Биогазовая топливная установка

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Сычик Василий Андреевич(72) Авторы Сычик Василий Андреевич Тихонов Виктор Владимирович(73) Патентообладатель Сычик Василий Андреевич(57) Биогазовая топливная установка, содержащая реактор, сырье из биоматериалов, устройство подачи сырья, устройство вывода отработанного сырья, устройство вывода рабочего газа, отличающаяся тем, что она снабжена увлажнителем сырья, каналом подачи бактерий, газгольдером для накопления газа, стальным защитным кольцом, при этом устройство подачи сырья снабжено шнековым прессом, а устройство вывода отработанного сырья снабжено сифоном и шнековым пульпоудалителем. Полезная модель относится к области биотехнологии и может быть использована для генерирования электрической и тепловой энергии из биоматериалов. 84732012.08.30 Известна топливная установка 1, содержащая реактор, в котором топливо деградирует ступенчато с некоторым количеством ферментов. В ферментах для деградации топлива активность ферментов, выполняющих деградацию на предыдущем этапе, не превышает сумму активностей ферментов, выполняющих окисление на последующем этапе. Однако такая топливная установка обладает сложной конструкцией, специальным составом сырья, низким КПД выхода рабочего газа. Прототипом предлагаемой полезной модели является биогазовая топливная установка 2, которая содержит биогазовый реактор, сырье из биоматериалов, устройство генерации газов в результате биохимических реакций в сырье, устройство очистки газов и их вывода. Недостатки прототипа а) процесс идет в психофильном температурном режиме при низких скоростях выделения биогаза, то есть с низким КПД выхода рабочего газа б) невысокая производительность установки и необходимость газификации биомассы. Техническим результатом полезной модели является повышение производительности установки и ее КПД. Поставленная задача достигается тем, что биогазовая топливная установка, содержащая реактор, сырье из биоматериалов, устройство подачи сырья, устройство вывода отработанного сырья, устройство вывода рабочего газа, снабжена каналом подачи бактерий,газгольдером для накопления газа, стальным защитным кольцом, при этом устройство подачи сырья снабжено шнековым прессом, а устройство вывода отработанного сырья снабжено сифоном и шнековым пульпоудалителем. Сущность полезной модели поясняют фигуры, где на фиг. 1 показана в разрезе структура биогазовой топливной установки, а на фиг. 2 - разрез ее бокового сечения. Конструктивно биогазовая топливная установка (БГТУ) состоит из реактора с корпусом 1 и газгольдером 2, канала подачи бактерий 3, увлажнителя сырья 4, очистителя газа 5, входного и выходного устройств. Внутри корпуса 1 реактора размещены труба подачи сырья 6 биоорганической массы с установленным в ней увлажнителем сырья 4, труба подачи анаэробных бактерий 7, переработанные отходы 8, стальное кольцо 9, внутри которого размещено сбраживаемое сырье, труба вывода газа 10 с газовым фильтром к очистителю газа 5. Входное устройство БГТУ включает пресс шнековый 11, электродвигатель 12, а выходное устройство БГТУ содержит сточный канал 13, сифон 14, шнековый пульпоудалитель 15, поплавок 16 с заслонкой 17 и стальной нож 18 заглубления корпуса 1 реактора. Корпус 1 реактора изготовлен из железобетона и заглублен в грунт на глубину 30100 метров, наружный его диаметр составляет 10-30 метров, причем габаритные размеры корпуса 1 реактора определяются требуемыми массой загружаемого сырья, удельным объемом генерированного газа и массой переработанного сырья. Во внутренней части корпуса 1 в зоне брожения биоорганической массы размещено стальное кольцо 9, обеспечивающее беспрепятственное перемещение вверх переработанной биоорганической массы и стабильность теплового режима в зоне ее брожения. Пресс шнековый 11 заданных конструкции и размеров, приводящийся в работу электродвигателем 12, обеспечивает непрерывную подачу сырья 6 в увлажнитель сырья 3, где он заполняется водой до уровня влажности 87-92 . Газгольдер 2 осуществляет аккумуляцию и сбор генерируемого газа. Сифон 14 стандартной конструкции и заданных размеров, связанный с поплавком 16 и заслонкой 17, предотвращает утечку генерированного в БГТУ биогаза в атмосферу. Шнековый пульпоудалитель 15 стандартной конструкции и заданных размеров обеспечивает беспрепятственное удаление по сточному каналу 13 отработанного сырья (готовых удобрений) в расположенную снаружи рабочую емкость. Труба выхода газа 10 со стороны газгольдера 2 снабжена механическим газовым фильтром 19. Биогазовая топливная установка работает следующим образом. 84732012.08.30 Тщательно измельченное сырье (биоорганическая масса) подается во входное устройство посредством пресса шнекового 11 по трубе подачи сырья 6 в увлажнитель сырья 4,где биоорганическая масса насыщается водой до заданной консистенции, то есть до уровня влажности 87-92 , в зависимости от поры года. С выхода увлажнителя сырья 4 насыщенная водой биоорганическая масса через канал подачи сырья поступает в накопительную емкость реактора на глубину 50-100 метров, куда к биоорганической массе поступают по каналу подачи бактерий 3 анаэробные бактерии в нужной пропорции,максимально приспособленные к температуре в зоне брожения биоорганической массы,то есть в реакторной зоне корпуса 1, где поддерживается мезофильный температурный режим в диапазоне 34-37 С. В этом режиме бактерии вызывают разложение биоорганической массы с выделением газов метана, углекислоты и сероводорода в соотношении 730,1. Для высокой степени переработки сырья 6 биоорганическая масса должна находиться в корпусе 1 реактора в течение 1-3 месяцев. Этот период необходим для разложения биоорганической массы и уничтожения болезнетворных бактерий и яиц гельмитов. В результате анаэробных реакций получаются качественное удобрение, газ метан и техническая углекислота. Газ, полученный и собранный в газгольдере 2, имеет состав 70-804, 29-19,92, 0,12. Поскольку реакторная зона размещена в земле на достаточной глубине и изолирована от атмосферы, то ее тепловой режим остается неизменным,поддерживается в диапазоне 34-37 С, то есть разложение биоорганической массы происходит в мезофильном температурном режиме с высокой скоростью. Вследствие непрерывной подачи биоорганической массы через трубу подачи сырья 6 в накопительную емкость происходит подъем ее переработанной в удобрение составляющей - переработанные отходы 8 (отработанное сырье) - в корпусе 1 реактора. Переработанные отходы 8 в результате подъема их уровня поднимают поплавок 16 с заслонкой 17 и открывают окно сточного канала 13. Захватываемое шнековым пульпоуловителем 15 отработанное сырье 8, представляющее качественное удобрение, поступает в расположенную снаружи рабочую емкость, откуда перекачивается в транспортную емкость для удобрений. Собранные в газгольдере 2 газы, которые генерируют в результате переработки в реакционной зоне сбраживающего сырья, очищаются от пыли и мелких частиц механическим газовым фильтром 18 и поступают по трубе выхода газа 10 в очиститель газа 5, где 2 легко сорбируется холодной водой, сероводород 2 разлагается при ультрафиолетовом облучении или нагреве до 300 С, сера задерживается фильтром из окиси железа, а водород и метан идут как горючий газ для производства тепловой и электрической энергии. Поскольку процесс переработки биоорганического сырья протекает непрерывно, то биогазовая топливная установка непрерывно генерирует горючие газы - метан и водород,а также вырабатывает качественное удобрение. Технико-экономические преимущества биогазовой топливной установки в сравнении с прототипом и аналогами 1. Более чем в 1,5 раза снижается стоимость изготовления установки 2. Исключается искусственный подогрев биоорганической массы, требующий дополнительных затрат электрической и тепловой энергии 3. Более чем в два раза возрастает объем генерируемых газов 4. Не требуется квалифицированное обслуживание установки. Минимальный срок эксплуатации не менее 50 лет. Промышленное освоение предлагаемой биогазовой топливной установки возможно на предприятиях электротехнической и аграрнотехнической промышленности. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4