Агроенергетичний комплекс для відпрацьованого кар’єру

Винахід відноситься до енергетики, зокрема до автономних енерготеплогенераторів сумісного виробництва енергії, тепла і холоду, який може бути використаний в агро господарствах і комплексах по вирощуванню, переробці і зберіганню сільськогосподарської продукції. Відома теплохладоенергетична установка по авт. свід. №1778324 СРСР F01K23-01, F25В29-00 B.I. Дерев'янко, І.М. Стаценко, О.С. Омельченко, Л.І. Дерев'янко заявл. 25.01.1990p. №4803033, опубл. 30.11.92р. Бюл. №44 суть якої полягає в тому, що в заглибленому у землю огнищі спалюється паливо низького ґатунку (метаноповітряна суміш, високо зольне вугілля, генераторний газ, штиб вугілля, тощо). Парогенеруюча поверхня нагріву паросилового контуру з‘єднана з паровою турбіною електрогенератора, а також генератором теплового насосу абсорбційного типу для одночасного видобутку те хнологічного холоду 7-9 градусів для кондиціювання мікроклімату та гарячої води 60-65 градусів для зарядки тепло акумулятора і роботи тепло-калориферів (аналог). Відомий також Спосіб рекультивації кар‘єрів та пристрій для його використання по заявці на патент України №95104662 заявлений 24.10.1995 року Дерев'янко B.I. опублікованій в Офіційному бюлетені "Промислова власність" в 1998 році №3 с.2-263. Суть винаходу полягає в тому, що у простір відпрацьованого кар‘єру при рекультивації закладають гібридний акумулятор тепла, встановлюють над ним через шар теплоізоляції культиваційну споруду з системою її обігріву, а також сонячні колектори на бермі верхнього уступ у з південною експозицією, вітроенергетичну установку і тепловий насос абсорбційного типу, конденсатор і абсорбер якого з‘єднані між собою і з системою теплохолодопостачання культиваційної споруди через регулятор витрат теплоносія, при цьому випарювач теплового насосу з‘єднаний через триходовий кран з лінією зарядки гібридного тепло акумулятора, сонячними колекторами та системою тепло - холодопостачання культиваційної споруди, а генератор теплового насосу підключений через автоматичний пристрій до електричного генератора вітроенергетичної установки. (Прототип). Відсутність стабілізованої електричної енергії для живлення приводів циркуляційних помп знижує ефективність енергоактивного агрокомплексу. В основу винаходу поставлена задача підвищення ефективності комплексу шляхом додаткового забезпечення автономним котлом - утилізатором біопалива, теплові контури якого функціонально з’єднані з турбіною електрогенератора, генератором теплового насосу абсорбційного типу та гібридним акумулятором тепла. Поставлена задача вирішується тим, що комплекс забезпечений теплоенергетичною установкою з котлом утилізатором органічних відходів сільськогосподарського виробництва, в теплові контури якого підключені турбіна з електрогенератором і конденсатором та генератор абсорбційного агрегату, виконаного з можливістю переключення посередництвом триходових кранів на режим роботи холодильної машини, або теплового насосу. При цьому циркуляційні контури охолодження конденсатора відведення теплоти абсорбції та конденсації холодильної машини та теплоти від сонячних колекторів включені в бак - акумулятор гарячої води з секціями теплопередаючих труб, розташованих в просторі відпрацьованого кар’єру під відкритим ґрунтом і культиваційною спорудою, система холодопостачання якої забезпечується форсунками випарювального охолодження і циркуляційним контуром через випарник холодильної машини, а система теплопостачання культиваційної споруди здійснюється циркуляційним контуром через абсорбер і конденсатор теплового насосу за допомогою датчиків теплового комфорту, включеними в автоматизовану систему контролю і управління теплохолодопостачання культиваційної споруди з програмно-обчислювальним комплексом і міні-ЕОМ та датчиками параметрів навколишнього середовища і параметрів технологічних теплоносіїв. На малюнку наведена функціональна схема агро енергетичного комплексу для відпрацьованого кар‘єру. У простір 1 відпрацьованого кар‘єру при рекультивації закладається бак-акумулятор гарячої води 2, який з‘єднаний циркулюючими контурами 3, 4, 5 відповідно з конденсатором 6 теплоелектрогенератора 7, блоком сонячних колекторів 8, розташованих на бермі верхнього уступ у з південною експозицією, і секціями тепло передаючих труб 9 підігріву відкритого ґрунту 10, а також випарювачем 11 абсорбційного агрегату 12, який виконаний з можливістю переключення через триходові крани 13, 14 на режим роботи холодильної машини та теплового насосу. Система теплохолодопостачання 15 забезпечена датчиками теплового комфорту 16 та форсунками випарювального охолодження 17 культиваційних споруд 18 з інтенсивною технологією вирощування сільськогосподарської продукції 19. Абсорбер 20 і конденсатор 21 абсорбційного агрегату 12 з‘єднані між собою циркуляційним контуром 22, а також з баком-акумулятором 2 і системою теплохолодопостачання 15 культиваційної споруди 18. Генератор 23 абсорбційного агрегату 12 циркуляційним контуром 24 з‘єднаний з теплогенеруючою поверхнею середнього потенціалу 25 котла-утилізатора 26, який забезпечений бункером 28 для висококалорійних органічних відходів сільськогосподарського виробництва 29 (солома, обрізана виноградна лоза, відходи садівництва, рослинництва, тощо) які проходять димову сушарку 30, здрібнювальну установку 31 і з накопичувального бункеру 32 подаються в топку котла-утилізатора 26. В електромережу комплекса також включена вітроенергетична установка 33 з стабілізатором енергії або акумуляторною батареєю 34. Автоматичне управління комплексом здійснюється програмно-обчислювальним комплексом 35 з міні-ЕОМ 36 і системою періодично опитуваних датчиків параметрів навколишнього середовища 37, 38 та параметрів технологічних теплоносіїв 39. Працює агро енергетичний комплекс таким чином. В теплий період року сонячна енергія нагріває воду в сонячних колекторах 8, яка по циркуляційному контурі 4 при температурі 50-55 градусів подається в з‘єднані між собою бак-акумулятор гарячої води 2 та секції теплопередаючих туб 9, розташовані в просторі 1 відпрацьованого кар‘єру і загорнуті при рекультивації гірничою масою і ґрунтом 10 для відкритого вирощування рослин. Паралельно цьому контуру в бак-акумулятор 2 підключені циркуляційний контур 3 технологічної води охолодження конденсатора 6 енергетичної установки 7, та циркуляційний контур 22 технологічної води відведення теплоти абсорбції 20 і конденсації 21 при температурі 35-40 градусів. Триходовими кранами 13, 14 абсорбційний агрегат 12 переключається на роботу в режимі холодильної машини. Тепловий контур енергетичної установки 7 з‘єднаний з ступінню 27 високого потенціалу теплогенеруючої поверхні котла-утилізатора 26 органічних відходів 29 сільськогосподарського виробництва (наприклад, солома, обрізана виноградна лоза, відходи садівництва і рослинництва), а також вирощуваних у відкритому ґрунту 10 спеціальних енергетичних культур, наприклад, рапсу. Ця енергетична сировина сушиться на сонці в бункері 28, досушується димовими газами від котла-утилізатора 26 в сушарці 30, подається в здрібнювальну установку 31, а потім з накопичувального бункеру 32 в топку котла 26. Друга ступінь середнього потенціалу теплогенеруючої поверхні котла з‘єднана циркулюючим контуром 24 гарячої води або пару при температурі 120-140 градусів з генератором 23 холодильної машини, випарювач 11 якої з‘єднаний циркулюючим контуром холодної води при температурі 5-7 градусів з системою холодопостачання 15 культиваційної споруди 18, яка забезпечена форсунками випарювального охолодження 17 та датчиком теплового комфорту 16 для інтенсивної технології вирощування широкого асортименту сільськогосподарської продукції 19. Енергія вітру перетворюється в електричну енергію в генераторі вітроенергетичної установки 33 і після стабілізації 34 подається в електромережу комплексу для живлення приводів циркуляційних насосів. Робота системи використання поновлювальних джерел енергії, нормалізації мікроклімату в культиваційних спорудах та отримання і використання електричної енергії забезпечується програмно-обчислювальним комплексом 35 з міні-ЕОМ 36, датчиками параметрів навколишнього середовища 37, 38 (температура, вологість, швидкість повітря, сонячна радіація), та параметрів технологічних носіїв (температура, тиск, розхід). В холодний період року абсорбційний агрегат 12 переключається в режим теплового насосу. Циркуляційний контур 5 випарювача 11 через триходові крани 13, 14 включається в лінію використання гарячої води з бакаакумулятора 2, в якому вона нагрівається за теплий період року до 45-50 градусів. Послідовно з‘єднані абсорбер і конденсатор 20, 21 циркуляційним контуром 22 забезпечують теплою водою 60-65 градусів систему теплопостачання 15 культиваційної споруди 18. Використання запропонованого агроенергетичного комплексу відпрацьованого кар‘єру дає можливість цілорічного використання поновлювальних джерел енергії і відходів сільськогосподарського виробництва для нормалізації мікроклімату в культиваційних споруда х і отримання високих врожаїв широкого асортименту сільськогосподарських культур.