CS214829B2 - Appliance for continuous or interrupted digestion of organic substances - Google Patents

Description

Vynález se vztahuje na zařízení pro plynulé nebo přerušované vyhnívání organických látek, tvořené tepelně izolovanou nádrží, do níž je zaústěno přívodní potrubí pro přívod suroviny a odváděči potrubí pro odvod vyhnilého kalu a v níž jsou umístěna míchací a vytápěcí zařízení.

Účelem zařízení je výroba plynného metanu z organických látek, zejména z chlévské mrvy, slámy, fekálií, zelené hmoty, odpadů z domácnosti, zahrady, zemědělství a potravinářského průmyslu. Vyhnilý materiál je pak hygienicky nezávadné, bezprašné dusíkaté přírodní hnojivo.

Praktické pokusy s homogenizovaným vláknitým vyhnilým materiálem ukázaly, že tento materiál při vyhnívání neklesá ke dnu, jako kal z komunálních usazovacích nádrží, nýbrž stoupá vzhůru. Proto nepřetržitý provoz stojatých vyhnívacích nádob se specificky lehkým vyhnívacím materiálem je možný . jen tehdy, když je možno z nádoby odvádět i ten vyhnilý materiál, který vyplouvá k hladině obsahu nádrže. Protože při výstavbě zařízení pro výrobu biologicky získávaného plynu není jisté, zda bude zpracován vždy jen materiál, který klesá ke dnu nebo . který stoupá, musí zařízení umožňovat odvod vyhnilého materiálu jak ode dna, tak i od hladiny příslušné nádrže. Známá zařízení tuto podmínku nesplňují.

Úkolem vynálezu je odstranit tento nedostatek a vytvořit vyhnívací zařízení s odvodem vyhnilého materiálu jak ode dna, tak i od hladiny vyhnívací nádrže.

Úloha je řešena vytvořením zařízení pro plynulé nebo přerušované vyhnívání organických látek, tvořené tepelně izolovanou nádrží, do níž je zaústěno přívodní potrubí pro přívod suroviny a odváděči potrubí pro odvod vyhnilého kalu a v níž jsou umístěna míchací a vytápěcí zařízení, jež se od známých zařízení liší tím, že uvnitř vyhnívacího prostoru nádrže je uspořádána spodní odváděči potrubí vyhnilého kalu se vstupním otvorem, umístěným u rovného dna nádrže, jakož i vrchní odváděči potrubí vyhnilého kalu se vstupním otvorem v oblasti hladiny vyhnívajícího materiálu pod zvonovým víkem.

Pro odvod vyhnilého kalu ode dna nádrže je spodní odváděči potrubí podle vynálezu zavedeno svým spodním koncem do vodícího kužele, usazeného svojí základnou na rovném dně ' nádrže, v jehož plášti u jeho základny jsou vytvořeny otvory pro vyhnilý kal, přičemž horní konec spodního odváděcího potrubí je přiveden ke spodnímu výstupnímu otvoru do nádoby kapalinového uzávěru a tento výstupní otvor je umístěn pod úrovní hladiny vyhnívajícího materiálu. To zabraňuje úniku plynu při vypouštění vyhnilého kalu.

Pro odvod lehkého vyhnilého kalu, který plave u hladiny vyhnívajícího materiálu, je podle vynálezu vrchní odváděči potrubí na svém horním konci opatřeno nálevkou, uspo řádanou pod zvonovým víkem nádrže, jejíž přepadová hrana je v úrovni hladiny vyhnívajícího materiálu a jeho druhý konec je spojen s vrchním výstupním otvorem do nádoby kapalinového uzávěru, uspořádaným nad spodním výstupním, avšak pod úrovní vyhnívajícího materiálu.

Zejména pro menší zařízení je podle vynálezu vhodné jednodušší uspořádání. Spodní odváděči potrubí a vrchní · odváděči potrubí jsou vzájemně spojena v jedinou svislou trubku, opatřenou bočními otvory u rovného dna nádrže, v oblasti hladiny vyhnívajícího materiálu, jakož i v plynovém prostoru pod zvonovým víkem, jež je vyvedena z nádrže zvonovým víkem a tam plynotěsně uzavřena, přičemž pod hladinou vyhnívajícího materiálu je na svislou trubku napojena trubka vodorovná, vyústěná do nádoby kapalinového uzávěru.

Pro regulovatelný odvod vyhnilého kalu ode dna nádrže nebo od hladiny vyhnívajícího materiálu jsou u zařízení s odděleným vrchním odváděcím potrubím a spodním odváděcím potrubím podle vynálezu spodní výstupní otvor a vrchní výstupní otvor střídavě volitelně překryty přestavitelným šoupátkem, uspořádaný uvnitř nádoby kapalinového uzávěru.

Pro regulaci tlaku plynu je podle vynálezu uvnitř nádoby · kapalinového uzávěru uspořádáno svislé odváděči potrubí, na jehož horním konci je nasazen svislý posuvný nátrubek s odtokovou hranou.

Pro zvýšení intenzity vyhnívacího procesu je podle vynálezu uvnitř vyhnívacího prostoru nádrže umístěno ponorné čerpadlo, napojené na oběhové potrubí pro vyhrávající materiál. Oběhové potrubí je podle vynálezu opatřeno nejméně jednou horní tryskou, uspořádanou nad hladinou vyhrávajícího· materiálu, jejíž osa je skloněna pod ostrým úhlem k hladině.

Protože vyhnívací . proces probíhá intenzívně zejména při teplotách nad 50 °C, je podle vynálezu mezi vodicím kuželem a nálevkou uspořádán nejméně jeden topný had, zejména tvaru kuželové spirály. Topný had je podle vynálezu uspořádán v oblasti vyústění přítokového otvoru pro přívod čerstvého materiálu, jakož i v oblasti dolní trysky oběhvého potrubí pro vyhrávající materiál.

Pro lepší přívod těžkého vyhnilého kalu ke spodnímu odváděcímu potrubí je podle vynálezu okolo vodícího kužele jako jeho opora uspořádán prstencový výztužný člen rovného dna nádrže, přičemž na prstencovém výztužném členu je upravena nosná konstrukce topného hadu. Prstencový výztužný člen je podle vynálezu opatřen kuželovou vodicí plochou, skloněnou k otvorům pro vyhnilý kal, vytvořeným v . plášti vodícího kužele.

Nádoba kapalinového uzávěru je podle vynálezu připojena přírubovými spoji k vnější svislé stěně vyhnívacího prostoru.

Zařízení pro vyhrávání- - organických látek, vytvořené podle -vynálezu, má četné výhody. Může -zpracovávat rozmanité - suroviny i jejich směsi. Tedy jak . suroviny, vytvářející těžký kal, který .klesá - ke dnu, tak i lehký kal, . který stoupá -k ‘hladině. -Složení suroviny - se může -za provozu měnit, aniž hy to způsobovalo - potíže. Zařízení je --celé -z - kovu a - lze - je -vyrábět - v -rozměrech, umožňujících přepravu celého smontovaného - zařízení, které lze - hotově - - sériově - -vyrábět v továrně •a na místě instalovat. Při potřebě - větší kapacity - -lze -jednotlivá zařízení - sdružovat v baterie.

Příklad provedení -zařízení pro -vyhrávání organických látek, vytvořeného -podle vynálezu, je - znázorněn -na -připojeném výkresu, přičemž -je zobrazen -ve --svislem řezu.

Jádrem zařízení je -vyhnívací prostor 1 válcového tvaru, omezený - vnitřní svislou stěnou 101, -kolem níž je -uspořádána - - vnější svislá stěna 102, mezi něž - je -vložena izolace 103. Na -takto -vzniklé - nádobě - je - umístěno zvonové víko 201, pod nímž vzniká - - plynový prostor 2. Zvonové víko 201 -má vnitřní šikmou stěnu 202 a vnější -'šikmou stěnu ‘203. Plynový -prostor 2 je omezen zvonovým víkem 201 -a hladinou 3 vyhrávajícího ‘kalu. Materiál, určený k vyhnití, - se ‘čerpá do vyhnívacího prostoru - 1 -přítokem- 4 pro -čerstvou surovinu a vytéká z - přítkových -otvorů 4’2 přítoku 4 tak dlouho, - až -hladina -3 vyhrávajícího -materiálu dostoupí do -stanovené -výše. Při provozu -se vyhrávající - materiál neustále -míchá pomocí ponorného - čerpadla 25, umístěného ve vyhnívacím prostoru 1. -Ponorné čerpadlo 25 nasává - vyhrávající - materiál -přes -sací - koš 3® -a nasátý •materiál rozvádí oběhovým potrubím -8. -Oběhové - potrubí B je - opatřeno - nejméně -jednou dolní tryskou 81, jíž -vyhrávající materiál vystupuje -ve -směru - šipky 32, - -a --v plynovém prostoru - 2 - pak -horní tryskou 82, - nasměrovanou -ve směru - šipky - 81 šikmo na hladinu 3 -vyhrávajícího - materiálu, jež rozrušuje -příkrov plovoucích -látek -shromažďujících -se na hladině 3 vyhrávajícího - materiálu.

Spodek vyhnívacího prostoru 1 je omezen rovným dnem 104, jež je prstencově obklopeno šikmým dnem 105. Na rovném dně 104 je umístěn vodicí kužel 12, který -je dutý a svojí základnou spočívá - na rovném dně 104. U - základny vodícího -kužele - 12 jsou vytvořeny otvory 121, -jimiž těžký kal, -sesouvající - se jednak s -povrchu vodícího - -kužele 12, jednak -z kuželové vodicí - plochy 24 šikmého dna 105, vstupuje - dovnitř vodícího kužele

12. Vrcholem vodícího kužele 12 je do jeho vnitřního prostoru - zavedeno spodní -odváděči -potrubí 5, jehož spodní konec vyúsťuje v blízkosti rovného - dna 104.

Průběh vyhrávání se ..urychluje zahříváním vyhrávajícího - materiálu, a to pokud možno na teplotu přes 50 °C. Vyhrávající materiál se ohřívá -topným hadem 10, umístěným ve vyhnívacím prostoru - 1. Topný had je přívodem 107 -a vývodem 108 napojen na okruh horké vody, která -se obvykle - ohřívá spalováním biologického - plynu, jež se z plynového prostoru -2 odvádí plynovým potrubím 9, -zaústěným do -zvonového víka 201. - Topný -had 10 je tvaru -kuželové - spirály a je umístěn nad vodicím kuželem 12. - Tím vzniká konvenční tepelné - proudění, zaručující vysoký -stupeň vyhnití -suroviny.

Pro odvádění těžkého kalu z vyhnívacího prostoru -1 - od - rovného dna 104 ve směru šipky 33 slouží spodní odváděči potrubí - 5. Dolní svislý konec spodního odváděcího potrubí je zaústěn do prostoru pod vodicím kuželem - 12 u -rovného dna 104 vyhnívacího prostoru 1. -Horní vodorovný konec - spodního odváděcího potrubí -5 je - napojen na spodní výstupní otvor 21 do -nádoby kapalinového uzávěru 26, který -je uspořádán na vnější - svislé stěně 102 vyhnívacího prostoru -1, -spodní výstupní otvor -21 lze uzavřít nebo otevřít - - pomocí - přestavitelného šoupátka - 34, -jež je vratně - posuvné ve směru šipky 35. Protože - hladina 3 vyhrávajícího materiálu je výše, než - spodní výstupní otvor 21, pak - při jeho otevření vytlačuje - hydrostatický tlak - těžký -kal, -nashromážděný u rovného dna 1Ό4 pod vodicím kuželem 12, spodním odváděcím potrubím 5 ve směru šipky -33 do - - nádoby kapalinového - uzávěru

26. Těžký kal se hromadí v nádobě kapalinového uzávěru '26, jeho -hladina stoupá, přičemž vzduch, obsažený v nádobě kapalinového uzávěru 26 uniká -odvzdušňovacím hrdlem - 44. Hladina těžkého kalu v nádobě kapalinového -uzávěru - 26 - stoupá - tak - dlouho, až dosáhne výšky odtokové hrany - 38 posuvného nátrubku 36, nasazeného na svislém odváděcím potrubí 52, jímž kal .odtéká ve směru šípky ^;39.

Posuvný nátrubek 36 slouží k nastavení hladiny -3 .vyhrávajícího materiálu ve vyhnívacím prostoru - 1, jakož i k řízení tlaku biologického - - plynu v . - plynovém prostoru 1. Pokud je plynový - _ prostor - 2 bez tlaku, je odtoková hrana 38 v úrovni -hladiny -3 vyhrávajícího -materiálu. - Takový stav . j.e -přípustný pouze - při zapracovávání zařízení, než se začne biologický plyn vytvářet. Za běžného provozu musí být v plynovém prostoru 2 neustále mírný přetlak, jinak hrozí nebezpečí, že by do plynového prostoru 2 mohl proniknout -vzduch -a spolu - s biologickým - - plynem -vytvořit - třaskavou - směs. -Při přetlaku v plynovém - prostoru 2, -například .2,4-5 kPa, leží hladina --kalu v -nádobě - kapalinového uzávěru 26 -výše, než - hladina ?3 - ve vyhnívacím - prostoru 1, v - - daném případě asi o -250 -mm.

Plynový --prostor 2 je - opatřen -manometrem. -Když tlak plynu - stoupne - nad přípustnou míru, -sníží se - odtoková hrana -38 -posuvného nátrubku .36 při - otevřeném spodním -výstupním -otvoru 21, -čímž se hladina 3 vyhrávajícího -materiálu ve vyhnívacím .prostoru - 1 --sníží, --tlak -biologického plynu -kles214829 ne, protože plynový prostor 2 se zvětší. Pohyb posuvného nátrubku 36 se provádí buď ručně, nebo automaticky pomocí ústrojí, spřaženého s manometrem.

Pro odvádění lehkého vyhnilého kalu, který se shromažďuje u hladiny 3 vyhnívajícího materiálu ve vyhnívacím prostoru 1, je vytvořeno vrchní odváděči potrubí 51. Horní svislý konec vrchního odváděcího potrubí 51 je opatřen nálevkou 122, jeho dolní vodorovný konec je ’ napojen na vrchní výstupní otvor 22 do nádoby kapalinového uzávěru 26.

Nálevka 122 je zavěšena na zvonovém víku 201 pomocí závěsů 123 tak, aby její přepadová hrana 46 byla v úrovni hladiny 3 vyhrávajícího materiálu. Vyhnívající materiál je míchán ponorným čerpadlem 25 a tepelným působením topného hadu 10 se pohybuje ve střední části vyhnívacího prostoru 1 směrem vzhůru. Přitom v blízkosti hladiny 3 naráží na spodní plochu 45 nálevky 122 a směřuje k ' její přepadové hraně 46. Přitom naráží na vrstvu lehkého vyhnilého kalu, plovoucího v oblasti hladiny 3 vyhrávajícího materiálu. Tato vrstva je rozrušována proudem vyhrávajícího materiálu, tryskajícího z horní trysky 82 oběhového potrubí 8. Na přepadové hraně 46 nálevky 122 se vrstva lehkého vyhnilého kalu láme a stéká po vnitřní ploše 40 nálevky 122 do vrchního odváděcího potrubí 51 ve směru šipky 41. Přitom se z vyhnívajícího materiálu uvolňuje biologický plyn, který se shromažďuje v plynovém prostoru 2, ze kterého je . podle potřeby . odváděn plynovým potrubím 9.

Vodorovná větev vrchního odváděcího potrubí 51 je zaústěna do vrchního výstupního otvoru 21, který je umístěn nad spodním výstupním otvorem 22 spodního odváděcího potrubí 5, avšak rovněž pod hladinou 3 vyhnívajícího materiálu ve vyhnívacím prostoru . 1. Přestavitelné šoupátka 34 je uspořádáno tak, že zakrývá buď spodní výstupní otvor 21, takže se vypouští lehký kal s hladiny 3 vyhnívajícího materiálu, vrchním odváděcím potrubím 51, nebo vrchní výstupní otvor 22, takže se vypouští těžký vyhnilý kal, shromážděný pod vodicím kuželem 12 u rovného dna 104 vyhnívacího prostoru 1, a to pomocí spodního odváděcího potrubí 5.

Nikdy nesmí dojít k tomu, aby přestavitelné šoupátko 34 zakrývalo současně jak spodní výstupní otvor 21 a vrchní výstupní otvor 22, což je zajištěno vhodnou volbou rozměrů přestavitelného šoupátka 34. V tom případě by byl zablokován odtok vyhnilého kalu, takže tlak plynu v plynovém prostoru by mohl prudce stoupat, aniž by hladina vyhrávajícího materiálu mohla poklesnout a tak tlak plynu snížit, což by mohlo způsobit poruchu těsnosti zařízení.

Při změnách výšky hladiny 3 vyhnívajícího materiálu ve vyhnívacím prostoru 1 se nesmí nikdy dopustit, aby hladina 3 klesla na úroveň vrchního výstupního otvoru 22, protože při vypouštění plovoucího vyhnilého ' kalu vrchním odváděcím potrubím 51 by nastal únik biologického plynu z plynového prostoru 2.

Zařízení pro vyhnívání organických látek podle uvedeného příkladu je možno různě obměňovat.

Pro dosažení většího rozsahu manipulace s hladinou 3 vyhnívajícího materiálu ve vyhnívacím prostoru 1 je možno místo spodního výstupního otvoru 21 a vrchního výstupního otvoru 22 vytvořit dva výstupní otvory vedle sebe.

Rovněž je možno učinit různá opatření pro rozrušování plovoucí vrstvy lehkého vyhnilého kalu. Jedna možnost je v tom, že přepadová hrana 46, případně vnitřní . plocha 40 nálevky 122 se opatří ozuby či výstupky, jež souvislou vrstvu lehkého vyhnilého kalu rozlamují. Tuto vrstvu je rovněž možno rovněž rozlamovat různými mechanickými prostředky, jako šnekem, míchadlem a podobně. Je možno též zvětšit počet horních trysek 82 oběhového potrubí 8.

Zvonové víko je rovněž možno vytvořit jako plovoucí plynojem: nad hladinou 3 vyhnívajícího materiálu, . čímž je tlak biologického plynu v plynovém prostoru 2 automaticky udržován na konstantní výši.

Claims (12)

1. PŘEDMĚT

   1. Zařízení pro plynulé nebo přerušované vyhrávání organických látek, tvořené tepelně izolovanou nádrží, do níž je zaústěno přívodní potrubí pro přívod suroviny a odváděči potrubí pro odvod vyhnilého kalu a v níž jsou umístěna míchací a vytápěcí zařízení, vyznačené tím, že uvnitř vyhnívacího prostoru (1) nádrže je uspořádáno spodní odváděči potrubí (5) vyhnilého kalu se vstupním otvorem, umístěným u rovného dna (104) nádrže, jakož i vrchní odváděči potrubí (52) vyhnilého kalu se vstupním otvorem v oblasti hladiny (3) vyhrávajícího materiálu pod zvonovým víkem (201).

   vynalezu
2. 2. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že spodní odváděči potrubí ’ (5) je svým spodním koncem zavedeno do vodícího kužele (12), usazeného svojí základnou na rovném . dně (104) nádrže a v jehož plášti u jeho základny jsou vytvořeny otvory (121) pro vyhnilý kal, přičemž horní konec spodního odváděcího potrubí (5) je přiveden ke spodnímu výstupnímu otvoru (21) do nádoby kapalinového uzávěru (26) a tento výstupní otvor (21) je umístěn pod úrovní hladiny (3) vyhnívajícího materiálu.
3. 3. Zařízení podle bodů 1 a 2, vyznačené tím, že vrchní odváděči potrubí (52) vy214829 hnilého kalu je na svém horním konci opatřeno nálevkou (122), uspořádanou pod zvonovým víkem (201), jejíž přepadová hrana (46) je v úrovni hladiny (3) vyhnívajícího materiálu a jeho druhý konec je spojen s vrchním výstupním otvorem (22) do nádoby kapalinového uzávěru (26), uspořádaným nad spodním výstupním otvorem (21), avšak pod úrovní hladina (3) vyhnívajícího materiálu.
4. 4. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že spodní odváděči potrubí (5) a vrchní odváděči potrubí (52) jsou vzájemně spojena v jedinou svislou trubku, opatřenou bočními otvory u rovného dna (104) nádrže, v oblasti hladiny (3) vyhnívajícího materiálu, jakož i v plynovém prostoru (2) pod zvonovým víkem (201), jež je vyvedena z nádrže zvonovým víkem a tam plynotěsně uzavřena, přičemž pod hladinou (3) vyhnívajícího materiálu je na svislou trubku napojena trubka vodorovná, vyústěná do nádoby kapalinového uzávěru (26).
5. 5. Zařízení podle bodů 2 a 3, vyznačené tím, že spodní výstupní otvor (21) a vrchní výstupní otvor (22) jsou střídavě volitelně překryty přestavitelným šoupátkem (34), uspořádaným uvnitř nádoby kapalinového uzávěru (26).
6. 6. Zařízení podle bodů 2 až 5, vyznačené tím, že uvnitř nádoby kapalinového uzávěru (26) je uspořádáno svislé odváděči potrubí (52), na jehož horním konci je nasazen svis- lo lý posuvný nátrubek (36) s odtokovou hranou (38).
7. 7. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že uvnitř vyhnívacího prostoru (1) nádrže je umístěno ponorné čerpadlo (25), napojené na oběhové potrubí (8) pro vyhrávající materiál.
8. 8. Zařízení podle bodu 7, vyznačené tím, že oběhové potrubí (8) je opatřeno nejméně jednou horní tryskou (82), uspořádanou nad hladinou (3) vyhnívajícího materiálu, jejíž osa je skloněna pod ostrým úhlem к hladině (3).
9. 10. Zařízení podle bodu 9, vyznačené tím, že topný had (10) je uspořádán v oblasti vyústění přítokového otvoru (42) pro přívod čerstvé suroviny, jakož i v oblasti dolní trysky (81) oběhového potrubí (8) pro vyhrávající materiál.
10. 11. Zařízení podle bodu 2, vyznačené tím, že okolo vodicího kužele (12) je uspořádán výztužný člen (23) rovného dna (104) nádrže, přičemž na výztužném členu (23) je upravena nosná konstrukce topného hadu (10).
11. 12. Zařízení podle bodu 11, vyznačené tím, že prstencový výztužný člen (23) je opatřen kuželovou vodicí plochou (24), skloněnou к otvorům (121) pro vyhnilý kal, vytvořený v plášti vodicího kužele (12).
12. 13. Zařízení podle bodů 2 až 12, vyznačené tím, že nádoba kapalinového uzávěru (26) je přírubovými spoji připojena к vnější svislé stěně (102) vyhnívacího prostoru (1).