罗霸公司创始人 Hermann Paintner 同样是一名农场主,并在公司总部 Sittelsdorf 运营着一个可再生原料沼气发生装置,其中将甜菜和猪粪用作底物。该沼气发生装置的规划始于 2009 年。建立沼气发生装置,不仅应满足罗霸公司维持生产所需的部分热量和能源需求,还应掌握有关甜菜作为发酵底物的特性的重要知识。

作为试验项目,该沼气发生装置于 2010 年年底与 190 kW 的热电联产装置 (CHP) 一同投入运行,并于 2012 年将电力输出扩容至 550 kW。该沼气发生装置的进料方式仅为可泵送底物进料。由于自动化的实施,完全不需要固态原料进料。在过去的数年中,利用所积累的经验,我们始终致力于优化各项性能。此外,2017 年弃用原固定床发酵罐,转而开始选用搅拌釜式发酵罐,该装置配备带有土壤脱离装置的自主研发型中央搅拌器。

 

甜菜切碎机

Bei Klick wird dieses Video von den YouTube Servern geladen. Details siehe Datenschutzerklärung.

自主研发的切碎机,产量为每小时 300 至 500 吨

Hermann Paintner 已自主研发出用于粉碎甜菜的切碎机。
通过带输送机底板的接收储料仓计量甜菜量。为方便为接收储料仓供料,可使用翻斗车或者直接倾倒卡车。罗霸巧鼠储料仓安装有 8 个清洁辊,以疏离松散的土壤和沙子。切碎机本身设计为带有封闭式篮子的锤磨机。带 Hardox 敲离装置的巨大转子宽 2.5 m。Hardox 封闭式篮子的直径为一米,因此尺寸也足够大。

带有电源装置的切碎机驱动

Panzer Leopard 发动机

切碎机的驱动装置最初是 V10 MTU 发动机,功率/马力数为 610 kW/830 PS,且 Leopard I Panzer 排量为 37.4 升 - 制造年份 1979 年。转速为 1,500 rpm 时,该发动机的扭矩为 2,860 Nm。

使用猛虎 6 和 6S 的柴油发动机替代了原发动机

由于军用发动机备件供应有限,因此最终被最新款 VOLVO PENTA TAD1643VE-B 6 缸直列式发动机取代,马力数/功率达 796 PS/585 kW,排量 16.12 升。该电动机与猛虎 6 和猛虎 6S 中内装电动机相同。猛虎柴油发动机在 1,100 rpm 的转速下具有 3,260 Nm 的最大扭矩。直观比较,沃尔沃发动机在显著降低油耗的同时,进一步提高了性能。在此期间的限制性因素是切碎机后方的作为输送甜菜青饲料的输送带。

沼气发生装置工艺流程

基于积累的经验,罗霸总部建设的沼气发生装置已建立了液态青贮、甜菜粕贮存和滤除的下述过程顺序。

例如供应糖厂的收获和装载
收获的所有甜菜只含甜菜根且无叶 - 微打顶是正确的方法。去除叶茎,作一最小的顶端切口,以减少堆放期间非必要的土壤携带和呼吸耗损。理想情况下,甜菜应至少堆放一周,以便土壤干燥,并且可利用甜菜巧鼠尽量清理掉土壤。通过拖拉机或卡车将甜菜运输至沼气发生装置。

 

粉碎以生产细小均匀的甜菜浆
在沼气发生装置,使用自主研发的切碎机将甜菜粉碎成细小均匀的浆料,然后通过输送带将其送入贮存仓。出于成本和经济因素考虑,应注意避免过度洗涤。甜菜浆作为粘稠的甜菜粕在贮仓中单独散布并在下一步青贮过程中呈现液态化形式。切碎原则:愈精细,发酵愈快效果愈佳。

由于仓储容量有限,须进行多次加料
由于圆形容器的仓储容量限制为 6,000 吨,因此第一批甜菜需在九月份进行青贮。由于空间有限,最后一批将在二月/三月份仓储到甜菜堆中。由于多次加料仓储,视产量而定,每年最多可将 12,000 吨甜菜转换为电能。

 

仓储容器 - 耐酸结构
液态青贮的甜菜酸性很强,并且具有高度腐蚀性。青贮过程结束后,pH 值介于 3.2 和 3.5 之间。酸性甜菜粕会腐蚀无保护层的混凝土。因此,必须使用耐酸贮存仓。直径 30 m、高 8 m 的仓储容器是由现浇混凝土浇铸而成。内壁衬使用 PU 耐酸保护膜。容器底部相对于中心倾斜 15 度。这一倾斜度并不适于完全排空,完全排空需要更大的倾斜度。

青贮、转化和分解
在青贮的第一阶段,可以观察到明显的分解。吸入封闭式环境中的氧气。产生二氧化碳,部分二氧化碳以“冒泡”形式逸出表面。
青贮后可立即发现会出现一定的体积膨胀。因此,始终切勿一次性将仓储容器装填到上边缘位置!体积膨胀数天后,底物会再次沉降并重新装填。在转化阶段,甜菜块漂浮,如同矿泉水中的面包屑,因此通常只能从仓储容器的底部泵出液体。在青贮的下一过程中,甜菜粕逐渐沉降,稀释并且愈渐均匀。

中试设备内的分解效果显著,因为在青贮过程中提取了用于沼气厂加工处理的甜菜粕。此外,冬季会将非常冰冷的甜菜多次装填到容器中,这表明在青贮过程中转化的耗时很长。  
按语:在青贮后仅当甜菜粕被压紧实数周,才将有利于其转送到其他设备。在冬季月(计至二月),可轻松饲喂固态原料形式的新鲜甜菜。然而,伴随春季升温,甜菜堆因呼吸作用耗损增加,饲喂新鲜甜菜不再有益处。针对全年供应(自二月至九月),甜菜粕青贮饲料是最佳且耗损最少的存储方式之一。

 

从顶层提取甜菜粕
针对仅在一个贮存仓中进行的分解和连续装填以及提取,罗霸修改了提取参数,以便可选择从不同的高度(特别是表面附近)将其泵出。抽出泵此时已连接至起重机,并在地面以下约一米处抽水。因此,首先滤除结构较丰富的漂浮材料。在表面形成的层有时非常坚硬和粘稠,因此部分发酵残留物/液体在抽出泵之后直接从发酵罐被泵入另一条泵管,以提高泵送效率。

 

带大型中央搅拌器的沼气发酵罐

Bei Klick wird dieses Video von den YouTube Servern geladen. Details siehe Datenschutzerklärung.

带自主研发型中央搅拌器和排沙装置的搅拌釜式发酵罐

于 2017 年建造了一个直径 16 m,高 10 m 的新型搅拌釜式发酵罐并投入运行。同时,未使用三个容积 210 m³ 的固定床高位发酵罐,因为小型固定床发酵罐对于设备运行而言始终是一项挑战。由于体积小的缘故,该三个塔式发酵罐的缓冲量小,并且对新鲜底物或温度波动很敏感。

凭借 2,000 m³ 的发酵罐,550 kW 的沼气发生装置自此便可灵活运行并进行热优化,因为该发酵罐“容量大”,还可处理大量新鲜的青贮甜菜,或者在短时间内便显著增加了每日配给量。

而亮点则在于由 Hermann Paintner 自主设计的带排沙装置的中央搅拌器。稳固的结构使得转动数圈后即可达到彻底搅匀效果。一个直径 2300 mm 的强劲球式回转支承可通过一个液压机组和 4 个油动机驱动。动力通过回转支承传递至中央搅拌器的 15.6 m 的延长搅拌桨。

 

为获取更好的搅拌效果,在两个搅拌桨之间安装了一个带搅拌器叶片的刚性轴。针对土壤脱离装置,应将第三个臂安装在靠近地面的位置。倾斜固定的推土铲刀将泥土和沉积物清理到外部。外部推杆滑阀将沉积物一同带至盐水池凹处。通过液压驱动的螺杆将土壤、异物和沉淀的沉积物排出发酵罐。土壤脱离装置的最低臂配装有一个自由轮。土壤脱离装置沿顺时针转动。仅两个搅拌桨沿逆时针转动。搅拌和清洁间隔的持续时间和频率可通过设备控制系统进行设置。通过带排沙装置的中央搅拌器可始终避免耗时的容器清洁或由于沉积而导致的可用容积减少。