Біоенергетичний фермерський комплекс

Винахід стосується енергетики та може бути використаний при виробництві електричної енергії шляхом утилізації відходів біосировини, наприклад, відходів тваринницьких ферм у вигляді гною та відходів деревообробної промисловості, а також шляхом використання інших поновлюваних джерел енергії - вітр у. Відомим є біоенергокомплекс [1], в якому для проходження ефективної ферментації та збільшення продуктивності процесу виробництва біогазу у реактор - ферментер вводять гарячі гази, які отримують при дегазації сміттєзвалища з утилізацією звалищного газу. Недоліком відомого комплексу є високі енергетичні та капітальні витрати при використанні. Найближчим за технічною суттю до біоенергокомплексу, що заявляється, є відомий комплекс, який обрано за прототип [2], для переробки біомаси в біогаз та який має наступні ознаки, спільні з ознаками пропонованого технічного рішення, а саме: - те хнологічно з'єднані біогазову установку з ферментером, що встановлений дном у теплоізольовану камеру; - розміщення ферментера на теплопровідну пористу засипку; - монтування в масив засипки системи регістрів перфорованих труб при допомозі яких підігрівають засипки та ферментер; - наявність споживача для використання отриманих енергетичних продуктів у вигляді, наприклад, електроенергії. Проте недоліком даного комплексу [2] при виробництві тепла та горючого газу є невисока енергопродуктивність та мала ефективність роботи внаслідок низької теплопередачі (по повітрю) тепла від димових газів, отриманих в тепловому агрегаті, до реактора - ферментера, в якому продукують горючий біогаз. Крім того, підтримувати температур у в камері відомого комплексу на належному стабільному рівні, наприклад, в межах 37-53°С, як того вимагає процес ферментації біосировини у ферментері, проблематично. В основу винаходу поставлено завдання підвищити коефіцієнт корисної дії, а також енергопродуктивність біоенергетичного фермерського комплексу за рахунок більш повної та ефективної передачі тепла біогазовому ферментеру за рахунок кращої акумуляції та теплопровідності цього тепла в засипці, де розміщений ферментер, а також за рахунок більш якісної стабілізації температурного режиму в ньому. Поставлене завдання вирішується тим, що у біоенергетичному комплексі, який містить технологічно з'єднані біогазову установку з ферментером, встановленим дном у теплоізольовану камеру на теплопровідну пористу засипку, в масив якої вмонтовано систему регістрів перфорованих труб для підігріву засипки та ферментера, а також споживача для використання отриманих енергетичних продуктів у вигляді, наприклад, електроенергії, згідно з винаходом, комплекс додатково містить вітрогенератор, під'єднаний до електронагрівача, останній розміщений в засипці вище від перфорованої труби, через яку в засипку подають повітря. В джерелах патентної та те хнічної інформації не виявлено нових признаків, що заявляються, а саме: - у біогазових комплекс додатково введений вітрогенератор, що підключений до електронагрівача; - електричний нагрівач розміщений в засипці вище від перфорованої труби; - перфорована труба, через яку при допомозі помпи в засипку подають повітря. Отже, можна стверджувати, що пропонований біоенергокомплекс для отримання тепла та горючих газів відповідає критерію "новизна". Причинно-наслідковий зв'язок між відрізняючими ознаками винаходу і технічним результатом, який буде досягнуто, полягає в тому, що: - наявність в комплексі вітрогенератора з електронагрівачем дозволяє системі додатково випродукувати електроенергію та тепло, яке необхідне на власні потреби роботи комплексу для підтримання температури проходження процесу ферментації; - розміщення електронагрівача в засипці вище від перфорованої труби, яка сполучена з помпою, дозволяє подавати через трубу повітря в пористу засипку. Пропонований контактне розміщення ферментера в нагрітій засипці сприяє більш повній та ефективній, в порівнянні з прототипом, передачі та, акумуляції тепла біогазовому ферментеру, а також сприяє регулюванню температури всередині ферментера за рахунок регулювання розходу повітря, яке подається в засипку. Крім того, відрізняючі ознаки нового біоенергетичного фермерського комплексу, характерне їх виконання та розміщення надають пропонованому комплексу нових властивостей, а саме підвищують енергопродуктивність та ефективність процесу отримання енергії, отже відповідають критерію "суттєві ознаки". Техніко-економічні та екологічні переваги нового технічного рішення полягають в тому, що при використанні біоенергетичного комплексу більш повно використовують поновлювані джерела енергії, підвищують енергопродуктивність комплексу, а також досягають вищої, в порівнянні із прототипом, рентабельності процесу з отриманням біогазу стабільно якісного складу. На фіг. схематично зображено біоенергетичний фермерський комплекс для виробництва електроенергії. Біоенергетичний фермерський комплекс містить біогазову установку з ферментером 1, заглибленим в камеру 2, на дні якої сформовано теплопровідну пористу засипку 3 з гравію. Для покращення теплоізоляції корпуса ферментера 1 поверх засипки 3 формують слабо газопроникний шар 4 із глини. В масив засипки 3 вмонтовано систему регістрів труб 5, перфорованих в межах засипки вікнами 6 для подачі через них при допомозі помпи 10 повітря і для одночасного підігріву засипки 3 та ферментера 1. У комплекс введено також вітрогенератор 7 з блоком 8 генерування електроенергії, який сполучений з електронагрівачем 9, розміщеним в засипці 3. Для завантаження, а також для відведення біосировини, в якій пройшов процес ферментації, використовують кільцевий короб 11, вмонтований з відповідними секціями у верхній частині корпуса ферментера 1. Отриманий біогаз, який накопичується в плаваючому газгольдері 12, відводиться через патрубок 13 по газоходу 14 в блок 8 генерування електроенергії, надлишок якої подають споживачу. Працює біоенергетичний фермерський комплекс наступним чином У ферментер 1 через короб 11 завантажують біосировину, наприклад відходи тваринницької ферми. При працюючому вітрогенераторі 7 при допомозі електронагрівача 9, що живиться від блоку 8, підігрівають пористу теплопровідну засипку 3, сформовану в камері 2. Помпою 10 закачують у трубу 5 повітря, яке виходить із перфораційних вікон 6 та нагрівається, в основному, за рахунок теплообміну із засипкою 3, також за рахунок безпосереднього контакту з електронагрівачем 9. Стабілізації температури сприяє також слабо газопроникний шар 4, який сформований у вер хній частині камери 2 та навколо корпусу вер хньої частини ферментера 1 та ви ще рівня завантаженої біосировини. Для підтримання необхідного температурного режиму проходження процесу ферментації на належному стабільному рівні, наприклад, 37-53°С, як того вимагає процес ферментації біосировини у ферментері 1, здійснюють регулювання подачі холодного повітря в засипку 3, температурний контроль ведуть при допомозі здавачів (на фіг. не показані), встановлених у засипці 3 та в ємності ферментера 1. Це сприяє ефективній передачі тепла біогазовому ферментеру 1 за рахунок кращої акумуляції цього тепла в засипці 3. Одночасно на виході патрубка 13 контролюють склад біогазу, що накопичується у газгольдері 12, що є основним показником для регулювання подачі повітря у засипку. Після використання на власні потреби електроенергії, виробленої комплексом, (при цьому можливим є також живлення помпи 10 від вітрогенератора 7) її надлишок подають споживачеві. Частину енергетичного біогазу від газоходу 14 направляють на утилізацію, наприклад, для отримання теплої води. Таким чином, наявність в біоенергетичному комплексі вітрогенератора з електронагрівачем дозволяє системі ефективно випродукувати тепло на власні потреби для роботи комплексу, та яке необхідне для підтримання стабільної температури проходження процесу ферментації. Техніко-економічні та екологічні переваги технічного рішення полягають в тому, що при використанні пропонованого біоенергетичного комплексу підвищуються енергопродуктивність та рентабельність процесу ферментації біосировини, стабілізується вихід біогазу, а також більш повно використовуються поновлювані джерела енергії. Отже, пропоноване технічне рішення дозволяє виконати поставлену задачу. Література: 1. Деклараційний патент України №56592 А, МПК 7 Е21F17/16, F23G5/34. Спосіб формування біоенергокомплексу // Оп убл. 15.05.2003р., Бюл. Пром. власн. - №5. 2. Заявка України на винахід №2003087513 від 11.08.2003. Біоенергетичний комплекс. - прототип.