Биоэнергетическая установка

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к установкам для переработки органических отходов сельскохозяйственного производства в анаэробных условиях, и может быть использовано для производства биогаза из органических отходов. Задачей данного изобретения является обеспечение стабильного обогрева сбраживаемого субстрата и повышение надежности работы установки для получения биогаза в условиях отсутствия централизованного источника электрической энергии. Предлагаемая биоэнергетическая установка содержит гелиоколлектор, метантенк с водяной рубашкой и теплоизоляцией, входным и выходными патрубками, трубопроводы для отвода биогаза, электроводонагреватель, трубопроводы воды и газгольдер. Гелиоколлектор выполнен в виде совместно работающего агрегата с двигателем Стирлинга и тепловой трубой. Двигатель Стирлинга соединен посредством ременной передачи с электрогенератором и имеет биогазовый бойлер для обеспечения непрерывной работы системы в периоды отсутствия поступления солнечного излучения, соединенный с помощью трубопровода с газгольдером. Изобретение позволяет обеспечить стабильный обогрев сбраживаемого субстрата и повысить надежность работы биоэнергетической установки. 1 ил.

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к установкам для переработки органических отходов сельскохозяйственного производства в анаэробных условиях, и может быть использовано для производства биогаза из органических отходов.

Известна установка для производства биогаза из органических отходов, в частности предусматривающая для обогрева сбраживаемого субстрата использование солнечной энергии и содержащая метантенк, солнечные коллекторы, теплообменники, газгольдер, компрессор, вентили, котел, насосы, отстойник и регулирующие клапаны (Амерханов Р.А., Бессараб А.С., Драганов Б.Х., Рудобашта СП., Шишко Г.Г. Теплоэнергетические установки и системы сельского хозяйства. - М.: Колос-Пресс, 2002. - С.269, рис. 11.51).

Известен также биоэнергокомлекс, содержащий метантенк, коллектор солнечной энергии, нагреватель сбраживаемой массы (а.с. СССР №1745707, БИ №25, 1992).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой установке является биоэнергокомплекс с использованием солнечной энергии для обогрева сбраживаемой биомассы, содержащий метантенк с системой загрузки и выгрузки биомассы, солнечный коллектор с трубопроводами (а.с. СССР №1527181, 06.07.1987).

Недостатком известного биоэнергокомплекса является невозможность обеспечения стабильного обогрева сбраживаемого субстрата в условиях отсутствия централизованного источника электрической энергии, поскольку количество теплоты, поступающей на землю с солнечным излучением, резко колеблется в течение суток, года, а также в зависимости от местных климатических условий.

Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение стабильного обогрева сбраживаемого субстрата и повышение надежности работы биоэнергетической установки для получения биогаза в условиях отсутствия централизованного источника электрической энергии.

В результате использования предлагаемого изобретения повышается надежность обогрева метантенка в условиях отсутствия централизованного источника электрической энергии, появляется возможность повысить уровень энергообеспечения удаленных от централизованного энергоснабжения локальных потребителей.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в биоэнергетической установке, содержащей гелиоколлектор, метантенк с водяной рубашкой и теплоизоляцией, входным и выходными патрубками, трубопроводы для отвода биогаза, электроводонагреватель, трубопроводы воды и газгольдер, гелиоколлектор выполнен в виде совместно работающего агрегата с двигателем Стирлинга с тепловой трубой, а двигатель Стирлинга соединен посредством ременной передачи с электрогенератором и имеет биогазовый бойлер для обеспечения непрерывной работы системы в периоды отсутствия поступления солнечного излучения, соединенный с помощью трубопровода с газгольдером.

Вырабатываемая электрогенератором электроэнергия используется для обогрева метантенка через электроводонагреватель. Непрерывная работа системы в периоды отсутствия поступления солнечного излучения осуществляется сжиганием части получаемого в метантенке биогаза в биогазовом бойлере двигателя Стирлинга, так как двигатель Стирлинга является многотопливным двигателем со внешним подводом теплоты

На чертеже изображена технологическая схема предлагаемой установки для получения биогаза.

Установка содержит гелиоколлектор 1, тепловую трубу 2, двигатель Стирлинга 3, ременную передачу 4, электрогенератор 5, электроводонагреватель 6, трубопроводы воды 7, метантенк 8 с водяной рубашкой 9 и теплоизоляцией 10, входным 11 и выходным 12 патрубками, трубопроводы биогаза 13, газгольдер 14 и биогазовый бойлер 15.

Гелиоколлектор 1 выполнен в виде совместно работающего агрегата с двигателем Стирлинга 3 с тепловой трубой 2, двигатель Стирлинга 3 соединен посредством ременной передачи 4 с электрогенератором 5. Непосредственно у теплоприемника двигателя Стирлинга 3 установлен биогазовый бойлер 15, который соединен трубопроводом биогаза 13 с газгольдером 14. Электрогенератор 5 электрически соединен с электроводонагревателем 6, который через трубопроводы воды 7 нагревает водяную рубашку 9 метантенка 8 с теплоизляцией 10.

Работа биоэнергетической установки осуществляется следующим образом.

Тепловая энергия солнечного излучения, сконцентрированная поверхностью параболоцилиндрического гелиоколлектора 1, передается посредством тепловой трубы 2 к теплоприемнику двигателя Стирлинга 3. Далее двигатель Стирлинга 3 посредством ременной передачи 4 приводит в действие электрогенератор 5. Полученная таким образом электроэнергия через электроводонагреватель 6 и трубопроводы воды 7 используется для обогрева загружаемой в метантенк 8 через входной патрубок 9 биомассы в виде органических отходов до температуры анаэробного метанового сбраживания (t=35...40°C). Под действием микроорганизмов, содержащихся в биомассе, в метантенке 8 происходит ее сбраживание и разложение с выделением биогаза. Метантенк 8 имеет водяную рубашку 9 и теплоизоляцию 10, а также выходной патрубок 12 для выгрузки сброженной биомассы. Полученный биогаз через трубопровод биогаза 13 поступает в газгольдер 14. Часть получаемого биогаза по мере необходимости, в периоды отсутствия поступления солнечного излучения, поступает из газгольдера 14 через трубопровод биогаза 13 в биогазовый бойлер 15 и сжигается, обеспечивая тепловой энергией двигатель Стирлинга 3. Далее процесс выработки и использования электроэнергии посредством двигателя Стирлинга и электрогенератора продолжается, как указано выше.

Использование предлагаемой установки позволяет обеспечить обогрев сбраживаемой биомассы и повышение надежности работы установки для получения биогаза в условиях отсутствия централизованного источника электрической энергии. Применение предлагаемой установки позволяет также повысить уровень энергообеспечения удаленных от централизованного энергоснабжения локальных потребителей.

Биоэнергетическая установка, содержащая гелиоколлектор, метантенк с водяной рубашкой и теплоизоляцией, входным и выходными патрубками, трубопроводы для отвода биогаза, электроводонагреватель, трубопроводы воды и газгольдер, отличающаяся тем, что гелиоколлектор выполнен в виде совместно работающего агрегата с двигателем Стирлинга и тепловой трубой, а двигатель Стирлинга соединен посредством ременной передачи с электрогенератором и имеет биогазовый бойлер для обеспечения непрерывной работы системы в периоды отсутствия поступления солнечного излучения, соединенный с помощью трубопровода с газгольдером.