DE102009025329A1

DE102009025329A1 - Gasaustausch zwischen Bioreaktoren

Info

Publication number: DE102009025329A1
Application number: DE102009025329A
Authority: DE
Inventors: Denis Deuschl; Joachim Mack
Original assignee: Individual
Current assignee: Deuschl Denis De
Priority date: 2009-06-18
Filing date: 2009-06-18
Publication date: 2011-01-27
Anticipated expiration: 2029-06-19
Also published as: DE102009025329B4

Abstract

Verfahren zum Austausch von Biogas zwischen einem oder mehreren Bioreaktoren

Description

Beschreibung Hauptanspruch:
Verfahren zum Austausch von Biogas zwischen einem oder mehreren Bioreaktoren,
dadurch gekennzeichnet,

a) dass dabei ein Gasgemisch von einem Bioreaktor gezielt und programmgesteuert, sowie visuell angezeigt, in einen anderen oder in mehrere andere Bioreaktoren geleitet wird.
b) der Prozess der Entschwefelung eines Bioreaktors mit hohem Schwefelanteil dient.
c) die Verteilung zwischen den Bioreaktoren vollautomatisch und Prozessüberwacht gesteuert wird.
d) dabei mit Hilfe von konstant abgefragten Messwerten wie H2O, H2S, CO2 und CH4 SPS- interne (Frei programmierbare Steuerung) Vergleicher und Regelungsbausteine abgefragt werden und diese den Austauschprozess steuern.
e) über elektrisch gesteuerte Kugelhahnventile mit Stellmotor je nach Bedarf mindestens zwei oder mehrere Bioreaktoren miteinander ausgetauscht werden.
f) über eine kontinuierliche Druckmessung und Schwefelmessung in den Bioreaktoren der Zeitpunkt bestimmt wird, wann ein Bioreaktor bereit für den Austausch mit einem oder mehreren anderen ist.
g) gleichzeitig die Druckbestimmung im Bioreaktor als Sicherheitseinrichtung gegen Überdruck bei geschlossenen Gasentnahmeklappen und Bewetterungsklappen dient.
h) bevor ein Überdruck entsteht, automatisch die Bewetterungsklappen geöffnet werden und der Druck entweichen kann.
i) der Überdrucksollwert ist am Prozessleitsystem vom Betreiber vorwählbar ist, jedoch softwaremäßig auf einen fest eingestellten Überdruck verriegelt wird
j) nach erreichen der gewünschten Schwefelwerte der Gasaustausch gestoppt wird.

Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Austausch von Biogasen zwischen zwei oder mehreren Bioreaktoren. Aufgabe der Erfindung ist es Schlechtgas eines Bioreaktors auf einen anderen oder mehrere andere, prozessgesteuert, visuell und vollautomatisch nach einem bestimmten Vorgabeprogramm zu verteilen. Dadurch wird in den einzelnen Bioreaktoren der Schwefel gemindert und somit vermieden, dass Anlagenteile zu hohem Schwefel ausgesetzt sind. Das reduziert die Wartungsleistungen an der gesamten Anlage und somit entstehende Kosten.
Jede Biogasanlage produziert in Ihren Bioreaktoren bei der Vergährungsphase unter Luftausschluss Biogas. Dabei entsteht auch ein hoher Anteil an Schwefel. Z. B. entsteht in einer bekannten Biogasanlage nach Neubefüllung eines Bioreaktors ca. 2500 ppm bis 3500 ppm gemessener Schwefel. Dieser Schwefel baut sich über mehrere Tage nur langsam ab.
Durch kontrollierte Zugabe von Umgebungsluft und den gezielten Austausch des Gases eines neubefüllten Bioreaktors auf einen anderen Bioreaktor oder mehrere andere, kann der Schwefel in dieser bekannten Anlage, innerhalb von 1–3 Tagen auf unter 100 ppm–150 ppm reduziert werden.
Die Bioreaktoren sind untereinander mit Gasleitungen verbunden. Über Kernlochbohrungen und entsprechende Ringraumdichtungen isoliert, reichen die Gasleitungen in den jeweiligen Bioreaktor und verlaufen dann überhalb der einzelnen Bioreaktor in den nächsten und übernächsten, etc. Die Bioreaktoren sind durch Klappen in den Gasleitungen voneinander getrennt. Diese Klappen werden im Prozess dann dementsprechend geschlossen oder geöffnet.
Herausragende Eigenschaften dieses Systems sind:

– Reduzierung des Schwefelanteils in kurzer Zeit
– Durch niedrige Schwefelwerte geringe Wartungsintervalle an allen Aggregaten
– Durch geringe Wartungsintervalle Einsparung an Kosten für den Betreiber
– Höherer Wirkungsgrad an allen Blockheizkraftwerken (Gasmotor/Zündstrahlmotor) die der Biogasanlage zur Stromproduktion nachgeschaltet sind.
– Ausfallender, reiner Schwefel der sich auf dem Substrat im Bioreaktor ablegt und als kostenloser Zusatzdünger für die Landwirtschaft dient

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführung der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
1 Gesamtdarstellung des Austauschverfahrens
Nach erfolgter Wiederbefüllung eines Bioreaktors (F1, F2, ...) mit Biomasse wird dieser Luftdicht verschlossen und in einen automatischen Perkolationsprozess/Gasprozess übergeben. Die Gasentnahmeleitung (GAE1, GAE2, ...) wird mittels Absperrventil (GV1, GV2, ...) geschlossen. Auch die Bewetterungsklappe (BW1, BW2, ...) wir mittels Absperrventil (BV1, BV2, ...) geschlossen. Die Gasaustauschleitung (GAL1, GAL2, ...) ist ebenfalls mittels Absperrventil (V1, V2, ...) geschlossen. Sofort nach Verschluss des Bioreaktors setzt die konstante Gasanalyse ein und ermittelt in den Bioreaktoren (F1, F2, ...), in fest vorgegebenen Abständen, CH4, O2, CO2, H2S und übermittelt diese Werte an die SPS. Im geschlossenen Bioreaktor (F1, F2, ...) entsteht anfänglich noch wenig Gasmenge mit geringer Ausdehnung und geringem Druck. Ein Drucksensor (P1, P2, ...) ermittelt dabei in jedem Bioreaktor (F1, F2, ...) die Druckveränderung und übermittelt diese Werte konstant an die SPS. Durch die Messung von H2S im Gasgemisch und der Erfassung des Drucks im Bioreaktor, errechnet die SPS mit Hilfe von Vergleichern und Regelbausteinen einen Wert bei dem dann, durch elektrotechnisch gesteuerte Absperrklappen/Kugelhahnventile (V1, V2, ...) am jeweiligen Bioreaktor, der Gasaustausch zwischen zwei oder mehreren Bioreaktoren stattfindet. Durch Sollwertvorgabe von H2S oder O2 im Bioreaktor kann der Betreiber den Prozess in eine vollautomatische Regelung durch die SPS übergeben. Erreichen die Gaswerte im Bioreaktor die gewünschten Sollwerte H2S dann wird der Gasaustausch gestoppt, die Gasentnahmeleitung (GAE1, GAE2, ...) am betroffenen Bioreaktor geöffnet und der Regelprozess der Gasentnahme in das Gasgesamtsystem eingeleitet.

Claims

Verfahren zum Austausch von Biogas zwischen einem oder mehreren Bioreaktoren
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bioreaktoren untereinander durch Gasleitungen verbunden sind und durch elektrisch ansteuerbare Klappen von einander getrennt sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle gemessenen Gaswerte in eine freiprogrammierbare Steuerung eingelesen und verarbeitet werden und darüber hinaus, visuell angezeigt werden und auf einer computerunterstützten Visualisierung nach Soll und Ist-Wert-Vorgabe eingestellt werden können.