дезинтегратор-теплогенератор

Формула изобретения

Дезинтегратор-теплогенератор, содержащий цилиндрический корпус со всасывающим и нагнетательным патрубками, размещенный по оси корпуса ротор с чередующимися выступами и впадинами, взаимодействующими через кольцевой канал с выступами и впадинами корпуса, отличающийся тем, что нагнетательный патрубок сообщен с коническим раструбом улитки, во внутренней полости которого концентрично установлен перфорированный конус, а суженная часть улитки выполнена плоской и сообщена с установленным перпендикулярно к ее плоскости отводом, при этом во внутренней полости отвода размещена плоская спираль, отвод сообщен с нижними частями камер кислого, регрессии кислого, щелочного и метанового брожения, а всасывающий патрубок сообщен с верхними частями камер метанового брожения, причем взаимодействие между верхними и нижними частями камер осуществлено через кольцевой канал с выступами ротора и корпуса, а расстояние между выступами ротора превышает расстояние между выступами корпуса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике перемещения, нагрева, измельчения субстратов и может быть использовано при анаэробной переработке свиного навоза на товарных свинофермах, работающих с его гидросмывом и гидросплавом.

Известен дезинтегратор-теплогенератор, содержащий цилиндрический корпус со всасывающим и нагнетательным патрубками, размещенный по оси корпуса ротор с чередующимися выступами и впадинами, взаимодействующими через кольцевой канал с выступами и впадинами корпуса (патент РФ N 2086641, кл. C 12 M 1/33, С 02 F 3/00, 1993), недостатком которого является низкая степень нагрева перемещаемой среды, что снижает эффективность его работы.

Известен аппарат метанового брожения, содержащий корпус с технологическими патрубками, разделенный вертикальными перегородками на камеры кислого, регрессии кислого, щелочного и метанового брожения, с установленными в камерах дезинтеграторами-теплогенераторами /с.18, рис. 2.2 книги У.Э.Виестур, А. М. Кузнецов, В. В. Савенков. Системы ферментации, Рига, "Зинатне", 1986/, недостатком которого является низкая степень нагрева субстрата, что снижает эффективность его работы.

Цель изобретения - повышение степени нагрева субстрата достигается тем, что нагнетательный патрубок сообщен с коническим раструбом улитки, во внутренней полости которого концентрично установлен перфорированный конус, а суженная часть улитки выполнена плоской, сообщена с установленным перпендикулярно к ее плоскости отводом, во внутренней полости отвода размещена плоская спираль, а отвод сообщен с нижней частью камер кислого, регрессии кислого, щелочного и метанового брожения, а всасывающий патрубок с верхней частью камер, патрубки взаимодействуют через кольцевой зазор, образованный выступами ротора и выступами корпуса, причем расстояния "Б" между выступами ротора превышают расстояния "В" между выступами корпуса и направлены под углом друг к другу, образовывая контуры циркуляции в камерах аппарата метанового брожения.

Выполнением расстояний между выступами ротора "Б", превышающими расстояния "В" между выступами "В" корпуса, обеспечивается измельчение взвесей в камерах аппарата за счет увеличения соударений, а выполнение под углом друг к друг обеспечивает возникновение срезающих усилий в субстрате, способствующих его нагреву, за счет более глубокого перехода скоростного напора, создаваемого выступами ротора, торможению его выступами корпуса, образованию статического напора. Улитка с коническим раструбом и размещенным в раструбе перфорированным конусом повышают трение между субстратом и поверхностями раструба и перфорированного конуса обеспечивают за счет трения фрикционной нагрев субстрата. Размещение отвода улитки под углом к плоскости улитки является местным сопротивлением, обеспечивающим торможение перетока субстрата из кольцевого канала и переходы напоров друг в друга с нагревом субстрата. Фрикционный нагрев осуществляется между витками плоской спирали. Все вместе взятое повышает нагрев субстрата, т.е. достижение цели изобретения.

На фиг. 1 схематически показан аппарат метанового брожения с применением дезинтегратора-теплогенератора; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - узел 1 на фиг. 1 с разворотом взаимодействующих выступов.

Дезинтегратор-теплогенератор содержит цилиндрический корпус 1 со всасывающим 2 и нагнетательным 3 патрубками, размещенный по оси корпуса 1 ротор 4 с чередующимися выступами 5 и впадинами 6, взаимодействующими через кольцевой канал 7 с выступами 8 и впадинами 9 корпуса 1. Нагнетательный патрубок 3 сообщен с коническим раструбом 10 улитки 11, во внутренней полости которого концентрично установлен перфорированный конус 12, а суженная часть 13 улитки 11 выполнена плоской, сообщена с установленным перпендикулярно к ее плоскости отводом 14, во внутренней полости отвода 14 размещена плоская спираль 15. Отвод 14 сообщен с нижними частями камер кислого 16, регрессии кислого брожения 17, щелочного брожения 18 и метанового брожения 19, а всасывающий патрубок - с верхней частью камер, например кислого брожения 16. Патрубки 2 и 3 взаимодействуют с верхними и нижними частями камер 16-19 через кольцевой канал 7, образованный выступами 5 ротора 4 и выступами 8 корпуса, причем расстояние "Б" между выступами 5 ротора 4 превышает расстояние "В" между выступами 8 корпуса 1, а выступы 5 и 8 направлены под углом друг к другу, образовывая контур циркуляции в соответствующий камере, например камере 16 кислого брожения аппарата метанового брожения. Патрубок 20 камеры кислого брожения сообщен через диспергатор 21 со сборником жидкого свиного навоза 22. Патрубок 23 камеры метанового брожения 19 сообщен с микрофильтром 24, теплообменником-стерилизатором 25 и пресс-фильтром 26.

Дезинтегратор-теплогенератор 27 работает в установке метанового брожения следующим образом.

Навоз свиней из товарной свинофермы гидросмывом и гидросплавом поступает в сборник 22, где его освобождают от минеральных включений и доводят соотношение между углеродом и азотом с 10-12 до 20 за счет добавки осадка после микрофильтра 24. Субстрат измельчают в диспергаторе 21 до размеров частиц, образующих однородную смесь, и через патрубок 20 направляют в камеру 16 кислого сбраживания и подвергают обработке кислотогенами. Субстрат непрерывно отбирают из верхней части камеры 16 во всасывающий патрубок дезинтегратора-теплогенератора 27 и при прохождении по кольцевому каналу 7 его обрабатывают выступами 5 ротора 4. При выбросе субстрата из впадин 6 скоростной напор в кольцевом канале 7 и во впадинах 9 корпуса 1 переходят в статический, а затем при более высоком статическом напоре субстрат поступает в следующую впадину 6 ротора 4. Такие переходы статического напора в скоростной и скоростного в статический осуществляются многократно за время перемещения субстрата от всасывающего патрубка 2 к нагнетательному патрубку 3. Часть энергии ротора 4 теряется и переходит в тепловую с нагревом субстрата. При перемещении выступов 5, установленных под углом к выступам 8 корпуса, возникают срезающие усилия, приводящие к измельчению взвесей субстрата и обновлению поверхностей контакта между взвесями и кислотогенами. При опорожнении впадин 6 ротора 4 в них возникает разрежение, под действием которого из субстрата выделяются пузырьки водяного пара, которые конденсируются при ударе о выступы 8 во впадинах 9 корпуса 1, имеющего более низкую температуру в сравнении с температурой субстрата. Объем конденсата в тысячу раз меньше объема пара, причем центрами конденсации являются взвеси, в том числе микроорганизмы камеры 16 кислого брожения. Во впадинах 9 корпуса 1 возникают пустоты, которые схлопываются с гидравлическими ударами, приводящими к разрушению оболочек микроорганизмов - дезинтеграции. При разрушении оболочек микроорганизмов из них переходят в субстрат физиологически активные вещества /ферменты, витамины, микроэлементы и т.д./, интенсифицирующие процесс брожения в камере 16. Кратность обработки субстрата в кольцевом канале 7 определяется подпором местных гидравлических сопротивлений в улитке 11, перфорированном конусе 12, в отводе 14 и плоской спирали 15. За счет трения между слоями субстрата и элементами подпора возникает фрикционное тепло, позволяющее поддерживать температуру субстрата в камере 16 в пределах 36-38^oC, благоприятных для жизнедеятельности кислотогенов. Превышение размера "Б" между выступами 5 ротора 4 в сравнении с размерами "В" между выступами 8 корпуса 1 повышает эффективность схлопывания пустот, образующихся при конденсации пузырьков водяного пара. Плоская спираль 15 в отводе 14 преобразует продольное перемещение субстрата во вращательное и повышает долю контакта субстрата со стенками плоской спирали 15 и внутренней стенкой отвода 14, т.е. повышается одновременно с подпором фрикционный нагрев субстрата. Подобная обработка субстрата дезинтеграторами-теплогенераторами 27 осуществляется в камерах 17, 18, 19 аппарата метанового брожения. Субстрат через патрубок 23 отводят в микрофильтр 24, в котором отделяют воду для последующего использования после стерилизации для нужд гидросмыва и гидросплава навоза на свиноферме. Осадок из микрофильтра 24 подвергают нагреву в теплообменнике 25 до температуры 95-98^oC для уничтожения гельминтов и после отжатия в пресс-фильтре 26 образующийся бактериальный протеин очистного сооружения - бакпротос используют в качестве белково-витаминной добавки в корм свиней из расчета 5 г на 1 кг живого веса. Камеры 16-19 заполняются субстратом на 4/5 объема, в верхней части собирают биогаз, который после осушки сжигают в газовой турбине электрогенератора, а продукты выхлопа газовой турбины используют для барботирования при приготовлении субстрата в сборнике 22.

Комплексная переработка навоза товарных свиноферм в биогаз и бакпротос снижает себестоимость выработки свинины. Использование бакпротоса в качестве белково-витаминной добавки на 20% снижает расход основных кормов, повышает выход свинины, сокращает падеж молодняка.