixer is fixed for the main reactor vessel and chain Meth for circular containers dozrevateley, characterized in that the annular partitions dozrevateley containers made of bimetal, the bimetal septum material by the presence of the discarded substrate has thermal conductivity, 2.0-2.5 times the thermal conductivity of the material by the subsequent ripening.

Description

Полезная модель относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для переработки навоза.The utility model relates to agriculture, in particular to devices for processing manure.

Известна установка для метанового сбраживания навоза (а.с. 1549496, А01C 3/00, 1990 г., бюл. 40), содержащая емкость, сообщенную с цилиндрическим реактором, имеющим газовый колпак, средство отбора биогаза, устройство гидродинамического перемешивания сбраживаемого субстрата. Выгрузная емкость установки выполнена в виде гидравлического затвора, сообщенного с приемной емкостью и реактором. Установка сложная, поэтому недолговечна в эксплуатации.Known installation for methane digestion of manure (AS 1549496, A01C 3/00, 1990, bull. 40), containing a tank in communication with a cylindrical reactor having a gas cap, means for biogas selection, a device for hydrodynamic mixing of the fermented substrate. The discharge tank of the installation is made in the form of a hydraulic shutter, in communication with the receiving tank and the reactor. The installation is complicated, therefore, it is short-lived in operation.

Известен реактор для сбраживания навоза (а.с. 1484312, А01С 3/02, 07.06.1989 г., бюл.41), содержащий реактор, разделенный вертикальными перегородками на камеры, гидролизатор с рециркуляционным каналом, соединяющий зоны начального сбраживания субстрата и его дображивания. На дне реактора закреплен бункер песколовки со шнеком. Мешалка выполнена из трубы со шнеком, на навивках которого закреплены плоские подогреватели и в них подается теплоноситель. При загрузке в предыдущую камеру исходной массы через имеющиеся на перегородках питающие каналы, входные отверстия которых расположены в придонной части предыдущих камер, в последующие камеры вытесняется осветленная жидкость. При этом за счет размещения выходных отверстий питающих каналов в верхней части каждой последующей камеры из последней обеспечивается вытеснение осветленной жидкости без смешивания с поступающей жидкостью. Опорожнение реактора осуществляется при помощи шлюзов, имеющих заслонки.Known reactor for the fermentation of manure (A.S. 1484312, АСС 3/02, 06/07/1989, bull. 41), containing a reactor divided by vertical partitions into chambers, a hydrolyzer with a recirculation channel connecting the zone of initial fermentation of the substrate and its fermentation . At the bottom of the reactor, a sand trap bin with a screw is fixed. The mixer is made of a pipe with a screw, on the windings of which are fixed flat heaters and coolant is supplied to them. When loading the initial mass into the previous chamber through the supply channels available on the partitions, the inlet openings of which are located in the bottom part of the previous chambers, the clarified liquid is displaced into the subsequent chambers. Moreover, due to the placement of the outlet openings of the supply channels in the upper part of each subsequent chamber from the latter, the clarified liquid is displaced without mixing with the incoming liquid. The reactor is emptied by means of locks having shutters.

К конструктивным недостаткам известной установки относится то, что площади нагревательных элементов недостаточно для поддержания термофильного режима на больших реакторах. Применение переливных каналов и сальников усложняет конструкцию реактора. Реактор, изготовленный из черной стали, недолговечен из-за нахождения в нем агрессивной среды и дорог.The structural disadvantages of the known installation include the fact that the area of the heating elements is insufficient to maintain the thermophilic regime in large reactors. The use of overflow channels and gaskets complicates the design of the reactor. The reactor, made of black steel, is short-lived due to the presence of aggressive environments and roads.

Известна биогазовая установка для переработки навоза (см. патент РФ №2365080 МПК А01С 3/02), содержащая биореактор с последовательно сообщающимися емкостями с переливными перегородками, снабженный трубопроводами для подачи навозного субстрата и отвода сброженной массы, подогревателями, перемешивающими устройствами и устройством для сбора и отвода биогаза, при этом биореактор состоит из основной емкости реактора и пяти кольцевых емкостей дозревателей, выполненных из железобетонных конструкций, и на дне каждой емкости установлены трубчатые подогреватели, перегородки кольцевых емкостей дозревателей снабжены переливными окнами, расположенными диаметрально противоположно и на разной глубине, а над биореактором установлен газгольдер, нижний край кольца которого погружен в гидрозатвор, на наружной стороне кольца приварен опорный диск газгольдера, вращающийся на четырех ручейковых роликах, два из которых жестко закреплены в фундаменте, а два являются компенсаторами, кроме того, внутри кольца газгольдера установлены крестообразные распорки, к которым закреплены жесткая мешалка для основной емкости реактора и цепочные для кольцевых емкостей дозревателей.Known biogas plant for the processing of manure (see RF patent No. 2365080 IPC А01С 3/02), containing a bioreactor with successively connected tanks with overflow partitions, equipped with pipelines for supplying the dung substrate and removal of the fermented mass, heaters, mixing devices and a device for collecting and biogas removal, while the bioreactor consists of the main reactor vessel and five annular tanks of pre-heaters made of reinforced concrete structures, and tubular ones are installed at the bottom of each vessel heaters, baffles of the annular capacities of the detectors are equipped with overflow windows located diametrically opposite and at different depths, and a gas holder is installed above the bioreactor, the lower edge of the ring of which is immersed in a gas seal, on the outer side of the ring a gas holder supporting disk is rotated on four brook rollers, two of which rigidly fixed in the foundation, and two are compensators, in addition, cross-shaped struts are installed inside the gas holder ring, to which a rigid mesh is fixed for the main tank of the reactor and chain for the ring tanks of the detectors.

Недостатком является снижение эксплуатационной стабильности при длительной работе биогазовой установки из-за налипания на перегородки кольцевых емкостей, особенно в переливных окнах, субстрата, что значительно снижает производительность и качество получаемой продукции путем нарушения выбранного термофильного температурного режима.The disadvantage is the decrease in operational stability during prolonged operation of the biogas plant due to the sticking of substrates on the partitions of the annular containers, especially in overflow windows, which significantly reduces the productivity and quality of the products obtained by violating the selected thermophilic temperature regime.

Задача полезной модели - производить стерильные кормовые добавки, удобрения и обеспечивать стабильные условия эксплуатации реактора, устраняя налипание субстрата в переливных окнах, что ухудшает режим работы и производительность биогазовой установки.The objective of the utility model is to produce sterile feed additives, fertilizers and ensure stable operating conditions of the reactor, eliminating the sticking of the substrate in overflow windows, which affects the operating mode and productivity of the biogas plant.

Задача решается тем, что в биогазовой установке для переработки навоза, содержащей биореактор с последовательно сообщающимися емкостями с переливными перегородками, снабженный трубопроводами для подачи навозного субстрата и отвода сброженной массы, подогревателями, перемешивающими устройствами и устройством для сбора и отвода биогаза, при этом биореактор состоит из основной емкости реактора и пяти кольцевых емкостей дозревателей, выполненных из железобетонных конструкций, и на дне каждой емкости установлены трубчатые подогреватели, перегородки кольцевых емкостей дозревателей снабжены переливными окнами, расположенными диаметрально противоположно и на разной глубине, а над биореактором установлен газгольдер, нижний край кольца которого погружен в гидрозатвор, на наружной стороне кольца приварен опорный диск газгольдера, вращающийся на четырех ручейковых роликах, два из которых жестко закреплены в фундаменте, а два являются компенсаторами, кроме того, внутри кольца газгольдера установлены крестообразные распорки, к которым закреплены жесткая мешалка для основной емкости реактора и цепочные мешалки для кольцевых емкостей дозревателей, при этом перегородки кольцевых емкостей дозревателей выполнены из биметалла, причем материал биметалла перегородки со стороны наличия сброшенного субстрата имеет коэффициент теплопроводности в 2,0-2,5 раза превышающий коэффициент теплопроводности материала со стороны последующего дозревания.The problem is solved in that in a biogas plant for processing manure containing a bioreactor with tanks in series with overflow partitions, equipped with pipelines for feeding the manure substrate and removing the fermented mass, heaters, mixing devices and a device for collecting and removing biogas, while the bioreactor consists of the main tank of the reactor and five annular tanks of detectors made of reinforced concrete structures, and tubular heaters are installed at the bottom of each tank The baffles of the annular reservoirs of the heaters are equipped with overflow windows located diametrically opposite and at different depths, and a gas holder is installed above the bioreactor, the lower edge of the ring of which is immersed in a water seal, on the outside of the ring a gas holder supporting disk is rotated, which rotates on four brook rollers, two of which are rigidly fixed in the foundation, and two are compensators, in addition, cruciform struts are installed inside the ring of the gas holder, to which a rigid stirrer for the basics is fixed reactor capacitance and chain mixers for annular batch containers of heaters, while the baffles of the annular tank containers are made of bimetal, and the bimetal material of the baffle plate on the side of the presence of discarded substrate has a thermal conductivity coefficient of 2.0-2.5 times higher than the thermal conductivity of the material from the side of subsequent ripening .

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где фиг.1 - общий вид установки сечение А-А; фиг.2 - то же, вид сверху, сечение В-В; фиг.3 - перегородка кольцевой емкости дозревателя с переливными окнами из биметалла.The essence of the utility model is illustrated by drawings, where figure 1 is a General view of the installation section aa; figure 2 is the same, top view, section bb; figure 3 - a partition of the annular capacity of the heater with overflow windows from bimetal.

Биогазовая установка включает железобетонную конструкцию, выполненную в виде радиальных пяти кольцевых емкостей дозревателей 1, кольцо гидрозатвора 2, основную емкость реактора 3, трубопровод подачи субстрата 6 с рассекателем 5, трубопровод отвода сброженной массы 4, устройство для отвода биогаза 7, теплоизоляцию 8, трубчатые подогреватели 9 и фундамент 10. Каждая кольцевая перегородка снабжена переливным окном 11 и расположены они диаметрально противоположно на разной глубине. В гидрозатворе установлено стальное кольцо 12 газгольдера 13 с приваренным к нему стальным опорным диском 14, который упирается на два жестко закрепленных в фундаменте ручейковых ролика 15 и два подпружиненных ручейковых ролика компенсатора 16. На кольце 12 газгольдера 13 герметично закреплена прорезиненная ткань газгольдера 13, а внутри кольца установлены стальные крестообразные распорки 17, на которых закреплены жесткая мешалка 18 основной емкости реактора 3 и цепочные мешалки 19 кольцевых емкостей дозревателей 1. Кольцо газгольдера 12 обхвачено тросом 20 и увязано с приводным шкивом 21 мотора-редуктора 22. Перегородки кольцевых емкостей дозревателей 1 выполнены из биметалла 23, причем материал биметалла 23 перегородки со стороны наличия сброшенного субстрата имеет коэффициент теплопроводности в 2,0-2,5 раза превышающий коэффициент теплопроводности материала 25 со стороны последующего дозревания.The biogas installation includes a reinforced concrete structure made in the form of five radial five annular tanks of detectors 1, a water seal ring 2, the main vessel of the reactor 3, a substrate supply pipe 6 with a divider 5, a fermented exhaust pipe 4, a biogas removal pipe 7, thermal insulation 8, and tubular heaters 9 and foundation 10. Each annular partition is equipped with an overflow window 11 and they are diametrically opposed at different depths. A steel ring 12 of the gas holder 13 with a steel supporting disk 14 welded to it, which abuts against two spring-supported brook rollers 15 and two spring-loaded spring rollers of the expansion joint 16. A rubberized fabric of the gas holder 13 is hermetically fixed on the ring 12, and inside rings installed steel cruciform struts 17, on which are mounted a rigid mixer 18 of the main vessel of the reactor 3 and chain mixers 19 of the annular capacities of the detectors 1. The ring of the gas tank 12 is grasped the cable 20 and is connected with the drive pulley 21 of the gear motor 22. The partitions of the annular capacities of the spreaders 1 are made of bimetal 23, and the material of the bimetal 23 of the partition from the side of the presence of the dumped substrate has a thermal conductivity coefficient of 2.0-2.5 times higher than the thermal conductivity of the material 25 from the side of subsequent ripening.

Биогазовая установка работает следующим образом. Выбран термофильный температурный режим. В течение одних суток с фермы навоз по каналам стекает в отдельностоящую подготовительную, крытую, железобетонную емкость, в которой подогревается выхлопными газами котла и в ней же доводится до заданной влажности 92% получаемый субстрат, далее субстрат проходит через предварительную камеру, в которой подогревается до 60°C (на схеме не показана). Трубчатые подогреватели 9 также нагреты до 60°C. Из биогазовой установки удаляется воздух выхлопными газами двигателя внутреннего сгорания. После этого нагретый субстрат вместе с выращенным определенным штаммом бактерий закачивается в основную емкость реактора 3 через трубопровод подачи навозного субстрата 6, рассекатель 5 равномерно распределяет субстрат в емкости 3, наполнение субстратом основной емкости реактора 3 ведется пять суток. Затем выдерживаем субстрат до начала образования процесса газообразования. С момента начала газообразования субстрат выдерживают еще шесть суток. После чего в основную емкость реактора подают следующую односуточную дозу субстрата, при этом из основной емкости реактора 3 сброженный субстрат перетекает через верхнее окно 11 в первую кольцевую емкость дозреватель 1 и заполняет ее. Далее подают следующую односуточную дозу субстрата в основную емкость реактора 3 и субстрат перетекает в первую кольцевую емкость дозревателя 1, перемещается по кольцевой емкости дозревателя и через нижнее окно 11 перетекает в следующую кольцевую емкость дозревателя. В связи с тем, что температура субстрата в первой кольцевой емкости дозревателя 1 имеет более высокое значение, чем в последующем дозревателе, то между внутренней и наружной поверхностью каждой кольцевой перегородки из биметалла 23 с переливным окном 11 возникает разность температур. Выполнение материала 24 биметалла 23 со стороны нагретого сброженного субстрата с коэффициентом теплопроводности (например, алюминий с коэффициентом теплопроводности 204 Вт/(м·гр), см. стр.312 Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. М.: 1980-469 с., ил.) в 2,0-2,5 раза превышающий коэффициент теплопроводности материала 25 биметалла 23 со стороны последующего дозревания субстрата приводит, при заданном термофильном температурном режиме получения стиральных добавок и удобрений, к образованию температурного градиента, обеспечивающего термовибрацию кольцевой перегородки с переливным окном 11 (см., например, Дмитриев В.Н. Биметаллы. Пермь 1990-387 с., ил.), что практически устраняет налипание субстрата при перемещении его из одного дозревателя в другой. Такой цикл повторяется до тех пор, пока не заполнятся все пять кольцевых емкостей дозревателей. Перемешивание субстрата проводится через каждый час по 3-5 минут с помощью жестких мешалок 18 в основной емкости реактора и цепочных мешалок 19 в пяти кольцевых емкостях дозревателях. Мешалки закреплены на крестообразных распорках 17, установленных внутри кольца 12 газгольдера 13. Кольцо 12 с опорным диском 14 вращаются на двух жесткозакрепленных в фундаменте роликах 15 и двух компенсаторах 16 с помощью мотора-редуктора 22 посредством троса 20. Сброженная масса отводится трубопроводом 4 в приемную емкость. Выделяемый биогаз скапливается под газгольдером 13 и отводится устройством для отвода биогаза 7.Biogas plant works as follows. Thermophilic temperature mode selected. Within one day from the farm, manure flows through the channels into a separate preparatory, covered, reinforced concrete tank, in which it is heated by the exhaust gases of the boiler and in it the resulting substrate is brought to a predetermined humidity of 92%, then the substrate passes through a preliminary chamber in which it is heated to 60 ° C (not shown in the diagram). Tubular heaters 9 are also heated to 60 ° C. Air is removed from the biogas plant by the exhaust gases of an internal combustion engine. After that, the heated substrate along with the grown certain strain of bacteria is pumped into the main tank of the reactor 3 through the feed line of the manure substrate 6, the divider 5 evenly distributes the substrate in the tank 3, filling the substrate of the main tank of the reactor 3 takes five days. Then we maintain the substrate until the formation of the process of gas formation. Since the start of gas formation, the substrate can withstand another six days. After that, the next one-day dose of substrate is fed into the main vessel of the reactor, while the fermented substrate flows from the main vessel of the reactor 3 through the upper window 11 into the first annular vessel of the exterminator 1 and fills it. Next, the next one-day dose of substrate is fed into the main vessel of the reactor 3 and the substrate flows into the first annular capacity of the detector 1, moves along the annular capacity of the detector and through the lower window 11 flows into the next annular capacity of the detector. Due to the fact that the temperature of the substrate in the first annular capacity of the breeder 1 has a higher value than in the subsequent batch, then a temperature difference occurs between the inner and outer surfaces of each annular partition from bimetal 23 with overflow window 11. The execution of material 24 of bimetal 23 from the side of a heated fermented substrate with a thermal conductivity coefficient (for example, aluminum with a thermal conductivity coefficient of 204 W / (m · g), see page 312 Nashchokin VV Technical thermodynamics and heat transfer. M .: 1980-469 sec., ill.) 2.0-2.5 times higher than the thermal conductivity of the material 25 of bimetal 23 from the side of the subsequent maturation of the substrate, at a given thermophilic temperature regime of obtaining washing additives and fertilizers, to the formation of a temperature gradient that provides thermal the movement of the annular partition with an overflow window 11 (see, for example, Dmitriev V.N. Bimetals. Perm 1990-387 p., sludge), which practically eliminates the adhesion of the substrate when moving it from one breeder to another. Such a cycle is repeated until all five ring capacitors of the detectors are filled. Mixing of the substrate is carried out every hour for 3-5 minutes with the help of rigid mixers 18 in the main tank of the reactor and chain mixers 19 in the five ring containers of the detectors. The mixers are mounted on cross struts 17 mounted inside the ring 12 of the gas holder 13. The ring 12 with the supporting disk 14 rotates on two rollers 15 that are rigidly fixed in the foundation and two compensators 16 using a gear motor 22 by means of a cable 20. The fermented mass is discharged by a pipe 4 to a receiving tank . The biogas released is accumulated under the gas tank 13 and is discharged by the biogas removal device 7.

Оригинальность предлагаемой полезной модели заключается в обеспечении длительной эксплуатации биогазовой установки с нормированными параметрами выхода готового продукта за счет устранения залипания субстрата при перемещении из одной сообщающейся емкости в другую через переливные окна путем выполнения перегородок кольцевых емкостей дозревателей из биметалла. При этом материал биметалла со стороны нагретого сброженного субстрата имеет коэффициент теплопроводности в 2,0-2,5 раза выше, чем коэффициент теплопроводности материала биметалла со стороны нагреваемого субстрата, что обеспечивает образование термовибрации, практически устраняющей процесс налипания в переливных окнах последующих емкостей.The originality of the proposed utility model consists in ensuring the long-term operation of a biogas plant with normalized output parameters of the finished product by eliminating the sticking of the substrate when moving from one communicating tank to another through overflow windows by making partitions of the annular capacities of the bimetal detectors. Moreover, the bimetal material on the side of the heated fermented substrate has a thermal conductivity coefficient of 2.0-2.5 times higher than the thermal conductivity coefficient of the bimetal material on the side of the heated substrate, which provides the formation of thermal vibration, which virtually eliminates the sticking process in overflow windows of subsequent containers.

Claims

A biogas plant for processing manure, containing a bioreactor with tanks in series with overflow partitions, equipped with pipelines for feeding the manure substrate and removing the fermented mass, heaters, mixing devices and a device for collecting and removing biogas, while the bioreactor consists of the main reactor vessel and five ring tanks of heaters made of reinforced concrete structures, and at the bottom of each tank installed tubular heaters, ring partitions e bones of the heaters are equipped with overflow windows located diametrically opposite and at different depths, and a gas holder is installed above the bioreactor, the lower edge of the ring of which is immersed in a water lock, on the outer side of the ring a support disk of the gas holder is rotated on four brook rollers, two of which are rigidly fixed to the foundation , and two are compensators, in addition, cruciform spacers are installed inside the ring of the gas holder, to which a rigid mixer is fixed for the main reactor vessel and flail Meth for circular containers dozrevateley, characterized in that the annular partitions dozrevateley containers made of bimetal, the bimetal septum material by the presence of the discarded substrate has thermal conductivity, 2.0-2.5 times the thermal conductivity of the material by the subsequent ripening.