沼氣工藝中凸輪轉(zhuǎn)子泵的應(yīng)用

       中國(guó)作為能源消費(fèi)大國(guó)，新能源的開發(fā)利用對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義，近些年隨著社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)工程的推進(jìn)，利用干稻草、青草、菜葉等農(nóng)業(yè)種植廢棄物替代部分畜禽糞便作為沼氣發(fā)酵原料已成趨勢(shì)。

        沼氣工程原料預(yù)處理技術(shù)中，根據(jù)其主要原料來源的不同，可把原料預(yù)處理工藝分為三種類型。

1 能源植物為主的原料預(yù)處理工藝

    從原料產(chǎn)氣率角度分析，玉米、甜菜等的干物質(zhì)產(chǎn)氣率可高達(dá)600～1000m3/t，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于動(dòng)物糞便的產(chǎn)氣率。由種植制度方面來看，一年一熟、連片種植的農(nóng)藝制度為能源作物收獲機(jī)械化創(chuàng)造了很好的條件，從而節(jié)省了大量的原料收集成本。

2 以畜禽糞便為主的原料預(yù)處理工藝

    規(guī)?；蒺B(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅速，伴隨而來的是大量的動(dòng)物糞便（主要是雞糞、豬糞和牛糞）和相關(guān)的廢棄物，沼氣工程作為一項(xiàng)多項(xiàng)技術(shù)優(yōu)化組合實(shí)用工程系統(tǒng)，目標(biāo)是追求較高的能源、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。在國(guó)外，沼氣原料以畜禽養(yǎng)殖業(yè)的糞便和農(nóng)產(chǎn)品加工廠的有機(jī)廢棄物、污泥、餐余為主。一般情況下，原料是用罐車從附近的農(nóng)場(chǎng)直接運(yùn)送過來，部分采用管道輸送到沼氣工廠。

3 以有機(jī)垃圾為主的原料預(yù)處理工藝

    由于垃圾中含有大量的非有機(jī)成分，垃圾需要經(jīng)過破碎、轉(zhuǎn)鼓篩分和磁力分選等預(yù)處理工序。經(jīng)過預(yù)處理后的有機(jī)垃圾與蒸汽及消化后物料經(jīng)混合后采用液壓驅(qū)動(dòng)固體泵通過管道送到消化罐內(nèi)。

沼氣工程原料收貯、預(yù)處理中幾種主要裝備

漿料雜物切碎機(jī)

        在沼氣工程中，原料來源廣泛，主要是能源作物秸稈、青草、谷類、動(dòng)物的糞便、垃圾等，它們中混有各種粒度較大的雜物，如雞糞中的雞毛、牛糞中的長(zhǎng)草和沙礫等。因此，要采用切碎機(jī)對(duì)其進(jìn)行切割、破碎，以保證下游泵和其他機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行安全，提高使用壽命。

輸送泵

        發(fā)酵原料性狀的多樣性、高濃度對(duì)原料輸送泵提出了更高的要求。螺桿泵是目前國(guó)內(nèi)外沼氣工程中應(yīng)用最廣泛的輸送泵，但是螺桿泵也存在維修費(fèi)用高、能耗高的缺點(diǎn)，對(duì)于TS濃度超過25%的原料輸送也無能為力，針對(duì)這些情況，目前在歐洲有的沼氣工程中采用了凸輪轉(zhuǎn)子泵和高密度固體泵。

凸輪泵

       羅德旋轉(zhuǎn)凸輪泵的轉(zhuǎn)子由一對(duì)同步齒輪帶動(dòng)，相對(duì)旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子與泵殼之間為無間隙設(shè)計(jì)，形成相對(duì)密閉的腔體，轉(zhuǎn)子不斷的轉(zhuǎn)動(dòng)，把介質(zhì)由入口端推到出口端。羅德旋轉(zhuǎn)凸輪泵的結(jié)構(gòu)是完全對(duì)稱的，可以實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。凸輪轉(zhuǎn)子泵是自吸、無閥、正排泵，可以輸送各種粘稠或含有顆粒物的介質(zhì)，結(jié)構(gòu)緊湊，對(duì)介質(zhì)剪切小，運(yùn)行震動(dòng)小。羅德凸輪轉(zhuǎn)子泵結(jié)構(gòu)示意圖。

A—機(jī)械密封；B—軸；C—減速齒輪；D—同步齒輪；E—轉(zhuǎn)子；F—快開式泵蓋；G—軸承；H—耐磨襯板

凸輪轉(zhuǎn)子泵特點(diǎn)：

● 結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間小，節(jié)省了土建成本。

● 可通過含大尺寸的固體顆粒物，且不容易堵塞。

● 快速開啟式設(shè)計(jì)的泵蓋，實(shí)現(xiàn)了泵的在線維護(hù)。

● 泵殼整體鑄造而成，泵殼內(nèi)壁配有軸向保護(hù)襯板，當(dāng)輸送研磨性強(qiáng)的介質(zhì)時(shí)，可同時(shí)選用徑向保護(hù)襯板。 

● 雙端面軸承支撐，避免懸臂式結(jié)構(gòu)泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)軸變形和部件磨損。

● 自吸性能好，可達(dá)8.7m

● 獨(dú)立的中間隔離腔，隔離腔充滿潤(rùn)滑油，潤(rùn)滑和冷卻機(jī)封。且可以檢測(cè)機(jī)械密封的狀態(tài)是否良好（機(jī)械密封損壞時(shí)，油會(huì)在壓力下由螺旋孔溢出）。

● 螺旋型設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子，在運(yùn)行時(shí)脈動(dòng)很小，管路振動(dòng)很小。轉(zhuǎn)子可以根據(jù)輸送介質(zhì)的種類進(jìn)行選擇。羅德有多種材料的轉(zhuǎn)子可供選擇：FPM、NBR、EPDM、不銹鋼、銅等。

● 流量范圍大，0.2~4000m3/h, 最大壓差為25bar, 可以滿足客戶的各種需求。

● 完全對(duì)稱設(shè)計(jì)允許泵在任何情況下逆向運(yùn)轉(zhuǎn)。

 雖然凸輪轉(zhuǎn)子泵的整機(jī)造價(jià)較高，但與螺桿泵相比，其主要易損件的使用壽命長(zhǎng)、費(fèi)用低，能效比高；因此從長(zhǎng)期使用的角度來看，凸輪轉(zhuǎn)子泵還是具有運(yùn)行成本低的優(yōu)勢(shì)。此外，凸輪轉(zhuǎn)子泵還具有結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間小的特點(diǎn)。

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