3.4.Система підтримання температури субстрату.25

Для підтримання необхідної температури процесу сировину, яка надходить в реактор, та шумуючий субстрат в біореакторі необхідно підігрівати.Тепло можна підводити до субстрату в робочому просторі реактора, або в системі завантаження реактора. Додаткове підведення тепла необхідне також для компенсації теплових втрат через стінки біореактора. Для інтенсифікації процесу передачі теплоти необхідно, по можливості, поєднувати підведення тепла з інтенсивним перемішуванням субстрату. Окрім цього, теплообмінники повинні бути спроектовані таким чином, щоб мінімізувати засмічення поверхонь теплообміну залишками зшумованої речовини, що з часом приводить до погіршення процесу теплопередачі.

Для невеликих реакторів можна використовувати теплообмінні нагрівальні елементи у вигляді шлангів, циліндричних чи плоских теплообмінників, через які прокачують гарячу воду з температурою 50-60^оС(рис.3.13.).

Трубчастий теплообмінник

Плоский теплообмінник

При використанні таких систем слід передбачити можливість виймати теплообмінники з реактора для їх очищення.

Нагрівачі, вмонтовані в стінки реактора, доцільно використовувати тільки у випадку передачі теплоти з обох боків теплообмінної поверхні. Такі системи, з огляду на їх ККД, оптимально підходять для двокамерних реакторів з внутрішньою перегородкою (рис.3.8,3.12).

Підігрів субстрату можна здійснювати безпосередньо подаючи в нього гарячу воду (рис.3.14.).

Такий метод дозволяє одночасно поєднувати процес підігріву субстрату, його розведення та перемішування.

Введення в субстрат пари під тиском веде до підвищення вмісту вологи в біогазі, усунення якої з біогазу вимагає додаткових затрат. У великих установках комунальних підприємств цим недоліком зневажають, враховуючи більш високий енергетичний ККД теплопередачі.

Рівномірний температурний режим реактора можна забезпечити за допомогою теплообмінників, розташованих поза реактором. Такий механізм передачі тепла дозволяє надійно регулювати температуру шумування. (рис.3.15).

Однак такі системи доцільно застосовувати тільки з процесом примусової циркуляції через теплообмінники субстрату, що спричиняє підвищення енергетичних витрат. Переваги даної системи підігріву полягають у тому, що завдяки одночасному підігріву і перемішуванню свіжого і циркулюючого субстрату різниця між температурами свіжого та вже шумуючого субстрату буде незначною. Окрім цього, надійно підтримується швидкість переміщення субстрату, це запобігає випаданню твердого осаду. Також розташування теплообмінників поза робочим простором реактора значно полегшує обслуговування і ремонт останніх.

Електрообігрівання вимагає значних витрат електроенергії і може бути використане тільки для невеликих індивідуальних біореакторів.

Як нагрівальні елементи найчастіше застосовують трубчасті теплообмінники, де теплоносієм служить гаряча вода з температурою близько 60°С. Більш висока температура підвищує ризик налипання твердих часток на поверхні теплообмінника.