Екобіоенергокомплекс

1 Екобюенергокомплекс, який містить реактор з герметичним теплоізольованим корпусом з заправною горловиною у верхній частині і зливним патрубком у нижній, еластичну мембрану з жорстким центром, яка герметизує корпус, пристрій перемішування субстрату, з'єднаний з мембраною і корпусом, гелюсистему нагрівання субстрату, яка містить сонячний приймач, розміщений зовні корпусу і зв'язаний з теплообмінником - трубчатим металевим змійовиком, розташованим у площині реактора і акумулятор тепла, який відрізняється тим, що жорсткий центр мембрани обладнаний штоком з кінцевою втулкою, а пристрій перемішування виконано у вигляді набору ланцюгів, пропущених через втулку і закріплених кінцями на внутрішній поверхні корпусу, причому нижні гілки ланцюгів охоплені і прикріплені до сітки ниток з біологічно стійкого матеріалу, сонячний приймач виконаний у вигляді плоского гелі о колектора типу "гарячий ящик" і розташований з нахилом під визначеним кутом до горизонту, акумулятор тепла теплоізольована ємність з водою розташована зовні реактора вище рівня верхнього краю гелюколектора, а в нижній частині корпусу міститься додатковий теплообмінник, зв'язаний гідравлікою зі змійовиком і акумулятором тепла, який обладнаний резистивним нагрівачем 2 Екобюенергокомплекс за п 1, який відрізняється тим, що втулка має зігнуту півтороїдальну форму і з'єднана зі штоком перемичками з напрямними отворами для ланцюгів, а ланцюги закріплені біля верхнього краю корпусу 3 Екобюенергокомплекс за п 1, який відрізняється тим, що як сітка ниток з біологічно стійкого матеріалу застосована рибальська капронова сіть 4 Екобюенергокомплекс за п 1, який відрізняється тим, що додатковий теплообмінник виконаний плоским з гофрами і встановлений площиною з нахилом униз, а трубопровід до нього від акумулятора тепла пропущений у реактор через верхню частину корпусу 5 Екобюенергокомплекс за п 1, який відрізняється тим що гелюсистема обладнана байпасною трубопровідною ЛІНІЄЮ З вентилями для можливості відключення зовнішньої частини гелюсистеми, причому усі вентилі встановлені зовні корпусу 6 Екобюенергокомплекс за п 1, який відрізняється тим, що ПІДВІД енергії до електричного нагрівача може бути здійснений від вітроелектричної установки, обладнаної акумуляторною батареєю Винахід відноситься до переробки та утилізації органічних ВІДХОДІВ і може бути застосований, наприклад, для анаеробного зброджування гною та енергозабезпечення фермерських господарств ВІДОМІ малі установки для одержання бюгазу з органічних ВІДХОДІВ (див Патенти Германії № 287470, № 287471 С02 F11/04, С02 F 3/28 опубл РЖ ИСМ № 1 - 1993), які містять реактор з сумісною гнучкою ємністю (газгольдером), ЗОВНІШНІЙ каркас, пристрій перемішування субстрату, виконаний у вигляді закріпленого в основі реактору стояка з направляючими елементами, з якими має можливість взаємодії спіральне змішувальна направляюча труба, з'єднана з мішалкою та верхньою частиною гнучкої ємності і каркасом Ознаки, співпадаючі с існуючими ознаками екобюенергокомплексу, який заявляється реактор, гнучка ємність (газгольдер), реактор, з'єднаний з газгольдером, пристрій перемішування, з'єднаний з реактором і верхньою частиною гнучкої ємності Відомий, прийнятий в якості прототипу, ферментатор-газгольдер (див авт свідоцтво № CO (О о> Ю 51963 1583367 C02 F 3/28, C02 F11/04 опубл РЖ ИСМ № 11-1990г), який містить реактор з герметуючим теплоізольованим корпусом, з заправочною горловиною у верхній частині і зливним патрубком у нижній, еластичну мембрану з жорстким центром, яка герметизує корпус, пристрій перемішування субстрату, з'єднану з мембраною і корпусом, гелюсистему нагрівання субстрату, яка містить сонячний приймач, розміщений зовні корпуса, зв'язаний з теплообмінником - трубчатим металевим змійовиком, розміщеним у площині реактору і акумулятор тепла, причому пристрій перемішування виконано у вигляді плоскої спіралі, корпус реактора виконаний подвійним і містить кришку, яка утворює з мембраною герметичну ємність, яка виконує роль акумулятора теплоти фазового переходу з теплоносієм, наприклад, парафіном, теплообмінник заповнений теплоносієм, наприклад, металевим натрієм, а сонячний приймач організований горизонтальною прямою зорому патрубку з закріпленою по його краям у рухомих кронштейнах лінзою з ЛІНІЙНИМ фокусом Ознаки, які співпадають с існуючими ознаками екобюенергокомплекса, який заявляється реактор з герметичним теплоізольованим корпусом, з заправочною горловиною у верхній частині і зливним патрубком у нижній, еластична мембрана з жорстким центром, яка герметизує корпус, пристрій перемішування субстрату, з'єднаний з мембраною і корпусом, геліосистема нагрівання субстрату, яка містить сонячний приймач, розміщений зовні корпуса, зв'язаний з теплообмінником - трубчатим змійовиком, розміщеним в площині корпусу і акумулятор теплоти Причини, які перешкоджають одержати потрібний результат У відомому ферментаторі-газгольдері - як пристрій перемішування використана плоска металева спіраль, з'єднана з днищем корпуса Окрім того, що технологія виготовлення її складна і дорога, а матеріал повинен бути якісний, вона не підлягає підрегулюванню в процесі експлуатації, втрачає свої характеристики, а її заміна чи ремонт потребує зпорожніння реактора, що знижає його ефективність Застосування спеціальної гелюсистеми нагрівання з акумулятором теплоти, утвореним в порожнинах подвійного корпусу і ємності між кришкою та мембраною, з ЗОВНІШНІМ нестандартним вакуумованим колектором с фіксуючим пристроєм і теплоносіями з фазовим переходом і металевого, не тільки ускладнює і удорожчує конструкцію, але й значно знижає надійність конструкції та рівень еколопчності процесу ферментації у даному ферментаторі-газгольдері, без забезпечення неперервної роботи у безсонячні дні В основу винаходу покладено задачу спрощення конструкції ферментатора-газгольдера з підвищенням її надійності, еколопчності і розширення функціональних можливостей з ціллю утворення дешевого автономного малого екобюенергокомплексу, незалежного від традиційних джерел енергії Сутність винаходу складається в тому, що в екобюенергокомплексі, який містить реактор з герметичним теплоізольованим корпусом із заправочною горловиною у верхній частині і зливним патрубком у нижній, еластичну мембрану з жорстким центром, яка герметизує корпус, пристрій перемішування субстрату, з'єднаний з мембраною і корпусом, гелюсистему нагрівання субстрату, яка містить сонячний приймач, розміщений зовні корпусу і зв'язаний з теплообмінником-трубчатим металевим змійовиком, розташованим в площині реактора, акумулятор теплоти, по узгодженню з винаходом, жорсткий центр мембрани споряджений штоком з кінцевою втулкою, а пристрій перемішування виконано у вигляді набору ланцюгів, пропущених через втулку і закріплених кінцями на внутрішній поверхні верхнього краю корпусу, сонячний приймач являє собою плоский водяний гелюколектор типу "гарячий ящик", розташований з нахилом під визначеним кутом до горизонту, акумулятор теплоти - теплоізольована ємність з водою, розташована зовні реактора вище рівня верхнього краю гелюколектору, а в нижній частині корпусу розміщений додатковий теплообмінник, зв'язаний за допомогою гідравліки зі змійовиком і акумулятором теплоти, обладнаний електричним резистивним нагрівачем, причому втулка має зогнуту півтораідальну форму і з'єднана зі штоком перемичками з направляючими отворами для ланцюгів, нижні вітки яких охоплені і приєднані до сітки ниток з біологічно стійкого матеріалу, наприклад, рибальської капронової СІТІ, додатковий теплообмінник виконаний плоским з гофрами і встановлений площиною з нахилом вниз, а трубопровід до нього від акумулятора теплоти пропущений у реактор через верхню частину корпусу, геліосистема обладнана баипасною ЛІНІЄЮ З вентилями для можливості відключення зовнішньої частини гелюсистеми, причому усі вентилі встановлені зовні корпусу і ПІДВІД енергії до електричного нагрівача може бути здійснений від вітроелектричної установки, яка обладнана акумуляторною батареєю Розкриваючи причино - слідчий зв'язок між суттєвими ознаками екобюенергокомплексу, який заявляється і технічними результатами, необхідно ВІДМІТИТИ Обладнання жорсткого центру мембрани простим вузлом-штоком з втулкою, дало можливість виконати перемішувальний пристрій у вигляді набору стандартних ланцюгів, закріплених на внутрішній поверхні верхнього краю корпусу, спростило пристрій, підвищило надійність та якість перемішування з можливістю широкого регулювання глибини і якості перемішування субстрату шляхом підбора типу, КІЛЬКОСТІ ланцюгів та їх довжини, без спорожнення реактора Частково ланцюги мають можливість самоочищуватися у направляючих отворах втулки при переміщеннях мембрани Оснащення нижніх гілок ланцюгів сіткою ниток з біологічно стійкого матеріалу дозволяє не тільки підвищити якість перемішування субстрату, але і якість метаногенезу за рахунок підвищеної іммобілізації мікроорганізмів його утворюючих Застосу 51963 вання стандартної капронової рибальської СІТІ спрощує і здешевлює конструкцію Застосування гелюводонагрівальної системи з серійно виготовленим стандартним плоским гелюколектором типу "гарячий ящик" і водяного акумулятора теплоти, встановленого вище верхнього краю гелюколектора, дозволило організувати гелюсистему з природною циркуляцією води, як у зовнішньому гелюконтурі, так і усередині реактора Гелюколектор може бути збірний з кількох модулів-гелюколекторів, а акумулятор теплоти потрібної ємності в залежності від сонячної активності місцезнаходження екобюенергокомплексу і розміщені вони зовні автономно Реактор може бути встановлений у закритому господарському приміщенні чи підвалі, що дозволяє, як доказує досвід авторів, заощадити до 40% тепла, необхідного для нагрівання субстрату у зимовий період Теплоносій у гелюсистемі - звичайна вода, субстрат складається з 82 - 95% води і навіть деякі порушення герметичності вузлів, трубопроводів, стиків не порушують природний мікробіологічний процес в реакторі, екологія не страждає, причому гелюсистема може бути задіяна, наприклад, у фермерському господарстві для одержання гарячої води і цілей опалення Встановлений у нижній частині корпусу площиною з нахилом униз, щоб не було застійних зон субстрату, додатковий теплообмінник, обладнаний електричним резистивним нагрівачем, дозволяє здійснювати підігрів субстрату по внутрішньому контуру гелюсистеми найекономічним чином У дні з достатньою сонячною активністю електричний нагрівач не відключається, наприклад у Миколаївській області з березня по жовтень реактор працює тільки за рахунок сонячної енергії При відсутності сонячної активності рано навесні, зимою при плюсових температурах навколишнього середовища і пізно восени нагрівач включається вночі, причому періодично, догріваючи підігріту сонцем воду до необхідної температури Зимою при мінусових температурах обігрів здійснюється електричним нагрівачем також періодично, т ч обладнання гелюсистеми байпасною ЛІНІЄЮ з вентилями дозволяє здійснювати природну циркуляцію за рахунок відключення зовнішньої частини гелюсистеми, тільки усередині теплоізольованого корпусу реактора, причому у цілях теплоекономм байпасний трубопровід також може бути розміщений усередині реактора Здійснення можливості підводу енергії до електричного нагрівача від вітроелектричної установки (ВЕУ), оснащеної акумуляторною батареєю, дозволяє відмовитися від традиційних джерел енергії, як у процесі отримання бюгазу та добрив в реакторі, так і в особистому господарстві, наприклад, фермерському Таким чином, сукупність ознак дозволяє за рахунок спрощення конструкції, застосування стандартних серійно випускаємих у Україні вузлів і апаратів підвищити надійність пристрою, розширити його функціональні здібності, тобто створити працездатний малий бюенергокомплекс незалежний від традиційних енергоносіїв, необхідний для фермерських господарств та серійний випуск яких може бути здійснений силами малих підприємств Сутність винаходу пояснюється кресленнями На фіг 1 зображено загальний вид екобюенергокомплексу з принциповою гідравлічною схемою гелюсистеми нагрівання субстрату На фіг 2 - переріз А - А Екобюенергокомплекс складається з реактора 1 з герметичним тепло-ізольованим корпусом 2 з заправочною горловиною подачі ВІДХОДІВ 3, зливним патрубком зброджуваної маси 4, патрубком відведення бюгазу 5, герметичну мембрану 6 з жорстким центром 7 Усередині реактора встановлений перемішуючий пристрій, який складається з набору ланцюгів 8, пропущених через втулку 9 та з'єднаних кінцями 10 в області верхнього краю корпуса 2 Втулка 9 має округлену, наприклад, півтораідальну форму, з'єднану з направляючими отворами 12 для ланцюгів 8, а також шток 11, який приєднаний до жорсткого центру 7 мембрани 6 Гілки ланцюгів 8 можуть бути обладнані додатковими, наприклад, стягуючими елементами 13, а нижні гілки 14 охоплені сіттю з біологічно стійкого матеріалу, наприклад, рибальською капроновою сіттю 15, яка прикріплена у вузлах 16 до ланцюгів, наприклад, прив'язаний тією ж капроновою ниткою Зовні реактора 1 розміщений водяний гелюколектор 17 типу "гарячий ящик", встановлений з напрямком на південь під визначеним кутом до горизонту а°, він може бути збірним з кількох стандартних модулів-колекторів і акумулятор теплоти 18 у вигляді теплоізольованої ємності з водою, яка встановлена вище верхнього краю гелюколектора на деяку величину Н для забезпечення природної циркуляції води, в гелюсистемі підігріву субстрату, і обладнаний трубопроводами підводу холодної води і кранів відбору гарячої води для потреб господарства Реактор 1 може бути заглиблений у грунт, встановлений у приміщенні, де розташовані тварини чи в підвалі для скорочення тепловитрат У порожнині корпусу 2 розміщений внутрішній контур системи нагрівання, який складається з металевого теплообмінника - змійовика 19 з'єднаного з гелюколектором 17 підйомним трубопроводом 20 і додаткового плоского теплообмінника 21, виконаного з гофрами і розташованого площиною з нахилом униз, зв'язаного гідравлікою спускним трубопроводом 22 з акумулятором теплоти 18 Підйомний трубопровід 20 і спускний з'єднані байпасною ЛІНІЄЮ - трубопроводом 23 Зовні на трубопроводах встановлені, принаймні, три вентилі 24,25,26 В теплообміннику 21 встановлений електричний резистивний нагрівач 27 (ТЕН), який має можливість одержувати енергію від вітроелектричної установки 28, яка обладнана акумуляторною батареєю, ном Екобюенергокомплекс працює наступним чи В заправочну горловину 3 реактора 1 загружається органіка, яка переробляться, поступаючи до внутрішньої порожнини корпуса 2, де відбувається анаеробне зброджування маси Внаслідок зброджування виділяється бюгаз, який заповнює підмембрану порожнину і по мірі 51963 зростання тиску бюгазу відбувається поступове вертикальне переміщення мембрани 6 з жорстким центром 7 При цьому втулка 9 закріплена на штоку 11, підіймаючись разом з мембраною б пропускає ланцюги 8 через себе, підіймаючи угору і верхні і нижні 14 гілки ланцюгів, разом с сіткою 15 Накопичений газ під розрахованим тиском може зберігатися під мембраною 6, а при необхідності подається через патрубок 5 до споживача При цьому відбувається спускання мембрани 6 і ВІДПОВІДНО втулки 9 з ланцюгами 8 Таким чином, втулка 9 чинить зворотно-поступальні рухи, тим самим змінює кути нахилу гілок ланцюгів 8 до горизонту, здійснюючи перемішування субстрату і порушуючи поверхневий корковий шар його Сітка 15, окрім того, що підвищує якість перемішування, сприяє імобілізацм мікроорганізмів, які здійснюють процес метаногенезу При цьому підігрів субстрату здійснюється віддачею тепла циркулюючої гарячої води у гелюсистемі Сонячні промені, коли попадають на гелюколектор 17, нагрівають в ньому воду і гаряча вода, піднімаючись по трубопроводу, попадають в акумулятор тепла 18, а більш холодна вода по спускній трубі 22 через теплообмінник 21, змійовик 19 по ПІДЙОМНІЙ 20 поступає до нижньої частини гелюколектору 17 Таким чином, відбувається циркуляція води и віддача внутрішнім контуром гелюсистеми тепла субстрату електричний нагрівам 27 не підключений, вентиль 26 замкнений 8 При нестачі сонячної активності рано навесні, пізно восени чи взимку при плюсових температурах зовнішнього повітря, нагрівач включається тільки вночі, періодично догріваючи підігріту сонцем воду до номінальної температури, вентиль 26 замкнений Взимку при мінусових температурах зовні і в безсонячні дні, закриваються вентилі 24, 25 а вентиль 26 відкритий Включається електронагрівач 27 і гаряча вода циркулює усередині корпуса 2 через теплообмінник 21, змійовик 19, причому з ціллю теплоекономм байпасний трубопровід 23 може бути розташований усередині корпуса 2 реактору 1, а решта повинні мати мінімальну довжину, і теплоізольований При наявності вітру електричний нагрівач 27 може отримувати енергію від вітроелектричної установки 28, обладнаної акумуляторною батареєю і підключеної до електроспоживачів господарства Винахід дозволяє підвищити надійність і ефективність утилізації ВІДХОДІВ сільськогосподарського виробництва, економічність і продуктивність і внаслідок цього знизити вартість бюгазу та одержуємих органічних добрив Використання енергії сонця та вітру при одержанні бюгазу і екологічно чистого добрива, спільне комплексне їх використання, дозволяє наблизитись до екологічно чистого автономного енергокомплексу сільскогосподарьского виробництва та життя, наприклад, тваринницькій фермі 51963 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71 10