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Calore: L'elemento dimenticato di digestione anaerobica

digestato Componenti pastorizzazione processo

Con Matt Hale, International Sales Manager, scambiatori di calore HRS

La digestione anaerobica (AD) produce molti prodotti pregiati e utili, tra cui il biogas (che possono poi essere trasformata in calore, elettricità o gas biometano) e digestato, un biofertilizzante ricco di sostanze nutritive e materia organica. Tuttavia, molte piante fattoria AD anche producono calore incidentale, che può essere catturato e usato nel processo di AD o per altre operazioni in loco.

Lo spreco di calore sta diventando sempre più importante, non solo da un punto di vista economico, ma anche politicamente. Nel Regno Unito, l'incentivo al calore rinnovabile è il principale fattore politico per incoraggiare l'utilizzo del calore da fonti rinnovabili, compreso il calore accidentale dal processo di AD, mentre alcuni paesi europei ora specificano obiettivi per l'uso del calore dalle piante AD.

Fonti di calore

il calore in eccesso prodotto dalla combustione del biogas in una unità combinata di calore ed energia (CHP) è la fonte di calore più comune all'interno di un impianto di AD. Altri processi che danno luogo a residuo, calore utilizzabile includono:

  • Digestato preriscaldamento
  • riscaldamento digestore (soprattutto in estate, quando è richiesta meno riscaldamento)
  • Pastorizzazione (prima o dopo la digestione)
  • produzione di energia elettrica (ad esempio tramite CHP)
  • Purificazione del biogas a biometano (è necessario calore per il processo, ma fino a 75% di esso può essere recuperata e riutilizzata)
  • concentrazione digestato

Ad esempio, una temperatura minima di 70oC può essere richiesto per la pastorizzazione, lasciando 30-40oC 'rimasto' di calore, che è stato storicamente sprecato all'atmosfera. Questo calore potrebbe invece essere messo a buon uso altrove all'interno del processo di AD. Allo stesso modo, il calore rimasto da concentrare digestato potrebbe essere utilizzato all'interno di pastorizzazione.

Che cosa è uno scambiatore di calore?

Gli scambiatori di calore prendono calore da un processo o posto e trasferirlo su un altro. In pratica, consentono il calore da un liquido o gas di passare ad un altro liquido o gas senza i due dover mescolare insieme o entrare in contatto diretto. esempi quotidiani comuni includono radiatori domestici (che trasferiscono calore da una caldaia a camera) e radiatori per auto (che portano calore lontano dal motore).

Gli scambiatori di calore sono utilizzati per numerose applicazioni, tra cui il riscaldamento degli ambienti; raffreddamento; aria condizionata; trattamento delle acque reflue; trasformazione dei prodotti alimentari; e nelle industrie chimiche. Sempre più spesso, il loro ruolo potenziale nel settore digestione anaerobica viene riconosciuta, con più piante specificando la loro inclusione nella fase di progettazione o adeguamento, sia per migliorare l'efficienza complessiva del processo o di utilizzare il calore che altrimenti verrebbe sprecato.

Tipi di scambiatore di calore

Esistono diversi tipi di scambiatori di calore ed è importante selezionare il tipo giusto per una particolare applicazione. Due dei tipi più comuni oggi in uso sono scambiatori di calore a piastre e scambiatori di calore tubolari. Tuttavia, all'interno di queste ampie categorie ci sono molti modelli e raffinamenti diversi ed è importante capire cosa viene offerto.

E 'quindi consigliabile consultare uno specialista che può spiegare i vantaggi di diversi tipi e forse offrire diverse soluzioni. Ad esempio, i fluidi viscosi come digestato può tubi rapidamente fallo e superfici. Per questo motivo, raschiati scambiatori di superficie sono di solito raccomandato, in quanto asporterebbero costantemente tali incrostazioni. Tuttavia, un'altra opzione è quella di utilizzare un valvolare, che ridurrà al minimo incrostazioni in primo luogo. HRS scambiatori di calore a tubi ondulati sono progettati in modo che la costante vorticoso del fluido nel tubo impedisce sedimenti e intasamento.

Qualunque sistema si propone, è importante confrontare i costi di gestione, tra cui manutenzione e pulizia, oltre la vita piena della pianta - i tempi di inattività causati da smantellamento regolare o pulizia può mangiare rapidamente in tutto il risparmio di capitale effettuati al momento dell'acquisto.

possibilità di utilizzo per il calore nel processo di AD

Quindi, dopo aver individuato una fonte di calore, ciò può essere fatto con esso? Ci sono una serie di opzioni con il processo di AD, tra cui: preriscaldamento delle materie prime, che può contribuire ad accelerare il processo di digestione o migliorare la produzione di gas; per pastorizzazione, per esempio, per soddisfare i requisiti PAS 110 per digestato o per garantire l'igiene delle colture; e per migliorare la qualità e ridurre il volume di digestato. Usando il calore in eccesso in una concentrazione del sistema HRS digestato (DCS), per esempio, in grado di ridurre i volumi di circa il digestato 60%, portando un notevole risparmio di stoccaggio, trasporto e applicazione di terreni agricoli, pur mantenendo tutti i benefici nutrizionali.

Infine, utilizzando il calore di scarto per l'aggiornamento del biogas a biometano, per essere utilizzato come carburante per il trasporto o per l'iniezione nella rete del gas, sta diventando sempre più comune e contribuisce a soddisfare il potenziale di AD come fonte di energia diversa. In più, a seconda della tecnologia utilizzata esatta, per quanto 75% del calore utilizzato per purificazione del biogas può quindi essere recuperato.

Altri usi per il calore

il calore catturato può essere usato quasi ovunque, a condizione che sia economicamente e praticamente fattibile per trasferirlo. Anche l'acqua a bassa temperatura può essere utilizzato per ridurre la quantità di riscaldamento addizionale richiesto, ad esempio da una caldaia.

Ci sono molti usi del calore in un impianto AD, sia che si tratti di un'azienda agricola o di un alimento. Per le aziende agricole, il calore può essere utilizzato per il riscaldamento degli spazi di serre e polietole per l'essiccazione di colture o combustibili da biomassa. Molti allevamenti di bestiame richiedono calore, in particolare per la produzione di suini e pollame, e dove le aziende agricole si sono diversificate per creare uffici o centri commerciali, c'è spesso la possibilità di installare sistemi di teleriscaldamento. E in un impianto alimentare, il calore può essere utilizzato per il riscaldamento e la cottura degli ambienti, per il riscaldamento dei liquidi per favorire la lavorazione e la pastorizzazione e la sterilizzazione dei prodotti alimentari.

In altre parti del mondo, usi più inusuali per il calore sono stati riscontrati anche, come l'acquacoltura per la produzione di pesce; ulteriore produzione di energia elettrica attraverso l'uso della tecnologia Organic Rankine Cycle (ORC) e sistemi di generazione del ciclo di bassa temperatura Kalina; o il trasporto di calore in contenitori che utilizzano tecnologia di memorizzazione calore latente.

Con un'attenta pianificazione e un approccio a lungo termine che considera la vita piena di un impianto AD - i prezzi di acquisto e non solo iniziali - i singoli carichi termici di ogni processo all'interno di un'operazione annuncio può essere notevolmente ridotta utilizzando il calore ripreso, con conseguente miglioramento della sia l'efficienza e qualità del prodotto.

Un ciclo senza fine?

Si può essere tentati di pensare che è possibile mantenere riconquistare il calore utilizzato più e più volte, ma purtroppo, questo non è possibile. Tuttavia, ciò che è possibile è quella di riutilizzare alcuni del calore residuo per migliorare l'efficienza operativa. I sistemi che fanno questo, come un digestato pastorizzatore HRS, spesso possono fornire risparmi di efficienza di 40% o più rispetto ai pastorizzatori tradizionali senza recupero di calore.

Con un'attenta pianificazione e un approccio a lungo termine che considera la vita piena di un impianto AD - i prezzi di acquisto e non solo iniziali - i singoli carichi termici di ogni processo all'interno di un'operazione annuncio può essere notevolmente ridotta utilizzando il calore ripreso, con conseguente miglioramento della sia l'efficienza e qualità del prodotto.

HRS Heat Exchangers Ltd

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