Мешалки и перемешивание в установках биогаза

емкость с мешалкой

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 e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *