Биоэнергокомплекс

 

Изобретение относится к устройствам для анаэробного сбраживания навоза животноводческих или птицеводческих ферм и получения кормовой биомассы микроводорослей и может быть использовано для получения кормовой биомассы при очистке городских и промышленных стоков. Цель изобретения - снижение энергозатрат и повышение эффективности работы биоэнергокомплекса, Биоэнергокомплекс содержит метантенк 1, заглубленный в теплоизолирующий фундамент 2 и расположенный под углом к горизонту, что обеспечивает макси: мальную величину поступления солнечной

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 02 F 11/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ (21) 4819264/26 (22) 22,02.90 (46) 07,07.92. Бюл, N. 25 (71) Ставропольский сельскохозяйственный институт (72) В.В.Кузьменко и Ю.С.Долик (53) 628.356 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N1468872,,кл,,С 02 F 11/04, 1.987, (54) БИОЭНЕРГОКОМПЛЕКС (57) Изобретение относится к устройствам для анаэробного сбраживания навоза живо„, SU,, 1745707 А1 тноводческих или птицеводческих ферм и получения кормовой биомассы микроводорослей и может быть использовано для получения кормовой биомассы при очистке городских и промышленных стоков. Цель изобретения — снижение энергозатрат и повышение эффективности работы биоэнергокомплекса, Биоэнергокомплекс содержит метантенк 1, заглубленный в теплоизолирующий фундамент 2 и расположенный под углом к горизонту, что обеспечивает максимальную величину поступления солнечной

1745707

Г

20 >

35

40 радиации, Незаглубленный полуцилиндр метантенка "прикрыт" солнечным коллектором — прозрачным теплоизолирующим укрытием 3, имеющим форму полуцилиндра.

Расположенный в коллекторе 3 стеклотрубный фотореактор 4 установки для выращивания микроводорослей связан через трубопровод и побудитель 5 (нижний) расхода со змеевиком 6 теплового аккумулятора

7, который выполняет роль и дополнительного теплообменника установки, работаю&

Изобретение относится к устройствам для анаэробного сбраживания навоза животноводческих ферм и получения кормовой биомассы микроводорослей и может бьть использовано для получения биомассы при очистке ородских и промышленных стоков.

Известен биоэнергокомплекс, содержащий резервуар-реактор, устройство для гелиоподогрева реактора и устройство для пер мешивания сбраживаемой массы, имеющее полый вал и полые лопасти и приводимое в движение ветродвигателем.

Известный биоэнергокомплекс характеризуется сложностью и ненадежностью конструктивного исполнения в части перевода теплоносителя из неподвижной системы гелиоколлектора в движущийся полый вал, непрочностью полой конструкции лопастей, зависимостью скорости вращения лопастей or скорости ветра (а иногда скорость ветра равна нулю), зависимостью температуры биомассы от колебаний интенсивности солнечной радиации и отсутствием побудителя расхода теплоносителя, что абуславливаег нестабильный и неравномерный прогрев биомассы, так как движение теплоносителя за счет естественной конвекции отсутствует. По этим причинам снижается производительность биоэнергокомплекса, К основным недостаткам известного биоэнергокомплекса следует отнести высокую энергоемкость и низкую эффективность использования энергии природных источников. Это обусловлено отсутствием в схеме аккумуляторов электрической энергии, производимой ветроагрегатом, и тепловой энергии, производимой гелиоколлектором, В схеме известного устройства не реализу-. ется также возможность одновременного (с получением биогаза и шлама) производства корма для сельскохозяйственных животных и птицы, что снижает эффективность комплекса. Известный биоэнергокомплекс вообще не может работать беэ дублирования щего на фазовых переходах, например, натрия ацетата, Тепловой аккумулятор 7 связан через второй побудитель 5 (верхний) с трубчатым змеевиком 8 метантенка t. Мешалка 9 для перемешивания сбраживаемой массы соединена с моторедуктором 10, подключенным к электроаккумулятору 11, заряжаемому от ветроагрегата 12, Побудители 5 расхода суспензии и теплоносителя также подключены к электроахкумулятору

11. 2 ил, природных источников энергии (солнце, ветер) источниками искусственной энергии, так как процесс. анаэробного сбраживания. массы требует высокой стабильности поддержания на оптимальном уровне температурного режима, Цель изобретения — снижение энергозатрат и повышение эффективносги работы биоэнергокомплекса.

Поставленная цель достигается заменой вращающейся части системы теплоносителя на неподвижный змеевик, сообщенный с полостью аккумулятора тепла, применением побудителей расхода теплоносителя, аккумулятора тепла на фазовых переходах, аккумулятора электроэнергии, получяемой от ветроагрегата, включением фотореактора установки для выращивания микроводорослей последовательно в систему теплоснабжения солнечный коллектор-аккумулятор тепла.

На фиг. 1 изображен биоэнергокомплекс,.продольный разрез, общий вид; на фиг. 2 — нижний торец метантенка и фотореактора.

Биоэнергокомплекс содержит метантенк 1, заглубленный в.теплоизолирующий фундамент 2 и расположенный под углом а к горизонту. обеспечивающим максимальную величину поступления солнечной радиации, Незаглубленный полуцилиндр метантенка прикрыт солнечным коллектором — прозрачным теплоизолирующим укрытием 3, имеющим форму полуцилиндра (фиг, 2). Расположенный в коллекторе 3 стеклотрубный фотореактор 4 установки для выращивания микроводорослей связан через трубопровод и побудитель 5 (нижний) расхода со змеевиком 6 теплового аккумулятора 7. который выполняет роль дополнительного теплообменника установки, работающего на фазовых переходах, например, натрия ацетата. Тепловой аккумулятор

7 связан через второй побудитель 5 (верх1745707 ний) с трубчатым змеевиком 8 метантенка 1.

Мешалка 9 для перемешивания сбраживаемой массы соединена с мотор-редуктором

10, подключенным к электроаккумулятору 11, заряжаемому от ветроагрегата 12, Побудители 5 расхода суспензии и теплоносителя также подключены к электроаккумулятору 11.

Биоэнергокомплекс работает следующим образом.

Солнечные лучи, попадая на коллектор

3, освещают и нагревают суспензию микроводорослей, циркулирующую по трубам фотореактора 4 с помощью нижнего побудителя 5 расхода суспензии, при этом в трубах фотореактора происходит процесс фотосинтеза, что обуславливает и ри рост биомассы микроводорослей. Избыток тепла передается суспензией микраводорослей посредством трубчатого змеевика б рабочей среде теплового аккумулятора 7, представляющего собой емкость в теплоизолирующем фундаменте 2 под метантенком. С помощью верхнего побудителя 5 расхода нагретая рабочая среда теплоаккумулятора 7 прокачивается через трубчатый змеевик 8, расположенный во внутреннем объеме метантенка 1, при этом сбраживаемая масса нагревается. Частичный нагрев сбраживаемой массы осуществляется через верхнюю (закрытую солнечным коллектором 3) стенку метантенка 1. Мешалка 9 приводится во вращение мотор-редукторсм 10 и обеспечивает равномерный прогрев сбраживаемой массы за счет перемешивания..

Мотор-редуктор 10 и побудители 5 расхода питаются энергией от электроаккумулятора

11, а при наличии ветра — от генератора ветроагрегата 12. Метантенком 1 вырабатывается биогаз и органическое удобрение, а фотореактором — кормовая биомасса микроводорослей. Выделяемый при сгорании биогаза углекислый газ используется для питания клеток микроводорослей. что является необходимым условием обеспечения фотосинтеза.

В отличие от известного предлагаемый биоэнергокомплекс содержит аккумуляторы тепла и электроэнергии, побудители расхода теплоносителя, раздельные системы теплоснабжения солнечный коллектор— тепловой аккумулятор и тепловой аккумулятор — метантенк, что уменьшает нежелательные колебания температуры сбраживаемой массы. а солнечный коллектор имеет форму полуци -::,ндра, замыкающего теплоизоляцию боковой ооверхности метантенка. Биоэнергокомплекс производит не только биогаз и органическое удобрение, но и одновременно кормовую биомассу микроводорослей. Суспензия микроводорослей является теплоносителем системы солнечный коллектор — аккумулятор тепла. а стеклотрубный фотореактор яв5 ляется. одновременно теплопоглощающим элементом солнечного коллектора метантенка, В отличие от известных устройств в предлагаемом биоэнергокомплексе применены раздельные системы теплоносителя

10 солнечный коллектор — теплоаккумулятор и теплоаккумулятор — метантенк змеевиковой конструкции с побудителями расхода теплоносителя, что уменьшает нежелательные колебания температуры сбраживаемой массы, 15 а в качестве рабочей среды теплоаккумулятора и рименено вещество, ак кумули рующее тепло путем изменения, своего агрегатного состояния, т.е. на фазовых переходах.

20 Изобретение позволяет более рационально, использовать энергию природных источников: вырабатываемая ветроагрегатом электрическая энергия аккумулируется и при отсутствии ветра питает мотор-редук25 тор привода мешалки и побудители расхода теплоносителей; суспензия микроводорослей является теплоносителем системы солнечный коллектор — аккумулятор и рабочей средой для выращивания микроводорослей, 30 т.е. одновременно производит кормовую биомассу микроводорослей; стеклотрубный фотореактор является теплопоглощающим элементом солнечного коллектора и одновременно элементом, утилизирующим

35 энергию солнечного излучения видимой области спектра; полуцилиндрическая форма фотореактора обеспечивает одновременно теплоизоляцию метантенка и более полное поглощение солнечной радиации в течение

40 светлой части суток. Это позволяет снизить затраты искусственной энергии на получение биогаза и органического топлива (по расчетным данным) в 1.6 — 1,9 раза и снизить затраты на производство биомассы микро45 водорослей на 7,4% за счет использования углекислого газа для питания клеток, получаемого от сжигания биогаза, Применение теплоаккумулирующей среды на фазовых переходах позволяет увеличить зффектив50 ность теплоаккумулятора на 20-30%. Биоэнергакомплекс может работать по безотходному циклу, осуществлять аназробное сбраживание производимой им же биомассы микроводорослей.

55 Формула изобретения

Биоэнергокомплекс, содержащий метантенк, коллектор солнечной энергии, нагреватель сбоаживаемой массы с побудителем расхода, устройство для перемешивания и ветроагрегат, отличающийся тем, что, 8

1745707

Составитель В.Кузьменко

Техред M,Ìoðãåíòàë КоРРектоР О.Кравцова

Редактор Н,Яцола

Заказ 2362 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 с целью снижения энергозатрат и повышения эффективности работы, он снабжен установкой для выращивания микроводорослей., состоящей из двух частей: трубчатого фотореактора с прозрачным теплоиэолирующим укрытием в форме полуцилиндра, расположенного на поверхности рельефа над .метантенком вдоль его образующей, и змеевика, расположенного в нагревателе, сообщенных через побудитель расхода, нагреватель расположен под метантенком и снабжен веществом, поглощаю5 щим и аккумулирующим тепловую энергию на фазовых переходах, и трубчатым змеевиком, расположенным в метантенке, а ветроагрегат снабжен электроаккумулятором.