початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2284967

Біоенергетичних ВСТАНОВЛЕННЯ ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА БІОГАЗУ

Ім'я винахідника: Осмонов Орозмамат Мамасаліевіч (RU); Ковальов Дмитро Олександрович (RU)
Ім'я патентовласника: Державна наукова установа Всеросійський науково-дослідний інститут електрифікації сільського господарства (ГНУ ВІЕСХ) (RU)
Адреса для листування: 109456, Москва, 1-ий Вишняківська пр-д, 2, ГНУ ВІЕСХ, О.В. Голубєвої
Дата початку дії патенту: 2005.06.03

Винахід відноситься до сільського господарства, а саме до установок для переробки органічних відходів сільськогосподарського виробництва в анаеробних умовах, і може бути використано для виробництва біогазу. Біоенергетична установка містить метантенк з водяною сорочкою, теплоізоляцією, мішалкою, завантажувальним і вивантажувальним патрубками, трубопроводи подачі біогазу і газгольдер. Установка забезпечена геліоколекторів, бойлером і двигуном Стірлінга у вигляді термомеханічного генератора з розташованої з боку днища двигуна біогазової пальником, яка з'єднана з трубопроводом для подачі біогазу з газгольдера. У двигуні Стірлінга теплова енергія спалюваного в біогазової пальнику біогазу перетворюється в електричну енергію і використовується для обігріву сбраживаемой в метантенке біомаси до необхідної температури і забезпечення безперервної роботи системи в періоди відсутності надходження сонячного випромінювання. Винахід забезпечує автономне енергопостачання локальних споживачів в сільській місцевості з комбінованим використанням енергії сонячного випромінювання і енергії біомаси.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до сільського господарства, а саме до установок для переробки органічних відходів сільськогосподарського виробництва в анаеробних умовах, і може бути використано для виробництва біогазу з органічних відходів.

Відома установка для виробництва біогазу з органічних відходів, зокрема, передбачає для обігріву зброджуваного субстрату використання сонячної енергії та містить метантенк, сонячні колектори, теплообмінники, газгольдер, компресор, вентилі, котел, насоси, відстійник і регулюючі клапани (Амерханов Р.А., Бессараб А.С., Драганов Б.Х., Рудобашта С.П., Шишко Г.Г. Теплоенергетичні установки і системи сільського господарства. - М .: Колос-Прес, 2002 с.269, ріс.11.51).

Відомий і біоенергокомлекс, що містить метантенк, колектор сонячної енергії, нагрівач сбраживаемой маси (а.с. СРСР №1745707, БІ №25, 1992).

Відомий біоенергокомплекс з використанням сонячної енергії для обігріву сбраживаемой біомаси, що містить метантенк з системою завантаження і вивантаження біомаси, сонячний колектор з трубопроводами (а.с. СРСР №1527191, 06.07.1987).

Найбільш близьким за технічною сутністю до пропонованого установці є біоенергетична установка, що містить метантенк з водяною сорочкою, теплоізоляцією, мішалкою, завантажувальним і вивантажувальним патрубками, трубопроводи для відведення біогазу, бойлер, трубопроводи подачі біогазу і газгольдер (а.с. №1733407, МКІ З 02 F 11/04, опубліковано 15.05.1992).

Недоліком відомого біоенергокомплекса є неможливість забезпечення стабільного обігріву зброджуваного субстрату і забезпечення гарантованого мінімуму енергопостачання локальних енергоспоживачів в умовах відсутності централізованого джерела електричної енергії, оскільки кількість теплоти, що надходить на землю з сонячним випромінюванням, різко коливається в залежності від місцевих кліматичних умов.

Завданням запропонованого винаходу є забезпечення стабільного обігріву зброджуваного субстрату і гарантованого мінімуму автономного енергопостачання локальних споживачів в умовах відсутності централізованого джерела електричної енергії.

В результаті використання запропонованого винаходу підвищується ККД і надійність роботи біоенергетичної установки для отримання біогазу в умовах відсутності централізованого джерела електричної енергії, з'являється можливість прямого перетворення теплової енергії спалюваного біогазу в електричну енергію і забезпечення гарантованого мінімуму енергопостачання локальних споживачів.

Вищевказаний технічний результат досягається тим, що біоенергетична установка, що містить метантенк з водяною сорочкою, теплоізоляцією, мішалкою, завантажувальним і вивантажувальним патрубками, трубопроводи для відведення біогазу, бойлер, трубопроводи подачі біогазу і газгольдер, забезпечена геліоколекторів, бойлером і двигуном Стірлінга у вигляді термомеханічного генератора з розташованої з боку днища двигуна біогазової пальником, яка з'єднана з трубопроводом для подачі біогазу з газгольдера, при цьому в двигуні Стірлінга теплова енергія спалюваного в біогазової пальнику біогазу перетворюється в електричну енергію і використовується для обігріву сбраживаемой в метантенке біомаси до необхідної температури і забезпечення безперервної роботи системи в періоди відсутності надходження сонячного випромінювання.

Виробляється двигуном Стірлінга у вигляді термомеханічного генератора електроенергія використовується частково для обігріву метантенка через бойлер, інша частина вироблюваної електричної енергії йде для забезпечення гарантованого мінімуму енергопостачання локальних споживачів.

Суть винаходу пояснюється фіг.1 і фіг.2.

На фіг.1 представлена ​​технологічна схема автономної енергетичної установки
для отримання біогазу та електричної енергії.

На фіг.2 представлена ​​конструкція термомеханічного генератора - двигуна Стірлінга
в поєднанні з біогазової пальником.

Установка містить газгольдер 1, трубопровід відведення біогазу 2, метантенк 3 з водяною сорочкою 4, мішалкою 5 і теплоізоляцією 6, завантажувальним 7 і вивантажувальним 8 патрубками, бак-акумулятор 9 і вентиль 10 гарячої води, плоский геліоколектор 11, трубопроводи води 12 і 13, бойлер 14, біогазову пальник 15 і трубопровід подачі біогазу 16, двигун Стірлінга 17 і систему електричного з'єднання 18.

Двигун Стірлінга, який є тепловим двигуном, виконаний у вигляді термомеханічного генератора, який на відміну від звичайного двигуна Стірлінга з робочим і витіснювальний поршнями (Кудрін О.І. Сонячні високотемпературні космічні енергодвігательние установки. Під ред. В.П.Белякова. - М .: Машинобудування, 1987. - 248 с.) має такі особливості:

• відсутність кривошипно-шатунного механізму і повна ізоляція обох торців циліндра, оскільки агрегат не містить ні шатунів, ні будь-яких інших важелів, пов'язаних з поршнями;
• робочий поршень тут замінений металевою діафрагмою.

Використовувана в біоенергетичної установки конструкція термомеханічного генератора в поєднанні з біогазової пальником представлена на фіг.2. і містить радіатор 19, обмотки 20 і якір 21 генератора, діафрагму 22, пружину 23, циліндр 24, витіснювач 25, охолоджуючий змійовик 26 і біогазову пальник 27.

Робочий цикл термомеханічного генератора повністю ідентичний циклу двигуна Стірлінга з робочим і витіснювальний поршнями, за винятком того, що тут витіснювач 25 приводиться в дію пружиною 23, розташованої між ним і корпусом циліндра 24. Замкнуте металевий циліндр, що містить робоче тіло двигуна, нагрівається з боку днища біогазової пальником 27 і охолоджується з зовнішньої сторони діафрагми 22, розташованої у верхній частині циліндра, охолоджуючим змійовиком 26 з радіатором 19. Металева діафрагма 22, що виготовляється з нержавіючої сталі і встановлена ​​в термомеханічному генераторі замість робочого поршня, переміщається в циліндрі 24 вгору і вниз. Ця діафрагма коливається під дією змінюється тиску робочого тіла в циліндрі. З діафрагмою жорстко пов'язаний якір (постійний магніт) 21, який здійснює коливальні рухи в обмотці 20 генератора, збуджуючи електричний струм. Необхідність установки пружини для приведення в дію витіснювача пояснюється тим, що діафрагма робить коливання з амплітудою, що не перевищує декількох міліметрів. Дія пружини, з'єднаної з витіснювачем, дає можливість системі совешаемое резонансні коливання при частоті, рівній частоті власних коливань системи. Частота коливань регулюється підбором пружини і рухомих мас, що дозволяє "підлаштуватися" під будь-яку частоту в системі електропостачання.

Робота біоенергетичної установки згідно з технологічною схемою, представленої на фіг.1, здійснюється наступним чином.

Вихідна біомаса у вигляді органічних відходів тваринництва через завантажувальний патрубок 7 завантажується в метантенк 3 з водяною сорочкою 4, мішалкою 5 і теплоізоляцією 6.

Необхідний температурний режим процесу анаеробного метанового зброджування біомаси в метантенке 3 забезпечується за допомогою перетвореної в теплову енергію в геліоколекторів 11 енергії сонячного випромінювання: нагрівається в геліоколекторів 11 і накопичується в баку-акумуляторі 9 вода через вентиль 10 гарячої води і трубопровід води 12 надходить у водяну сорочку 4 метантенка 3.

В процесі анаеробної бактеріальної деструкції органічних речовин біомаси в метантенке 3 виділяється біогаз, який через трубопровід відведення біогазу 2 надходить і накопичується в газгольдері 1.

Далі здійснюється утилізація одержуваного біогазу: частина одержуваного біогазу використовується шляхом безпосереднього спалювання в побутових опалювальних газових приладах; частина його йде в міру необхідності, в періоди відсутності надходження сонячного випромінювання, по трубопроводу для подачі біогазу 16 для спалювання в біогазової пальнику 15, розташованої з боку днища двигуна Стірлінга 17. У двигуні Стірлінга у вигляді термомеханічного генератора теплова енергія спалюваного в біогазової пальнику біогазу перетворюється в електричну енергію. Отримана таким чином електрична енергія через бойлер 14 і трубопроводи води 13 використовується для обігріву сбраживаемой в метантенке біомаси до необхідної температури і підтримування її в постійному режимі. Далі процес вироблення та використання біогазу та електроенергії триває, як зазначено вище.

З огляду на, що в даний час в умовах високої вартості виробництва і розподілу електроенергії особливу увагу привертають місцеві паливно-енергетичні ресурси, застосування біоенергетичної установки з двигуном Стірлінга у вигляді термомеханічного генератора може істотно підвищити рівень енергозабезпечення споживачів в умовах відсутності централізованого енергопостачання.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

Біоенергетична установка, що містить метантенк з водяною сорочкою, теплоізоляцією, мішалкою, завантажувальним і вивантажувальним патрубками, трубопроводи подачі біогазу і газгольдер, що відрізняється тим, що вона забезпечена геліоколекторів, бойлером і двигуном Стірлінга у вигляді термомеханічного генератора з розташованої з боку днища двигуна біогазової пальником, яка з'єднана з трубопроводом для подачі біогазу з газгольдера, при цьому в двигуні Стірлінга теплова енергія спалюваного в біогазової пальнику біогазу перетворюється в електричну енергію і використовується для обігріву сбраживаемой в метантенке біомаси до необхідної температури і забезпечення безперервної роботи системи в періоди відсутності надходження сонячного випромінювання.

Версія для друку
Дата публікації 03.12.2006гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів