BRPI0615624A2 - bio-reator para a metanização de biomassa - Google Patents
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Abstract
BIO-REATOR PARA A METANIZAçãO DE BIOMASSA. é indicado um bio-reator, em que, atrás da tampa basculante (14), para enchimento e esvaziamento do bio-reator, é provida uma parede de suporte (100) ou um dispositivo de retenção (100), que representa um alívio de pressão para a tampa basculante realizada em uma maneiea impermeável a gás, e em que é evitado que percolado possa se coletar entre a tampa basculante impermeável a gás e o disposito de retenção. Por meio da tampa basculante que pode ser fechada em uma menira impermeável a gás, que é construída suficientemente grande, biomassa pode ser introduzida no recipiente de maneira fácol e a biomassa pode ser novamente facilmente removida após a metanização. A biomassa pressiona, quando de recipiente fechado, substancialmente ou pelo menos em uma parcela determinada sobre o sistema de retenção. Por meio disto, a tampa basculante é aliviada e pode ser da mesma maneira construída de forma leve e precisa. Um sistema de suco de digestor ou de drenagem de percolado (22) é disposto entre tampa basculante e sistema de retenção no fundo e/ou nas paredes do bio-reator. A coleta de suco de digestor na região entre tampa basculante e sistema de retenção pode assim ser evitado oiu, antes da abertura da tampa basculante, percolado que ali se encontra pode ser bombeado para fora.
Description
"BIO-REATOR PARA A 3VÍETANIZAÇÃO DE BIOMASSA" A invenção se refere a um bio-reator para a metanização de biomassa. Um bio-reator do tipo aqui apresentado é conhecido da EP 1 301 583 Bl e, para evitar repetição desnecessária, referência é feita integralmente à descrição deste documento da arte anterior, cuja revelação é expressamente incorporada no presente pedido.
Da EP 0023176 A2 descreve um bio-reator para a metanização de biomassa. Este bio-reator abrange um recipiente de digestor cúbico ou tabular, o qual pode ser fechado em uma maneira impermeável a gás por meio de uma tampa basculante usando uma vedação elástica. Provida atrás da tampa basculante está um recipiente tipo esqueleto que é enchido com a biomassa que está para ser fermentada. O recipiente tipo esqueleto assim provê alívio de pressão para a tampa basculante em uma maneira impermeável a gás e a biomassa é suportada inteiramente no recipiente tipo esqueleto. Partindo do bio-reator de acordo com a EP-B 1 301 583, o
objetivo da presente invenção é melhorar o bio-reator conhecido até a extensão onde pode acomodar uma grande carga de biomassa sem afetar as propriedades da tampa basculante de vedação.
A desvantagem aqui é que percolado pode se acumular entre a tampa basculante impermeável a gás e o dispositivo de retenção. Este percolado pode espalhar-se sob pressão para fora do bio-reator quando a
tampa basculante é aberta.
O objetivo da presente invenção é, por conseguinte, aperfeiçoar
um bio-reator conhecido até a extensão onde é possível evitar percolado que se acumula na região entre tampa basculante e dispositivo de retenção.
Este objetivo é atingido por meio de um bio-reator como
reivindicado na reivindicação 1.
Por meio do uso da tampa basculante que pode ser fechada em
uma maneira impermeável a gás, e que é construída com suficientes dimensões, biomassa pode ser facilmente introduzida no digestor e, em seguida à metanização, a biomassa residual pode facilmente ser removida novamente. Quando o digestor é fechado, a biomassa pressiona substancialmente, ou pelo menos até uma certa extensão, sobre o sistema de retenção. A tampa basculante é assim aliviada de pressão e pode ser conFigurada tanto para ser leve quanto para ter uma precisa ação de vedação. Um sistema de drenagem de percolado é disposto entre a tampa basculante e sistema de retenção, no fundo e/u nas paredes do bio-reator. É assim possível
«
evitar o acúmulo de percolado na região entre a tampa basculante e sistema de retenção e/ou antes da tampa basculante ser aberta, qualquer percolado posicionado ali pode ser bombeado para fora.
O sistema de retenção é vantajosamente permeável a líquido. A biomassa pressiona contra o sistema de retenção a partir do interior, sobre seu próprio peso próprio, em cujo caso percolado é pressionado através e para fora do sistema de retenção, atrás do qual ele é coletado no sistema de drenagem, disposto no fundo entre o sistema de retenção e a tampa
basculante, e escoado para fora.
Em uma forma de concretização preferida, o sistema de retenção se estende do fundo do recipiente de digestor até uma determinada altura parcial ou também, alternativamente, sobre toda a altura vertical do recipiente de digestor. O sistema de retenção pode compreender um ou mais elementos essencialmente em forma de placa, os quais são inseridos em correspondentes trilhos de guia. Como uma alternativa, o sistema de retenção pode ser aberto e fechado manualmente ou mecanicamente (pneumaticamente, hidraulicamente ou similarmente) por meio de
articulações, atuadores e similares.
O sistema de retenção pode, como mencionado, consistir substancialmente de um ou vários elementos verticais em forma de placa. Esses podem se estender, em uma primeira concretização, sobre toda a largura horizontal do recipiente de digestor. Em uma forma de concretização alternativa, é também possível que o recipiente de digestor tenha, em seu lado que pode ser fechado pela tampa basculante, uma abertura que pode ser fechada pelo sistema de retenção e não se estende sobre toda a largura do
recipiente de digestor.
De acordo com uma conFiguração vantajosa da invenção, a tampa basculante, a qual fecha o recipiente de digestor em uma maneira impermeável a gás, é provida com uma mangueira de vedação inflável. No estado fechado, a mangueira de vedação é inflada e veda de maneira fácil a
tampa basculante em uma maneira impermeável a gás em relação à parede do
recipiente de digestor.
De acordo com uma outra conFiguração vantajosa da invenção, tampa basculante pode ser atuada hidraulicamente, uma vez que, dadas correspondentes dimensões, é muito difícil atuá-la pela mão.
De acordo com uma conFiguração vantajosa da invenção, o
recipiente de digestor é cúbico ou cuboidal, em que a tampa basculante forma uma parede do cubo ou cubóide. Isto origina, por um lado, uma construção simples e, por outro lado, uma abertura suficientemente grande para carregamento e enchimento do recipiente de digestor. Em adição, como um
resultado, a fabricação do recipiente de digestor é simplificada.
De acordo com uma configuração vantajosa da invenção, a tampa basculante do recipiente de digestor pode ser elevada, e fechada em uma maneira impermeável a gás, novamente, por meio de cilindros de elevação.
De acordo com uma conFiguração vantajosa da invenção, o
recipiente de digestor conFigurado cilíndrico e a tampa basculante possui a forma de uma tampa discoidal. Esta forma é apropriada, em particular, se biomassa é na forma de balotes de palha redondos.
De acordo com uma forma de concretização vantajosa da invenção, o sistema de aquecimento é integrado na placa de fundo do digestor segundo a maneira de um sistema de aquecimento de fundo. Uma vez que gases quentes se elevam, isto resulta na biomassa no recipiente de digestor ser aquecida uniformemente. Em adição, ou, como uma alternativa, o sistema de aquecimento pode também ser integrado nas outras paredes do recipiente.
De acordo com uma outra conFiguração vantajosa da invenção, o recipiente de digestor é construído na maneira de uma garagem pré-fabricada usando concreto reforçado. O lado aberto da "garagem pré- fabricada" é fachada em uma maneira impermeável a gás. Isto resulta em uma construção muito eficaz em termos de custos.
Outros detalhes, características e vantagens da invenção resultam das reivindicações subordinadas e da seguinte descrição de formas de concretização preferidas. Nos desenhos: As Figuras mostram:
A Figura 1 mostra esquematicamente representação em
perspectiva do bio-reator de acordo com a invenção, sem sistema de retenção inserido;
a Figura 2 é uma representação em corte do bio-reator de
acordo com a Figura 1; a Figura 3 é uma representação esquemática da placa de fundo
do bio-reator da Figura 1 ou 2, respectivamente;
a Figura 4a é uma vista de cima sobre a tampa basculante do
recipiente de digestor;
a Figura 4b uma representação em corte der tampa basculante
da Figura 4a ao longo do plano A-A;
a Figura 4c é um detalhe da representação da Figura 4b; a Figura 4d é uma representação de detalhe correspondente à Figura 4c, mas com uma conFiguração alternativa da armação.
a Figura 5 é uma vista plana parcial do bio-reator na região do lado frontal que pode ser fechado por meio da tampa basculante;
a Figura 6 é uma vista em perspectiva de um bio-reator de acordo com a invenção, com tampa basculante aberta e sistema de retenção inserido; e
a Figura 7 um detalhe da Figura 6.
Um bio-reator ou reator de biogás de acordo com as Figuras 1 bis 3 abrange um recipiente de digestor cuboidal 2, o qual consiste de concreto reforçado com aço, na maneira de uma garagem pré-fabricada, e compreende seis elementos de parede planos abrange, mais especificamente, de uma placa de fundo 4, duas paredes laterais 6 e 8, uma placa de cobertura 10, uma parede traseira 12 e um lado dianteiro aberto, o qual pode ser fechado por meio de uma tampa basculante impermeável a gás 14.
A tampa basculante 14 pode ser atuada por meio de um sistema hidráulico 16. Quando a tampa basculante 14 está aberta, é facilmente possível que o recipiente de digestor 2 seja cheio ou que a biomassa residual possa ser removido do mesmo. O biogás gerado no recipiente de digestor 2 é escoado para fora por meio de uma conexão de remoção de biogás 18. Um sistema de aquecimento 20 pode ser provido, na maneira de um sistema de aquecimento de fundo, na placa de fundo 4 do recipiente de digestor 2 e, em parte, também nas paredes laterais 6 e 8, e pode, correspondentemente, controlar a temperatura da biomassa disposta no recipiente de digestor 2. Também integrado na placa de fundo 4 está um sistema de drenagem de percolado 22, compreendendo um canal correndo transversalmente 24 que é incorporado na placa de fundo 4 e é coberto por meio de uma folha de metal perfurada ou fendida 26. Um escoamento de percolado 28 escoa percolado que se coleta no canal 24. A placa e fundo 4 inclina-se para baixo em direção ao canal 24, na direção da seta A, de modo que percolado pode se coletar no canal 24.
A Figura 3 ilustra apenas um canal 24. Como uma alternativa é possível prover uma pluralidade de tais canais, os quais podem ser igualmente arranjados transversalmente ou na direção longitudinal.
A Figura 4a mostra uma vista de cima sobre o recipiente de digestor 2 com tampa basculante fechada 14. A Figura 4b mostra uma vista seccional do recipiente de digestor ao longo do plano A-A na Figura 4a, em que a tampa basculante aberta 14 está representada, em adição, por meio de linhas de traços e pontos. Uma mangueira de vedação 130 é fixada circundando a região de borda da tampa basculante 14. No estado fechado, a tampa basculante 14 engata em uma armação 132 - ver a Figura 4c - em relação à qual a tampa basculante 14 é vedada em virtude da mangueira de vedação 130 ser vedada por meio de bombeamento para até 6 bar.
A Figura 4d mostra uma conFiguração alternativa da armação 132, a qual tem uma projeção circundante 134. Como um resultado da projeção 134, a mangueira de vedação inflada 130 engata atrás da armação 132, com o que a ação de vedação é ainda mais aumentada.
A Figura 5 mostra uma vista plana da parte frontal do bio- reator com as duas paredes laterais 6, 8, do sistema de drenagem de percolado 22 e da tampa basculante 14, uma vez no estado fechado (ilustrado por cor escura na Figura 5), e outra vez no estado aberto basculado para o alto (ilustrado por cor clara na Figura 5). Atrás da tampa basculante 14 e do sistema de drenagem de percolado 22, quando visto na direção de enchimento, o dispositivo de retenção 100 é fixado por meio de trilhos de guia verticais em virtude do dispositivo de retenção em forma de placa 100, que é vantajosamente produzido a partir de madeira, ser introduzido nos trilhos de guia a partir de cima uma vez quando o bio-reator foi parcialmente carregado. O bio-reator pode então ser completamente cheio através do espaço intermediário que permanece entre o dispositivo de retenção e o teto do
recipiente de digestor.
Em uma forma de concretização alternativa, a qual não é mostrada, é também possível que o dispositivo de retenção seja pivotado na direção horizontal mecanicamente, por exemplo hidraulicamente, por meio de articulações ou por ser movido para cima e para baixo na direção vertical por
meio de trilhos de guia.
Como pode ser visto na Figura 5, não é necessário que o dispositivo de retenção 100 se estenda sobre toda a largura horizontal do recipiente de digestor, isto é, a partir de uma parede lateral 6 para a parede lateral oposta 8. É também possível que a abertura de carregamento, a qual pode ser fechada pela tampa basculante 14, seja de dimensões menores, em cujo caso também o dispositivo de retenção de ser dimensionado menor, de modo que também pode ser conFigurado correspondentemente mais estreito.
Em uma outra forma de concretização que está representada nas Figuras 6, 7, em contraste, o dispositivo de retenção 100 se estende sobre toda a largura do recipiente de digestor.
Para finalidades de carregamento, a tampa basculante 14 é oscilada para cima, ou deslocada verticalmente ou horizontalmente por meios hidráulicos, e o dispositivo de retenção é removido por ser elevado verticalmente para fora dos trilhos de guia por, na forma de concretização mostrada aqui, meios manuais, por exemplo por meio de um carregador com rodas. Em seguida, o recipiente de digestor, por exemplo usando carregadores com rodas, é parcialmente enchido e então o dispositivo de retenção é reinserido em ordem reversa. O enchimento do recipiente de digestor pode então continuar através do espaço intermediário que permanece no topo entre o dispositivo de retenção 100 e o teto do recipiente de digestor. Finalmente, a tampa basculante 14 é fechada.
O peso próprio da biomassa causa com que o percolado seja pressionado para fora da última e através dos espaços intermediários formados no dispositivo de retenção 100. É vantajosamente possível que o bio-reator seja carregado com biomassa por uma extensão mais pronunciada que os reatores convencionais, uma vez que o dispositivo de retenção suporta o peso próprio. O percolado assim pressionado para fora se coleta no sistema de drenagem 22, o qual, para esta finalidade, é disposto atrás do dispositivo de retenção 100, quando visto a partir da posição da biomassa.
Claims (5)
1. Bio-reator para a metanização de biomassa, caracterizado pelo fato de que compreende: - um recipiente de digestor (2) que pode ser fechado em uma maneira impermeável a gás por uma tampa basculante (14) para a acomodação da biomassa, - um dispositivo de retenção (100) que é disposto no recipiente de digestor, atrás da tampa basculante, na direção de enchimento, de modo que biomassa introduzida é suportada, no dispositivo de retenção (100), e - um sistema de drenagem de percolado disposto entre tampa basculante (14) e dispositivo de retenção (100), no fundo e/ou nas paredes do recipiente de digestor.
2. Bio-reator de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de retenção (100) é disposto no recipiente de digestor por meio de trilhos de guia.
3. Bio-reator de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de retenção é pelo menos parcialmente permeável em relação ao percolado que passa para fora da biomassa.
4. Bio-reator de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de retenção se estende sobre toda a largura do recipiente de digestor.
5. Bio-reator de acordo com uma das reivindicações 1-3, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de retenção se estende somente sobre parte de toda a largura do recipiente de digestor, que corresponde a uma abertura de carregamento que pode ser fechada pela tampa basculante (14).
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