Барбара Эдер, Хайнц Шульц. Биогазовые установки. Практическое пособие

Подождите немного. Документ загружается.

насосы. Они также чуствительны к работе всухую, твердым инородным телам или

попаданию длинных волокон.

Роторные насосы приобретают в последние годы все большую популярность

(Изобр. 4.30). Они оснащены двумя движущимимся в противоположном

направлении роторами в овальном корпусе. Максимальное давление находится в

пределах 2-10 бар, а подача насоса в пределах 0,5-4 м³/мин., приводная мощность

7,5 -55 кВт. По сравнению с эксцентриковыми шнековыми насосами с такой же

мощностью потребления, эти насосы позволяют прокачивать болшее количество

твердых инородных тел и веществ, содержащих волокна. По этой причине они все

чаще и используются на установках, работающих с повышеним количеством

волокнистого материала, энерегетическими культурами растений либо

разжиженным и измельченным твердым навозом в качестве субстрата.

Выбор насоса и необходимого класса по производительности часто

доставляет хлопот фермерам. Поскольку для ежедневного наполнения

ферментаторов было бы достаточно небольшого, медленно подающего насоса;

быстрое наполнение скорее приносит вред процессу образования биогаза и может

создавать зоны высокого давления в ферментаторе, если переброженный субстрат

или биогаз нельзя достаточно бысто вытеснить. С другой стороны ненбольшие

насосы с невысокой подачей быстрее забиваются. Даже если при помощи

универсального центрального насоса планируется размешивать и наполнять

цистерны навозом для вывезения на поля, то необходимо иметь большую

производительность. Выход в том, чтобы производительный насос при наполнении

ферментатора включать лишь на небольшие интервалы или применять плунжерный

насос с переключателем количества оборотов (привод с валом отбора мощности,

многоскоростным электродвигателем или насадочным редуктором).

4.31: Схема дифрагменного насоса

Ежедневное одно-двухразовое наполнение ферментатора при помощи

современных насосов как правило не удовлетворяет потребности. При такой подача

за один раз в ферментатор поступает большое количество холодного субстрата, они

постоянно забиваются волокнами, а сточки зрения мощности происходит ”обстрел

воробьев из пушек”. Постепенную подачу позволяют лучше всего медленно

вращающиеся эксцентриковые шнековые насосы либо дифрагменные насосы

(Изобр. 4.31).

4.5.3 Арматура

Важнейшими из компонентов арматуры для систем трубопроводов являются

соединения, шиберы, вентили возвратного действия, отверстия для чистки и

манометры.

Редко разьединяющиеся трубные соединения как правило имеют форму

соединенных болтами пары фланцев с резиновыми уплотнителями. В таких случаях

часто применяют обычный 4-дырчастый фланец. Для безнапорных трубопроводов

принято использовать штекерное соединение с резиновыми уплотнителями. Быстро

разъединяемые соединения применяются на биогазовых установках лишь в тех

случаях, когда требуется отсоединять насосы для их очистки и ремонта. Как правило

в таких случаях пользуются отделямыми шаровыми головочными подключениями

(Изобр. 4.32).

Чтобы перекрыть трубопровод,

используют запорные клапаны и шиберы ,

которые можно задействовать в ручном

режиме, при помощи двигателя,

пневматически или гидравлически. Запорные

клапаны можно быстро открывать и

закрывать, но они не полностью

уплотняются. Приводимые в действие при

помощи маховика и шпинделя плоские

шиберы имеют очень хорошие уплотнители.

Но постоянное открывание и закрывание со

временем имеет свои последствия, кроме

того они чувствительны к попаданию

твердых инородных тел. Поэтому для

субстратов с большим количеством волокон

рекомендуется применять ножевые шиберы.

Они отделяют такие материалы при

закрытии. Ножевые шиберы с ручным

переключением через рычаг применяются

когда возникает необходимость отделения приборов или резервуара от

трубопровода.

Ножевые шиберы с дистанционным управлением устанавливают на

установках, где применяются автоматизированные переключения насосов. Для

шиберов с предохранителями устанавливают предварительно напряженные

пружинами, сжатым воздухом или маслом цилиндры.

Если есть необходимость подачи в разных направлениях, то используют

шиберы со многими проводками (тремя или четырьмя) (Изобр. 4.33).

Клапаны возвратного действия устанавливают если есть необходимость подачи из

резервуара предварительного хранения, находящегося ниже уровня навоза

напрямую в расположенный выше ферментатор, чего однако стоит избегать с точки

зрения безопасности. Поскольку, если устройство возвратного действия закрывает

не достаточно плотно, из-за проникновения твердых инородных тел, то навоз может

начать течь обратно. Поэтому каждый возвратный клапан оснащают

дополнительным шибером.

Отверстия для очистки состоят из тройника, одно из колен которого закрыто

крышкой. После открывания крышки трубопровод можно прочистить от засоров при

помощи струи воды или путем внедрения спирали из проволоки, при этом

необходимость в разборе трубопровода отпадает. Всегда лучше устанавливать

больше очистных отверстий чем меньше, но как минимум на расстоянии 5-6 метров.

Манометр на трубопроводе под давлением позволяет конролировать насосы

и пропускные способности системы. Если давленые превышает обычное, значит

образовалось засорение в системе либо не полностью открылся шибер. Если

давление упало и одновременно упала подача, то засорение произошло в насосе

или произошел его износ.

4.6 Смесительная техника

Как правило субстрат в резервуаре перемешивают по нескольку раз в день с

целью достижения таких эффектов:

 Перемешивания свежего субстрата с перегноем с целью переселения и

размножения в новом материале активных бактерий

 Распределение тепла с целью удержания насколько возможно равномерного

распределения температуры в ферментаторе

 Избежание образования или разрушение образовавшейся корки или осадка

 Улучшение обмена веществ у бактерий через выведение пузырьков биогаза и

подачу новых питательных веществ.

Также без установления мешалок в резервуаре происходит определенное

перемешивание благодаря термическим конвекционным течениям и пузырькам газа,

которые поднимаются. Такого пассивного перемешивания однако достаточно лишь

для очень текучих, гомогенных субстратов – сточьных вод, которые очень редко

встречаются

в сельском хозяйстве.

Перемешивание происходит механическим путем благодаря установленным в

ферментаторе мешалкам, гидравлическим путем через насосы, установленные

внешне или путем использования выработанного собственного давления газа или

пневматическим путем через закачивание биогаза (Изображение 4.34).

Необходимые интервалы перемешивания определяются для каждой

биогазовой установки индивидуально путем проб. После запуска перемешивать

след лучше несколько чаще, чем в обычном режиме и уменьшать после того как уже

можно различить образование плавающей пробки. Потребление тока колеблется

при брожении гноя и незначительном количестве косубстрату в пределах 10 и 100

Вт*ч/м³*d в зависимости от формы резервуара и мешалки. Для установок чистого

типа Nawaro специфическое типичное току находится в пределах 100-500 Вт*ч/м³*d.

Бактерии растут колониями и образуют комки. Быстрое помешивание их разбивает и

мешает бактериям развиваться, оптимальным является медленное перемешивание.

4.6.1 Механические мешалки

Среди механических мешалок выделяют мотовилочные, весловые и

пропеллерные. Кроме того мешалки поделяются на высокооборотные и

низкооборотные (Изобр. 4.35).

Мешалки в горизонтальных ферментаторах

В горизонтальных ферментаторах из цистерн, независимо от того, сделаны

они из стали (круглые) или из бетона (прямоугольные), устанавливаются

механические весловые мешалки (называемые также мотовилочные мешалки).

Типичным для этих низкооборотных мешалок является то, что они охватывают всю

бродильную камеру, не создают лишних течений и преимущественно работают в

поперек к накравлению течения субстрата. Субстрат

протекает по трубе в виде пробки, без смешивания

свежего субстрата с переброженным материалом.

Такой принцип «пробочного течения» имеет

позитивные эффекты в отношении гигиенизации и для

биологии процесса (сравн. Раздел 11 и 2).

Отдельные лопасти мешалки расположены на

центральном приводном валу и имеют на своих

окончаниях небольшие лопатки. Поскольку при

запуске мешалки с осадком соприкасаются всегда

лишь немногие лопатки, но все контактируют с

плавающей коркой, то не возникает никаких больших

пиков вращающих моментов. Вал, в зависимости от

длинны резервуара, должен иметь кроме основного

еще два-три крепления. В таких случаях применяют подшипники скольжения из

твердой древесины или искусственных материалов

Привод вала как правило происходит при помощи расположенного внешне

приводного двигателя. Для редукции числа оборотов используют звездочные

передачи либо планетарные

коробки передач. Если число

оборотов составляет 2-4

об/мин, то необходимая

приводная мощьность для

резервуара объемом 100 м³

будет составлять лишь 1-1,5

кВт. Для недавно

разработанных биогазовых

установок с пробочным

течением субстратов все

чаще применяют весловые мешалки с гидравлическим приводом и на которых

менять число оборотов можно при помощи гидравлического привода. В зависимости

от состава субстрата и в зависимости от склонности к образованию плавающего

корка и осадочных шаров, такие мешалки могут работать в течении суток 6-12 раз,

продолжительностью 5-10 мин. При помощи таких мешалок можно надежно

перемешивать очень тяжелые субстраты с содержанием СВ до 20%, а также

большим количеством волокон.

Подогрев субстрата происходит при помощи вращающихся змеевидных

лопастей мешалки, внутри которых протекает горячая вода (смотр. Раздел 4.7). Из-

за их надежной, мощьной и энергосберегающей работы, на сегодняшний день

практически только этот тип применяют для горизонтальных установок с

цистернами. В случае поломки, необходимо полностью освободить ферментатор

для демонтажа мешалки.

Ферментаторы: котлы с мешалками

Свыше 80% ферментаторов имеют форму вертикальных круглых

ферментаторов, преимущественно с бетона. Для резервуаров такого типа

требования, предъявляемые к мешалкам самые разнообразные: они очень

изменились вследствие применения энергетических культур растений.

Принципиально стоит обратить внимание:

 Традиционная техника для смешивания, в первую очередь высокооборотные

пропеллерные погружные мешалки, были заимствованы из техники для

работы с навозом, которую приспособили для биогазовой технологии.

 Из-за возрастания использования возобновляемого сыръя, применяются

субстраты с высоким содержанием сухого вещества (СВ).

 Субстраты с высоким содержанием СВ негативно влияют на текучие свойства

субстратов. Поэтому при повышенном содержании СВ необходимо уменьшать

число оборотов лопастей

 Поскольку при понижении числа оборотов перемешивание будет проходить не

достаточно хорошо, то необходимо повышать диаметр лопастей мешалки

либо их количество (смотр. Изобр. 4.37).

Мешалки, применяемые в котлах разделяются между собой в зависимости от числа

оборотов лопастей либо их диаметра. Их характеристики и сферы применения

показано в Таблице 4.4.