Біогазова установка з тепловим насосом

Реферат: Біогазова установка з тепловим насосом містить тепловий насос, конденсатор та випарник, резервуар-реактор, трубу споживача, два трубопроводи, один з яких містить теплообмінний контур теплового насоса, оглядові вікна, трубопровід для подачі і видалення субстрату та трубопровід для обігрівання резервуара-реактора з запірно-регулювальною арматурою та циркуляційними насосами. Додатково введено захисну газорозподільну решітку, блок підготовки субстрату, циркуляційний насос субстрату, перший та другий циркуляційні насоси етиленгліколю. UA 101177 U (54) БІОГАЗОВА УСТАНОВКА З ТЕПЛОВИМ НАСОСОМ UA 101177 U UA 101177 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі біоенергетики, а саме до пристроїв анаеробного бродіння субстрату і може бути застосована для отримання біогазу, а також зменшення забруднення навколишнього середовища. Відома біогазова установка [Патент України № 52714, М.кл. C02F 11/04, опубл. 10.09.2010. Бюл. №17] містить резервуар, що накритий утеплювачем, трубу споживача, вертикальну пропелерну мішалку на пустотілому валу, над якою розміщений бункер завантаження з шиберною засувкою, та захисну газорозподільну решітку, під вертикальною пропелерною мішалкою розташовано отвір для видалення відпрацьованого субстрату, який шарнірно закрито шиберною засувкою в нижній частині установки, трубу споживача обладнано краном, резервуар обмотано електричним нагрівальним кабелем із терморегулятором, всередині та ззовні резервуара влаштовано сенсори температури, які з'єднані з аналоговим модулем вводу та через проміжний інтерфейс з комп'ютером, до якого підключено цифро-аналоговий перетворювач і терморегулятор. Недоліком такої біогазової установки є те, що нагрівання біомаси відбувається використовуючи електричну енергію за завищеною ціною встановленою виробником, що призводить до втрати зайвих коштів на завищені тарифи та зниженню доцільності використання з економічної точки зору. За прототип вибрано біогазову установку з тепловим насосом [Патент України № 67819, МПК C02F 11/04, опубл. 12.03.2012. Бюл. №5], що містить конденсатор та випарник, резервуарреактор з газгольдером та шахтами завантаження біомаси, резервуар-реактор оснащений трубами споживача, бак-акумулятор, два трубопроводи, один з яких сполучає бак-акумулятор з біогазовим реактором, в подальшому трубопровід для подачі та видалення субстрату, а другий бак-акумулятор - з тепловим насосом, в подальшому трубопровід для обігрівання резервуарареактора, холодильну камеру, в якій розміщений теплообмінний контур теплового насоса, резервуар-реактор закритий ковпаком, який встановлений з можливістю руху по напрямних, манометр, що розташований в ковпаку, провальні колосникові решітки в резервуарі з вмонтованим нагрівником з можливістю зміни гідравлічного опору за допомогою регулятора, причому провальні колосникові решітки розташовані в резервуарі-реакторі і ділять його на три секції, кожна з яких має оглядові вікна, шахту завантаження біомаси з заслінками, труби споживача, перший та другий трубопроводи, в подальшому трубопровід для подачі та видалення субстрату і трубопровід для обігрівання резервуара-реактора, які поєднані в одну мережу і з'єднані з кожною секцією резервуара-реактора, крім того в нижній частині резервуарареактора розміщена ємність для збору біодобрив з заслінкою, причому провальні колосникові решітки з'єднані з резервуаром-реактором за допомогою шарнірів та кінематично зв'язані з віброактиватором, перший та другий трубопроводи складаються з циркуляційного насоса, запірно-регулювальної арматури, спускника та повітроспускника. Недоліком прототипу є великі тепловтрати у зовнішнє середовище та залежність системи теплопостачання від джерела теплової енергії - холодильної камери. За рахунок зміни конструктивної схеми з'єднання елементів і конструкції біогазової установки, використання в якості джерела теплової енергії теплового насоса, досягається можливість збільшення енергоефективності процесу бродіння біомаси. Поставлена задача вирішується тим, що в біогазову установку з тепловим насосом, яка містить тепловий насос, конденсатор та випарник, резервуар-реактор, трубу споживача, два трубопроводи, один з яких містить теплообмінний контур теплового насоса, оглядові вікна, трубопровід для подачі та видалення субстрату та трубопровід для обігрівання резервуарареактора з запірно-регулювальною арматурою та циркуляційними насосами, згідно з корисною моделлю, введено захисну газорозподільну решітку, блок підготовки субстрату, циркуляційний насос субстрату, перший та другий циркуляційні насоси етиленгліколю, трубопровід для подачі та видалення субстрату з'єднує блок підготовки субстрату з резервуаром-реактором і містить циркуляційний насос субстрату та трубу для видалення субстрату, трубопровід для обігрівання резервуара-реактора, що з'єднує тепловий насос з резервуаром-реактором і містить перший циркуляційний насос етиленгліколю, причому теплообмінний контур теплового насоса містить другий циркуляційний насос етиленгліколю, а резервуар-реактор містить отвір для видалення субстрату та обмотаний обігрівальним трубопроводом. Пристрій містить (див. креслення) резервуар-реактор 1, який обмотано обігрівальним трубопроводом 6, вкрито утеплювачем 2 та заглиблено в ґрунт, всередині якого встановлено вертикальну пропелерну мішалку 5, блок підготовки субстрату 14, тепловий насос 17. У верхній частині резервуара-реактора 1 розміщено захисну газорозподільну решітку 9, оглядове вікно 8 вкрите кришкою з утеплювачем 7, трубу споживача 10 із запірно-регулювальною арматурою 3. У нижній частині резервуара-реактора 1 розташовано отвір для видалення субстрату 4. До 1 UA 101177 U 5 10 15 20 25 30 резервуара-реактора 1 та до блоку підготовки субстрату 14 під'єднано трубопровід подачі та видалення субстрату 13 з запірно-регулювальною арматурою 3, циркуляційним насосом субстрату 12 та трубою для видалення субстрату 11, а до обігрівального трубопроводу 6 резервуара-реактора 1 під'єднано трубопровід обігрівання субстрату 15 з першим циркуляційним насосом етиленгліколю 16 та запірно-регулювальною арматурою 3. Тепловий насос 17 складається з випарника 18, запірно-регулювальної арматури 3, конденсатора 20 та компресора 19 та містить теплообмінний контур теплового насоса 21 з запірно-регулювальною арматурою 3 та другим циркуляційним насосом етиленгліколю 22. Пристрій працює наступним чином. Субстрат надходить з блоку підготовки субстрату 14 за допомогою циркуляційного насосу субстрату 12 трубопроводом подачі та видалення субстрату 13, який виконано з поліетиленових труб, до резервуар-реактора 1, який вкрито утеплювачем 2 для запобігання тепловтратам, всередині якого встановлено вертикальну пропелерну мішалку 5 для перемішування субстрату, щоб забезпечити рівномірне прогрівання за допомогою обігрівального трубопроводу 6, яким обмотано резервуар-реактор 1. Крім того трубопровід подачі та видалення субстрату 13 забезпечує видалення відпрацьованого субстрату з резервуар-реактора 1 через отвір видалення субстрату 4 до труби видалення субстрату 11 з допомогою циркуляційного насоса субстрату 12. При цьому регулювання з допомогою запірнорегулювальної арматури 3 забезпечує зміну напряму руху субстрату по трубопроводу подачі та видалення субстрату 13. Резервуар-реактор 1 містить оглядове вікно 8 для візуального контролю процесу бродіння, яке вкрито кришкою з утеплювачем 7. Тепловий насос 17, який складається з випарника 18, запірно-регулювальної арматури 3, конденсатора 20, компресора 19, забезпечує процес перетворення низькопотенціальної енергії в високопотенціальну енергію, яка в подальшому подається в резервуар-реактор 1 трубопроводом обігрівання субстрату 15 до обігрівального трубопроводу 6 для підтримання термостабілізації процесу ферментації всередині біогазової установки, при цьому трубопроводи виконані з поліетиленових труб в яких циркулює розчин етиленгліколю за допомогою першого циркуляційного насоса етиленгліколю 16 та регулюється запірно-регулювальною арматурою 3 в трубопроводі обігрівання субстрату 15. Відбір низькопотенціальної енергії тепловим насосом 17 відбувається через теплообмінний контур теплового насоса 21, який занурений в ґрунт, з допомогою другого циркуляційного насосу етиленгліколю 22 і регулюється запірно-регулювальною арматурою 3. Теплообмінний контур теплового насоса 21 виконано з поліетиленових труб. Біогазова суміш утворена внаслідок процесу ферментації в біогазовій установці надходить через захисну газорозподільну решітку 9 до труби споживача 10 і регулюється запірно-регулювальною арматурою 3, звідки і відбирається на потреби споживача. 35 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 50 Біогазова установка з тепловим насосом, яка містить тепловий насос, конденсатор та випарник, резервуар-реактор, трубу споживача, два трубопроводи, один з яких містить теплообмінний контур теплового насоса, оглядові вікна, трубопровід для подачі і видалення субстрату та трубопровід для обігрівання резервуара-реактора з запірно-регулювальною арматурою та циркуляційними насосами, яка відрізняється тим, що в неї введено захисну газорозподільну решітку, блок підготовки субстрату, циркуляційний насос субстрату, перший та другий циркуляційні насоси етиленгліколю, трубопровід для подачі та видалення субстрату з'єднує блок підготовки субстрату з резервуаром-реактором і містить циркуляційний насос субстрату та трубу для видалення субстрату, трубопровід для обігрівання резервуара-реактора, що з'єднує тепловий насос з резервуаром-реактором і містить перший циркуляційний насос етиленгліколю, причому теплообмінний контур теплового насоса містить другий циркуляційний насос етиленгліколю, а резервуар-реактор містить отвір для видалення субстрату та обмотаний обігрівальним трубопроводом. 2 UA 101177 U Комп’ютерна верстка М. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3