生物燃料市場(chǎng)被公認(rèn)為全球增長(zhǎng)最快的行業(yè)之一,可想而知,市場(chǎng)對(duì)該領(lǐng)域內(nèi)最新的發(fā)展、動(dòng)向和機(jī)遇的關(guān)注都呈現(xiàn)出增長(zhǎng)的趨勢(shì)。keithloria將就泵產(chǎn)品該如何應(yīng)對(duì)極其多樣化的生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行報(bào)道。以往,由于歐洲對(duì)柴油燃料及其相關(guān)技術(shù)欣然接受,因而占據(jù)了全球生物柴油近90%的消耗量。而近來(lái),美國(guó)生物柴油的產(chǎn)量一直處于攀升狀態(tài)。實(shí)際上生物柴油一直以來(lái)都被美國(guó)能源部稱為“發(fā)展最快的替代燃料”,毫無(wú)疑問(wèn),生物柴油未來(lái)將在該國(guó)扮演更加舉足輕重的角色。生物燃料的應(yīng)用多種多樣,泵產(chǎn)品生產(chǎn)廠商要根據(jù)客戶和生物柴油廠的自身實(shí)際需要進(jìn)行生產(chǎn)。泵對(duì)于所有流體處理應(yīng)用來(lái)說(shuō)都是至關(guān)重要的設(shè)備,對(duì)于生物柴油的生產(chǎn)也是如此。

由于對(duì)這類“可替代”燃料的環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)性的認(rèn)識(shí)更加深刻;對(duì)“如何改善和提高與多種生物燃料相關(guān)的生產(chǎn)過(guò)程”的需求也更進(jìn)一步。因此,在泵的配置問(wèn)題上,我們必須做到“因地制宜”。關(guān)于哪項(xiàng)是最佳選擇,現(xiàn)在揭曉答案還為時(shí)過(guò)早,因?yàn)榇蠖鄶?shù)的此類設(shè)施仍處在工廠試驗(yàn)運(yùn)行階段,而這些設(shè)施也正在探求優(yōu)化自身工藝的方法,并逐漸意識(shí)到選用合宜的泵技術(shù)在其中的意義。生物柴油和生物氣的生產(chǎn)是相對(duì)較新的應(yīng)用,螺桿泵在其中的應(yīng)用日益增多。許多專家相信,根據(jù)泵的特定用途,離心泵或螺桿泵是生物柴油生產(chǎn)的最佳選擇。

比如,泵送極嚴(yán)酷的中間產(chǎn)品,如具有高揮發(fā)性成份的還原甲醇,除了特殊的機(jī)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(shù)設(shè)計(jì)。近年來(lái)的改進(jìn)包括2/3螺桿幾何結(jié)構(gòu),這種設(shè)計(jì)比過(guò)去幾十年所采用的1/2螺桿幾何結(jié)構(gòu)具有更高的經(jīng)濟(jì)性。此外,露縫接頭和優(yōu)化的沖洗接口經(jīng)驗(yàn)證是適用于高清潔應(yīng)用需求的另外兩項(xiàng)改進(jìn)。通過(guò)這些特性,螺桿泵不但可以應(yīng)用于傳統(tǒng)的廢水和污泥處理領(lǐng)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(shí)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(shí)可以在整個(gè)流量范圍內(nèi)進(jìn)行控制。因此,對(duì)流量?jī)?yōu)化的范圍是相當(dāng)廣的?！痹谔幚碛袡C(jī)廢物時(shí),通常關(guān)注最多的就是對(duì)機(jī)械磨損的防護(hù)。

不過(guò),生物柴油的生產(chǎn)商卻對(duì)化學(xué)防護(hù)最為看重。生物柴油及其前體具有較強(qiáng)的化學(xué)侵蝕性,因此,開(kāi)發(fā)出能夠?qū)崿F(xiàn)泵的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的材料尤為關(guān)鍵。作為生產(chǎn)阿爾維勒泵(allweilerpump)的德國(guó)tenncom公司的ceo,kurt-christiantennstadt博士說(shuō):“人們必須意識(shí)到為每一臺(tái)泵、每一個(gè)部件選用合適的材料的重要性,習(xí)慣于依賴設(shè)計(jì)者和供應(yīng)商,卻不去借鑒他們?cè)?jīng)合作過(guò)的生物柴油廠的經(jīng)驗(yàn),是不可取的做法?！鄙锶剂蠌S的泵送任務(wù)生物柴油制造的機(jī)理就是將植物油與甲醇及某種催化劑(如甲氧基納)進(jìn)行混合,并添加硫酸進(jìn)行ph值的修正。通過(guò)酯基轉(zhuǎn)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(chǎn)品。samsmith是倫敦的michaelsmithengineers有限公司的總經(jīng)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(duì)高得多的流量運(yùn)行;而在裝有成套設(shè)備的工廠,許多泵送任務(wù)是低流量和較高壓力的組合。一些齒輪泵,如liquiflo齒輪泵經(jīng)驗(yàn)證是適合這些應(yīng)用的理想選擇。“外齒輪帶動(dòng)流體進(jìn)入泵體。外齒輪泵送原理(如圖2所示)是,它的兩個(gè)回轉(zhuǎn)齒輪在泵的吸入端松開(kāi),空間由小變大(形成真空)使大氣壓將流體壓入泵內(nèi)。葉輪泵適用于從化學(xué)品到液化氣體等流體的輸送場(chǎng)合(圖3)。

在以較低的壓力輸送較高流量的場(chǎng)合,離心泵,如dickowkm系列離心泵為首選。經(jīng)驗(yàn)證,dickow離心泵作為無(wú)密封的無(wú)泄漏泵在這種工況中獲得了成功應(yīng)用,它可應(yīng)對(duì)包括甲醇、精煉或未精煉油品、生物柴油、甘油和水在內(nèi)的流體。smith還補(bǔ)充道,“dickow泵已證明對(duì)泵送植物油、粗制和精煉生物柴油和熱沉積液體(hotbottomsliquor)確實(shí)有效。薄膜式計(jì)量泵已被應(yīng)用在精確計(jì)量甲氧基鈉和用于ph值修正的硫酸等場(chǎng)合。”諸多挑戰(zhàn)起初,許多的泵制造商都低估了來(lái)自這些工廠的問(wèn)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(lǐng)域多年的泵制造商們已經(jīng)積累了豐富經(jīng)驗(yàn),所選用的材料也已經(jīng)過(guò)測(cè)試,這些材料通常都容易取得。在生物柴油生產(chǎn)的階段,中間產(chǎn)物和最終產(chǎn)品往往都具有較強(qiáng)的化學(xué)侵蝕性。tennstadt評(píng)價(jià)道,“常規(guī)泵型很快就會(huì)呈現(xiàn)出受到化學(xué)物質(zhì)侵蝕的跡象,且不久就會(huì)失效并需要頻繁的維護(hù)。很顯然,這類泵并不適用于生物柴油的生產(chǎn)?！辫b于這些原因,每個(gè)用于生物柴油生產(chǎn)的泵件都必須具有較高的抗化學(xué)侵蝕能力,并且要完全適應(yīng)于其所輸送的液體。找到合適的材料對(duì)于設(shè)計(jì)出能夠高效運(yùn)行的泵產(chǎn)品來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。tennstadt說(shuō):“多年來(lái),不銹鋼材料對(duì)于泵殼和聯(lián)接件等金屬部件來(lái)說(shuō),仍是不錯(cuò)的選擇。然而,對(duì)用于定子的密封件和橡膠件而言,要達(dá)到相當(dāng)?shù)目骨治g等級(jí)就需要專門的技術(shù)訣竅,以及廣泛可選的潛在合成材料。”按照格蘭富公司(grundros)的經(jīng)理davidconsidine所述,泵送生物燃料成品的最關(guān)鍵之處在于軸封,其次是彈性材料的選取。同時(shí),對(duì)于規(guī)格上要求atex或ex防爆認(rèn)證產(chǎn)品的考量也同樣重要。他還說(shuō),“如果生物燃料的最終產(chǎn)品是潔凈和輕質(zhì)的,那么大多數(shù)經(jīng)過(guò)處理的燃料在性質(zhì)上同樣是均一的,這樣就可以采用離心葉輪泵進(jìn)行泵送。而在制造過(guò)程中,使用到容積泵的可能性更大。

”技術(shù)問(wèn)題用于生物柴油廠的泵有時(shí)必須從真空端吸入液體,而且要能夠應(yīng)對(duì)吸入段液體的高溫,這就會(huì)產(chǎn)生突出的技術(shù)難題。位于美國(guó)加州redlands的百士吉泵業(yè)(psg)的區(qū)域經(jīng)理dougcumpston解釋道:“轉(zhuǎn)子和定子需要經(jīng)過(guò)特別設(shè)計(jì),以應(yīng)對(duì)75-110℃的溫度范圍。精確適應(yīng)熱力工況確保泵可以在其整個(gè)溫度區(qū)間內(nèi)以優(yōu)化的效率進(jìn)行工作。對(duì)于橡膠定子,這是通過(guò)與轉(zhuǎn)子的密切匹配來(lái)實(shí)現(xiàn)的?！卑柧S勒泵以40℃的梯度工作(圖4)。當(dāng)采用由聚四氟乙烯制成的固體材料定子時(shí),對(duì)定子(而非轉(zhuǎn)子)進(jìn)行了調(diào)整。在這些情形下,溫度梯度就會(huì)顯著變得更小。此手段可以在所要求的溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)性能的優(yōu)化。對(duì)于工廠主和產(chǎn)品設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō),可以減少替換部件的庫(kù)存是好消息。

新部件可以更快更經(jīng)濟(jì)地供應(yīng)到位;此外,部件還可以在泵和泵和工廠和工廠之間進(jìn)行交換。hall說(shuō)道,許多接觸生物燃料的都是農(nóng)民,他們不具備有關(guān)泵或生產(chǎn)工藝的專業(yè)知識(shí),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(wèn)題。另外一個(gè)難題出現(xiàn)在泵送生物燃料原料的環(huán)節(jié),那是因?yàn)?用戶往往希望在溶液中盡可能少地?fù)饺胨?。莫依諾公司(moyno)的garywilliams說(shuō),“這樣一來(lái),得到的產(chǎn)品就會(huì)有相當(dāng)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(shí)不會(huì)再次注水。我們已經(jīng)完成了大量試驗(yàn),并已找出了完成這項(xiàng)工作的方法。螺桿泵可以應(yīng)對(duì)類型廣泛的產(chǎn)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(yīng)于任何一種可能的過(guò)程應(yīng)用。該公司同時(shí)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(gè)過(guò)程更為高效。

williams評(píng)價(jià):“我們甚至還生產(chǎn)用于高固體含量的雙螺桿喂料機(jī);也有用于較薄漿體的法蘭單元。螺桿泵的計(jì)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(shù)的開(kāi)發(fā),因而每年對(duì)泵的需求量只會(huì)與日俱增。他總結(jié)道:“新的原料和工藝層出不窮,由其誕生的最終產(chǎn)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(yīng)用也需要燃料。在這場(chǎng)角逐中,沒(méi)有哪一項(xiàng)單一的技術(shù)可以成為贏家?！?/span>