沼氣工藝中凸輪轉子泵的應用

       中國作為能源消費大國，新能源的開發利用對國民經濟的可持續發展具有重要的意義，近些年隨著社會主義新農村建設工程的推進，利用干稻草、青草、菜葉等農業種植廢棄物替代部分畜禽糞便作為沼氣發酵原料已成趨勢。

        沼氣工程原料預處理技術中，根據其主要原料來源的不同，可把原料預處理工藝分為三種類型。

1 能源植物為主的原料預處理工藝

    從原料產氣率角度分析，玉米、甜菜等的干物質產氣率可高達600～1000m3/t，遠遠高于動物糞便的產氣率。由種植制度方面來看，一年一熟、連片種植的農藝制度為能源作物收獲機械化創造了很好的條件，從而節省了大量的原料收集成本。

2 以畜禽糞便為主的原料預處理工藝

    規模化禽養殖業發展迅速，伴隨而來的是大量的動物糞便（主要是雞糞、豬糞和牛糞）和相關的廢棄物，沼氣工程作為一項多項技術優化組合實用工程系統，目標是追求較高的能源、經濟和環境效益。在國外，沼氣原料以畜禽養殖業的糞便和農產品加工廠的有機廢棄物、污泥、餐余為主。一般情況下，原料是用罐車從附近的農場直接運送過來，部分采用管道輸送到沼氣工廠。

3 以有機垃圾為主的原料預處理工藝

    由于垃圾中含有大量的非有機成分，垃圾需要經過破碎、轉鼓篩分和磁力分選等預處理工序。經過預處理后的有機垃圾與蒸汽及消化后物料經混合后采用液壓驅動固體泵通過管道送到消化罐內。

沼氣工程原料收貯、預處理中幾種主要裝備

漿料雜物切碎機

        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、牛糞中的長草和沙礫等。因此，要采用切碎機對其進行切割、破碎，以保證下游泵和其他機械設備的運行安全，提高使用壽命。

輸送泵

        發酵原料性狀的多樣性、高濃度對原料輸送泵提出了更高的要求。螺桿泵是目前國內外沼氣工程中應用最廣泛的輸送泵，但是螺桿泵也存在維修費用高、能耗高的缺點，對于TS濃度超過25%的原料輸送也無能為力，針對這些情況，目前在歐洲有的沼氣工程中采用了凸輪轉子泵和高密度固體泵。

凸輪泵

       羅德旋轉凸輪泵的轉子由一對同步齒輪帶動，相對旋轉，轉子與泵殼之間為無間隙設計，形成相對密閉的腔體，轉子不斷的轉動，把介質由入口端推到出口端。羅德旋轉凸輪泵的結構是完全對稱的，可以實現正反轉。凸輪轉子泵是自吸、無閥、正排泵，可以輸送各種粘稠或含有顆粒物的介質，結構緊湊，對介質剪切小，運行震動小。羅德凸輪轉子泵結構示意圖。

A—機械密封；B—軸；C—減速齒輪；D—同步齒輪；E—轉子；F—快開式泵蓋；G—軸承；H—耐磨襯板

凸輪轉子泵特點：

● 結構緊湊，占用空間小，節省了土建成本。

● 可通過含大尺寸的固體顆粒物，且不容易堵塞。

● 快速開啟式設計的泵蓋，實現了泵的在線維護。

● 泵殼整體鑄造而成，泵殼內壁配有軸向保護襯板，當輸送研磨性強的介質時，可同時選用徑向保護襯板。 

● 雙端面軸承支撐，避免懸臂式結構泵運轉時軸變形和部件磨損。

● 自吸性能好，可達8.7m

● 獨立的中間隔離腔，隔離腔充滿潤滑油，潤滑和冷卻機封。且可以檢測機械密封的狀態是否良好（機械密封損壞時，油會在壓力下由螺旋孔溢出）。

● 螺旋型設計轉子，在運行時脈動很小，管路振動很小。轉子可以根據輸送介質的種類進行選擇。羅德有多種材料的轉子可供選擇：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。

● 完全對稱設計允許泵在任何情況下逆向運轉。

 雖然凸輪轉子泵的整機造價較高，但與螺桿泵相比，其主要易損件的使用壽命長、費用低，能效比高；因此從長期使用的角度來看，凸輪轉子泵還是具有運行成本低的優勢。此外，凸輪轉子泵還具有結構緊湊，占用空間小的特點。

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