Биоэнергокомплекс Советский патент 1992 года по МПК C02F11/04 

Изобретение относится к устройствам для анаэробного сбраживания навоза животноводческих ферм и получения кормовой биомассы микроводорос ей и может быть использовано для получения биомассы при очис гке I ородских и промышленных стоков

Известен биоэнергокомплекс, содержащий резервуар-реактор, устройство длг ге- лиоподогрева реактора и устройство для перемешивания сбраживаемой массы ющее полый вал и полые лопасти и приводимое в движение ветродвигателем

Известный Ьиоэнергокомплекс 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 о г скорости ветра (а иногда скорость ветра равна нулю), зависимостью температуры биомассы от колебаний интенсивности солнечной радиации и отсутствием побудителя расхода теплоносителя, что обуславливает 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 реализуется также возможность одновременного (с получением биогаза и шлама) производства корма для сельскохозяйственных животных и птицы, что снижает эффективность комплекса. Известный биознергокомплекс вообще не может работать без дублирования

природных источников энергии (солнце, ветер) источниками искусственной энергии, так как процесс анаэробного сбраживания массы требует высокой стабильности поддеожания на оптимальном уровне температурного режима.

Цель изобретения - снижение энергозатрат и повышение эффективности работы биоэнергокомплексз

Поставленная иель достигается заменой вращающейся части системы теплоносителя на неподвижный змеевик, сообщенный с полостью аккумулятора тепла, применением побудителей расхода теппоносителя, аккумулятора гепла на фазовых пеоеходах, аккумулятора электроэнергии, получаемой от ветроагрёгатэ, включением фотореактора установки для выращивания микроводорослей последовательно в систему теплоснабжения солнечный коллектор аккумулятор тепла

На фиг 1 изображен биоэнергокомп- лекс, продольный разрез, общий вид; на фиг 2 - нижний торец метантенка и фотореактора

Биоэнергокомплекс содержит мета- нтенк 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 (верхний) 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 фо- тореактора 4 с помощью нижнего побудителя 5 расхода суспензии, при этом в трубах фотореактора происходит процесс фотосинтеза, что обуславливает п рирост биомассы микроводорослей. Избыток тепла передается суспензией микроводорослей посредством трубчатого змеевика б ра- бочей среде теплового аккумулятора 7, представляющего собой емкость в теплоизолирующем фундаменте 2 под метантен- ком. С помощью верхнего побудителя 5 расхода нагретая рабочая среда теплоакку- муляторэ 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-редуктором 10 и обеспечивает равномерный прогрев сбраживаемой массы за счет перемешивания. Мотор-редукюр 10 и побудители 5 расхода питаются энергией от электроаккумуляторз

11,а при наличии ветра - от генератора ветрозгрегата 12. Метачтенком 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 коллек- тор имеет форму полуцилиндра, замыкающего теплоизоляцию боковой поверхности метантенка. Биоэнергокомплекс производит не только биогзз и органическое удобрение, но и одновременно кормовую

биомассу микроводорослей. Суспензия микроводорослёй является теплоносителем системы солнечный коллектор - аккумулятор тепла, а стеклотрубный фотореактор является одновременно теплопоглощающим элементом солнечного коллектора метантенка. В отличие от известных устройств в предлагаемом биоэнергокомплексе применены раздельные системы теплоносителя, солнечный коллектор - теплоаккумулятор и теплоаккумулятор - метантенк змеевиковой конструкции с побудителями расхода теплоносителя, что уменьшает нежелательные колебания температуры сбраживаемой массы, а в качестве рабочей среды теплоаккумуля- тора применено вещество, аккумулирующее тепло путем изменения своего агрегатного состояния, т.е-, на фазовых переходах,

Изобретение позволяет более рационально использовать энергию природных источников: вырабатываемая ветроагрега- том электрическая энергия аккумулируется и при отсутствии ветра питает мотор-редуктор привода мешалки и побудители расхода теплоносителей; суспензия микроводорослей является теплоносителем системы солнечный коллектор - аккумулятор и рабочей средой для выращивания микроводорослей, т.е. одновременно производит кормовую биомассу микроводорослей; стеклотрубный фотореактор является теплопоглощающим элементом солнечного коллектора и одновременно элементом, утилизирующим энергию солнечного излучения видимой области спектра; полуцилиндрическая форма фотореактора обеспечивает одновременно теплоизоляцию метантенка и более полное поглощение солнечной радиации в течение 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 микроводорослей на 7,4% за счет использования углекислого газа для питания клеток, получаемого от сжигания биогаза. Применение теплоаккумулирующей среды на фазовых переходах позволяет увеличить эффективность теплоаккумулятора на 20-30%. Биоэнергокомплекс может работать по безотходному циклу, осуществлять анаэробное сбраживание производимой им же биомассы микроводорослей.

Формула изобретения Биознергокомплекс, содержащий метантенк, коллектор солнечной энергии, нагреватель сбраживаемой массы с побудителем расхода, устройство для перемешивания и ветроагрегат, отличающийся тем, что.

с целью снижения энергозатрат и повышения эффективности работы, он снабжен установкой для выращивания микроводорослей, состоящей из двух частей: трубчатого фотореактора с прозрачным теплоизолирующим 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, поглощающим и аккумулирующим тепловую энергию на фазовых переходах, и трубчатым змеевиком, расположенным в метантенке, а ветро- агрегат снабжен электроаккумулятором.

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 биоэнерго- комплекса, Биоэнергокомплекс содержит метантенк 1, заглубленный в теплоизолирующий фундамент 2 и расположенный под углом к горизонту, что обеспечивает макси: мальную величину поступления солнечной

/

Фиг Я