Мешалки и перемешивание в установках биогаза

В большинстве случаев для получения биогаза используется непрерывное перемешивание в вертикальных емкостях и резервуарах с мешалкой. (ЦТР) При использовании этого типа биогазового реактора, перемешивание субстрата жизненно важны для процесса образования биогаза. Целью перемешивания с помощью мешалки является распределение питательные вещества в биогазе метантенка равномерно, чтобы сформировать суспензию жидких и твердых включений, чтобы избежать слипание частиц и обеспечить равномерное распределение тепла, предотвратить образование пены при перемешивании и включить подъем газа с ферментационной основы при высоком содержании сухого вещества. Почти все сельскохозяйственные биогазовые станции используют вертикальные емкости и реакторы с мешалкой. В этих вертикальных емкостях, круговое движение материала в нужную сторону обеспечивается вертикальными, боковыми и погружными мешалками. Для перемешивания субстрата, используются различные типы мешалки, комбинирование мешалок или смесителей. Смешивание, физический процесс, осуществляемый миксерами, мешалки или смесителем, физически определены как случайное распределение материалов различной фазы в другую, образуя однородную дисперсию. Смешивание описывается как один из самых общих процессов в разных сферах индустрии и существует много разных видов смесителей, мешалки предназначены для различных операций. Компании производители мешалок, признают, что в сельскохозяйственном производстве биогаза, используются индивидуально разработанные мешалки в соответствии с объемом емкости и свойствами субстрата. В настоящее время, существует несколько технологий перемешивания с помощью механической мешалки, которые были применены в коммерческих целях. В общем это как механические, гидровлические или пневматические системы смешивания. В России, механическое перемешивание с помощью мешалки доминирует на рынке перемешивания ферментирующих субстратов сельскохозяйственного происхождения. Более 40% емкостей для биогаза используют вертикальные мешалки, 30% погружные быстроходные мешалки, 30% боковые мешалки. Было установлено, что при переходе от субстратов в качестве органических отходов или навоза для выращивания энергетических культур с высоким содержанием волокна, содержание сухого вещества значительно увеличиться при использование погружных быстроходных мешалок. Поэтому, требования мешалки для емкости изменяли и это привело к распространению медленно вращающихся лопастной мешалки. Авторы сообщают, что в Германии доля 12,9%  биогазовых установок оснащена мешалкой с углом наклона относительно вертикальной оси, 7.4% лопастные мешалки, 6.0% вертикальные мешалкии, 0,8% погружные мешалки. Кроме того, сочетание низкооборотистой и высокооборотистой мешалки используются в 16%. Аналогичные результаты, с тенденцией к низкой скорости лопастной мешалки с большим диаметром лопастей для работы в непрерывном режиме в биогазовой установке. В Австрии исследование показало, что 36,6% биогазовых установок использовали лопастные смесители (лопасная мешалка). Погружные мешалки были использованы в 34.7% и вертикальные лопастные мешалки на горизонтальном метантенках в 8.9% случаев. Обзор мешалки для биогаза варочных котлов показывает, что диаметры импеллера, лопастей мешалки, скорость вращения и требование к электричеству меняются в широком диапазоне. С увеличением диаметра крыльчатки, мешалки, скорость вращения снижается с тенденцией к снижению потребляемой мощности. За всё время ещё мало собранно информации о оптимальном выборе мешалки для биогаза и их установки в метантенках, интервалы смешивания и время, необходимое для оптимальной гомогенизации. Среднее время смешивания составляет 3-4 ч в день, на практике, операторы биогазовых установок, руководствуются выбором мешалки основанные на советах производителей или консультантов и через некоторое время, на собственном опыте. Операторы установок обнаружили, что сбои в технике смешивания составляют ~15% от нагрузки на БГУ, так как высокий износ мешалки приводят к сбоям через несколько лет. Так же сообщается, что 44% дисфункций БГу вызваны работой мешалки. До сих пор, конфигурация мешалки в емкости, например, позиционирование мешалки, высота установки и выравнивание в соответствии с субстратом , в большинстве случаев, основано на опыте изготовителя и оператора и только в очень редких случаях основанные на научной предпосылке. Следовательно, очень не простая задача для операторов БГУ выбрать перемешивающее оборудование, так как многие аспекты должны быть рассмотрены. Характеристики субстрата заквашивания, как содержание и реология волокна, так же, как конструкция емкости должна учитываться при выборе мешалки. Несмотря на первые предположения для установки мешалки, субстраты могут меняться во время смешивания. Кроме того, емкость с мешалкой должна быть подобрана таким образом, чтобы реагировать на изменения в составе субстрата или неудачи процесса. Легкий доступ к мешалкам для обслуживания во время работы БГУ поможет сократить время обслуживания. Несмотря на свою важную роль в производительности, качества перемешивания в метантенках не была должным образом охарактеризована. Исследования по потреблению электрической энергии на исследовании БГУ показали, что смешивание с помощью мешалки потребляет до 50% из полного потребления электрической энергии для производственного процесса выработки биогагаза. На практике, операторы обычно оценивают производительность мешалки на основе визуального контроль ферментации субстрата. Проблема, возникающая с этим методом, заключается в том, что только состояние и поверхность движения можно контролировать. Таким образом, никакая информация не может быть получена о качестве смешивания в других частях реактора под поверхностью. Поэтому операторы БГУ увеличивают частоту и продолжительность смешивания над рекомендованной интенсивностью для того чтобы избежать технических проблем и сбоев. На практике, почти невозможно добиться оптимального использование мешалки. Оптимальное смешивание можно определить при достижении однородности на самом низком входном сигнале энергии. Хотя процесс смешивания с помощьюмешалки, хорошо был исследован для химических и промышленных применений, однако сложной задачей при применении тех результатов биогаза формирования брожения субстрата. Для машиностроения расчеты, необходимы реологические свойства субстратов и жидкого навоза исследовано многими авторами. Суспензии говяжего скота описаны как Неньютоновские псевдопластические жидкости с возрастающим отклонением от Ньютоновской поведение при увеличении общей концентрацией твердых веществ, это сложнее охарактеризовать, реологические свойства биогазовых субстратов за счет того, что субстраты в емкости непрозрачны и многофазные системы, в которых физика очень сложна и не до конца понятна. Эти многофазные системы содержат жидкости, твердые тела, разбавленные минералы, волосистый материал различной длины, и лэндфилл-газ. Кроме того, температуры подложки варьируется от 40 °C до 53 °с. с увеличением общей концентрации твердой фазы, бродильного субстрата показывает неньютоновских псевдопластик поведение и вязкость, а также касательное напряжение, нарастает в геометрической прогрессии. Сдвиговая вязкость не последовательно линейно зависит от скорости сдвига. По этому очень затруднительно дать план установки мешалок на емкости.

Ответить

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *