生物燃料市場被公認為全球增長最快的行業(yè)之一,可想而知,市場對該領域內最新的發(fā)展、動向和機遇的關注都呈現(xiàn)出增長的趨勢。keithloria將就泵產品該如何應對極其多樣化的生產技術進行報道。以往,由于歐洲對柴油燃料及其相關技術欣然接受,因而占據了全球生物柴油近90%的消耗量。而近來,美國生物柴油的產量一直處于攀升狀態(tài)。實際上生物柴油一直以來都被美國能源部稱為“發(fā)展最快的替代燃料”,毫無疑問,生物柴油未來將在該國扮演更加舉足輕重的角色。生物燃料的應用多種多樣,泵產品生產廠商要根據客戶和生物柴油廠的自身實際需要進行生產。泵對于所有流體處理應用來說都是至關重要的設備,對于生物柴油的生產也是如此。

由于對這類“可替代”燃料的環(huán)保性和經濟性的認識更加深刻;對“如何改善和提高與多種生物燃料相關的生產過程”的需求也更進一步。因此,在泵的配置問題上,我們必須做到“因地制宜”。關于哪項是最佳選擇,現(xiàn)在揭曉答案還為時過早,因為大多數(shù)的此類設施仍處在工廠試驗運行階段,而這些設施也正在探求優(yōu)化自身工藝的方法,并逐漸意識到選用合宜的泵技術在其中的意義。生物柴油和生物氣的生產是相對較新的應用,螺桿泵在其中的應用日益增多。許多專家相信,根據泵的特定用途,離心泵或螺桿泵是生物柴油生產的最佳選擇。

比如,泵送極嚴酷的中間產品,如具有高揮發(fā)性成份的還原甲醇,除了特殊的機械密封還需要特殊的定子。泵出螺桿泵(progressingcavitypump)(圖1)具備高度成熟的技術設計。近年來的改進包括2/3螺桿幾何結構,這種設計比過去幾十年所采用的1/2螺桿幾何結構具有更高的經濟性。此外,露縫接頭和優(yōu)化的沖洗接口經驗證是適用于高清潔應用需求的另外兩項改進。通過這些特性,螺桿泵不但可以應用于傳統(tǒng)的廢水和污泥處理領域,還適用于食品、醫(yī)藥及化妝品等行業(yè)。hall談到:“螺桿泵可以實現(xiàn)如1升/分這樣的小流量,至1500加侖/分的大流量的控制范圍,同時可以在整個流量范圍內進行控制。因此,對流量優(yōu)化的范圍是相當廣的。”在處理有機廢物時,通常關注最多的就是對機械磨損的防護。

不過,生物柴油的生產商卻對化學防護最為看重。生物柴油及其前體具有較強的化學侵蝕性,因此,開發(fā)出能夠實現(xiàn)泵的經濟運行的材料尤為關鍵。作為生產阿爾維勒泵(allweilerpump)的德國tenncom公司的ceo,kurt-christiantennstadt博士說:“人們必須意識到為每一臺泵、每一個部件選用合適的材料的重要性,習慣于依賴設計者和供應商,卻不去借鑒他們曾經合作過的生物柴油廠的經驗,是不可取的做法?！鄙锶剂蠌S的泵送任務生物柴油制造的機理就是將植物油與甲醇及某種催化劑(如甲氧基納)進行混合,并添加硫酸進行ph值的修正。通過酯基轉移作用得到生物柴油以及甘油,甘油是具有商業(yè)用途的副產品。samsmith是倫敦的michaelsmithengineers有限公司的總經理,他告訴我們,用于油罐車裝載和卸載的非撬裝原料泵通常是在較低的壓力下,以相對高得多的流量運行;而在裝有成套設備的工廠,許多泵送任務是低流量和較高壓力的組合。一些齒輪泵,如liquiflo齒輪泵經驗證是適合這些應用的理想選擇。“外齒輪帶動流體進入泵體。外齒輪泵送原理(如圖2所示)是,它的兩個回轉齒輪在泵的吸入端松開,空間由小變大(形成真空)使大氣壓將流體壓入泵內。葉輪泵適用于從化學品到液化氣體等流體的輸送場合(圖3)。

在以較低的壓力輸送較高流量的場合,離心泵,如dickowkm系列離心泵為首選。經驗證,dickow離心泵作為無密封的無泄漏泵在這種工況中獲得了成功應用,它可應對包括甲醇、精煉或未精煉油品、生物柴油、甘油和水在內的流體。smith還補充道,“dickow泵已證明對泵送植物油、粗制和精煉生物柴油和熱沉積液體(hotbottomsliquor)確實有效。薄膜式計量泵已被應用在精確計量甲氧基鈉和用于ph值修正的硫酸等場合。”諸多挑戰(zhàn)起初,許多的泵制造商都低估了來自這些工廠的問題,往往只給它們提供并安裝了不能勝任工作的常規(guī)泵型。

而現(xiàn)在,那些涉足這些領域多年的泵制造商們已經積累了豐富經驗,所選用的材料也已經過測試,這些材料通常都容易取得。在生物柴油生產的階段,中間產物和最終產品往往都具有較強的化學侵蝕性。tennstadt評價道,“常規(guī)泵型很快就會呈現(xiàn)出受到化學物質侵蝕的跡象,且不久就會失效并需要頻繁的維護。很顯然,這類泵并不適用于生物柴油的生產?！辫b于這些原因,每個用于生物柴油生產的泵件都必須具有較高的抗化學侵蝕能力,并且要完全適應于其所輸送的液體。找到合適的材料對于設計出能夠高效運行的泵產品來說至關重要。tennstadt說:“多年來,不銹鋼材料對于泵殼和聯(lián)接件等金屬部件來說,仍是不錯的選擇。然而,對用于定子的密封件和橡膠件而言,要達到相當?shù)目骨治g等級就需要專門的技術訣竅,以及廣泛可選的潛在合成材料?！卑凑崭裉m富公司(grundros)的經理davidconsidine所述,泵送生物燃料成品的最關鍵之處在于軸封,其次是彈性材料的選取。同時,對于規(guī)格上要求atex或ex防爆認證產品的考量也同樣重要。他還說,“如果生物燃料的最終產品是潔凈和輕質的,那么大多數(shù)經過處理的燃料在性質上同樣是均一的,這樣就可以采用離心葉輪泵進行泵送。而在制造過程中,使用到容積泵的可能性更大。

”技術問題用于生物柴油廠的泵有時必須從真空端吸入液體,而且要能夠應對吸入段液體的高溫,這就會產生突出的技術難題。位于美國加州redlands的百士吉泵業(yè)(psg)的區(qū)域經理dougcumpston解釋道:“轉子和定子需要經過特別設計,以應對75-110℃的溫度范圍。精確適應熱力工況確保泵可以在其整個溫度區(qū)間內以優(yōu)化的效率進行工作。對于橡膠定子,這是通過與轉子的密切匹配來實現(xiàn)的?！卑柧S勒泵以40℃的梯度工作(圖4)。當采用由聚四氟乙烯制成的固體材料定子時,對定子(而非轉子)進行了調整。在這些情形下,溫度梯度就會顯著變得更小。此手段可以在所要求的溫度范圍內實現(xiàn)性能的優(yōu)化。對于工廠主和產品設計者來說,可以減少替換部件的庫存是好消息。

新部件可以更快更經濟地供應到位;此外,部件還可以在泵和泵和工廠和工廠之間進行交換。hall說道,許多接觸生物燃料的都是農民,他們不具備有關泵或生產工藝的專業(yè)知識,因此就不能像一些傳統(tǒng)工業(yè)里的工人一樣解決一些問題。另外一個難題出現(xiàn)在泵送生物燃料原料的環(huán)節(jié),那是因為,用戶往往希望在溶液中盡可能少地摻入水分。莫依諾公司(moyno)的garywilliams說,“這樣一來,得到的產品就會有相當高的固體含量而僅含極少量的水。困難在于泵送原料(圖5)時不會再次注水。我們已經完成了大量試驗,并已找出了完成這項工作的方法。螺桿泵可以應對類型廣泛的產品,所以泵送不同類型的原料自然也不在話下。”莫依諾制造的泵采用不同的金屬材料,因而可以適應于任何一種可能的過程應用。該公司同時提供各種給料裝置,以協(xié)助將原料推送入泵(圖6)。這使得整個過程更為高效。

williams評價:“我們甚至還生產用于高固體含量的雙螺桿喂料機;也有用于較薄漿體的法蘭單元。螺桿泵的計量性能卓越,因而在這方面大大優(yōu)于其他類型的容積泵?！闭雇瞎镜膆all相信,至少有100家不同的公司正在參與生物燃料新技術的開發(fā),因而每年對泵的需求量只會與日俱增。他總結道:“新的原料和工藝層出不窮,由其誕生的最終產品也五花八門。生物燃料可用作民用燃油和工業(yè)鍋爐燃油;而你的車,和其他類別繁多的末端應用也需要燃料。在這場角逐中,沒有哪一項單一的技術可以成為贏家?！?/span>