Effiziente und verschließfeste Rührer für Biogasanlagen

Forschung aktuell

© Fraunhofer IKTS
Vergleich des Verschleißes zwischen beschichteten und unbeschichteten Rührermustern.
© SiCast GmbH
Versuchspropeller während der Beschichtung mit Reaktionsharzbeton.
© RTO GmbH
CFD-Simulation der Fluiddurchmischung im Rührwerksbehälter.

Die Hauptaufgaben der Rührtechnik in den Fermentern von Biogasanlagen sind das Mischen von frischem Substrat mit dem bereits gärenden Material, die Verringerung von Temperaturgradienten zur Realisierung konstanter Milieubedingungen sowie die Vermeidung von Schwimmschichten als Voraussetzung für einen ungehinderten Austritt des Biogases aus der Flüssigphase. Aufgrund der hohen tribologischen und korrosiven Beanspruchungen durch die aggressiven Gärsubstrate sind die Standzeiten derzeitig verwendeter Rührer gering. Aus diesem Grund arbeitet das Fraunhofer IKTS gemeinsam mit dem Rührwerkshersteller RTO GmbH und dem Mineralgussspezialisten SiCcast GmbH sowohl konstruktiv als auch materialseitig an einer effizienteren und verschleißfesteren Rührwerksgeneration. Auf Grundlage von CFD-Simulationen wurde ein spezielles Rührerdesign mit einem erhöhten Wirkungsgrad entwickelt. Die Validierung der Mischergebnisse mit den optimierten Rührergeometrein erfolgte mittels prozesstomografischer Untersuchungen. Zur Verlängerung der Lebensdauer wurden die tribologisch beanspruchten Zonen der Rührer mit speziellen Verschleißschutzschichten aus Reaktionsharzbeton versehen. Untersuchungen am Rührwerksprüfstand des Fraunhofer IKTS zeigen, dass die verwendete siliciumcarbidhaltige Beschichtung im Vergleich zum Standardwerkstoff eine wesentliche Verschleißminimierung bewirkt. Die Ergebnisse der tribologischen Versuche sind neben dem Diagramm dargestellt (v.u.n.o. Rührer Ausgangszustand, beschichtet nach dem Rührversuch, unbeschichtet nach dem Rührversuch). Diese neuen Schutzschichten aus Reaktionsharzbeton erwiesen sich auch beim Einsatz im realen Gärmedium als äußerst korrosions- und verschleißresistent. Bereits im Jahr 2019 sollen erste Feldtests des neuentwickelten Rührersystems in einer Biogasanlage durchgeführt werden.


Leistungs- und Kooperationsangebot

 

  • Charakterisierung, Entwicklung, Optimierung von Rührwerken
  • Anwendungsbezogene Werkstoffentwicklung
  • Charakterisierung tribologischer und korrosiver Effekte

Gefördert durch