<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Erzeugung von Biogas, mit einer Vorgrube zum Homogenisieren und Zwischenlagern biogener Abfälle, einem Rohrfermenter, einem Gasspeicher sowie einer Energiezentrale sowie ein Verfahren zum Errichten der Anlage.
Anlagen zur Erzeugung von Biogas sind in mehreren funktionstüchtigen Varianten bekannt und stehen weltweit im Einsatz Dabei weisen Anlagen, die biogene Abfälle in einem Rohrfermenter abarbeiten, den höchsten Wirkungsgrad unter den bekannten Verfahren auf.
Allen bekannten Anlagen gemein, unabhängig vom verwendeten Verfahren zum Verwerten von Biomüll, ist die Errichtung von Gebäuden, in welche die Anlagenteile eingepasst werden Eine bereits fertiggestellte Anlage kann also nicht beliebig zum Einsatz gelangen, sondern muss darauf warten, bis ein sie aufnehmendes Gebäude errichtet worden ist.
Dieser bei den bekannten Anlagen als offensichtlich zum Schutz der Anlage als notwendig erachtete Schritt bedeutet jedoch einen gewaltigen zeitlichen sowie finanziellen Aufwand Durch die im wesentlichen "passgenaue" Kombination von Anlage und sie umhüllenden Gebäude steht diese Konstruktion aber auch einer - oft notwendigen - Erweiterung der Anlage im Weg Darüberhinaus ist die Anlage konstruktionsbedingt im wesentlichen auch für immer ortsgebunden und lässt sich - falls überhaupt - nur unter einem enormen Aufwand örtlich versetzen.
Durch das stete Anwachsen des Müllaufkommens sind aber gerade ein rasches Errichten einer Anlage zur Erzeugung von Biogas mit variabel wählbarem Verarbeitungsvolumen, welche sich gegebenenfalls auch beliebig erweitern lässt, gefragt.
<Desc/Clms Page number 2>
Desgleichen ist auch die örtliche Flexibilität einer solchen Anlage ein Wunsch der Betreiber, da bei Ortswechsel oder Umstieg auf eine grössere oder auch anders geartete Anlage das investierte Kapital meist verloren ist Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anlage zu schaffen, welche die genannten Nachteile vermeidet.
Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch , dass die Anlage aus einer Vielzahl standardisierter, transportabler Module aufgebaut ist.
Durch die so geschaffene Vereinheitlichung kann eine Anlage rasch und beliebig vor Ort zusammengesetzt und ebenso rasch auch wieder abgebaut und abtransportiert werden.
Es sind wenig Vorarbeiten und geringer Montageaufwand notwendig. Eine rasche Inbetriebnahme der Anlage ist gewährleistet.
Um fix kalkulierbare Kosten und einen geringen Platzbedarf zu garantieren, werden die wichtigsten, die Anlage bildenden Elemente in standardisierten Grössen hergestellt und können beliebig demontiert, transportiert und wiederverkauft werden Dazu ist vorgesehen, dass wenigstens Rohrfermenter, Gasspeicher und Energiezentrale als Module ausgebildet sind.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist auch vorgesehen, dass die Anlage eine beliebige Anzahl zusammenarbeitender Module umfasst Nach diesem Gedanken kann die Anlage je nach Anforderungen rasch entsprechend einer erforderlichen Grösse hergestellt werden.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung charakterisiert diese dadurch, dass Gasspeicher und Energiezentrale zu einem weiteren Modul zusammengefasst sind.
Insbesondere bei kleineren Anlagen ist dieser Gedanke zielführend, um die Anzahl der Module weiter zu reduzieren und damit ihr Handling nochmals zu verbessern.
Um die Anlage vor Ort in einfacher Art und Weise aufstellen und rasch betriebsfertig zu machen, ist nach einem anderen Merkmal die Erfindung auch dadurch gekennzeichnet, dass in samtlichen Modulen integrierte Verbindungselemente zur Verbindung der Module untereinander vorgesehen sind.
<Desc/Clms Page number 3>
Damit ist eine rasche Aufstellung und Inbetriebnahme der Anlage gewährleistet. Für den Fall einer Erweiterung oder örtlichen Versetzung der Anlage können die Module mittels der vorgefertigten, integrierten Verbindungselemente rasch und einfach voneinander getrennt und verbracht werden Die Energiezentrale ist gemäss der Erfindung derart ausgebildet, dass Verbindungselemente für den Wärmetransport zu wenigstens einem Rohrfermenter - um diesen zu heizen, gegebenenfalls auch zu einem Nachfermenter vorgesehen sind. Darüberhinaus können auch Verbindungselemente zur Weiterleitung von Wärme an externe Abnehmer vorgesehen sein.
Der Transport der Module erfolgt mittels standardisierter LKW' Um gegebenenfalls auskrakende Teile zu vermeiden, sieht die Erfindung nach einem weiteren Merkmal vor, die Module als transportable Container auszubilden Nach einem anderen Merkmal der Erfindung ist auch vorgesehen, dass der Gasspeicher-Modul wenigstens einen Gasspeichersack sowie eine elektronische Füllstandsmessung umfasst.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung sieht vor, dass die Energiezentrale wenigstens ein Blockheizkraftwerk, einen Rohrbündelwärmetauscher, eine Druckluft-Energieversorgung, eine Anlagensteuerung, einen Pufferspeicher, einen Lufterhitzer, eine Heizungssteuerung mit Heizungsinstallation sowie Heizungsverteilung, eine automatische Starteinheit, einen Drehkolbenzähler zur Gasmengenmessung, einen Schaumabscheider für die Biogasentfeuchtung sowie eine Einrichtung zur Schwefelwasserstoff oxidation umfasst Die installierte Heizungsverteilung dient einerseits der Heizung eines oder mehrerer Rohrfermenter und anderseits der Einbindung in Installationsnetze für externe Wärmenutzung.
Um insbesondere den Rohrfermenter, der im Gegensatz zu herkömmlichen Anlagen nicht durch ein Gebäude geschützt ist, witterungsunabhängig funktionstüchtig zu halten, sieht ein anderes, weiteres Merkmal der Erfindung vor, dass das Fermenter-Modul eine Wärmedämmung und eine wetterfeste Verkleidung umfasst.
Der Vorteil der modul-fertigenden Bauweise der gegenständlichen Anlage kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung, welches vorsieht, dass auch die Vorgrube als FertigteilModul ausgeführt ist, noch erweitert werden.
<Desc/Clms Page number 4>
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist auch vorgesehen, dass der Rohrfermenter mit wenigstens 2, vorzugsweise 3 Auflagern versehen ist, wobei die Auflager über die Länge des Rohrfermenters vorzugsweise symmetrisch verteilt sind.
Erfindungsgemäss sind auch wenigstens zur Aufnahme der Module Rohrfermenter, Gasspei- cher sowie Energiezentrale Streifenfundamente vorgesehen, um die Module entsprechend einfach aufsetzen zu können Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das Streifenfundament zur Aufnahme des Rohrfermenters mit Sattelfussen zur Aufnahme der Auflager vorgesehen, wobei die Sattelfüsse über die Länge des Streifenfundamentes ansteigende bzw. abfallende Höhe aufweisen, um eine Schrägstellung des Rohrfermenters und damit eine ideale Arbeitsweise mit sehr hohem Wirkungsgrad zu ermöglichen.
Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist auch vorgesehen, dass die Sattelfüsse mit dem Streifenfundament fest verbunden, zum Zweck einer raschen Montage vorzugsweise mit diesem verschraubt sind Die Erfindung sieht auch ein Verfahren zum Errichten der Anlage vor.
Nach der Anlieferung der Module vor Ort muss die Anlage rasch in Betrieb genommen werden können Dazu dienen standardisierte Schritte.
Die Erfindung kennzeichnet das Verfahren zum Errichten der Anlage dadurch, dass für die Module Rohrfermenter, Gasspeicher und Energiezentrale vor Ort Streifenfundamente errichtet werden, dass in das Streifenfundament für den Rohrfermenter zusätzlich Sattelfusse eingesetzt werden, dass die standardisierten, transportablen Module auf die vorgefertigten Streifenfun- damente aufgesetzt werden, wobei die Auflager des Rohrfermenters auf den Sattelfüssen auf- ruhen, dass die vorzugsweise als Fertigmodul ausgeführte Vorgrube vor Ort in eine entsprechend vorgesehene Öffnung eingesetzt wird, dass die Module über die integrierten Verbin- dungselemente mitsammen verbunden werden Die Vor Ort Montage, welche die als Module, vorzugsweise als Container angelieferten Ele- mente der Anlage zu einer Einheit zusammenfugt,
ist dank der vorgefertigten Fundamente sowie der Verbindungen in wenigen Tagen abgeschlossen Die als Fertigteil angelieferte Vorgrube wird in eine vorbereitete Ausnehmung eingesetzt.
<Desc/Clms Page number 5>
Anschliessend wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung in die Vorgrube ein Rührwerk sowie eine Pumpe zum Transport des Biosubstrates in den Rohrfermenter eingehängt werden Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispieles unter Zuhilfenahme der angeschlossenen Zeichnung näher beschrieben.
Es zeigen Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemässen Anlage und Fig. 2 eine schematische Darstellung des Rohrfermenters sowie seiner Anordnung auf dem Streifenfundament.
Biogene Abfälle und Gülle werden von LKW's oder auch Traktoren in einer Übernahmestation 1 abgeladen Dort erfolgt eine Trennung der Abfälle in feste und flüssige Anteile. Weiters werden sie in der Übernahmestation 1 entpackt, gereinigt und zerkleinert.
Von der Übernahmestation 1 gelangen die Anteile in die Vorgrube 2, wo sie zwischengelagert und homogenisiert werden.
Aus der Vorgrube 2 schliesslich wird das Material in den Rohrfermenter 3 verbracht.
Nach der Methangärung im Rohrfermenter 3 geht das Gas über den Dom in den Gasspeicher 4 Der verbleibende Rest an Material geht entweder in einen Nachfermenter oder ein Endlager Die aus dem Gasspeicher 4 gewonnene Energie dient zur Erzeugung von Energie, welche in der Energiezentrale 5 hauptsächlich von einem oder mehreren Blockheizkraftwerken 6,6' verwertet wird.
Sowohl Vorgrube 2 als auch Rohrfermenter 3, Gasspeicher 4 und Energiezentrale 5 sind als Module bzw. Container ausgebildet Bei Errichtung der Anlage wird vorerst eine Grube zur Aufnahme der in Fertigteilbauweise angelieferten Vorgrube 2 ausgehoben, in welche der Fertigteil eingesetzt wird. Anschliessend werden ein Rührwerk 7 sowie eine nicht dargestellte Pumpe zum Transport der Biomasse in den Rohrfermenter 3 eingehängt Ebenfalls werden für die als Container gelieferten Gasspeicher 4 und Energiezentrale 5 Streifenfundamente 10, 10', 10" ausgehoben und betoniert, auf welche die Container schliesslich aufgesetzt werden.
<Desc/Clms Page number 6>
Fig. 2 zeigt den Rohrfermenter 3, welcher mit einer Reihe von Auflagern 8, 8', 8" versehen ist.
Gegenständliche Auflager 8, 8', 8" ruhen auf Sattelfussen 9,9', 9" auf, welche wiederum mit den Streifenfundamenten 10,10', 10" fest verbunden sind.
Diese Konstruktion dient dazu, wie aus Fig. 2 ersichtlich, um eine Schrägstellung des Fermenters 3 zu ermöglichen.
Der Transport des Fermenters 3 in seiner zur Erzielung einer Arbeitsweise mit extrem hohem Wirkungsgrad notwendigen Schrägstellung ist wegen der übermässigen Transporthöhe nicht möglich.
Die dargestellte Ausbildung ermöglicht eine rasche Montage und Schrägstellung des Fermenters 3.
Der Rohrfermenter 3 ist nach Fig.zwischen Vorgrube 2 und Gasspeicher 4 sowie Energiezentrale 5 vorgesehen.
Die Module Rohrfermenter 3, Gasspeicher 2 und Energiezentrale 4 sind mit den notwendigen, nicht dargestellten Anschlüssen ausgestattet, dass ein Zusammenfügen der standardisierten Module innerhalb kurzer Zeit durchgeführt werden kann.
Als Standardgrössen der Container sind 20' bzw. 40' vorgesehen Die im Baukastensystem erstellte Anlage mit vorinstallierten Fertigmodulen weist alle Vorteile herkömmlicher Rohrfermenter auf. Allerdings sind wesentlich weniger Vorarbeiten notwendig. Ein geringer Montageaufwand garantiert eine rasche Inbetriebnahme der Anlage.
Durch die Modulbauweise hat die Anlage einen nur geringen Platzbedarf, der bei ca 200 m2 liegt. Darüberhinaus ergeben sich aus der Modulbauweise auch fix kalkulierbare Kosten.
Die Anlage ist jederzeit auch ohne besonderen Aufwand erweiterbar. Sie kann aber auch jederzeit problemlos demontiert abtransportiert werden. Somit kann diese Anlage im Gegensatz zu fest installierten Anlagen auch wiederverkauft werden, was fur die Anschaffung ein entscheidender Auslöser sein kann.
<Desc / Clms Page number 1>
The invention relates to a plant for the production of biogas, with a pre-pit for homogenizing and temporarily storing biogenic waste, a tube fermenter, a gas storage and an energy center, and a method for installing the plant.
Plants for the production of biogas are known in several functional variants and are used worldwide. Plants that process biogenic waste in a tube fermenter have the highest efficiency among the known processes.
Common to all known plants, regardless of the method used to recycle organic waste, is the construction of buildings into which the parts of the plant are fitted. A plant that has already been completed cannot therefore be used arbitrarily, but must wait until a building that houses it has been built is.
However, this step, which in the known systems is obviously necessary to protect the system, means a tremendous expenditure of time and money. However, due to the essentially "tailor-made" combination of the system and the buildings surrounding it, this construction is also an - often necessary - extension of the system in the way In addition, due to the design, the system is essentially permanently bound to the location and can - if at all - only be relocated at great expense.
Due to the steady increase in the volume of waste, rapid installation of a plant for the production of biogas with a variably selectable processing volume, which can also be expanded as required, is in demand.
<Desc / Clms Page number 2>
Likewise, the local flexibility of such a system is a wish of the operator, since when changing location or changing to a larger or other type of system the invested capital is usually lost. The object of the invention is to create a system which avoids the disadvantages mentioned.
The invention solves the problem in that the system is constructed from a large number of standardized, transportable modules.
Thanks to the standardization created in this way, a system can be assembled quickly and as required on site and just as quickly dismantled and transported away.
Little preparatory work and little assembly effort are necessary. A quick commissioning of the system is guaranteed.
In order to guarantee calculable costs and a small footprint, the most important elements that make up the system are manufactured in standardized sizes and can be dismantled, transported and resold as required. At least pipe fermenter, gas storage and energy center are designed as modules.
According to a further concept of the invention, it is also provided that the system comprises any number of modules that work together. According to this concept, the system can be quickly manufactured according to the required size.
Another feature of the invention characterizes it in that the gas storage and energy center are combined to form a further module.
This idea is particularly useful for smaller systems, in order to further reduce the number of modules and thus improve their handling even further.
In order to set up the system on site in a simple manner and to make it ready for operation quickly, according to another feature, the invention is also characterized in that integrated connecting elements are provided in all modules for connecting the modules to one another.
<Desc / Clms Page number 3>
This ensures rapid installation and commissioning of the system. In the event of an expansion or local relocation of the system, the modules can be quickly and easily separated and moved using the prefabricated, integrated connecting elements. The energy center is designed in accordance with the invention in such a way that connecting elements for heat transport to at least one tube fermenter - in order to heat it are optionally also provided for a post-fermenter. In addition, connecting elements for the transmission of heat to external customers can also be provided.
The modules are transported by means of standardized trucks. In order to avoid crawling out parts, the invention provides for a further feature to design the modules as transportable containers. According to another feature of the invention it is also provided that the gas storage module and at least one gas storage bag includes an electronic level measurement.
Another feature of the invention provides that the energy center has at least one combined heat and power unit, a tube bundle heat exchanger, a compressed air energy supply, a system control, a buffer store, an air heater, a heating control with heating installation and heating distribution, an automatic starting unit, a rotary piston counter for gas volume measurement, and a foam separator for biogas dehumidification and a facility for hydrogen sulfide oxidation includes The installed heating distribution serves on the one hand to heat one or more tube fermenters and on the other hand to integrate into installation networks for external heat use.
In order to keep the pipe fermenter, which is not protected by a building, in contrast to conventional systems, functional, regardless of the weather, another, further feature of the invention provides that the fermenter module comprises thermal insulation and weatherproof cladding.
The advantage of the module-producing design of the plant in question can be further expanded according to a further feature of the invention, which provides that the pre-pit is also designed as a prefabricated module.
<Desc / Clms Page number 4>
According to a further feature of the invention, it is also provided that the tube fermenter is provided with at least 2, preferably 3 supports, the supports being preferably distributed symmetrically over the length of the tube fermenter.
According to the invention, strip foundations are also provided, at least for receiving the modules, tube fermenters, gas storage and energy center, so that the modules can be put on accordingly easily. According to a further feature of the invention, the strip foundation is provided for receiving the tube fermenter with saddle feet for receiving the supports, the saddle feet Have increasing or decreasing height over the length of the strip foundation in order to enable the tube fermenter to be inclined and thus to enable an ideal method of operation with very high efficiency.
According to a further embodiment of the invention, it is also provided that the saddle feet are firmly connected to the strip foundation, preferably screwed to it for the purpose of rapid assembly. The invention also provides a method for installing the system.
After the modules have been delivered on site, the system must be able to be put into operation quickly. Standardized steps serve this purpose.
The invention characterizes the method for erecting the plant in that strip foundations are built on site for the pipe fermenter, gas storage and energy center modules, and that saddle feet are additionally inserted in the strip foundation for the pipe fermenter, in that the standardized, transportable modules are placed on the prefabricated strip foundations are placed, with the support of the tube fermenter resting on the saddle feet, that the pre-pit, which is preferably designed as a prefabricated module, is inserted into a correspondingly provided opening on site, that the modules are connected together via the integrated connecting elements which assembles elements of the system, delivered as modules, preferably as containers, into one unit,
is completed in a few days thanks to the prefabricated foundations and the connections. The pre-pit delivered as a prefabricated part is inserted into a prepared recess.
<Desc / Clms Page number 5>
Then, according to a further feature of the invention, an agitator and a pump for transporting the bio-substrate are hung into the tube fermenter in the pre-pit. The invention will now be described in more detail using an exemplary embodiment with the aid of the attached drawing.
1 shows a schematic illustration of the plant according to the invention and FIG. 2 shows a schematic illustration of the tube fermenter and its arrangement on the strip foundation.
Biogenic waste and manure are unloaded from trucks or tractors in a transfer station 1, where the waste is separated into solid and liquid components. Furthermore, they are unpacked, cleaned and crushed in the transfer station 1.
From the transfer station 1, the shares reach the pre-pit 2, where they are temporarily stored and homogenized.
Finally, the material is brought from the pre-pit 2 into the tube fermenter 3.
After the methane fermentation in the tube fermenter 3, the gas goes via the dome into the gas storage 4. The remaining material goes either into a post-fermenter or a repository. The energy obtained from the gas storage 4 is used to generate energy, which in the energy center 5 is mainly from one or several cogeneration plants 6,6 'is used.
Both the pre-pit 2 and the tube fermenter 3, the gas store 4 and the energy center 5 are designed as modules or containers. When the system is erected, a pit is initially excavated to accommodate the pre-pit 2, which is delivered in prefabricated construction, and into which the prefabricated part is inserted. Then an agitator 7 and a pump (not shown) for transporting the biomass are suspended in the tube fermenter 3. For the gas stores 4 and energy center 5 supplied as strips, strip foundations 10, 10 ', 10 "are also excavated and concreted, on which the containers are finally placed .
<Desc / Clms Page number 6>
Fig. 2 shows the tube fermenter 3, which is provided with a series of supports 8, 8 ', 8 ".
Representative supports 8, 8 ', 8 "rest on saddle feet 9.9', 9", which in turn are firmly connected to the strip foundations 10, 10 ', 10 ".
This construction serves, as can be seen from FIG. 2, to enable the fermenter 3 to be inclined.
It is not possible to transport the fermenter 3 in its inclined position, which is necessary to achieve a working method with extremely high efficiency, because of the excessive transport height.
The design shown enables the fermenter 3 to be assembled and inclined quickly.
The tube fermenter 3 is provided between the preliminary pit 2 and the gas storage 4 and the energy center 5 according to FIG.
The tube fermenter 3, gas storage 2 and energy center 4 modules are equipped with the necessary connections (not shown) so that the standardized modules can be assembled within a short time.
The standard sizes of the containers are 20 'or 40'. The modular system with pre-installed ready-made modules has all the advantages of conventional tube fermenters. However, much less preparatory work is required. A low installation effort guarantees a quick commissioning of the system.
Thanks to the modular design, the system only takes up a small amount of space, which is around 200 m2. In addition, the modular design also results in calculable costs.
The system can be expanded at any time without any special effort. However, it can also be easily removed and dismantled at any time. In contrast to permanently installed systems, this system can also be sold again, which can be a decisive trigger for the purchase.