SK202014A3 - Spôsob úpravy bioplynu a zariadenie na vykonávanie tohto spôsobu - Google Patents

Abstract

Je opísaný spôsob úpravy bioplynu založený na tom, že úprava bioplynu prebieha v trojstupňovom cykle, pričom v prvom cykle sa bioplyn chladí vo vychladzovacej kolóne (5), v druhom cykle sa bioplyn zohrieva, prechádzajúc cez aktívne uhlie v čistiacej kolóne (1) a v treťom cykle sa bioplyn filtruje, prechádzajúc cez impregnované aktívne uhlie v dočisťovacej kolóne (3). V prípade výmeny filtrov sa trojstupňový cyklus čistenia bioplynu prepne a prebieha na opačnej strane, t. j. v prvom cykle sa bioplyn chladí vo vychladzovacej kolóne (5), v druhom cykle sa bioplyn zohrieva v čistiacej kolóne (2) a v treťom cykle sa bioplyn filtruje v dočisťovacej kolóne (4). Zariadenie na vykonávanie tohto spôsobu pozostáva z vychladzovacej kolóny (5), dvoch čistiacich kolón (1, 2), dvoch dočisťovacích kolón (3, 4), elektrického ventilu (8), dúchadla (6) alebo kompresora a bezpečnostného horáka (7).

Description

SPÔSOB ÚPRAVY BIOPLYNU A ZARIADENIE NA VYKONÁVANIE TOHTO SPÔSOBU

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu úpravy surového bioplynu a zariadenia na vykonávanie tohto spôsobu. Vynález patrí do oblasti výroby bioplynu.

Doterajší stav techniky

Doteraz používané spôsoby úpravy bioplynu sú riešené jednoduchým prechodom bioplynu cez aktívne uhlie v uzatvorenom priestore a prebiehajú v jednostupňovom cykle. Vychladenie bioplynu prebieha v jednoduchších zariadeniach a spočíva v prechode bioplynu cez antikorové trubky vedené len jedným smerom. Nevýhodou uvedených systémov úpravy bioplynu je, že v prípade výmeny filtrov je nutné zastaviť dodávku surového bioplynu do zariadenia pre úpravu bioplynu až pokiaľ sa filtre nevymenia. Ďalšou nevýhodou uvedených systémov je nedostatočné odvodnenie bioplynu.

S ohľadom na vyššie uvedené je cieľom tohto vynálezu taký spôsob úpravy bioplynu a zariadenie na vykonávanie tohto spôsobu, ktorý v značnej miere odstráni uvedené nevýhody a zároveň zabezpečí spôsob úpravy bioplynu komplexným spôsobom.

Podstata vynálezu

Uvedené nevýhody do značnej miery odstraňuje vynález, ktorý rieši spôsob úpravy bioplynu komplexným spôsobom s vysokou účinnosťou a s jednoduchou manipuláciou pri výmene filtrov a údržbe zariadenia na vykonávanie tohto spôsobu.

Úprava bioplynu podľa vynálezu prebieha v trojstupňovom cykle. Vyrobený bioplyn sa v prvom cykle odvádza do vychladzovacej kolóny na odstránenie vody i

z čerstvého bioplynu, kde sa ochladzuje na teplotu približne pod 10°C. Pri tomto procese sa od bioplynu oddelí voda, ktorá je odvedená mimo vychladzovacej kolóny na odstránenie vody z čerstvého bioplynu do kanalizácie, V druhom cykle sa bioplyn následne transportuje potrubím do čistiacej kolóny, ktorá je vyhrievaná a ktorá obsahuje aktívne uhlie, pričom tu sa bioplyn zohrieva a tým, že prechádza cez aktívne uhlie, sa čistí od siričitanov a iných nečistôt. V druhom cykle sa bioplyn zohrieva na teplotu približne 25°C. V treťom cykle sa bioplyn transportuje potrubím do dočisťovacej kolóny, v ktorej je umiestnené aktívne impregnované uhlie, ktoré bioplyn dočistí do takých parametrov, aby ho bolo možné využiť v spaľovacích motoroch alebo v kotloch na vykurovanie budov.

Výhodou trojstupňového cyklu úpravy bioplynu je, že každý proces čistenia prebieha v minimálne dvojstupňovom čistení bioplynu, ktoré sa uskutočňuje v každej jednotlivej kolóne nasledovným spôsobom:

Prvý cyklus čistenia bioplynu prebieha vo vychladzovacej kolóne na odstránenie vody z čerstvého bioplynu, ktorá je plynotesnou priečkou rozdelená na dve časti, pričom v obidvoch jej častiach sú umiestnené chladiarenské a plynové trubky na odvod bioplynu. Výhodou vynálezu je dostatočná dĺžka chladiarenských a plynových trubiek, ktorá zabezpečuje dôkladnejšie vyčistenie bioplynu od vody. Pri chladení sa na vonkajších stenách chladiarenských a plynových trubiek kondenzuje voda, ktorá následne schádza na dno vychladzovacej kolóny na odstránenie vody z čerstvého bioplynu a potom sa samočinne odvádza mimo vychladzovacej kolóny na odstránenie vody z čerstvého bioplynu do kanalizácie. Bioplyn vchádza potrubím do plášťa prvej časti vychladzovacej kolóny na odstránenie vody z čerstvého bioplynu, kde je tlačený na dno prvej časti vychladzovacej kolóny na odstránenie vody z čerstvého bioplynu, odkiaľ je následne vytláčaný cez chladiarenské a plynové trubky do hornej časti vychladzovacej kolóny na odstránenie vody z čerstvého bioplynu a prechádza do druhej časti vychladzovacej kolóny na odstránenie vody z čerstvého bioplynu, kde je tlačený cez chladiarenské a plynové trubky na dno vychladzovacej kolóny na odstránenie vody z čerstvého bioplynu, kde sa uvoľňuje do plášťa druhej časti vychladzovacej kolóny na odstránenie vody z čerstvého bioplynu a je tlačený do výstupného otvoru z vychladzovacej kolóny na odstránenie vody z čerstvého bioplynu, odkiaľ je následne transportovaný do čistiacej kolóny.

Druhý cyklus čistenia bioplynu prebieha v čistiacej kolóne, ktorá je vyhrievaná a je rozdelená plynotesnou priečkou na dve časti, pričom vo vnútri priečky je umiestnené vyhrievacie teleso na vyhrievanie čistiacej kolóny. V obidvoch častiach čistiacej kolóny sú umiestnené plechové koše, dno ktorých je perforované, a v ktorých sa nachádza aktívne uhlie. Bioplyn privedený do prvej časti čistiacej kolóny je tlačený na dno prvej časti čistiacej kolóny, cez perforované dno košov je ďalej tlačený cez aktívne uhlie do hornej časti čistiacej kolóny, kde následne prechádza do druhej časti čistiacej kolóny, kde je najprv tlačený cez koše obsahujúce aktívne uhlie a vychádza perforovaným dnom košov do spodnej časti čistiacej kolóny. Následne sa uvoľňuje do plášťa druhej časti čistiacej kolóny a je vytláčaný k hornej časti plášťa čistiacej kolóny k výstupnému otvoru, odkiaľ prechádza do dočisťovacej kolóny.

Tretí cyklus čistenia bioplynu prebieha v dočisťovacej kolóne. Dočisťovacia kolóna je taktiež rozdelená na dve časti priečkou, pričom táto priečka nie je vyhrievaná. V obidvoch častiach dočisťovacej kolóny sú umiestnené plechové koše, dno ktorých je perforované a v ktorých sa nachádza aktívne impregnované uhlie. Bioplyn privedený do prvej časti dočisťovacej kolóny je tlačený na dno prvej časti dočisťovacej kolóny, cez perforované dno košov je ďalej tlačený cez aktívne impregnované uhlie do hornej časti dočisťovacej kolóny, kde následne prechádza do druhej časti dočisťovacej kolóny, kde je najprv tlačený cez koše obsahujúce aktívne impregnované uhlie a vychádza perforovaným dnom košov do spodnej časti dočisťovacej kolóny. Následne sa uvoľňuje do plášťa druhej časti dočisťovacej kolóny a je vytláčaný k hornej časti plášťa dočisťovacej kolóny k výstupnému otvoru.

Výhodou vynálezu je, že čistiaca a dočisťovacia kolóna je v zariadení duplicitná, to znamená vždy funguje len jedna časť systému (vychladzovacia kolóna, čistiaca kolóna s aktívnym uhlím a dočisťovacia kolóna s aktívnym impregnovaným uhlím). Z vychladzovacej kolóny na odstránenie vody z čerstvého bioplynu je teda možné bioplyn viesť buď do pravej časti zariadenia na čistenie bioplynu, kde v prípade znečistenia a znehodnotenia filtrov s aktívnym uhlím elektrický ventil ovládaný servomotorom napojený na riadiacu jednotku, ktorá dostane pokyn zo zariadenia na meranie kvality bioplynu pri výstupe už upraveného bioplynu, že tento bioplyn nespĺňa požadované parametre nastavené prevádzkovateľom, bioplyn automaticky presmeruje z vychladzovacej kolóny na odstránenie vody z čerstvého bioplynu do ľavej časti zariadenia na čistenie bioplynu, v ktorej bude prebiehať úprava a čistenie bioplynu až pokiaľ nebudú zanesené filtre, čím je zaistené kontinuálne čistenie bioplynu bez nutnosti odstaviť dodávku očisteného bioplynu do systému počas výmeny filtrov.

Zariadenie na vykonávanie tohto spôsobu pozostáva aspoň z piatich kolón, a to aspoň z jednej vychladzovacej kolóny na odstránenie vody z čerstvého bioplynu, aspoň dvoch Čistiacich kolón, ktoré sú vyhrievané a v ktorých sa nachádza aktívne uhlie umiestnené v košoch a aspoň dvoch dočisťovacích kolón, ktoré nie sú vyhrievané a v ktorých sa nachádza aktívne impregnované uhlie tiež umiestnené v košoch. Každá z piatich kolón je plynotesná a rozdelená plynotesnou priečkou na dve samostatné časti. Zariadenie obsahuje sústavu chladiarenských a plynových trubiek s magnetickými stopventilmi, zariadenie na meranie kvality bioplynu, elektrické ventily ovládané servomotorom na prepnutie toku bioplynu z jednej časti zariadenia do druhej, t. j. sprava doľava a opačne, dúchadlo alebo kompresor v závislosti od výkonu kogeneračnej jednotky, elektronické hlásiče úniku bioplynu, teplomery, tlakové snímače a vzduchotechniku. Súčasťou zariadenia je aj bezpečnostný horák, ktorý je umiestnený v bezpečnej vzdialenosti od zariadenia, pričom do bezpečnostného horáka sa odvádza nekvalitný prebytočný bioplyn, ktorý sa v ňom spaľuje.

Tento spôsob úpravy bioplynu a zariadenie na vykonávanie tohto spôsobu je možné využiť vo všetkých zariadeniach, kde sa produkuje bioplyn.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Podstata vynálezu je bližšie vysvetlená pomocou obrázkov 1 a 2. Vyobrazený pomer veľkostí jednotlivých zariadení a prvkov je len ilustratívny. Rozmerové pomery na obrázkoch nie je možné vykladať ako zužujúce rozsah ochrany.

Na obrázku 1 je znázornené zariadenie na vykonávanie spôsobu úpravy bioplynu.

Na obrázku 2 je znázornený spôsob dvojstupňového čistenia bioplynu, ktorý predstavuje prvý cyklus úpravy bioplynu a ku ktorému dochádza vo vychladzovacej kolóne na odstránenie vody z čerstvého bioplynu.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Príklad 1

Zariadenie na vykonávanie spôsobu úpravy bioplynu znázornené na obr. 1 je zložené z dvoch čistiacich kolón 1, 2, ktoré sú vyhrievané a ktoré obsahujú aktívne uhlie umiestnené v plechových košoch, dvoch dočisťovacích kolón 3, 4, ktoré nie sú vyhrievané a ktoré obsahujú aktívne impregnované uhlie umiestnené v plechových košoch, vychladzovacej kolóny 5 na odstránenie vody z čerstvého bioplynu, dúchadla 6 alebo kompresora v závislosti od výkonu kogeneračnej jednotky, ktoré zabezpečuje transport bioplynu do kogeneračnej jednotky, bezpečnostného horáka 2 na spálenie prebytočného bioplynu a elektrického ventilu 8 ovládaného servomotorom napojeného na riadiacu jednotku, aby v prípade potreby, t.j. znečistenia filtrov a ich výmeny, zadal pokyn na prepnutie toku bioplynu z jednej časti zariadenia do druhej, t. j. sprava doľava a opačne.

Príklad 2

Spôsob úpravy bioplynu je trojstupňový a prebieha tak, že vyrobený bioplyn sa odvádza do vychladzovacej kolóny 5 na odstránenie vody z čerstvého bioplynu, kde sa schladzuje približne pod teplotu 10°C. Pri tomto procese sa od bioplynu oddelí voda, ktorá je odvedená mimo vychladzovacej kolóny 5 na odstránenie vody z čerstvého bioplynu do kanalizácie 10. Bioplyn sa následne transportuje potrubím do čistiacej kolóny 1 s aktívnym uhlím, kde sa zohrieva a tým, že prechádza cez aktívne uhlie, sa čistí od siričitanov a iných nečistôt. V čistiacej kolóne 1 sa bioplyn zohrieva na teplotu približne 25°C a následne je transportovaný potrubím do dočisťovacej kolóny 3, v ktorej je umiestnené aktívne impregnované uhlie, ktoré bioplyn dočistí do takých parametrov, aby ho bolo možné využiť v spaľovacích motoroch alebo v kotloch na vykurovanie budov.

Príklad 3

Rovnaký trojstupňový spôsob úpravy bioplynu prebieha na opačnej strane zariadenia na vykonávanie tohto spôsobu tak, že elektrický ventil 8 ovládaný servomotorom v prípade potreby automaticky, t. j. v prípade znečistenia filtrov a potreby ich výmeny, prepne tok bioplynu do opačnej strany. Vyrobený bioplyn sa odvádza do vychladzovacej kolóny 5 na odstránenie vody z čerstvého bioplynu, kde sa ochladzuje približne pod teplotu 10°C. Pri tomto procese sa od bioplynu oddelí voda, ktorá je odvedená mimo vychladzovacej kolóny 5 na odstránenie vody z čerstvého bioplynu do kanalizácie K). Bioplyn sa následne transportuje potrubím do čistiacej kolóny 2 s aktívnym uhlím, kde sa zohrieva a tým, že prechádza cez aktívne uhlie, sa čistí od siričitanov a iných nečistôt. V čistiacej kolóne 2 sa bioplyn zohrieva na teplotu približne 25°C a následne je transportovaný potrubím do dočisťovacej kolóny 4, v ktorej je umiestnené aktívne impregnované uhlie, ktoré bioplyn dočistí.

Príklad 4

Spôsob úpravy bioplynu spočíva v tom, že prvý cyklus úpravy bioplynu je dvojstupňový a prebieha vo vychladzovacej kolóne 5 na odstránenie vody z čerstvého bioplynu znázornenej na obr. 2, v ktorej sa uskutočňuje aj odvodnenie bioplynu a ktorá je rozdelená plynotesnou priečkou 14 na dve časti, v ktorých sú umiestnené chladiarenské a plynové trubky 11 na odvod bioplynu. Pri chladení sa na vonkajších stenách chladiarenských a plynových trubiek 11 kondenzuje voda, ktorá následne steká na dno vychladzovacej kolóny 5 na odstránenie vody z čerstvého bioplynu a potom sa samočinne odvádza mimo vychladzovacej kolóny 5 na odstránenie vody z čerstvého bioplynu do kanalizácie 10. Bioplyn vchádza potrubím do plášťa 9 prvej časti vychladzovacej kolóny 5 na odstránenie vody z čerstvého bioplynu, kde je tlačený na dno prvej časti kolóny, odkiaľ je následne vytláčaný cez chladiarenské a plynové trubky 11 do hornej časti vychladzovacej kolóny 5 a prechádza do jej druhej časti, kde je tlačený cez chladiarenské a plynové trubky 11 na dno vychladzovacej kolóny 5 na odstránenie vody z čerstvého bioplynu, kde sa uvoľňuje do plášťa druhej časti vychladzovacej kolóny 5 na odstránenie vody z čerstvého bioplynu a je tlačený do výstupného otvoru z vychladzovacej kolóny 5 na odstránenie vody z čerstvého bioplynu, odkiaľ je následne transportovaný do čistiacej kolóny 1, 2. Vychladzovacia kolóna 5 na odstránenie vody z čerstvého bioplynu je zakrytá vekom 12, ktoré je od nej oddelené priečkou 13.

Priemyselná využiteľnosť

Tento spôsob úpravy bioplynu a zariadenie na vykonávanie tohto spôsobu úpravy bioplynu je možné využiť vo všetkých zariadeniach, kde sa produkuje bioplyn, napr. čističky odpadových vôd, skládky komunálneho odpadu, kompostáme, bioplynové stanice a pod., a to za účelom úpravy a očistenia bioplynu tak, aby bol použiteľný do spaľovacích motorov alebo do kotolní za účelom vykurovania, ďalej do spaľovacích horákov alebo na pohon dopravných prostriedkov.

Claims (10)

1. Spôsob úpravy bioplynu vyznačujúci sa tým, že prebieha v trojstupňovom cykle, pričom v prvom cykle sa bioplyn chladí vo vychladzovacej kolóne (5) na odstránenie vody z čerstvého bioplynu, v druhom cykle sa bioplyn zohrieva prechádzajúc cez aktívne uhlie v čistiacej kolóne (1) a v treťom cykle sa bioplyn filtruje prechádzajúc cez impregnované aktívne uhlie v dočisťovacej kolóne (3).

2. Spôsob úpravy bioplynu podľa nároku 1 vyznačujúci sa tým, že trojstupňový cyklus čistenia bioplynu je duplicitný, nakoľko elektrický ventil (8) ovládaný servomotorom prepne tok bioplynu v prípade znečistenia a výmeny filtrov na opačnú stranu zariadenia, pričom v prvom cykle sa bioplyn chladí vo vychladzovacej kolóne (5) na odstránenie vody z čerstvého bioplynu, v druhom cykle sa bioplyn zohrieva prechádzajúc cez aktívne uhlie v čistiacej kolóne (2) a v treťom cykle sa bioplyn filtruje prechádzajúc cez impregnované aktívne uhlie v dočisťovacej kolóne (4).

3. Spô sob úpravy bioplynu podľa nároku 1 a 2 vyznačujúci sa tým, že prvý cyklus úpravy bioplynu je dvojstupňový a prebieha vo vychladzovacej kolóne (5) na odstránenie vody z čerstvého bioplynu rozdelenej plynotesnou priečkou (14) na dve časti, v ktorých sú umiestnené chladiarenské a plynové trubky (11) na odvod bioplynu, pričom bioplyn vchádza potrubím do plášťa (9) prvej časti vychladzovacej kolóny (5), kde je tlačený na dno prvej časti vychladzovacej kolóny (5), odkiaľ je následne vytláčaný cez chladiarenské a plynové trubky (11) do hornej časti vychladzovacej kolóny (5) a prechádza do druhej časti vychladzovacej kolóny (5), kde je tlačený cez chladiarenské a plynové trubky (11) na dno vychladzovacej kolóny (5), kde sa uvoľňuje do plášťa druhej časti vychladzovacej kolóny (5) a je tlačený do výstupného otvoru vychladzovacej kolóny (5).

4. Spôsob úpravy bioplynu podľa nároku 3 vy zn a čuj ú c i sa tým, že v prvom cykle úpravy bioplynu dochádza k odvodneniu bioplynu, kde sa pri ο · íc;v chladení na vonkajších stenách chladiarenských a plynových trubiek (11) umiestnených vo vychladzovacej kolóne (5) na odstránenie vody z čerstvého bioplynu, kondenzuje voda, ktorá následne steká na dno vychladzovacej kolóny (5) a potom sa samočinne odvádza mimo vychladzovacej kolóny (5) do kanalizácie (10).

5. Spôsob úpravy bioplynu podľa nároku 1 a 2 v y z n a č u j ú c i sa tým, že druhý cyklus úpravy bioplynu je dvojstupňový a prebieha v čistiacej kolóne (1,2) rozdelenej plynotesnou priečkou na dve časti.

6. Spôsob úpravy bioplynu podľa nároku 1 a 2 vyznačuj úci sa tým, že tretí cyklus úpravy bioplynu je dvojstupňový a prebieha v dočisťovacej kolóne (3, 4) rozdelenej plynotesnou priečkou na dve časti.

7. Zariadenie na vykonávanie spôsobu úpravy bioplynu vy zn ačuj ú c e sa t ý m, že pozostáva aspoň z jednej vychladzovacej kolóny (5) na odstránenie vody z čerstvého bioplynu, dvoch čistiacich kolón (1, 2) s aktívnym uhlím a dvoch dočisťovacích kolón (3, 4) s aktívnym impregnovaným uhlím.

8. Zariadenie na vykonávanie spôsobu úpravy bioplynu podľa nároku 7 vyznačujúce sa tým, že obsahuje elektrický ventil (8) ovládaný servomotorom na prepnutie toku bioplynu z jednej časti zariadenia do druhej, dúchadlo (6), alebo kompresor a bezpečnostný horák (7) na spálenie prebytočného bioplynu.

9. Zariadenie na vykonávanie spôsobu úpravy bioplynu podľa nároku 7 a 8vyznačujúce sa tým, že vychladzovacia kolóna (5) na odstránenie vody z čerstvého bioplynu je plynotesnou priečkou (14) rozdelená na dve časti, čistiaca kolóna (1, 2) a dočisťovacia kolóna (3, 4) sú plynotesnou priečkou rozdelené na dve časti, pričom čistiaca kolóna (1,2) obsahuje vyhrievacie teleso.

10. Zariadenie na vykonávanie spôsobu úpravy bioplynu podľa nároku 9 vyznačujúce sa tým, že vo vychladzovacej kolóne (5) na odstránenie vody z čerstvého bioplynu sa nachádza automatické odvodňovacie zariadenie s vývodom na odvod vody do kanalizácie (10).