2. BIOGAS 3. Optimalni reakcijski uvjeti · rade 30 min/h. Zbog toga se, kako bi se postigao isti uspjeh miješanjas drugim horizontalnim miješalicama s podvodnim motorom, također

Peer Springer, H231 KSB AG Frankenthal, Kay Rostalski T1532 KSB AG Halle 1

BIOGAS

1. Učinkovitost bioreaktora

2. Ekonomičnost miješalica

3. Optimalni reakcijski uvjeti

4. Kratak prikaz rezultata pokusnog postrojenja

5. Sažetak

Agenda


BIOGAS„Miješalice s podvodnim motorima u bioreaktorima –

doprinos KSB AG hali u sjedištu tvrtke za podizanje

učinkovitosti kod proizvodnje bioplina


Učinkovitost = Korist / troškovi

Korist bioplinskog postrojenja često se definira kapacitetom električnog

priključka (primjer 500 KW)

Preduvjet konstantni rubni uvjeti (prostorno opterećenje, supstrat, vrijeme

boravka itd.)

1. energetski trošak => potrošnja vlastite energije

2. materijalni trošak => korištenje supstrata

Učinkovitost bioplinskog postrojenja

1. Učinovitost bioreaktora


Jedan od najvećih potencijala za smanjenje vlastite potrošnje energije

trenutno nudi optimizacija tehnike miješanja

Razlog: nedostatno stručno znanje o usporedivosti miješalica i rezultata

miješanja

Što je učunkovitija tehnika miješanja, to je bolji stupanj iskorištenosti

supstrata

Brzina pretvorbe tvari određuje se transportnim procesima od

Učinkovitost bioplinskog postrojenja ovisi o vlasitoj

potrošnji energije i korištenju supstrata

1. Učinkovitost bioreaktora


Miješalica se u načelu sastoji od hidraulike i pogona

Odlučujuća za rezultat miješanja je učinkovitost hidraulike, a ne snaga motora

(primjer: miješalica bez propelera)

Usporedba s visinom dizanja i količinom dizanja pumpe

Hidraulički učinkovita snaga = aksijalni pritisak

Rezultat miješanja direktno je proporcionalan potisnoj snazi (volumenska

struja)

Ukoliko je za određeni rezultat miješanja potreban određeni potisak, on je

neovisan od proizvođača

Potisak je mjerljiva veličina

Kako se može usporediti učinkovitost miješalica?



Isti rezultat miješanja = ista hidraulična snaga u istom vremenskom

razdoblju

Procjena se radi na način da se u mediju djelotvornoj hidrauličnoj snazi stavi

proporcionalna energija koja će se potrošiti u pogonu

Učinkovitost = aksijalni pritisak / preuzeta snaga u pogonskoj točci (P1)

Aksijalni pritisak je mjerljiva veličina

Kako se može usporediti učinkovitost miješalica?



Certifikat ISO 21630 „Pumps Testing Submersible mixers for

wastewater and similar applications“

Princip: mjerenje napona na

dinamometarskoj kutiji

Mjerenje potiska zakonom poluge



Usporedba između sporohodnog i brzohodnog stroja

Primjer glavni bioreaktor:

Supstrat: silaža kukuruza + gnojnica; suha tvar 10%

Promjer: 22m

Razina: 6m

4 podvodna motora miješalice s 10kW nazivne snage daju potisak od 8.500N i

rade 30 min/h. Zbog toga se, kako bi se postigao isti uspjeh miješanja s drugim

horizontalnim miješalicama s podvodnim motorom, također mora unositi

minimalno 8.500N potisak u trajanju od 30 min. Električna snaga koja je

potrebna za to, obilježava kvalitetu stroja.




Vrsta Broj Tip Ukupni potisak

Snaga P1

Pogonski sati

Investicija Potrošnja energije

Brzohodni stroj

4

I

8.500N

41,88kW

30min/h

4x 5.000€

=20.000€

20,94kWh/h

Sporohodni

stroj

2

II

8.500 N

11,04kW

30min/h

2x14.000€

= 28.000€

5,52kWh/h

Razlika 15,42kWh/h

Ušteda energije sa sporohodnim strojem cca. 73%

Usporedba između sporohodnog i brzohodnog stroja

Kod 8000 pogonskih sati to znači cca. 25.000€ na godinu



0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

0 5000 10000 15000 20000 25000

Tro

ško

vi[€

]

Pogonski sati [h]

Usporedba troškova (troškovi investicije + troškovi pogona) za sporohodne i brzohodne strojeve

Brzohodni stroj

Sporohodni stroj

*Mjerna vrijednost u sredstvu

vrenja


Sprečavanje stvaranja slojeva plivajuće šljake

Raspodjela supstrata / Raspodjela temperature

Optimalno pozicioniranje

Miješalice u trajnom pogonu

Kako tvrtka KSB postiže optimalno iskorištavanje supstrata?



Indukcija efekta flotacije prianjanjem plinskih mjehurića na strukturu materijala

u sredstvu vrenja

Uzgon manjom specifičnom težinom

Sprječava se isplinjavanje reakcijskih proizvoda

S time se kemijska ravnoteža pomiče u smjeru reakcijskih proizvoda

Posljedica je sprječavanje proizvodnje metana

Na proces se može jako negativno utjecati

Sprječavanje nastajanja optimalnim

pozicioniranjem i odabirom mješalice

Sprječavanje stvaranja slojeva plivajuće šljake




Glavni je preduvjet za optimalan proces

Razlog: Mora se osigurati transport reaktanata do aktivnog centra

neučinkovita tehnika miješanja prouzročuje različita opterećenja prostora na

različitim diskretnim točkama

To odlučuje o potrebnom vremenu zadržavanja i s time i o cijelokupnom procesu

Stohastički homogena raspodjela supstrata


Iskustva iz prakse stvaranje kaverni


Supstrati vrenja i mulj imaju viskoznu strukturu strujanja

To znači da se sa rastućim stupnjem brzine smanjuje viskoznost medija

Viskoznost dakle nije vrijednost, nego funkcija stupnja smicanja

Propeleri djelomice unose velike stupnjeve brzine u medij

Smanjenje brzine u području propelera

s razmakom od propelera smanjuje se stupanj brzine i s time raste viskoznost

Propeler tada primarno prenosi samo unaprijed razrjeđeni supstrat

Oblikovanje kaverne ==> mješalica se vrti u “vlastitom soku”

Stohastički homogena raspodjela substrata






S promjenom strujanja mijenja se i ponašanje transporta



Ponašanje transporta u vodi Ponašanje transporta u supstratu bioplina

Ostwald – de – Waele k=60 m=0,1




Svaki propeler proizvodi određeni stupanj brzine

to znači da će se u mediju s izrazito viskoznom strukturom stvarati kaverne

Supstrat se dakle može, osim kod pasivnog prijenosa tvari, “podijeliti” samo

unutar kaverne

Zbog toga kaverna mora biti što veća, odnosno u “idealnom slučaju”

odgovarati volumenu bazena


Quelle: Hr. Springer, KSB Frankenthal

Begrenzung v=0,1m/s Begrenzung v=0,1m/s



Ukoliko miješalice rade lokalno u kaverni, supstrat se raspodijeli samo

pasivnim transportom u bioreaktoru

to nisu optimalni uvjeti, budući da je lokalno opterećenje prostora preveliko,

odnosno temperatura je loše raspodjeljena

1. cilj pozicioniranja je korespondencija miješalica

realizira se idealnim međusobnim pozicioniranjem

2. cilj brzo obuhvaćanje supstrata od sustava za ubacivanje i daljnji

transport u cijeli bioreaktor

stoga je pozicioniranje u različitim visinama često neophodno, jer se na taj

način supstrat s površine transportira u smjeru dna bioreaktora



Unutar bazena na različitim visinama






Quelle: Hr. Springer, KSB Frankenthal

Unutar bazena na različitim visinama


Iskustva iz prakse diskontinuirano miješanje

smanjena proizvodnja plina

porastom parcijalnog pritiska u smjeru zasićenja

oštećenje naknadno uključenih dijelova postrojenja

jasno povećano štetno djelovanje na kogeneraciju zbog

H2S-vršnog opterećenja

Stvaranje segregacije

izazvano proizvodnjom plina

Problem optimizacije


Miješalice u trajnom pogonu


4. Bioplinsko postrojenje Höfer

Probno postrojenje BGA Höfer

Postrojenje s obnovljivim sirovinama 530 kW, dvofazno

Bioreaktor: 1800 m³ s miješalicom u obliku vesla, 1 miješalicom s

podvodnim motorom

spremnik za sekundarno (post) vrenje: isti način gradnje

Finalno skladištenje supstrata: 2100 m³, 1 miješalica s podvodnim motorom,

nezagrijavano, zatvoreno


4. BGA Höfer

Izlaz

Potrošnja struje u tehnici miješanja u bioreaktoru

Prosječna potrebna snaga miješalice u obliku vesla:

P = 8,43 kW (15 kW), prolazno vrijeme po danu, t = 11,87 h/d 100,06

kWh/d

Prosječna potrebna snaga brzohodnog stroja:

P = 15,56 kW (13 kW), prolazno vrijeme po danu, t = 12,00 h/d 186,72

kWh/d

Potrošnja vlastite energije tehnike miješanja bioreaktora: 286,78 kWh/d

Količine supstrata

25 t silaže kukuruza + 4 t silaže cijele biljke raži + 1 t gnoja od pilića

30 t/d


4. BGA Höfer

Rezultati nakon preusmjeravanja na Amaprop

Potrošnja struje tehnike miješanja u bioreaktoru

Prosječna potrebna snaga miješalice u obliku vesla:

P = 8,43 kW (15 kW), prolazno vrijeme po danu, t = 4,8 h/d 40,46 kWh/d

Prosječna potrebna snaga obiju Amaprop:

P = 5,52 kW (6,5 kW), prolazno vrijeme po danu, t = 24,00 h/d 132,48 kWh/d

Potrošnja vlastite energije tehnike miješanja u biorekatoru: 172,94 kWh/d

Upotreba supstrata:

21 t silaže kukuruza + 3 t silaže cijele biljke raži + 1 t gnoja od pilića 25 t/d

Ušteda vlastite energije: 113 kWh/d

Ušteda supstrata: 4 t/d silaže kukuruza + 1 t/d silaže cijele biljke raži

•*Annahme: 0,20 cent/kwh

•*Berechnung mit KTBL


4. BGA Höfer

Rezultati pokušaja vrenja

Mjerenje potencijala pridobivanja bioplina prema VDI 4630

1. Mjerenje dobivene količine plina od separiranog ostatka vrenja iz studenoga

2007.

organski udio u ostatku vrenja: 19,96 %

Ispuštanje plina preko 21 dan imalo bi prinos plina od 302 ln/kgoTS.

2. Mjerenje dobivene količine plina od separiranog ostatka vrenja iz srpnja

2008.

organski udio u ostatku vrenja: 17,49 %

Ispuštanje plina preko 21 dan imalo bi prinos plina od 263,3 ln/kgoTS.

12 % bolje truljenje


5. Sažetak

Ekonomičnost bioplinskog postrojenja uvelike ovisi o:

• Vlastitoj potrošnji energije i korištenju supstrata

Procjeni efikasnosti miješalice pomoću odnosa pritisak / snaga

Sporohodne miješalice puno su ekonomičnije od brzohodnih

Korespondirajuće miješalice povećavaju koristivi volumen bioreaktora u mogu

značajno povisiti stupanj truljenja

S učinkovitim sustavom miješanja može se uštedjeti na energiji i supstratu


Zahvaljujem Vam na pažnji!

Documents

2. BIOGAS 3. Optimalni reakcijski uvjeti · rade 30 min/h. Zbog toga se, kako bi se postigao isti uspjeh miješanjas drugim horizontalnim miješalicama s podvodnim motorom, također