ТЕПЛОВОЙ НАСОС В БИОГАЗОВОЙ УСТАНОВКЕ

Мовсесов Г. Е., Институт механизации животноводства Украинской академии аграрных наук, Запорожье, Украина

Цель работы — снижение энергоемкости установок для производства биогаза путем применения теплового насоса и повышения степени утилизации тепла сброженной биомассы.

Предлагаемая установка показана на рисунке (Пат. 14488, Україна. Установка для вироблення біогазу. Опубл. 25.04.97, Бюл. № 2).

Схема биогазовой установки с тепловым насосом:
1 — метантенк; 2 — противоточный теплообменник; 3, 4 — входные устройства; 5, 6 — выходные устройства; 7 — испарительный блок; 8 — конденсационный блок; 9 — тепловой насос; 10 — теплообменный кольцевой контур; 11 — дроссельный клапан; 12 — бак-аккумулятор; 13 — теплообменник

Исходная биомасса (например, навоз, помет и др.) с температурой 10–15 °С подается на вход 3 противоточного теплообменника 2, где нагревается движущейся сброженной биомассой, поступающей из метантенка 1 и имеющей температуру 33–55 °С. Сброженная биомасса отдает исходной часть тепла, определяемую конструктивными особенностями теплообменника и процессами теплообмена. Температура исходной биомассы на выходе из аппарата превышает температуру на выходе сброженной биомассы. В испарительном блоке 7 теплового насоса 9 сброженная масса, охлаждаясь, отдает остаточное тепло рабочему теплоносителю. Далее эта масса направляется в хранилище и используется как удобрение.

Отобранное тепло тепловым насосом 9 через кольцевой контур 10, теплообменный конденсационный блок 8 нагревает исходную биомассу до температуры анаэробного процесса, что обеспечивает его стабильное протекание в метантенке.

Избыточная тепловая энергия может накапливаться в баке-аккумуляторе 12 с теплообменником 13 и использоваться для получения горячей воды, идущей на термостатирование метантенка или бытовые нужды.

Были проведены экспериментальные исследования биогазовой установки для сбраживания навоза производительностью 40 т/сут с применением противоточного теплообменника. Температура исходной биомассы составляла 10 °С, сброженной — 40 °С.

Установлено, что на выходе противоточного теплообменника сброженный навоз имел температуру 21 °С, а исходный — 29 °С. Перед подачей исходного навоза в метантенк его температуру повышали до 40 °С с помощью водяного теплообменника (температура воды 60–70 °С).

Введение в биогазовую установку теплообменного кольцевого контура с тепловым насосом (например, теплохолодильной установки ТХУ-14) позволяет нагреть исходный навоз от 29 до 40 °С за счет сброженного как источника низкопотенциального тепла.

Разработанная биогазовая установка (с противоточным теплообменником и тепловым насосом) обеспечивает значительное снижение энергопотребления (на 50–80 %). Она может быть использована для переработки различных органических отходов: навоза, помета, растительных остатков, осадков хозяйственно-бытовых сточных вод и др.

HEAT PUMP AS AN ELEMENT OF A BIOGAS PRODUCTION PLANT

Movsesov G. E., Institute for Mechanization of Animal Husbandry, Ukrainian Academy of Agrarian Sciences, Zaporizhzhya, Ukraine

The paper describes the study seeking to decrease the energy intensity of biogas production plant through the use of a heat pump in order to increase the efficiency of heat recovery from the fermented biomass.

Главная страница

Сведения об авторах

Мовсесов Гарри Ервандович, канд. техн. наук, ст. науч. сотр., Институт механизации животноводства Украинской академии аграрных наук, ул. Энтузиастов, 14, Запорожье, 69017, Украина. Тел./факс (0612) 286-53-23. E-mail

Последние изменения внесены 23.08.08