PL164489B1 - Urządzenie do produkcji biogazu - Google Patents

Abstract

Urządzenie do produkcji biogazu o zbiorniku poziomym, zmateriałów organicznych, zwłaszcza nawozów zwierzęcych, odpadów roślinnych i osadów ścieków, znamienne tym, że posiada zbiornik poziomy zwany fermentatorem (1)z wyprowadzoną rurą przelewową (3) do pojemnika (2), a w końcach pojemnika zamocowane są rury opadowe (4) połączone z fermentatorem i zaopatrzone w ruchome zastawki (5).

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do produkcji biogazu, substancji łatwopalnej, która znajduje zastosowanie zwłaszcza w obrębie miejsca produkcji odpadów organicznych, z których jest produkowana.

Poszukiwania surowców do produkcji taniej energii trwają od lat, zwłaszcza że konwencjonalne surowce stają się coraz droższe, a przetwarzanie ich jest kłopotliwe, bowiem wprowadzają skażenia do środowiska. Produkcja gazu łatwopalnego czyli biogazu jest wynikiem procesu fermentacji materiałów organicznych, takich jak odpadki roślinne, nawozy zwierzęce i różnego rodzaju osady ścieków.

Proces produkcji biogazu odbywa się w specjalnych zbiornikach, które wypełnia się płynnym surowcem i poddaje fermentacji. Podczas fermentacji biomasy uzyskuje się biogaz metan - paliwo wysokokaloryczne, które odprowadza się przewodem do szczelnego zbiornika, skąd jest pobierane do odbiorników.

Warunkiem rozpoczęcia fermentacji biomasy jest konieczność podgrzewania do odpowiedniej temperatury i mieszanie surowca, celem równomiernej fermentacji oraz zrywanie kożucha, który powstaje na powierzchni płynnej fermentującej biomasy.

Znane są rozwiązania urządzeń do produkcji biogazu z krajowych i zagranicznych opisów patentowych. Treść polskiego opisu patentowego nr 129 296 omawia urządzenie do ciągłego wytwarzania gazu biologicznego. Znane jest również urządzenie do wytwarzania biogazu z patentu nr 1 244 676 Niemieckiej Republiki Federalnej, którego istotą jest mechanizm do rozbijania kożucha na powierzchni płynnej biomasy fermentującej.

Wadą wymienionych urządzeń w znanych opisach patentowych jest stosowanie energii elektrycznej ze źródeł zewnętrznych do mieszania fermentującej biomasy oraz zrywania kożucha na jego powierzchni za pomocą mieszadeł lub propelerów. Kłopotliwe jest również stosowanie w tych urządzeniach wielu przyrządów towarzyszących przy wytwarzaniu biogazu.

Istotą wynalazku jest urządzenie do produkcji biogazu, z materiałów organicznych, który zostaje jednocześnie zastosowany do mieszania płynnego surowca organicznego - biomasy fermentującej i zrywania kożucha na jej powierzchni.

Urządzenie składa się ze zbiornika, zwanego fermentatorem i pojemnika zamocowanego nad nim, który ma pośrodku centralną rurę przelewaną i dwie rury boczne opadowe wprowadzone do fermentatora i zakończone ruchomymi zastawkami. Fermentator jest wyposażony w zewnętrzny wskaźnik cieczy, zawieradło i zawór zwrotny, który umożliwia pobieranie biogazu z rurowego pojemnika. Poza tym, fermentator posiada króciec do napełniania go biomasą i króciec spustowy oraz grzejnik do podgrzewania tej masy.

Urządzenie według wynalazku zaprojektowano w dwóch wersjach - o zbiorniku poziomym i zbiorniku pionowym.

Przedmiot wynalazku i jego działanie przedstawiono na rysunku fig. 1.

Po napełnieniu zbiornika biomasą, króćcem nalewanym 6 według wskaźnika cieczy 15 i podgrzaniu jej grzejnikiem 14 rozpoczyna się fermentacja biomasy. Wydzielony w tym procesie biogaz zbiera się ponad lustrem biomasy. Po zamknięciu zawieradła 12 biogaz zwiększa ciśnienie, powodując parcie na lustro biomasy, która wypływa przewodem rorowym 3 do pojemnika 2. Lustro biomasy pod wpływem ciśnienia biogazu obniża się do poziomu dolnego obrzeża przewodu rurowego 3, uwalniając sprężony biogaz, który przepływa w górę do rurowego pojemnika 2, wyrównując ciśnienie biogazu w obu przestrzeniach, fermentatora 1 i pojemnika rurowego 2. Biomasa zawarta w przewodzie przelewowym 3 opada w dół, dążąc do wyrównania poziomów. Natomiast biomasa uwięziona w pojemniku 2 na wyższym poziomie niż lustro biomasy w fermentatorze, spływa grawitacyjnie w dół rurami odpływowymi 4 otwierając zastawki 5.

Wymuszone przez ciśnienie biogazu podnoszenie się i opadanie biomasy przewodem rurowym 3 pośrodku fermentatora 1 i spływ biomasy w jego dolnych punktach rurami 4 przez zastawki 5 powoduje mieszanie zawartości fermentatora.

Poza tym, mieszanie według wynalazku powoduje równomierne rozprowadzenie ogrzanej biomasy jako pożywki dla rozwijających się bakterii. Okazało się, iż dodatkową korzyścią mieszania według wynalazku jest falowanie lustra biomasy, które rozrywa gromadzący się na powierzchni tak zwany kożuch - stałe cząstki organiczne i tłuszcze. Kożuch może być również usuwany przez podniesienie lustra biomasy, po wyrównaniu ciśnień biogazu zawieradłem 12, ponad zastawkę 9, przez którą biomasa przelewa się do rynny i odpływa króćcem 8 przez zewnętrzne zamknięcie hydrauliczne do zbiornika magazynowego biomasy.

Urządzenie według wynalazku o zbiorniku pionowym pokazano na rysunku fig. 2.

Urządzenie składa się z fermentatora 1 nakrytego od góry ruchomym dzwonem 4, którego pionowy płaszcz zanurzonyjest podczas działania w płynnej biomasie, stanowiącej hydrauliczne uszczelnienie dla biogazu zbierającego się pod dzwonem. W dolnej części urządzenia jest właściwy fermentator w kształcie cylindra, zaopatrzony u góry w szczelny klosz 2 obwiedziony wokoło rynną 3, z której wyprowadzone są rury opadowe 5, wyposażone w ruchome zastawki

6. Fermentator jest zaopatrzony w zewnętrzny wskaźnik poziomu cieczy 15, zawieradło 12 i zawór zwrotny 13 oraz przewód rurowy 11 odprowadzający biogaz spod dzwonu 4 poprzez zawór zwrotny 13. Celem sprawdzenia rzeczywistego poziomu biomasy, przed każdym okresowym załadunkiem fermentatora otwierane jest zwieradło 12, aby doprowadzić do wyrównania ciśnień biogazu pod kloszem 2 i dzwonem 4. Normalnie zawieradło 12 jest zamknięte Urządzenie posiada również króciec 7 do napełniania i króciec spustowy 8 do opróżniania oraz grzejnik 14 do podgrzewania biomasy.

Po napełnieniu fermentatora 1 biomasą i podgrzaniu jej do wymaganej temperatury rozpoczyna się fermentacja, a wytwarzający się biogaz zbiera się pod kloszem 2 i wywiera parcie na lustro biomasy, podnosząc ją w szczelinie między rynną 3 a wewnętrzną ścianą dzwonu 4. Podnoszenie się powierzchni biomasy trwa do osiągnięcia górnej krawędzi rynny 3, przez którą biomasa przelewa się do jej wnętrza. Obniżanie się lustra biomasy pod kloszem trwa do chwili osiągnięcia dolnej krawędzi płaszcza klosza zaopatrzonego w jednym lub kilku miejscach odpowiednimi kieszeniami, wyprowadzającymi biogaz ku górze.

Na skutek wyrównywania się ciśnień, poziomy biomasy wyrównują się (z wyjątkiem uszczelnienia pomiędzy płaszczem dzwonu 4 a korpusem fermentatora 1), natomiast spiętrzona biomasa pozostała w rynnie 3 spływa rurami opadowymi 5 w dół otwierając zastawki 6. Zastawki te uniemożliwiają przepływ biomasy ku górze rurami opadowymi w fazie parcia biogazu na powierzchnię biomasy pod kloszem 2. Wlewania się biomasy do rynny 3 z górnego poziomu fermentatora i wprowadzanie jej rurami opadowymi do jego dolnych partii wywołuje efekt mieszania. Zbieranie i odprowadzanie kożucha następuje króćcem przelewowym 9 zaopatrzonym u góry kielichem, do którego wpływa wierzchnia warstwa biomasy, po jej podniesieniu

164 489 przez napełnienie króćcem 7. Biogaz spod dzwonu 4 odprowadzany jest do sieci przez zawór zwrotny 13.

Cel procesu mieszania oraz rozrywania kożucha na powierzchni biomasy jest podobny jak podano w opisie fermentatora poziomego.

fig.2

? r T w > ?' x f fig.1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 10 000 zł

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do produkcji biogazu o zbiorniku poziomym, z materiałów organicznych, zwłaszcza nawozów zwierzęcych, odpadów roślinnych i osadów ścieków, znamienne tym, że posiada zbiornik poziomy zwany fermentatorem (1) z wyprowadzoną rurą przelewową (3) do pojemnika (2), a w końcach pojemnika zamocowane są rury opadowe (4) połączone z fermentatorem i zaopatrzone w ruchome zastawki (5).
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że część rury przelewowej (3) umieszczonej w pojemniku (2) posiada wysokość większą niż połowa średnicy pojemnika (2), co wpływa na intensywność mieszania i falowanie powierzchni biomasy w fermentatorze.
3. 3. Urządzenie do produkcji biogazu w zbiorniku pionowym, z materiałów organicznych, znamienne tym, że ma fermentator (1) wyposażony w szczelny klosz (2) obwiedziony rynną (3), z której wyprowadzone są rury opadowe (5) zaopatrzone w zastawki (6).