生物燃料市場被公認(rèn)為全球增長最快的行業(yè)之一,可想而知,市場對該領(lǐng)域內(nèi)最新的發(fā)展、動向和機遇的關(guān)注都呈現(xiàn)出增長的趨勢。keithloria將就泵產(chǎn)品該如何應(yīng)對極其多樣化的生產(chǎn)技術(shù)進行報道。以往,由于歐洲對柴油燃料及其相關(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,美國生物柴油的產(chǎn)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(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際需要進行生產(chǎn)。泵對于所有流體處理應(yīng)用來說都是至關(guān)重要的設(shè)備,對于生物柴油的生產(chǎn)也是如此。

由于對這類“可替代”燃料的環(huán)保性和經(jīng)濟性的認(rèn)識更加深刻;對“如何改善和提高與多種生物燃料相關(guān)的生產(chǎn)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(guān)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(shè)施仍處在工廠試驗運行階段,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。近年來的改進包括2/3螺桿幾何結(jié)構(gòu),這種設(shè)計比過去幾十年所采用的1/2螺桿幾何結(jié)構(gòu)具有更高的經(jīng)濟性。此外,露縫接頭和優(yōu)化的沖洗接口經(jīng)驗證是適用于高清潔應(yīng)用需求的另外兩項改進。通過這些特性,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(nèi)進行控制。因此,對流量優(yōu)化的范圍是相當(dāng)廣的?！痹谔幚碛袡C廢物時,通常關(guān)注最多的就是對機械磨損的防護。

不過,生物柴油的生產(chǎn)商卻對化學(xué)防護最為看重。生物柴油及其前體具有較強的化學(xué)侵蝕性,因此,開發(fā)出能夠?qū)崿F(xiàn)泵的經(jīng)濟運行的材料尤為關(guān)鍵。作為生產(chǎn)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(xí)慣于依賴設(shè)計者和供應(yīng)商,卻不去借鑒他們曾經(jīng)合作過的生物柴油廠的經(jīng)驗,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(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,以相對高得多的流量運行;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)驗證是適合這些應(yīng)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(zhuǎn)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(nèi)。葉輪泵適用于從化學(xué)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(jīng)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(yīng)用,它可應(yīng)對包括甲醇、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(yīng)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(lǐng)域多年的泵制造商們已經(jīng)積累了豐富經(jīng)驗,所選用的材料也已經(jīng)過測試,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)品往往都具有較強的化學(xué)侵蝕性。tennstadt評價道,“常規(guī)泵型很快就會呈現(xiàn)出受到化學(xué)物質(zhì)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(chǎn)?！辫b于這些原因,每個用于生物柴油生產(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。找到合適的材料對于設(shè)計出能夠高效運行的泵產(chǎn)品來說至關(guān)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(dāng)?shù)目骨治g等級就需要專門的技術(shù)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(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,對于規(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,“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行泵送。而在制造過程中,使用到容積泵的可能性更大。

”技術(shù)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(yīng)對吸入段液體的高溫,這就會產(chǎn)生突出的技術(shù)難題。位于美國加州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)過特別設(shè)計,以應(yīng)對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溫度區(qū)間內(nèi)以優(yōu)化的效率進行工作。對于橡膠定子,這是通過與轉(zhuǎn)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(dāng)采用由聚四氟乙烯制成的固體材料定子時,對定子(而非轉(zhuǎn)子)進行了調(diào)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(nèi)實現(xiàn)性能的優(yōu)化。對于工廠主和產(chǎn)品設(shè)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(jīng)濟地供應(yīng)到位;此外,部件還可以在泵和泵和工廠和工廠之間進行交換。hall說道,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,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?fù)饺胨?。莫依諾公司(moyno)的garywilliams說,“這樣一來,得到的產(chǎn)品就會有相當(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)時不會再次注水。我們已經(jīng)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(yīng)對類型廣泛的產(chǎn)品,所以泵送不同類型的原料自然也不在話下?！蹦乐Z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程應(yīng)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(chǎn)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(shù)的開發(fā),因而每年對泵的需求量只會與日俱增。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。在這場角逐中,沒有哪一項單一的技術(shù)可以成為贏家?！?/span>