установка для обработки и использования биогаза

Формула изобретения

Установка для обработки и использования биогаза, содержащая метантенк и узел утилизации биогаза, соединенные между собой трубопроводом, на котором размещено устройство для влагоотделения, отличающаяся тем, что узел утилизации содержит газгидратный аккумулятор биогаза, причем газгидратный аккумулятор выполнен в виде емкости, окруженной теплоизолированным кожухом, в которую введены размещенный в нижней части емкости коллектор с отверстиями для подачи биогаза и гравитационные тепловые трубы, испарительные и конденсаторные части которых находятся снаружи емкости и обдуваются атмосферным воздухом при помощи вентилятора, для ускорения процесса разложения газового гидрата в нижней части емкости в зоне размещения испарительных частей гравитационных тепловых труб размещена горелка для сжигания биогаза.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам по анаэробному сбраживанию концентрированных органических веществ и хранению газообразных продуктов брожения и может быть использовано в установках очистки бытовых и производственных сточных вод, прежде всего, сельскохозяйственного назначения, а также в различных областях техники при получении и использовании, в том числе и хранении, биогаза, а конкретно в установках для обработки и использования биогаза.

Известна конструкция установки для обработки и использования биогаза, выбранная в качестве прототипа, содержащая метантенк и узел утилизации биогаза, соединенные между собой трубопроводом, на котором размещено устройство для влагоотделения и поддержания давления в виде эжектора с соединенным с трубопроводом природного газа напорным соплом и цилиндрической камерой, при этом цилиндрическая камера снабжена установленными на входе закручивающими лопастями, расположенными на наружной поверхности и сообщенными трубопроводом с метантенком влагосборным коллектором с влагоотводящими каналами, влагоотсекателем, выполненным в виде полого усеченного конуса, меньшее основание которого введено в приемную камеру (авт. свид. СССР N 1456378, кл. C 02 F 3/28, 1989).

Недостатками известной конструкции установки для обработки и использования биогаза являются ее низкая надежность и большие капитальные и эксплуатационные затраты, обусловленные необходимостью хранения больших объемов вырабатываемого в течение летне-осеннего периода биогаза для целей отопления в зимний период, поскольку хранение биогаза в резервуарах под высоким давлением требует неоправданно больших капитальных и эксплуатационных затрат на сооружение и эксплуатацию газгольдеров и компрессорных станций высокого давления, необходимость в подводе газопровода с природным газом достаточно высокого давления для обеспечения работы эжекционного компрессора, которые не всегда экономически оправданы,

Сущность предлагаемого технического решения состоит в том, что биогаз хранится в установке в газгидратном аккумуляторе в форме газового гидрата - химического соединения клатратного типа, причем газгидратный аккумулятор выполнен в виде емкости, окруженной теплоизолированным кожухом, в которую введены размещенный в нижней части емкости коллектор с отверстиями для подачи биогаза и гравитационные тепловые трубы, испарительные и конденсаторные части которых находятся снаружи емкости и обдуваются атмосферным воздухом при помощи вентилятора, и для ускорения процесса разложения газового гидрата, когда температура атмосферного воздуха ниже температуры гидратообразования в нижней части емкости и зоне размещения испарительных частей гравитационных тепловых труб размещена горелка для сжигания биогаза, забираемого из выходного патрубка газгидратного аккумулятора.

Газгидратный аккумулятор использует свойство газовых гидратов изменять температуру образования и разложения при изменении давления газообразного гидратообразователя путем включения компрессора, сжимающего биогаз, выходящий из метантенка и прошедший влагоотделитель. В результате теплоотвода от газгидратного аккумулятора при помощи гравитационных тепловых труб, конденсаторные части которых обдуваются атмосферным воздухом, биогаз, подаваемый в коллектор газгидратного аккумулятора, перемешивается с водой и связывается с ней в форме химического соединения клатратного типа и может сохраняться в аккумуляторе в течение необходимого периода времени. При отводе биогаза от установки потребителям с расходом, превышающим производительность метантенка в данный момент времени, в газгидратном аккумуляторе установится более низкое давление, соответствующее более низкой температуре гидратообразования. В том случае, если температура атмосферного воздуха будет выше температуры гидратообразования, испарительные части гравитационных тепловых труб будут нагреваться атмосферным воздухом и подводить теплоту к газгидратному аккумулятору, необходимую для разложения газового гидрата. В том случае, если температура атмосферного воздуха будет ниже температуры гидратообразования, включится горелка для сжигания биогаза.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная схема заявляемой установки и использования биогаза.

Установка для обработки и использования биогаза содержит метантенк 1 с трубопроводом 2 подачи исходного осадка, трубопроводом 3 отвода сброженного осадка и патрубком 4 отвода биогаза, устройство для влагоотделения 5, сообщенное трубопроводом 6 с метантенком 1, компрессор 7, газгидратный аккумулятор 8, окруженный теплоизолированным кожухом 9, коллектор 10 с отверстиями для подачи биогаза, гравитационные тепловые трубы 11 с испарительными 12 и конденсаторными 13 частями, горелка 14 с трубопроводом подачи газа 15 и вентилятор 16, подающий атмосферный воздух на обдув газгидратного аккумулятора.

Функционирование предлагаемой установки для обработки и использования биогаза происходит следующим образом.

Исходный осадок сточных вод по трубопроводу 2 подается в метантенк 1, где подвергается анаэробному сбраживания и после стабилизации отводится по трубопроводу 3. В процессе метановой ферментации (конечной стадии анаэробного сбраживания осадка сточных вод) образуется биогаз, который отводится по патрубку 4 в устройство для влагоотделения 5. Очищенный от капель влаги биогаз подается на всасывание компрессора, а избыток влаги по трубопроводу 6 сливается в метантенк 1. Компрессор 7 сжимает биогаз до значений давления, обеспечивающих гидратообразование при температуре (15^oC17)^oC. При понижении температуры атмосферного воздуха ниже (15^oC17)^oC включается вентилятор 16, который обдувает емкость 10 по каналам, образованным между ней и кожухом 11, и конденсаторные части 13 гравитационных тепловых труб 11. В результате теплоотвода атмосферным воздухом биогаз, подаваемый в емкость 8 через коллектор 10 связывается с водой в форме газового гидрата и накапливается в емкости.

При отводе биогаза от установки потребителям с расходом, превышающим производительность метантенка в данный момент времени, в емкости 8 установится более низкое давление, соответствующее более низкой температуре гидратообразования. В том случае, если температура атмосферного воздуха будет выше температуры гидратообразования, испарительные части 12 гравитационных тепловых труб 11 будут нагреваться атмосферным воздухом и подводить теплоту к газгидратному аккумулятору, необходимую для разложения газового гидрата. В том случае, если температура атмосферного воздуха будет ниже температуры гидратообразования, включится горелка 14 для сжигания биогаза, забираемого по трубопроводу 15.

Дополнительным полезным эффектом, который может быть получен от использования изобретения является охлаждение атмосферного воздуха при разложении газового гидрата, которое можно применять для поддержания необходимого температурно-влажностного режима воздуха в жилых и технологических помещениях.

Необходимо отметить, что получаемый эффект от использования изобретения достигается при минимальном потреблении электроэнергии и обеспечивает высокую технологичность и экологическую безопасность установки для обработки и использования биогаза.