Биогазовые установки

1. Установки для биогаза - зачем смешивать?
2. Установки для биогаза - используемые системы смешивания
3. Гидравлическое смешивание
4. Пневматическое перемешивание
5. суммирование

Высокая эффективность производства биогаза и метана на биогазовой установке зависит, прежде всего, от правильного смешивания содержимого бродильных чанов (бродильная жидкость). Это действие обеспечивает надлежащий контакт бактерий с субстратом.

Частым эффектом отсутствия надлежащего перемешивания внутри ферментера биогазовой установки является расслоение ферментационной смеси. В этом случае масса, содержащая метаногенные бактерии, накапливается в нижней части резервуара из-за более высокой плотности. В отличие от жидкой биомассы накапливается в своем верхнем слое.

Это способствует замедлению процесса разложения и образованию слоев, ограничивающих прохождение газов (слоев). Следует помнить, однако, что слишком сильное перемешивание содержимого реактора ферментации может отрицательно повлиять на микроорганизмы процесса ферментации из-за образования высоких сил сдвига и разрушения бактериальных колоний.

Установки для биогаза - зачем смешивать?

Есть несколько важных причин, по которым необходимо обеспечить хорошее смешивание бродильных чанов в биогазовой установке. Одним из них является необходимость инокуляции свежей порции субстрата микроорганизмами ферментации. Доступ бактерий ко всей поверхности материала обеспечивает высокую эффективность разложения и производства биогаза. Тщательное перемешивание жидкости внутри ферментера также позволяет равномерно распределять тепло и питательные вещества по всему его объему.

Благодаря этому исключается риск зон с разными температурами. Это особенно важно, когда процесс проводится в теплолюбивых условиях (при температуре около 52-56 ° С). Слишком высокая температура внутри ферментера может привести к «гибели» ферментационной микрофлоры. Дополнительным аспектом является предотвращение образования и разрушения шкур и отложений, отложившихся в резервуаре.

Польские инвесторы постоянно доказывают тот факт, что важно ограничить пенообразование в установке сельскохозяйственной биогазовой установки с использованием легко всплывающих субстратов (например, соломы, навоза, травы). Эти материалы очень часто обвивают агитаторов, что приводит к их провалу, и тогда вы даже можете создать несколько метров подонков и огромных финансовых потерь, связанных с этим.

Мешалки на биогазовой установке могут работать в непрерывном режиме (то есть на протяжении всей работы биогазовой установки) или в интервальном режиме (они запускаются через определенные интервалы). Стоит, однако, отметить, что интервальный режим определенно более популярен, что обусловлено главным образом высоким энергопотреблением смесительных устройств.

На практике интервал времени определяется на основе наблюдений и экспериментов и в соответствии с конкретными свойствами каждой биогазовой установки, то есть свойствами субстратов, размерами бродильных чанов, тенденцией к образованию овечьей шкуры и т. Д. После запуска всей установки перемешивание занимает больше времени и с большей частотой по соображениям безопасности. Затем собранные эксперименты используются для оптимизации длительности и частоты интервалов, а также для настройки смесителей соответствующим образом.

Установки для биогаза - используемые системы смешивания

Минимальное перемешивание ферментационного субстрата происходит в момент добавления свежей порции субстрата. Это вызвано тепловыми конвекционными потоками и подъемом пузырьков биогаза. Следует подчеркнуть, однако, что это пассивное перемешивание, которое не может иметь место без активной (механической) поддержки процесса перемешивания ферментирующей целлюлозы. В биогазовой практике выделяют три основных способа смешивания содержимого бродильных чанов:

• механическое,
• гидравлический,
• Пневматическое.

Последние два варианта играли второстепенную роль на протяжении многих лет. В Польше и Германии механическое смешивание используется примерно в 85-90% всех биогазовых установок. Однако в последние годы наблюдается интенсивный рост интереса к другим системам, в частности к гибридным соединениям.

Механическое перемешивание ферментационного субстрата осуществляется с помощью мешалок, в которых можно выделить три подтипа:

• скоростные и интенсивные агитаторы,
• среднескоростные мешалки,
• тихоходные мешалки.

В подставных резервуарах часто устанавливаются пропеллерные смесители с погружным двигателем (так называемые TMR). Они приводятся в движение безредукторными электродвигателями. Корпус этих устройств оснащен специальным водонепроницаемым покрытием, которое также защищает от неблагоприятных воздействий высокого давления и коррозии.

Дополнительным преимуществом является возможность охлаждения двигателя через среду, которая его промывает. Эти мешалки полностью погружены в ферментационную пульпу и имеют двух- или трехлопастные винты. Использование системы труб, шлюза, линейного лебедки и направляющих профилей мешалки позволяет позиционировать (снаружи бака для брожения) вертикальное положение, уровень и угол наклона лопастей.

ПМР относятся к группе высокоскоростных двигателей (с диапазоном вращения: 300-1500 об / мин), чаще всего работающих в интервальном режиме. Предполагается, что потребляемая мощность этого типа мешалки составляет около 10 кВт на 1000 м3 жидкости. В случае их использования следует также помнить, что все проходы труб, проходящих через крышку ферментера и корпус двигателя, должны быть полностью газо- и водонепроницаемыми. Кроме того, в случае ферментации в теплолюбивых условиях (около 52-55 ° С) необходимо обеспечить надлежащее охлаждение двигателя.

Одной из альтернатив популярным TMR могут быть барные смесители. В случае этих устройств приводной двигатель установлен на конце вала, который установлен в наклонном положении к ферментеру. Сам двигатель установлен снаружи бака, а проход вала мешалки расположен на крышке ферментера.

Также стоит добавить, что в резервуарах, покрытых фольгированными крышами (популярные полукруглые чаши), двигатель установлен в зоне верхней стенки и герметично собран. В целях безопасности валы мешалки очень часто дополнительно прикрепляются к нижней части ферментеров. Для увеличения эффекта смешивания вал оснащен одним или несколькими лопастями для перемешивания (большая площадь).

Другим способом механического перемешивания содержимого бродильных чанов являются осевые смесители. Чаще всего эти устройства используются в биогазовых установках по датской технологии. Они установлены на шахтах мешалок, расположенных в центре ферментера, что позволяет ограничить силы, действующие на мешалку.

Эти устройства относятся к тихоходной группе, и скорость приводного двигателя, расположенного вне бака, снижается при передаче до нескольких оборотов в минуту. Их задача - непрерывно генерировать ток внутри ферментера. Этот ток направлен вниз и направлен к стенам. Эти мешалки характеризуются потребляемой мощностью около 5,5 кВт при 3000 м3 жидкости.

Кроме того, сборка гребных винтов может проходить в специальной направляющей трубе для создания правильного потока, а дополнительное использование правильного типа бродильного резервуара (с соотношением высоты к диаметру 1: 1) позволяет увеличить эффект перемешивания и снизить энергопотребление в биогазовой установке.

Последним типом механических мешалок, используемых в биогазовых установках, являются лопастные мешалки (также известные как пластинчатые мешалки). Они относятся к группе тихоходных устройств. Благодаря своей конструкции они чаще всего используются в ферментерах, работающих по принципу поршневого потока.

Смесительные ножки установлены на горизонтальной оси мешалки, и их действие вызывает только вертикальное перемешивание жидкости. Поток поршня в горизонтальном направлении обеспечивается ежедневным добавлением свежей порции субстрата в ферментер. В связи с тем, что резервуары для ферментации в промышленных масштабах редко изготавливаются в промышленных масштабах, использование лопастных смесителей в настоящее время незначительно. Чаще всего они используются в микробиогазовых установках (до 50 кВт) или в резервуарах для предварительной ферментации.

Гидравлическое смешивание

Другой способ перемешать содержимое резервуаров - использовать жидкость для брожения - гидравлическое перемешивание. В случае этого типа смешивания субстрат нагнетается в ферментер с помощью насосной системы через регулируемые форсунки, имеющие возможность подачи жидкости под подходящим углом, регулируемым как в горизонтальной плоскости, так и в вертикальной плоскости. Преимущество гидравлического смешивания заключается в расположении механических устройств (насосов) снаружи ферментера.

В результате они подвергаются меньшему износу (меньше подвержены коррозийному воздействию пульпы и биогаза), и в случае отказа их можно легко и быстро отремонтировать или заменить. Однако следует помнить, что поглощение и введение ферментационной жидкости должно обеспечивать полное перемешивание содержимого резервуара. К сожалению, эта система не подходит для разрушения слоя накипи, что делает необходимым его использование вместе с механическими мешалками (что увеличивает инвестиционные затраты) или для подложек с низкой склонностью к пенообразованию.

Пневматическое перемешивание

Третий способ смешивания жидкостей внутри бродильных чанов - пневматические системы. Во время их использования произведенный биогаз собирается насосной системой из мембранного резервуара, а затем «вдувается» в ферментер через форсунки, расположенные на его дне.

Поднимающиеся вверх пузырьки биогаза вызывают вертикальное движение и, как следствие, перемешивание пульпы. Пневматические системы, как и гидравлические, редко используются для разрушения накипи на поверхности ферментационной жидкости. Пневматические системы, предлагаемые производителями, однако, позволяют увеличить производство биогаза и метана в результате смешивания пузырьков газа и их «вытеснения» из пульпы.

суммирование

Как и в случае бродильных чанов, выбор правильного способа смешивания бродильной жидкости является одной из наиболее важных задач при проектировании биогазовой установки. Использование неэффективных или неподходящих перемешивающих устройств может привести к образованию толстого слоя накипи, а следовательно, к выходу из строя и остановке работы биогазовой установки.

Чаще всего в биогазовой практике используются механические пропеллерные мешалки (с погружным двигателем) или наклонные стержни. Осевые смесители (устанавливаемые в направляющей трубе), которые характеризуются очень хорошей эффективностью перемешивания и меньшим потреблением энергии, становятся все более популярными. Однако гидравлические и пневматические системы, предлагаемые производителями, чаще всего используются в качестве поддержки традиционных механических систем. Однако исследования, проведенные в этой области, подтверждают, что гибридные системы смешивания позволяют повысить эффективность биогаза, производимого на установке.

Камил Козловский

Рис. Высокоскоростная мешалка от Stallkamp (источник: www.stallkamp.pl ).

Рис. Сельскохозяйственный биогазовый завод в Пшибродзе с осевой механической мешалкой (источник: К. Козловский).

Похожие

Комментарии