DE102009002925A1

DE102009002925A1 - Method and device for simultaneous stirring and heating of liquid fermenters (heating stirrer registers)

Info

Publication number: DE102009002925A1
Application number: DE102009002925A
Authority: DE
Inventors: Wilfried Stiller; Ulrich Lüdersen
Original assignee: FACHHOCHSCHULE HANNOVER
Current assignee: FACHHOCHSCHULE HANNOVER
Priority date: 2009-05-08
Filing date: 2009-05-08
Publication date: 2010-11-18
Also published as: WO2010136318A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Biogas durch mikrobielle Umsetzung von pumpfähiger Biomasse, umfassend einen Fermenter (1) zur Aufnahme der Biomasse, wobei der Fermenter (1) mindestens eine Vorrichtung zur Durchmischung der im Fermenter (1) enthaltenen Biomasse sowie Mittel zur Temperierung (9) der Biomasse umfasst. Die Vorrichtung zur Durchmischung der im Fermenter (1) enthaltenen Biomasse weist mindestens einen Rührer (3) auf und die Mittel zur Temperierung (9) der Biomasse sind so im durch den Rührer (3) erzeugten Strömungsweg der Biomasse angeordnet, dass zumindest ein Teil der Biomasse die Mittel zur Temperierung (9) durchströmen und umströmen kann. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von Biogas durch mikrobielle Umsetzung von Biomasse in einem Fermenter (1), wobei die Biomasse im Fermenter (1) mit einem Rührer (3) umgewälzt wird und mindestens ein Teil der Biomasse beim Umwälzen durch Mittel zur Temperierung (9) geleitet wird, in denen die Biomasse auf eine für die Fermentation erforderliche Temperatur temperiert wird.The invention relates to a device for producing biogas by microbial conversion of pumpable biomass, comprising a fermenter (1) for receiving the biomass, wherein the fermenter (1) at least one device for mixing the biomass contained in the fermenter (1) and means for temperature control (9) of biomass. The device for mixing the biomass contained in the fermenter (1) has at least one stirrer (3) and the means for temperature control (9) of the biomass are arranged in the flow path of the biomass generated by the stirrer (3) that at least a portion of the Biomass flow through the means for temperature control (9) and can flow around. The invention further relates to a process for the production of biogas by microbial conversion of biomass in a fermenter (1), wherein the biomass in the fermenter (1) with a stirrer (3) is circulated and at least a portion of the biomass when circulating by means for temperature control (9) is conducted, in which the biomass is heated to a temperature required for the fermentation.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Biogas durch mikrobielle Umsetzung von pumpfähiger Biomasse, umfassend einen Fermenter zur Aufnahme der Biomasse, wobei der Fermenter mindestens eine Vorrichtung zur Durchmischung der im Fermenter enthaltenen Biomasse sowie Mittel zur Temperierung der Biomasse umfasst. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Biogas durch mikrobielle Umsetzung von Biomasse in einem Fermenter.The The invention relates to a device for the production of biogas by microbial conversion of pumpable biomass comprising a fermenter for receiving the biomass, wherein the fermenter at least a device for mixing the contained in the fermenter Biomass and means for tempering the biomass includes. Farther The invention relates to a process for the production of biogas by microbial conversion of biomass in a fermenter.

Zur Herstellung von Biogas wird üblicherweise Biomasse in pumpfähiger Konsistenz eingesetzt. Hierzu werden die eingesetzten Substrate, beispielsweise Maissilage oder Grassilage, zerkleinert und mit Wasser zersetzt. Zur mikrobiellen Umsetzung des Substrates zu Biogas ist es notwendig, die Temperatur im Fermenter konstant zu halten. Im mesophilen Betrieb liegt die Temperatur dabei bei circa 35°C. Zur Versorgung der Mikroorganismen mit frischen Nährstoffen ist gleichzeitig eine Umwälzung der im Fermenter enthaltenen Biomasse notwendig.to Biogas production is usually biomass into pumpable Consistency used. For this purpose, the substrates used, For example, corn silage or grass silage, crushed and water decomposed. For microbial conversion of the substrate to biogas is it is necessary to keep the temperature in the fermenter constant. in the mesophilic operation, the temperature is about 35 ° C. To supply the microorganisms with fresh nutrients is at the same time a circulation of the fermenter contained Biomass necessary.

Eine Anlage zur Herstellung von Biogas durch Vergärung von dickflüssigen Medien in einem zylindrischen Behälter zum Vergären des Gärmediums ist zum Beispiel aus DE-A 41 13 000 bekannt. Der Behälter ist durch Trennwände in mehrere Gärkammern unterteilt und die Trennwände sind teilweise doppelwandig ausgebildet, sodass über diese ein Wärmeaustausch stattfinden oder eine Erwärmung des Gärmediums erfolgen kann. Mit einer Reinigungseinrichtung, die bei der Bewegung der Mischkörper im Behälter in axialer Richtung an der Wandung des Wärmetauschers entlang bewegt wird, wird erreicht, dass die Wärmetauscherflächen kontinuierlich von Verunreinigungen gesäubert werden.A plant for the production of biogas by fermentation of viscous media in a cylindrical container for fermentation of the fermentation medium is, for example DE-A 41 13 000 known. The container is divided by partitions into several fermentation chambers and the partitions are partially double-walled, so that take place over this heat exchange or heating of the fermentation medium can take place. With a cleaning device, which is moved in the movement of the mixing body in the container in the axial direction along the wall of the heat exchanger, it is achieved that the heat exchanger surfaces are continuously cleaned of impurities.

Aus DE-B 10 2004 027 077 ist ein beheizbares Rührwerk für Fermentationsbehälter bekannt. Mit Hilfe des Rührwerkes wird mechanische und thermische Energie in stehend angeordnete Fermentationsbehälter eingetragen. Das beheizbare Rührwerk umfasst eine beheizbare Rührwelle, an der Rührwelle befestigte Wärmeleitfläche, an den Wärmeleitflächen befestigte Rührblätter, ein flexibles oberes Wellenlager zur Aufnahme von Längendehnung und Biegekräften sowie ein zumindest bei der Montage im Anstellwinkel variables unteres Wellenlager. Die beheizbare Rührwelle ist ein doppelwandiges Rohrsystem, bei der das innere Rohr als eine am Heizungsvorlauf angeschlossene Kunststoffleitung ausgebildet ist und das äußere Rohr ein Metallrohr ist. Nachteil des Rührwerks ist jedoch zum Einen, dass nur die Rührwelle beheizt wird und so nur eine kleine Wärmetauscherfläche zur Verfügung steht, zum Anderen, dass die Einleitung und Ausleitung eines flüssigen Heizmediums in eine rotierende Welle aufwändig und verschleißanfällig ist.Out DE-B 10 2004 027 077 is a heated agitator for fermentation tanks known. With the help of the agitator mechanical and thermal energy is entered in standing arranged fermentation tank. The heatable stirrer comprises a heatable stirrer shaft, heat conduction surface attached to the stirrer shaft, stirrer blades attached to the heat conduction surfaces, a flexible upper shaft bearing for accommodating elongation and bending forces, and a lower shaft bearing variable at least during assembly. The heatable stirrer shaft is a double-walled pipe system in which the inner pipe is formed as a connected to the heating flow plastic pipe and the outer pipe is a metal pipe. Disadvantage of the agitator, however, on the one hand, that only the agitator shaft is heated and thus only a small heat exchanger surface is available, on the other hand, that the introduction and discharge of a liquid heating medium in a rotating shaft is complex and susceptible to wear.

Vorrichtungen zur Durchmischung von Fermentationsbehältern, beispielsweise Rührwerke, sind zum Beispiel auch aus DE-U 20 2006 004 982 , EP-A 1 394 246 oder US 4,698,310 bekannt.Devices for mixing fermentation containers, for example agitators, are for example also made DE-U 20 2006 004 982 . EP-A 1 394 246 or US 4,698,310 known.

Eine Fermenterheizung, mit der die Biomasse im Fermenter beheizt werden kann, ist beispielsweise auch in DE-U 203 00 794 beschrieben.A fermenter heating, with which the biomass can be heated in the fermenter is, for example, in DE-U 203 00 794 described.

Üblicherweise eingesetzte Fermenter weisen derzeit von heißem Wasser durchströmte Rohre auf, die im Allgemeinen als Ringleitung mit einem gewissen Abstand an der Innenwand des Fermenters befestigt sind. Hierbei handelt es sich oft um teure Wellrohre, die infolge ihrer Biegsamkeit nahtlos ohne zu schweißen bei der Fermentermontage verlegt werden.Usually used fermenters currently have hot water flowed through pipes, generally as a loop attached with a certain distance to the inner wall of the fermenter are. These are often expensive corrugated pipes, due to their flexibility seamless without welding during fermenter assembly be moved.

Nachteil der bekannten Fermenter ist jedoch, dass die Heizeinrichtungen, beispielsweise Wärmetauscher außerhalb der Strömungswege der im Fermenter enthaltenen Biomasse sind. Aufgrund der außerhalb der Strömungswege positionierten Wärmetauscher ist eine gleichmäßige Temperierung nicht erzielbar. Zudem ist der Wärmeübergang vergleichsweise schlecht und zur Erzielung der notwendigen Temperaturen müssen hohe Vorlauftemperaturen des Temperiermediums verwendet werden. Die Positionierung der Wärmetauscherrohre entlang der Wandung des Fermenters und das dadurch bedingte Auftreten der höchsten Temperaturen im Fermenter in der Nähe der Wandung führen zu einem hohen Wärmeverlust durch die Fermenterwand. Auch werden aufgrund der hohen notwendigen Vorlauftemperatur die Mikroorganismen im Bereich der Wandung Temperaturen ausgesetzt, die keine optimalen Bedingungen darstellen.disadvantage However, the known fermenter is that the heating devices, For example, heat exchanger outside the flow paths are the biomass contained in the fermenter. Because of the outside the flow paths positioned heat exchanger is a uniform temperature not achievable. In addition, the heat transfer is comparatively poor and to achieve the necessary temperatures have high Flow temperatures of the temperature control can be used. The positioning the heat exchanger tubes along the wall of the fermenter and the consequent occurrence of the highest temperatures in the fermenter close to the wall a high heat loss through the fermenter wall. Also become due to the high necessary flow temperature, the microorganisms In the area of the wall exposed to temperatures that are not optimal Represent conditions.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von Biogas bereitzustellen, in der eine gleichmäßige Durchmischung der Bio masse und eine gleichmäßige Temperierung mit einem verbesserten Wärmeübergang erfolgen.task The present invention is therefore an apparatus and a To provide a method of producing biogas in which a uniform Mix of organic matter and a uniform Temperature control with improved heat transfer respectively.

Gelöst wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Herstellung von Biogas durch mikrobielle Umsetzung von pumpfähiger Biomasse, umfassend einen Fermenter zur Aufnahme der Biomasse, wobei der Fermenter mindestens eine Vorrichtung zur Durchmischung der im Fermenter enthaltenen Biomasse sowie Mittel zur Temperierung der Biomasse umfasst. Die Vorrichtung zur Durchmischung der im Fermenter enthaltenen Biomasse weist mindestens einen Rührer auf, und die Mittel zur Temperierung der Biomasse sind so im durch den Rührer erzeugten Strömungsweg der Biomasse angeordnet, dass zumindest ein Teil der Biomasse die Mittel zur Temperierung durchströmen und umströmen kann.The object is achieved by a device for producing biogas by microbial conversion of pumpable biomass, comprising a fermenter for receiving the biomass, wherein the fermenter comprises at least one device for mixing the biomass contained in the fermenter and means for controlling the temperature of the biomass. The apparatus for mixing the biomass contained in the fermenter has at least one stirrer, and the means for controlling the temperature of the biomass are arranged in the flow path of the biomass generated by the stirrer that at least a portion of the biomass, the means for Tempe flow through and can flow around.

Umströmen der Mittel der Temperierung im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet, dass jeweils einzelne Wärmetauscherelemente, im Allgemeinen Rohre, die von einem Temperiermittel durchströmt werden, von der Biomasse umströmt werden. Da der Wärmetauscher im Strömungsweg der Biomasse positioniert ist, strömt die Biomasse dabei durch Kanäle und Öffnungen zwischen den einzelnen Wärmetauscherelementen. Der Wärmetauscher wird vorzugsweise so ausgebildet, dass die Hauptströmungsrichtung der Biomasse durch den Wärmetauscher nicht geändert wird. Eine Umlenkung der Strömung am Wärmetauscher soll nicht erfolgen.flowing around the means of temperature control in the context of the present invention means that in each case individual heat exchanger elements, in general, pipes through which a temperature control medium flows be flowed around by the biomass. As the heat exchanger is positioned in the flow path of the biomass flows the biomass through channels and openings between the individual heat exchanger elements. The heat exchanger is preferably formed so that the main flow direction the biomass is not changed by the heat exchanger becomes. A deflection of the flow at the heat exchanger should not be done.

Durch den erfindungsgemäßen Fermenter wird Wärme zügig verteilt und ins Innere transportiert. Dies ermöglicht niedrigere Vorlauftemperaturen des Temperiermediums. Dies hat weiterhin den Vorteil, dass die im Fermenter enthaltenen Mikroorganismen auch in der Nähe des Wärmetauschers nicht so hohen Temperaturen ausgesetzt werden, wie in den aus dem Stand der Technik bekannten Fermentern. Auch sind durch die Anordnung der Mittel zur Temperierung die Temperaturen an der Wandung des Fermenters geringer als bei Fermentern gemäß dem Stand der Technik. Hierdurch wird der Wärmeverlust reduziert.By the fermenter according to the invention becomes heat quickly distributed and transported inside. this makes possible lower flow temperatures of the temperature control medium. This has continued the advantage that the microorganisms contained in the fermenter also near the heat exchanger not so high Temperatures are exposed, as in the state of the art known fermenters. Also, by the arrangement of the means for Tempering the temperatures on the wall of the fermenter lower as in fermenters according to the prior art. As a result, the heat loss is reduced.

Neben der gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Temperierung der Biomasse werden mit dem erfindungsgemäßen Fermenter auch die Investitionskosten für den Bau deutlich reduziert. Dies ist insbesondere auch darauf zurückzuführen, dass keine teuren Wellrohre für die Temperierung verbaut werden müssen.Next the compared to the prior art improved temperature the biomass with the inventive Fermenter also the investment costs for the construction significantly reduced. This is particularly due to the fact that No expensive corrugated pipes are installed for the temperature control have to.

Als Fermenter kann ein beliebiger Rührbehälter oder Tank mit Rühreinrichtung eingesetzt werden. Bevorzugt ist es, wenn die Wandungen des Rührbehälters oder Tanks keine Kanten aufweisen, in denen Totzonen beim Umwälzen der Biomasse entstehen können und in denen sich Biomasse festsetzen kann. Insbesondere bevorzugt sind Behälter oder Tanks mit einem kreisförmigen Querschnitt. Um das Biogas gewinnen zu können, ist der Behälter mit einem Deckel verschlossen. Zur Entnahme des Gases ist im Gasraum im oberen Bereich des Fermenters eine Entnahmeöffnung ausgebildet. Durch die Entnahmeöffnung kann das bei der Fermentation entstandene Biogas abgezogen werden. Als Material für den Tank beziehungsweise Behälter eignet sich jedes beliebige Material, das gegenüber der im Behälter enthaltenen Biomasse inert ist. So eignen sich zum Beispiel Metalle oder Kunststoffe, besonders bevorzugt ist jedoch kunststoffbeschichteter Beton.When Fermenter can be any stirred tank or Tank be used with stirring device. Is preferred it if the walls of the stirred tank or Tanks have no edges in which dead zones when circulating Biomass can arise and where biomass can fix. Particularly preferred are containers or Tanks with a circular cross-section. To the biogas to be able to win, is the container with a Cover closed. For removal of the gas is in the gas space in the upper Region of the fermenter formed a discharge opening. Through the removal opening, the resulting during fermentation Biogas be deducted. As material for the tank respectively Container is suitable for any material that is opposite the biomass contained in the container is inert. So suitable For example, metals or plastics, particularly preferred is however plastic coated concrete.

Der Behälter beziehungsweise Tank, in dem das Biogas hergestellt wird, kann jede beliebige Größe aufweisen. Bevorzugt werden jedoch Behälter mit einem Fassungsvermögen von mehr als 100 m³, mehr bevorzugt von mehr als 200 m³, insbesondere von mehr als 400 m³ eingesetzt, wobei das Fassungsvermögen vorzugsweise bis zu 1000 m³ betragen kann.The container or tank in which the biogas is produced may be of any size. However, preference is given to using containers having a capacity of more than 100 m ³ , more preferably more than 200 m ³ , in particular more than 400 m ³ , the capacity preferably being up to 1000 m ³ .

Die zu Biogas umzusetzende Biomasse wird beispielsweise über Rohrleitungen zugeführt, die in den Behälter beziehungsweise Tank münden. Die Rohrleitungen können dabei zum Beispiel seitlich, vorzugsweise im oberen Bereich des Tanks angeordnet sein. Auch ist es möglich, die umzusetzende Biomasse über den Deckel in den Tank zuzuführen. Die Entnahme der umgesetzten Biomasse erfolgt beispielsweise am Sumpf beziehungsweise im unteren Bereich des Behälters beziehungsweise Tanks. Die Umsetzung der Biomasse kann dabei kontinuierlich oder batchweise erfolgen. Bei einer kontinuierlichen Umsetzung ist es bevorzugt, Biomasse aus dem Behälter umzupumpen und einen Teil der umgepumpten Biomasse aus dem Prozess zu entnehmen und in gleichem Maße frische Biomasse zuzufügen.The Biomass to be converted to biogas is transmitted via, for example Pipes fed into the container or Tank open. The pipes can be used for Example laterally, preferably arranged in the upper region of the tank be. It is also possible to convert the biomass to be converted to feed the lid into the tank. The removal of the transposed Biomass takes place, for example, at the bottom or in the lower area of the container or tank. The implementation of Biomass can be carried out continuously or batchwise. at In a continuous reaction, it is preferable to use biomass To pump the container and a part of the pumped Biomass from the process and to the same extent Add fresh biomass.

Die Umsetzung der Biomasse zu Biogas erfolgt in Gegenwart von anaeroben Mikroorganismen.The Biomass conversion to biogas occurs in the presence of anaerobic Microorganisms.

Um die Mikroorganismen, die die Biomasse umsetzen, gleichmäßig mit Nährstoffen zu versorgen, wird die im Tank beziehungsweise Behälter enthaltene Biomasse, der die Mikroorganismen beigefügt sind, umgewälzt. Zum Umwälzen werden geeignete Vorrichtungen zur Durchmischung eingesetzt, die im Allgemeinen mindestens einen Rührer aufweisen. Der Rührer wird über einen geeigneten Antrieb, beispielsweise einen Elektromotor angetrieben. Der Antrieb kann dabei im Behälter oder außerhalb des Behälters angeordnet sein. Wenn der Antrieb im Behälter angeordnet ist, so ist dieser gegenüber der Umgebung gekapselt, damit keine Biomasse in den Antrieb eindringen kann und diesen so beschädigen kann. Bei einer Anordnung außerhalb des Behälters wird über geeignete Kraftübertragungsmittel, beispielsweise Kettentriebe oder beliebige andere dem Fachmann bekannte Getriebe, das vom Antrieb erzeugte Drehmoment an den Rührer übertragen.Around the microorganisms that convert the biomass, evenly to supply with nutrients, which is in the tank respectively Contain biomass containing the microorganisms are, circulated. To circulate are suitable Blending devices used, which are generally at least have a stirrer. The stirrer is over a suitable drive, such as an electric motor driven. The drive can be in the container or outside be arranged of the container. If the drive in the container is arranged so it is encapsulated in the environment, so that no biomass can penetrate into the drive and so can damage. In an arrangement outside of the container is via suitable power transmission means, For example, chain drives or any other known in the art Transmission, transmit the torque generated by the drive to the stirrer.

Um optimale Betriebsbedingungen für die Umsetzung der Biomasse zu Biogas zu erhalten, ist weiterhin eine konstante Temperatur im Behälter beziehungsweise Tank erforderlich. Die konstante Temperatur wird durch geeignete Temperiereinrichtungen, üblicherweise Wärmetauscherrohre, in die Biomasse eingebracht. Erfindungsgemäß sind die Mittel der Temperierung, die vorzugsweise als Heizregister ausgebildet sind, in dem durch den Rührer erzeugten Strömungsweg der Biomasse angeordnet. Durch diese Anordnung werden die Mittel zur Temperierung, beispielsweise Wärmetauscherrohre, direkt von der zu temperierenden Biomasse umströmt. Hierdurch wird der Wärmeübergang erheblich verbessert. Dies hat den weiteren Vorteil, dass aufgrund des erheblich verbesserten Wärmeübergangs die Wärmeübertragungsfläche deutlich verkleinert werden kann.In order to obtain optimum operating conditions for the conversion of the biomass to biogas, a constant temperature in the tank or tank is still required. The constant temperature is introduced into the biomass by suitable tempering devices, usually heat exchanger tubes. According to the invention, the means of tempering, which are preferably designed as heating registers, are arranged in the flow path of the biomass generated by the stirrer. By this arrangement, the means for temperature control, for example, heat exchanger tubes, flows around directly from the biomass to be tempered. hereby the heat transfer is significantly improved. This has the further advantage that due to the significantly improved heat transfer, the heat transfer surface can be significantly reduced.

Um die Möglichkeit bereitzustellen, bereits bestehende Fermenter oder Nachgärbehälter nachzurüsten oder auch eine einfachere Montage eines Fermenters vor Ort zu ermöglichen, betrifft die Erfindung auch ein kombiniertes Heiz- und Rührregister zur Temperierung von Biomasse in einem Fermenter, mindestens eine Vorrichtung zur Durchmischung sowie Mittel zur Temperierung umfassend, wobei die Vorrichtung zur Durchmischung mindestens einen Rührer aufweist und die Mittel zur Temperierung so zum Rührer positioniert sind, dass eine vom Rührer erzeugte Strömung die Mittel zur Temperierung zumindest teilweise durchströmen und umströmen kann.Around the ability to provide existing fermenters retrofit or re-fermentation tank or also allow easier installation of a fermenter on site, The invention also relates to a combined heating and stirring register for Temperature control of biomass in a fermenter, at least one device for mixing and means for tempering comprising, the device for mixing at least one stirrer and the means for temperature control so the stirrer are positioned so that a flow generated by the stirrer flow through the means for temperature control at least partially and can flow around.

Durch die Verwendung des kombinierten Heiz- und Rührregisters ist es weiterhin auch möglich, die Vorrichtung zur Durchmischung oder die Mittel zur Temperierung zu ersetzen oder zu reparieren ohne den Fermenter zu entleeren, indem nämlich das kombinierte Heiz- und Rührregister hierzu aus dem Fermenter entnommen wird. Auch bei Montage des kombinierten Heiz- und Rührregisters in einen bereits bestehenden Fermenter ist eine Entleerung nicht notwendig. Das Heiz- und Rührregister lässt sich auf einfache Weise auch in den bereits befüllten Fermenter einsetzen.By the use of the combined heating and stirring register it is also possible, the device for mixing or the means for tempering to replace or repair without to empty the digester, namely the combined Heating and stirring register for this purpose removed from the fermenter becomes. Also when installing the combined heating and stirring register in an existing fermenter is not emptying necessary. The heating and stirring register can be in a simple way in the already filled fermenter deploy.

In einer Ausführungsform umfassen die Mittel zur Temperierung mindestens ein von einem Temperiermedium durchströmtes Rohr, das von der Biomasse umströmt wird. Das Rohr kann dabei jede beliebige Form annehmen. Wenn das Rohr Krümmungen aufweist, so liegen diese in einer Ausführungsform alle in einer Ebene, da sich das so gebogene Rohr in einer Ebene quer zur Strömungsrichtung der Biomasse positionieren lässt. Das gebogene Rohr kann zum Beispiel schneckenförmig oder mäandernd gebogen sein. Auch ein u-förmiger Verlauf des Rohres ist beispielsweise denkbar. Jedoch kann auch jede beliebige andere Form des Rohres eingesetzt werden. So ist der Wärmetauscher in einer alternativen Ausführungsform beispielsweise als Wendelrohr ausgeführt.In In one embodiment, the means for tempering at least one of a temperature control medium Pipe that flows around the biomass. The tube can take any form. If the pipe bends have, they are all in one embodiment in a plane, because the tube thus bent transversely in one plane to position the flow direction of the biomass. The bent tube may, for example, helical or be meandering bent. Also a U-shaped course of the pipe is conceivable, for example. However, any one can other form of the pipe can be used. This is the heat exchanger in an alternative embodiment, for example as Spiral tube executed.

Wenn das Rohr u-förmig verläuft, wobei Zulauf und Ablauf auf der gleichen Seite angeordnet sind, so ist es bevorzugt, mehrere solcher Rohre in einer Ebene quer zur Strömungsrichtung der Biomasse zu positionieren, um die Wärmeübertragungsfläche zu vergrößern.If the tube is U-shaped, with inlet and outlet are arranged on the same side, so it is preferable to have several such tubes in a plane transverse to the flow direction the biomass to position the heat transfer surface to enlarge.

Bevorzugt ist es jedoch, wenn als Mittel zur Temperierung ein Heizregister eingesetzt wird, bei dem ein Zulauf und ein Ablauf für das Temperiermedium mit mindestens zwei, bevorzugt mehr als zwei Rohren, die parallel zueinander verlaufen, miteinander verbunden sind. Dies hat den Vorteil, dass das im Rohr strömende Temperiermedium jeweils mit im Wesentlichen gleicher Temperatur in die Rohre einströmt und aufgrund des kürzeren Strömungsweges eine weniger starke Abkühlung des Temperiermediums erfolgt. Die maximale Temperaturdifferenz zwischen Temperiermedium und zu temperierender Biomasse kann so niedriger gehalten werden. Durch die größere Anzahl an Rohren kann auch ein größerer Massestrom durch das Heizregister strömen.Prefers However, it is, if as a means for tempering a heating coil is used, in which an inlet and a drain for the tempering medium with at least two, preferably more than two tubes, which are parallel to each other, connected to each other. This has the advantage that the tempering medium flowing in the tube flows in each case at substantially the same temperature in the tubes and due to the shorter flow path one less strong cooling of the tempering takes place. The maximum temperature difference between tempering medium and to tempering biomass can be kept lower. By The larger number of pipes can also produce a larger mass flow through the heating coil.

Um die Wärmeübertragungsfläche weiter zu vergrößern, um eine optimale Temperierung der Biomasse zu erzielen, ist es weiterhin möglich, mindestens zwei Heizregister hintereinander im Strömungsweg der Biomasse zu positionieren. Die jeweiligen Heizregister werden von der Biomasse umströmt und geben so Wärme an die Biomasse ab. Das die einzelnen Heizregister durchströmende Temperiermedium kann dabei jeweils die gleiche Zulauftemperatur aufweisen oder in jedem Heizregister eine andere. Bevorzugt ist es jedoch, wenn die Zulauftemperatur des Temperiermediums in allen Heizregistern gleich ist.Around to further increase the heat transfer area, It is still in order to achieve optimum temperature control of the biomass possible, at least two heating coils in a row in the Position the flow path of the biomass. The respective heating registers are flowed around by the biomass and thus give heat to the biomass. The individual heating registers flowing through Temperiermedium can each have the same inlet temperature or in each heater another. Is preferred However, if the inlet temperature of the tempering in all Heating registers is the same.

Der Abstand der Mittel zur Temperierung vom Rührer und die Maße der Mittel zur Temperierung quer zur Strömungsrichtung der Biomasse werden so gewählt, dass die Mittel zur Temperierung vollständig von der Biomasse umströmt werden, um so einen idealen Wärmeübergang an die Biomasse zu gewährleisten. Gleichzeitig werden die Maße der Mittel zur Temperierung quer zur Strömungsrichtung der Biomasse so gewählt, dass ein möglichst großer Teil, vorzugsweise mehr als 80 Prozent der durch den Rührer angetriebenen Biomasse, die Mittel zur Temperierung durchströmen beziehungsweise umströmen.Of the Distance of the means for temperature control of the stirrer and the Dimensions of the means for temperature control transverse to the flow direction the biomass are chosen so that the means for tempering completely flowed around by the biomass, so an ideal heat transfer to ensure the biomass. At the same time the Dimensions of the means for tempering transversely to the flow direction of the Biomass chosen so that as much as possible, preferably more than 80 percent of the driven by the stirrer Biomass flowing through the means for temperature control or flow around.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die vom Rührer in Bewegung gesetzte Biomasse die Mittel zur Temperierung turbulent umströmt. Durch die turbulente Umströmung ist der Wärmeübergang besonders effektiv und die notwendige Wärmeübertragungsfläche kann weiter reduziert werden. Um eine turbulente Durchströmung zu erzielen, ist es vorteilhaft, wenn der Abstand zwischen dem Rührer und den Mitteln zur Temperierung, insbesondere beim Einsatz mehrerer Heizregister zwischen dem Rührer und dem ersten Heizregister, im Bereich von 10 cm bis zu 3 m liegt.Especially it is preferred if the set from the stirrer in motion Biomass flows around the means for tempering turbulent. Due to the turbulent flow around the heat transfer particularly effective and the necessary heat transfer surface can be further reduced. To a turbulent flow To achieve, it is advantageous if the distance between the stirrer and the means for temperature control, in particular when using several Heating register between the stirrer and the first heating coil, in the range of 10 cm to 3 m.

Als Rührer kann jeder beliebige, dem Fachmann bekannte Rührer eingesetzt werden. Bevorzugt ist es, wenn Rührer mit einem großen Durchmesser eingesetzt werden, die langsam betrieben werden können. Diese ermöglichen eine gleichmäßige Durchmischung der Biomasse im Behälter. Insbesondere kann mit langsam laufenden Rührern mit großem Durchmesser eine gleichmäßige Durchmischung auch von zähflüssigen Medien erzielt werden, wie sie üblicherweise in Fermenter vorliegt. Geeignete Rührer sind zum Beispiel axialfördernde Rührer verschiedener Bauarten, insbesondere solche mit zwei bis vier Rührerblättern. Besonders bevorzugt ist der Einsatz eines axialfördernden Rührers mit zwei Rührerblättern, wobei die Rührerblätter jeweils gebogen sind. Vorteil eines solchen Rührers ist, dass mit diesem einen großer Schub in der Biomasse erzielt werden kann und so ein guter Transport und eine gute Durchmischung erzielt werden.Any stirrer known to those skilled in the art can be used as the stirrer. It is preferred if stirrers with a large diameter are used, which can be operated slowly. These allow a uniform mixing of the biomass in the container. In particular, with slow-running stirrers with large diameter even mixing of viscous media can be achieved, as is usually present in fermenters. Suitable stirrers are, for example, axial-conveying stirrers of various types, in particular those with two to four stirrer blades. Particularly preferred is the use of an axial-conveying stirrer with two stirrer blades, wherein the stirrer blades are bent in each case. The advantage of such a stirrer is that with this a great thrust in the biomass can be achieved and so a good transport and a good mixing can be achieved.

Neben dem Einsatz von nur einem Rührwerk beziehungsweise Rührer können auch mehrere Rührwerke an unterschiedlichen Positionen im Behälter oder Tank beziehungsweise ein Rührwerk mit mehreren Rührern eingesetzt werden. Wenn mehrere Rührwerke eingesetzt werden, so verteilen sich diese vorzugsweise gleichmäßig im Behälter beziehungsweise Tank. Bei Einsatz mehrerer Rührwerke ist es insbesondere bevorzugt, wenn an jedem Rührer beziehungsweise Rührwerk auch Mittel zur Temperierung der Biomasse positioniert sind.Next the use of only one agitator or stirrer You can also use several stirrers on different ones Positions in the tank or tank or a stirrer be used with several stirrers. If several agitators are used, they are preferably distributed evenly in the tank or tank. When using several Agitators, it is particularly preferred if at each Stirrer or agitator also means for Temperature control of the biomass are positioned.

Wenn mehrere Rührer oder Rührwerke eingesetzt werden, so können diese gleicher Bauart oder unterschiedlicher Bauart sein. So ist es zum Beispiel möglich, sowohl schnell laufende als auch langsam laufende Rührer einzusetzen. Bevorzugt ist es jedoch mehrere Rührwerke gleicher Bauart, insbesondere mit langsam laufenden Rührern mit großem Durchmesser, einzusetzen.If several stirrers or stirrers are used, so this same design or different Be type. So it is possible, for example, both fast use running as well as slow running stirrer. Preferably, however, it is several agitators of the same design, especially with slow-speed stirrers of large diameter, use.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des kombinierten Heiz- und Rührregisters sind die Mittel zur Durchmischung und die Mittel zur Temperierung in einer gemeinsamen Rahmenkonstruktion montiert. Dies ermöglicht es, die Heiz- und Rührregister als funktionsfertige Module herzustellen und bereits fertig montiert zum Einsatzort zu transportieren. Hier kann das kombinierte Heiz- und Rührregister zum Beispiel mit einem Kran von oben in den Fermenter eingebracht werden. Dies erspart zum Beispiel bei Neuanlagen eine teure Montage direkt vor Ort. Die Konstruktion als kombiniertes Heiz- und Rührregister erlaubt auch eine Bauweise im Baukastensystem mit unterschiedlichen Leistungen. So kann zum Beispiel die Anzahl der Wärmetauscher oder die Größe des eingesetzten Rührers variiert werden.In a particularly preferred embodiment of the combined Heating and stirring register are the means of mixing and the means for temperature control in a common frame construction assembled. This allows the heating and stirring registers to produce as ready to use modules and already assembled to transport to the place of use. Here the combined heating and stirring register, for example, with a crane from above in the fermenter are introduced. This saves on, for example New installations an expensive installation directly on site. The construction as Combined heating and stirring register also allows a construction in a modular system with different capacities. So can to Example the number of heat exchangers or the size of the stirrer used can be varied.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Biogas durch mikrobielle Umsetzung von Biomasse in einem Fermenter wird die Biomasse im Fermenter mit einem Rührer umgewälzt. Mindestens ein Teil der Biomasse wird beim Umwälzen durch Mittel zum Temperieren geleitet, in denen die Biomasse auf eine für die Fermentation erforderliche Temperatur temperiert wird. Als Mittel zum Temperieren werden insbesondere Heizregister, wie sie vorstehend beschrieben sind, eingesetzt.At the inventive method for the preparation of Biogas through microbial conversion of biomass in a fermenter The biomass is circulated in the fermenter with a stirrer. At least part of the biomass is through during the circulation Means directed to temper, in which the biomass to a temperature required for the fermentation tempered becomes. As a means for tempering in particular heating coil, as described above, used.

Neben dem Einsatz im mesophilen Betrieb eignet sich der erfindungsgemäße Fermenter beziehungsweise ein Fermenter mit dem erfindungsgemäßen Heiz- und Rührregister insbesondere auch für den thermophilen Betrieb. Wenn die Fermentation im mesophilen Bereich erfolgt, liegt die Temperatur vorzugsweise im in einem Temperaturbereich von 32 bis 38°C. Bevorzugt erfolgt die Temperierung der Biomasse auf eine Temperatur im Bereich von 34 bis 37°C, beispielsweise 35°C. Bei einem thermophilen Betrieb der Fermenters liegt die Temperatur, auf die die Biomasse temperiert wird, im Allgemeinen im Bereich 45 bis 70°C, vorzugsweise im Bereich von 55 bis 60°C.Next for use in mesophilic operation, the inventive Fermenter or a fermenter with the inventive Heating and stirring register especially for the thermophilic operation. If the fermentation in the mesophilic area takes place, the temperature is preferably in a temperature range from 32 to 38 ° C. Preferably, the temperature of the Biomass to a temperature in the range of 34 to 37 ° C, for example 35 ° C. In a thermophilic operation of Fermenter is the temperature to which the biomass tempered is, generally in the range 45 to 70 ° C, preferably in the range of 55 to 60 ° C.

Aufgrund der schnelleren Verteilung der Wärme und die dadurch mögliche geringere Vorlauftemperatur sowie die Positionierung des Wärmetauschers weiter im Inneren des Fermenters und nicht entlang der Wandung können die Wärmeverluste nach außen an die Umgebung reduziert werden. Dies reduziert auch den Isolationsaufwand bei thermophil betriebenen Fermentern. Die geringere Vorlauftemperatur hat zusätzlich den Vorteil, dass die thermische Belastung der Mikroorganismen im thermophilen Betrieb geringer gehalten werden kann.by virtue of the faster distribution of heat and the resulting possible lower flow temperature and the positioning of the heat exchanger continue inside the fermenter and not along the wall the heat loss to the outside is reduced to the environment become. This also reduces the insulation effort in thermophil-operated Fermenters. The lower flow temperature has in addition the advantage that the thermal load of microorganisms in the thermophilic operation can be kept lower.

Die Biomasse, die durch mikrobielle Umsetzung zu Biogas umgesetzt wird, enthält zum Beispiel landwirtschaftliche Rohstoffe, landwirtschaftliche Abfälle und/oder industrielle organische Abfalle. Als landwirtschaftliche Rohstoffe beziehungsweise landwirtschaftliche Abfälle werden zum Beispiel Maissilage, Grassilage, Kleegras oder Gülle eingesetzt. Übliche industrielle organische Abfälle sind beispielsweise Treber oder Schlempe. In Abhängigkeit von der eingesetzten Biomasse enthält das so hergestellte Biogas üblicherweise 45 bis 70 Vol.-% Methan, 25 bis 55 Vol.-% Kohlendioxid, 0 bis 10 Vol.-% Wasserdampf, 0,01 bis 5 Vol.-% Stickstoff, 0,01 bis 2 Vol.-% Sauerstoff, 0 bis 1 Vol.-% Wasserstoff, 0,01 bis 2,5 mg/m³ Ammoniak und 10 bis 30.000 mg/m³ Schwefelwasserstoff. Das den Fermenter verlassende Biogas wird üblicherweise aufbereitet, wobei insbesondere Ammoniak und Schwefelwasserstoff aus dem Biogas entfernt werden. Die Aufbereitung erfolgt dabei durch übliche, dem Fachmann bekannte Verfahren.The biomass, which is converted by microbial conversion to biogas, contains, for example, agricultural raw materials, agricultural waste and / or industrial organic waste. For example, maize silage, grass silage, clover grass or liquid manure are used as agricultural raw materials or agricultural waste. Typical industrial organic wastes include, for example, grape or vinasse. Depending on the biomass used, the biogas thus produced usually contains 45 to 70% by volume of methane, 25 to 55% by volume of carbon dioxide, 0 to 10% by volume of steam, 0.01 to 5% by volume of nitrogen, 0.01 to 2% by volume of oxygen, 0 to 1% by volume of hydrogen, 0.01 to 2.5 mg / m ^{3 of} ammonia and 10 to 30 000 mg / m ^{3 of} hydrogen sulfide. The fermenter leaving biogas is usually processed, in particular ammonia and hydrogen sulfide are removed from the biogas. The preparation is carried out by conventional methods known to those skilled in the art.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.embodiments The invention are illustrated in the drawings and in the following description.

Es zeigenIt demonstrate

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Fermenters, 1 a schematic representation of a fermenter designed according to the invention,

2 einen Rührer mit vorgeschaltetem Heizregister in Seitenansicht, 2 a stirrer with upstream heating register in side view,

3 den Rührer und das Heizregister aus 2 in Frontansicht. 3 the stirrer and the heater off 2 in front view.

In 1 ist schematisch ein Fermenter mit Rührer und Mitteln zur Temperierung dargestellt.In 1 is shown schematically a fermenter with stirrer and means for temperature control.

In einem Fermenter 1 ist ein Rührer 3 positioniert, mit dem im Fermenter 1 enthaltene Biomasse umgerührt werden kann, um so gleichmäßige Bedingungen im gesamten Fermenter 1 zu erhalten. Der Rührer 3 wird durch einen Antrieb 5 angetrieben, der entweder im Fermenter 1 oder außerhalb des Fermenters 1 angeordnet sein kann. Wenn der Antrieb 5 im, Fermenter angeordnet ist, ist dieser vorzugsweise gekapselt, damit keine Biomasse in den Antrieb gelangen kann und diesen so schädigen kann.In a fermenter 1 is a stirrer 3 positioned with the fermenter 1 contained biomass can be stirred so as to uniform conditions throughout the fermenter 1 to obtain. The stirrer 3 is powered by a drive 5 powered, either in the fermenter 1 or outside the fermenter 1 can be arranged. If the drive 5 is arranged in the fermenter, this is preferably encapsulated, so that no biomass can get into the drive and can damage it.

Zum Umwälzen wird die Biomasse auf einer Seite vom Rührer 3 angezogen und auf der anderen Seite von diesem weggeschoben. Hierdurch wird eine Strömung im Fermenter 1 erzeugt, die durch gestrichelte Pfeile 7 dargestellt ist. Durch die Strömung 7 wird die Biomasse im Fermenter 1 umgewälzt und gleichmäßig durchmischt. Hierdurch wird eine gleichmäßige Temperaturverteilung im Fermenter 1 erzielt. Auch für die Umsetzung der Biomasse zu Biogas notwendige Nährstoffe und Mikroorganismen werden so gleichmäßig im Fermenter 1 verteilt. Da die eingesetzte Biomasse im Allgemeinen zähflüssig ist und zudem üblicherweise flüssige und feste Bestandteile enthält, werden zur Umwälzung vorzugsweise langsam laufende Rührer mit vergleichsweise großem Durchmesser eingesetzt. Wie vorstehend beschrieben eignen sich hierzu insbesondere axialfördernde Rührer verschiedener Bauarten, insbesondere solche mit zwei bis vier Rührerblättern, beispielsweise Viscoprop-Rührer oder Isojet-Rührer der EKATO Rühr- und Mischtechnik GmbH oder FLYGT-Banana-Rührer der ITT Water & Wastewater GmbH.For circulating the biomass is on one side of the stirrer 3 attracted and pushed away on the other side of this. This causes a flow in the fermenter 1 generated by dashed arrows 7 is shown. By the flow 7 the biomass is in the fermenter 1 circulated and mixed evenly. This results in a uniform temperature distribution in the fermenter 1 achieved. Also for the conversion of the biomass to biogas necessary nutrients and microorganisms become so evenly in the fermenter 1 distributed. Since the biomass used is generally viscous and also usually contains liquid and solid components, preferably slowly running stirrers with a comparatively large diameter are used for the circulation. As described above, in particular axially conveying stirrers of various types are suitable, in particular those having two to four stirrer blades, for example Viscoprop stirrer or isojet stirrer from EKATO Rühr- und Mischtechnik GmbH or FLYGT Banana stirrer from ITT Water & Wastewater GmbH.

Erfindungsgemäß schließen sich an den Rührer 3 in Strömungsrichtung 7 der Biomasse Mittel zur Temperierung 9 an. Mit den Mitteln zur Temperierung 9 wird die Biomasse auf die für die Umsetzung zu Biogas erforderliche Temperatur temperiert, wobei aufgrund des Wärmeübergangs die Temperatur direkt an den Mittel zur Temperierung 9 im Allgemeinen etwas oberhalb der optimalen Temperatur für die Umsetzung liegt. Aufgrund der Strömung der Biomasse wird hierdurch erzielt, dass der Gesamtinhalt des Fermenters 1 möglichst gleichmäßig auf die optimale Temperatur gebracht wird. Als Mittel zur Temperierung 9 werden üblicherweise Wärmeübertrager eingesetzt. Diese können in Form von einem oder mehreren Heizregistern ausgebildet sein. In der hier dargestellten Ausführungsform sind dem Rührer 3 zwei Heizregister nachgeschaltet. Die Mittel zur Temperierung werden von einem Temperiermedium durchströmt, von dem Wärme an die im Fermenter 1 enthaltene Biomasse abgegeben wird. Wenn bei der Umsetzung zu Biogas die Temperatur zu stark ansteigen sollte, wird durch die Mittel zur Temperierung 9 Wärme aus dem Fermenter 1 abgeführt. Als Temperiermedium, das die Mittel zur Temperierung 9 durchströmt, kann jeder beliebige Wärmeträger eingesetzt werden. Vorzugsweise werden flüssige Wärmeträger eingesetzt, insbesondere Wasser oder Thermalöle. Die Eintrittstemperatur des Temperiermediums in die Mittel zur Temperierung 9 liegt vorzugsweise bei mindestens 50 bis maximal 90°C, bevorzugt bei 60°C, die Austrittstemperatur des Temperiermediums bei 40 bis 60°C, bevorzugt bei 45°C. Die Eintrittstemperatur ist dabei jedoch auch abhängig vom Volumenstrom des Temperiermediums. Je größer der Volumenstrom des Temperiermediums ist, umso kleiner kann die Temperaturdifferenz sein.According to close to the stirrer 3 in the flow direction 7 the biomass means for tempering 9 at. With the means for tempering 9 the biomass is tempered to the required temperature for the conversion to biogas, wherein due to the heat transfer, the temperature directly to the means for temperature control 9 generally slightly above the optimum temperature for the reaction. Due to the flow of the biomass is thereby achieved that the total content of the fermenter 1 as evenly as possible to the optimum temperature. As a means of tempering 9 usually heat exchangers are used. These may be in the form of one or more heating registers. In the embodiment shown here are the stirrer 3 two heating registers downstream. The temperature control means are flowed through by a temperature control medium, from which heat to that in the fermenter 1 contained biomass is delivered. If the temperature should increase too much during the conversion to biogas, the means for tempering 9 Heat from the fermenter 1 dissipated. As tempering medium, the means for tempering 9 flows through, any heat carrier can be used. Preferably, liquid heat carriers are used, in particular water or thermal oils. The inlet temperature of the temperature control medium in the means for temperature control 9 is preferably at least 50 to a maximum of 90 ° C, preferably at 60 ° C, the outlet temperature of the temperature control at 40 to 60 ° C, preferably at 45 ° C. However, the inlet temperature is also dependent on the volume flow of the tempering. The larger the volume flow of the temperature control medium, the smaller the temperature difference can be.

Um die für die Umsetzung gewünschte Konsistenz der Biomasse zu erzielen, wird die eingesetzte Biomasse, beispielsweise landwirtschaftliche Rohstoffe oder Abfalle oder industrielle organische Abfalle, mit Wasser versetzt. Die Menge des eingesetzten Wassers wird dabei so gewählt, dass die gewünschte Konsistenz erzielt wird. Die umzusetzende Biomasse wird dem Fermenter 1 über einen Zulauf 11 zugeführt. Der Zulauf 11 kann dabei an beliebiger Position am Fermenter 1 angeordnet sein. Bevorzugt ist der Zulauf 11 im oberen Bereich des Fermenters 1 angeordnet. Der Zulauf 11 kann auch über einen Deckel, mit dem der Fermenter 1 verschlossen ist, erfolgen. Bereits umgesetzte Biomasse wird über einen Ablauf 13 aus dem Fermenter 1 entnommen. Der Ablauf 13 befindet sich dabei vorzugsweise am Sumpf des Fermenters 1. Auch kann der Ablauf 13 als Seitenablauf im unteren Bereich des Fermenters ausgebildet sein.In order to achieve the consistency of the biomass desired for the implementation, the biomass used, for example agricultural raw materials or waste or industrial organic waste, is mixed with water. The amount of water used is chosen so that the desired consistency is achieved. The biomass to be converted becomes the fermenter 1 via an inlet 11 fed. The feed 11 can be at any position on the fermenter 1 be arranged. The feed is preferred 11 in the upper part of the fermenter 1 arranged. The feed 11 can also have a lid, with which the fermenter 1 is closed, done. Already converted biomass is going through a process 13 from the fermenter 1 taken. The sequence 13 is preferably located at the bottom of the fermenter 1 , Also, the process can 13 be designed as a side outlet in the lower part of the fermenter.

Wenn der Fermenter 1 kontinuierlich betrieben wird, wird ein Teil des über den Ablauf 13 entnommenen Massestroms umgepumpt und über den Zulauf 11 erneut in den Fermenter 1 zugeführt. Hierzu zweigt aus dem Ablauf 13 eine Leitung 15 ab, die in den Zulauf 11 mündet. In der Leitung 15 ist eine Pumpe 17 aufgenommen, mit der die Biomasse umgepumpt wird.If the fermenter 1 Being operated continuously becomes part of the process 13 removed mass flow and pumped through the inlet 11 again in the fermenter 1 fed. For this branches off the process 13 a line 15 starting in the inflow 11 empties. In the line 15 is a pump 17 taken with which the biomass is pumped.

Ein gleichmäßiger Füllstand der Biomasse im Fermenter 1 wird durch Einstellung der zugeführten Menge an Biomasse über den Zulauf 11 und der über den Ablauf 13 entnommenen Biomasse eingestellt. Durch Ausschleusung eines Teils der Biomasse über den Ablauf 13 werden kontinuierliche Bedingungen im Fermenter 1 erhalten. Alternativ ist es jedoch auch möglich, den Fermenter 1 diskontinuierlich zu betreiben, zunächst Biomasse zuzusetzen, diese zu Biogas umzuwandeln und nach der Umwandlung aus dem Fermenter 1 zu entnehmen. In diesem Fall kann auf die Leitung 15, in der die Biomasse umgepumpt wird, verzichtet werden. Auch bei kontinuierlichem Betrieb kann auf die Leitung 15 verzichtet werden. In diesem Fall wird über den Ablauf 13 ein Teil der Biomasse ausgeschleust und über den Zulauf 11 erfolgt die Zugabe frischer Biomasse, wobei die Menge der ausgeschleusten und die Menge der zugeführten Biomasse so aufeinander abgestimmt werden, dass der Füllstand im Fermenter 1 einen minimalen vorgegebenen Füllstand nicht unterschreitet und einen maximalen vorgegebenen Füllstand nicht überschreitet.A uniform level of biomass in the fermenter 1 is adjusted by adjusting the amount of biomass fed through the feed 11 and the over the expiration 13 removed biomass set. By discharging part of the biomass through the drain 13 be continuous conditions in the fermenter 1 receive. Alternatively, however, it is also possible to use the fermenter 1 to operate discontinuously, first to add biomass, to convert it to biogas and after conversion from the fermenter 1 refer to. In this case, on the line 15 in which the bio mass is pumped, be waived. Even with continuous operation can be on the line 15 be waived. In this case will be over the expiration 13 a portion of the biomass is discharged and over the feed 11 the addition of fresh biomass, the amount of discharged and the amount of biomass supplied are coordinated so that the level in the fermenter 1 does not fall below a minimum predetermined level and does not exceed a maximum predetermined level.

In den 2 und 3 ist ein Rührer mit vorgeschaltetem Heizregister einmal in Seitenansicht und einmal in Frontansicht dargestellt.In the 2 and 3 is a stirrer with upstream heater once in side view and once shown in front view.

Ein Rührer 3, wie er in einem Fermenter 1 eingesetzt werden kann, wird mit einer geeigneten Haltevorrichtung 21 am Behälterboden 23 befestigt. In der in den 2 und 3 dargestellten Ausführungsform ist der Antrieb 5 direkt mit dem Rührer 3 verbunden und befindet sich somit im Inneren des Behälters. Im Betrieb saugt der Rührer 3 Biomasse an und schiebt diese durch die Mittel zur Temperierung 9. Die Mittel zur Temperierung 9 sind in der hier dargestellten Ausführungsform als Heizregister 25 ausgebildet. Die Befestigung des Heizregisters 25 erfolgt in der hier dargestellten Ausführungsform mit Holmen 27 an der Haltevorrichtung 21, an der auch der Rührer 3 befestigt ist. Dies hat den Vorteil, dass Rührer 3 und Heizregister 25 eine Einheit bilden und gemeinsam im Fermenter 1 eingesetzt werden können. Es ist jedoch auch möglich, Rührer 3 und Heizregister 25 separat im Fermenter 1 zu montieren. Vorteil der Baugruppe, einem kombinierten Heiz- und Rührregister, wie es in 2 dargestellt ist, ist jedoch, dass bei der Montage nicht auf den geeigneten Abstand zwischen Rührer 3 und Heizregister 25 geachtet werden muss, da dieser bereits durch die Verbindung von Rührer 3 und Heizregister 25 eingestellt ist. Neben der Befestigung des Heizregisters 25 mit Holmen 27 an der Haltevorrichtung 21 ist jedoch auch jede beliebige andere Montage des Heizregisters 25 möglich.A stirrer 3 as he is in a fermenter 1 can be used, with a suitable holding device 21 at the bottom of the container 23 attached. In the in the 2 and 3 illustrated embodiment is the drive 5 directly with the stirrer 3 connected and thus located inside the container. During operation, the stirrer sucks 3 Biomass and pushes them through the means for tempering 9 , The means for tempering 9 are in the embodiment shown here as a heater 25 educated. The fastening of the heating register 25 takes place in the embodiment shown here with bars 27 on the holding device 21 , on which also the stirrer 3 is attached. This has the advantage that stirrer 3 and heating register 25 form a unit and together in the fermenter 1 can be used. However, it is also possible stirrer 3 and heating register 25 separately in the fermenter 1 to assemble. Advantage of the assembly, a combined heating and stirring register, as in 2 is shown, however, that during assembly is not limited to the appropriate distance between stirrer 3 and heating register 25 must be respected, since this already by the connection of stirrer 3 and heating register 25 is set. In addition to the attachment of the heating register 25 with Holmen 27 on the holding device 21 However, it is also any other installation of the heater 25 possible.

Neben einem Heizregister 25, wie es hier dargestellt ist, können auch mehrere Heizregister vorgesehen sein. Diese sind dann hintereinander in Strömungsrichtung 7 der Biomasse vor dem Rührer 3 angeordnet.In addition to a heating register 25 , as shown here, more heating registers can be provided. These are then one behind the other in the flow direction 7 the biomass before the stirrer 3 arranged.

Das Heizregister 25 ist vorzugsweise wie in 3 dargestellt ausgebildet, wobei mehrere Rohre 29 jeweils auf einer Seite mit einem Temperiermediumszulauf 31 und auf der anderen Seite mit einem Temperiermediumsablauf 33 verbunden sind. Die Rohre sind dabei in einer Ebene übereinander angeordnet, wie dies beispielsweise aus 2 in der Seitenansicht zu erkennen ist. Neben der dargestellten Ausführungsform, bei der die Rohre übereinander angeordnet sind, ist jedoch auch jede andere Anordnung der Rohre denkbar. Auch können neben Rohren 29, die von Temperiermedium durchströmt werden, auch beliebige andere Vorrichtungen, die vom Temperiermedium durchströmt werden können, eingesetzt werden, solange diese ausreichende Freiräume aufweisen, durch die die Biomasse durchströmen kann. Neben der dargestellten Ausführungsform, bei der mehrere Rohre 29 jeweils über einen Temperiermediumszulauf 31 und einen Temperiermediumsablauf 33 mit Temperiermedium versorgt werden, ist es auch möglich, beispielsweise übereinander mehrere u-förmige Rohre, die jeweils mit einem Zulauf und einem Ablaufverbunden sind und vom Temperiermedium durchströmt werden, einzusetzen. Auch kann nur ein Rohr, das beispielsweise mäanderförmig ausgebildet ist, eingesetzt werden.The heating register 25 is preferably as in 3 formed, wherein a plurality of tubes 29 each on one side with a Temperiermediumszulauf 31 and on the other side with a Temperiermediumsablauf 33 are connected. The tubes are arranged one above the other in a plane, as for example 2 can be seen in the side view. In addition to the illustrated embodiment, in which the tubes are arranged one above the other, however, any other arrangement of the tubes is conceivable. Also can be next to pipes 29 , Which are traversed by tempering, any other devices that can be traversed by the temperature control, are used, as long as they have sufficient space through which the biomass can flow. In addition to the illustrated embodiment, in which several tubes 29 each via a Temperiermediumszulauf 31 and a Temperiermediumsablauf 33 be supplied with temperature control, it is also possible, for example, one above the other several U-shaped tubes, which are each connected to an inlet and a drain and are flowed through by the temperature control to use. Also, only one tube, which is formed, for example, meandering, can be used.

Wenn mehrere Heizregister 25 hintereinander eingesetzt werden, so ist es möglich, dass die Rohre, wie sie hier dargestellt, waagerecht verlaufen, auch können die Rohre beispielsweise senkrecht oder in jedem beliebigen anderen Winkel verlaufen. Bei mehreren Heizregistern ist es insbesondere auch möglich, dass die Rohre der einzelnen Heizregister in unterschiedlicher Richtung verlaufen. Bei Einsatz mehrerer Heizregister 25 ist es auch möglich, dass diese entsprechend dem Strömungsverlauf der Biomasse gegeneinander gedreht angeordnet sind. So ist es bei der Positionierung der Heizregister für einen optimalen Wärmeübergang vorteilhaft, wenn die einzelnen Heizregister hintereinander im Strömungsweg der Biomasse positioniert sind. Bei einer Strömung, die zum Beispiel aufgrund von Einbauten oder dem Wandverlauf des Fermenters 1 eine Krümmung beschreibt, folgen die hintereinander angeordneten Heizregister 25 vorteilhafterweise der Krümmung.If several heating registers 25 can be used in succession, it is possible that the tubes, as shown here, extend horizontally, and the tubes can, for example, perpendicular or at any other angle. In the case of several heating registers, it is also possible in particular for the tubes of the individual heating coils to run in different directions. When using several heating registers 25 It is also possible that these are arranged rotated against each other according to the flow of the biomass. Thus, it is advantageous in the positioning of the heating coil for optimum heat transfer when the individual heating coils are positioned one behind the other in the flow path of the biomass. For a flow, for example, due to built-ins or the wall of the fermenter 1 describes a curvature, follow the heating registers arranged one behind the other 25 advantageously the curvature.

Der Rührer 3 ist vorzugsweise als axial fordernder Rührer mit zwei bis vier Rührerblättern, wie er beispielsweise in 3 dargestellt ist, ausgeführt. Die Rührerblätter sind dabei gebogen, sodass ein optimaler Schub der Biomasse durch den Rührer erzeugt wird. Dies ermöglicht eine größtmögliche Geschwindigkeit der Biomasse bei langsam laufendem Rührer und so eine optimale Durchmischung.The stirrer 3 is preferably as an axially demanding stirrer with two to four stirrer blades, as it is for example in 3 is shown executed. The stirrer blades are bent so that an optimal thrust of the biomass is generated by the stirrer. This allows the highest possible speed of the biomass with slowly running stirrer and so optimal mixing.

11: Fermenterfermenter
33: Rührerstirrer
55: Antriebdrive
77: Strömungflow
99: Mittel zur Temperierungmedium for temperature control
1111: ZulaufIntake
1313: Ablaufprocedure
1515: Leitungmanagement
1717: Pumpepump
2121: Haltevorrichtungholder
2323: Behälterbodencontainer bottom
2525: Heizregisterheater
2727: HolmHolm
2929: Rohrpipe
3131: TemperiermediumszulaufTemperiermediumszulauf
3333: TemperiermediumsablaufTemperiermediumsablauf

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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- DE 102004027077 B [0004]
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Claims

Device for the production of biogas by microbial conversion of pumpable biomass, comprising a fermenter ( 1 ) for receiving the biomass, wherein the fermenter ( 1 ) at least one device for mixing the in the fermenter ( 1 ) and means for tempering ( 9 ) comprises the biomass, characterized in that each device for mixing the in the fermenter ( 1 ) contained at least one agitator ( 3 ) and the means for tempering ( 9 ) of the biomass so im by the stirrer ( 3 ) arranged flow path of the biomass are arranged so that at least a portion of the biomass, the means for tempering ( 9 ) can flow through and flow around.

Device according to claim 1, characterized in that the temperature control means ( 9 ) as a heating register ( 25 ) are formed and at least one of a temperature control medium flowed through pipe ( 29 ), which is flowed around by the biomass.

Device according to claim 1, characterized in that the temperature control means ( 9 ) several transverse to the flow direction of the biomass tubes ( 29 ), wherein in each case at least two tubes ( 29 ) from a Temperiermediumszulauf ( 31 ) and into a common Temperiermediumsablauf ( 33 ).

Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that a plurality of heating registers ( 25 ) in the flow direction ( 7 ) are arranged one behind the other in the flow path of the biomass.

Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the distance between the stirrer ( 3 ) and the means for temperature control ( 9 ) is in the range of 10 cm to 3 m.

Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the stirrer ( 3 ) is a slow-running, axially conveying stirrer with two to four stirrer blades.

Process for the production of biogas by microbial conversion of biomass in a fermenter ( 1 ), whereby the biomass in the fermenter ( 1 ) with a stirrer ( 3 ) is circulated and at least a portion of the biomass when circulating by means for temperature control ( 9 ) is passed, in which the biomass is heated to a temperature required for the fermentation.

Process according to claim 7, characterized characterized in that the biomass is agricultural raw materials, agricultural waste and / or industrial organic Contains waste.

A method according to claim 8, characterized characterized in that the agricultural raw materials or waste Corn silage, grass silage, clover grass or manure included.

A method according to claim 8, characterized characterized in that the industrial organic waste Marc or vinasse contained.

Heating and stirring register for temperature control of biomass in a fermenter, at least one device for mixing and means for temperature control ( 9 ), characterized in that the device for mixing at least one stirrer ( 3 ) and the means for tempering ( 9 ) so to the stirrer ( 3 ) are positioned such that one of the stirrer ( 3 ) generated flow the means for temperature control ( 9 ) at least partially flow through and can flow around.

Heating and stirring register according to claim 11, characterized in that the means for temperature control ( 9 ) several transverse to the through the stirrer ( 3 ) and adjacent tubes ( 29 ), wherein in each case at least two tubes ( 29 ) from a Temperiermediumszulauf ( 31 ) and into a common Temperiermediumsablauf ( 33 ).

Heating and stirring register according to claim 11 or 12, characterized in that a plurality of heating registers ( 25 ) in the flow direction ( 7 ) in succession in the by the stirrer ( 3 ) flow path are arranged.

Heating and stirring register according to one of claims 11 to 13, characterized. characterized in that the distance between the stirrer ( 3 ) and the means for temperature control ( 9 ) is in the range of 10 cm to 3 m.

Heating and stirring register according to one of claims 11 to 14, characterized in that the means for mixing and the means for temperature control ( 9 ) are mounted in a common frame construction.

Heating and stirring register according to one of claims 11 to 15, characterized in that the stirrer ( 3 ) is a slow-running, axially conveying stirrer with two to four stirrer blades.