DE102009050867A1 - Producing biogas by dry fermentation, useful for aerating the fermenter, comprises aerating the fermenter with the biogas or the combustion product of the biogas - Google Patents
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Abstract
Description
GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Erzeugung von Biogas und betrifft insbesondere die Trockenfermentation zur Erzeugung von Biogas.The present invention relates to the field of biogas production and, more particularly, to dry fermentation for producing biogas.
Mit dem Begriff „Biogas” werden brennbare Gasgemische bezeichnet, die bei der anaeroben Zersetzung von Biomasse auf natürlichem Weg oder verfahrenstechnisch in Biogasanlagen erzeugt werden. Die anaerobe Zersetzung von Biomasse, auch als Vergärung oder Faulung bezeichnet, führt zu einer wassergesättigten Gasmischung, die 55 bis 75% Methan und 24 bis 44% Kohlendioxid als Hauptbestandteile enthält. In Spuren können auch Stickstoff, Sauerstoff, Schwefelwasserstoff, Wasserstoff und Ammoniak in dem Gasgemisch enthalten sein.The term "biogas" refers to flammable gas mixtures that are produced by the anaerobic decomposition of biomass naturally or in biogas plants. Anaerobic degradation of biomass, also referred to as fermentation or digestion, results in a water-saturated gas mixture containing 55-75% methane and 24-44% carbon dioxide as main constituents. In traces of nitrogen, oxygen, hydrogen sulfide, hydrogen and ammonia may be included in the gas mixture.
TECHNISCHER HINTERGRUND DER ERFINDUNGTECHNICAL BACKGROUND OF THE INVENTION
Biogas wird hauptsächlich zur Erzeugung von Energie gewonnen. In Deutschland am weitesten verbreitet ist die Verbrennung des in Biogasanlagen erzeugten Biogases nach entsprechender Aufbereitung in Blockheizkraftwerken. Hierbei treibt ein mit Biogas betriebener Motor oder eine mit Biogas betriebene Turbine den Generator des Blockheizkraftwerks an, der Strom produziert. Gleichzeitig wird die Abwärme des Blockheizkraftwerks genutzt.Biogas is mainly used to generate energy. The most widespread in Germany is the combustion of biogas produced in biogas plants after appropriate treatment in combined heat and power plants. Here, a biogas-powered engine or a biogas-powered turbine drives the generator of the combined heat and power plant, which produces electricity. At the same time the waste heat of the combined heat and power plant is used.
Für die Verwertung von Biogas ist der Anteil an Methan am wichtigsten, weil das Methan als oxidierbare Verbindung Energie bei seiner Verbrennung freisetzt. Das Kohlendioxid und der Wasserdampf sind nicht nutzbar. Schwefelwasserstoff und Ammoniak werden bei der Aufbereitung des Rohbiogases vor der Verbrennung entfernt, da sie in Motoren zu Korrosion führen würden.For the utilization of biogas, the proportion of methane is the most important, because the methane as an oxidizable compound releases energy during its combustion. The carbon dioxide and the water vapor are not usable. Hydrogen sulfide and ammonia are removed during the treatment of the raw biogas before combustion, as they would lead to corrosion in engines.
Bei der Erzeugung von Biogas wird zwischen der Nassfermentation und der Trockenfermentation unterschieden.In the production of biogas, a distinction is made between wet fermentation and dry fermentation.
Der Gehalt an Trockensubstanz in dem zu fermentierenden Substrat liegt bei der Nassfermentation bei weniger als 15% und der Wassergehalt bei über 85%. Das Verfahren der Nassfermentation ist bei flüssigen Substraten anwendbar und nur bei festen Substraten, die auf den entsprechenden Trockensubstanzgehalt verdünnt wurden. Für die Nassfermentation ist die Pumpfähigkeit des Substrats eine essentielle Voraussetzung.The content of dry matter in the substrate to be fermented in wet fermentation is less than 15% and the water content is over 85%. The method of wet fermentation is applicable to liquid substrates and only to solid substrates which have been diluted to the corresponding dry matter content. For wet fermentation, the pumpability of the substrate is an essential prerequisite.
Bedingt durch den hohen Flüssigkeitsanteil gelingt eine gute Durchmischung des Substrats mit den fermentierenden Mikroorganismen sowie ein guter Nährstoff- und Energieaustausch zwischen den Mikroorganismen und dem Substrat. Bei der Fermentation gebildetes Gas kann die Flüssigkeit nahezu ungehindert verlassen und zur weiteren Verwendung abgeleitet werden.Due to the high liquid content, a good mixing of the substrate with the fermenting microorganisms and a good nutrient and energy exchange between the microorganisms and the substrate succeeds. Gas formed in the fermentation can leave the liquid almost unhindered and be discharged for further use.
Durch den vergleichsweise niedrigen Trockensubstanzgehalt der Substrate für die Nassfermentation sind vergleichsweise große Reaktorvolumina notwendig, um ausreichende Aufenthaltszeiten und Abbaugrade sicherzustellen. So beträgt die mittlere Verweildauer des Substrats in einem Nassfermenter etwa 50 Tage.Due to the comparatively low dry matter content of the substrates for the wet fermentation, comparatively large reactor volumes are necessary in order to ensure sufficient residence times and degrees of degradation. Thus, the average residence time of the substrate in a wet fermenter is about 50 days.
Ein weiterer Nachteil bei dem Nassfermentationsverfahren besteht darin, dass 20% und mehr des mit Hilfe des gewonnenen Biogases erzeugbaren Stroms benötigt wird, um die Pumpen und Rührwerke der Biogas-Anlage zu betreiben.Another disadvantage of the wet fermentation process is that 20% or more of the electricity that can be generated with the aid of the biogas obtained is needed to operate the pumps and agitators of the biogas plant.
Im Unterschied zur Nassfermentation eignet sich das Verfahren der Trockenfermentation für Substrate mit einem hohen Feststoffgehalt, so dass sie stapelbar sind. Der Gehalt an Trockensubstanz in dem zu fermentierenden Substrat liegt bei der Trockenfermentation in der Regel bei über 90%. Bei der Trockenfermentation wird das zur Vergärung erforderliche feuchte Milieu durch Perkolation des Substrats mit Prozesswasser, vorzugsweise mit konditioniertem Prozesswasser (Prozessflüssigkeit), in einem geregelten Kreislauf erzeugt.In contrast to wet fermentation, the dry fermentation process is suitable for substrates with a high solids content, so that they are stackable. The content of dry matter in the substrate to be fermented in the dry fermentation is usually over 90%. In dry fermentation, the moist medium required for fermentation is produced by percolation of the substrate with process water, preferably with conditioned process water (process liquid), in a controlled cycle.
Für die Trockenfermentation wird stapelbares Substrat, beispielsweise so genannte „Bioabfälle”, organische Rohstoffe, Maissilage, Fette und dergleichen in einen gasdicht verschließbaren Trockenfermenter eingelagert. Die Beschickung des Trockenfermenters erfolgt vorzugsweise mit einem Radlader oder Streuwagen.For dry fermentation, stackable substrate, for example so-called "biowaste", organic raw materials, corn silage, fats and the like are stored in a dry-sealable, dry-fermenter. The feed of the dry fermenter is preferably carried out with a wheel loader or spreader.
Nach dem Befüllen wird der Trockenfermenter luftdicht verschlossen und bodenseitig belüftet, um das eingelagerte Trockensubstrat aufzulockern, damit die Prozessflüssigkeit, die von der Fermenterdecke eingesprüht wird, tief in das eingelagerte Trockensubstrat eindringen kann. Diese Belüftung erfolgt stoß- oder schlagartig, vorzugsweise über in den Fermenterboden überfahrbar eingebaute Fluidisierungslanzen, die auch als Luftlanzen oder Schwertdüsen bezeichnet werden. Bei dieser Stoßbelüftung wird Luft schlagartig mit bis zu 15 bar Luftdruck in das eingelagerte Trockensubstrat eingeblasen. Dadurch wird das Trockensubstrat derart aufgelockert, dass sich Kapillaren oder Kanäle im Substrat bilden. Dieser Verfahrensschritt wird auch als Vorbelüftung bezeichnet.After filling, the dry fermenter is hermetically sealed and aerated on the bottom side in order to loosen the stored dry substrate, so that the process liquid, which is sprayed from the fermenter cover, can penetrate deep into the embedded drying substrate. This aeration takes place abruptly or suddenly, preferably via fluidizing lances which can be driven over into the fermenter bottom, which are also referred to as air lances or sword nozzles. In this shock ventilation, air is suddenly blown into the stored dry substrate at up to 15 bar air pressure. As a result, the drying substrate is loosened in such a way that capillaries or channels form in the substrate. This process step is also referred to as pre-aeration.
In der sich anschließenden Anfahrphase der Trockenfermentation wird die Belüftung des Trockensubstrats beendet und die Perkolation des Trockensubstrats mit Prozessflüssigkeit beginnt, um die Fermentation und Biogaserzeugung in Gang zu setzen.In the subsequent start-up phase of the dry fermentation, the aeration of the dry substrate is stopped and the percolation of the Dry substrate with process fluid begins to initiate fermentation and biogas production.
In der darauf folgenden Vergärungsphase wird nach Erreichen der erforderlichen Biogasqualität im Trockenfermenter das entstehende Biogas in einen Biogasspeicher abgeleitet. Während der methanogenen Vergärungsphase durchläuft die Biogaserzeugung im Trockenfermenter ein Maximum und klingt dann langsam ab.In the subsequent fermentation phase, after the required biogas quality has been achieved in the dry fermenter, the resulting biogas is discharged into a biogas storage facility. During the methanogenic fermentation phase, biogas production in the dry fermenter goes through a maximum and then decays slowly.
In der Vergärungsphase lagert das Substrat unbewegt im Trockenfermenter und wird durch Zugabe von Wasser oder Prozessflüssigkeit vergoren. Dabei bildet sich eine Schicht auf dem Substrat, die für Flüssigkeit nur schlecht durchlässig ist. Daher muss das Substrat auch in der etwa 20-tägigen Vergärungsphase durch eine entsprechende Stoßbelüftung periodisch wieder aufgelockert werden, so dass die sich an der Oberfläche des Substrats bildende und Flüssigkeit nur schlecht durchlassende Schicht aufgebrochen wird. Durch die sich durch die Stoßbelüftung im Substrat bildenden Kanäle kann Prozessflüssigkeit wieder in das Substrat eindringen und den Fermentationsprozess weiterführen.In the fermentation phase, the substrate is stored immobile in the dry fermenter and is fermented by the addition of water or process liquid. This forms a layer on the substrate, which is poorly permeable to liquid. Therefore, the substrate must be periodically loosened again in the approximately 20-day fermentation phase by a corresponding surge ventilation, so that the forming on the surface of the substrate and liquid is poorly transmitting layer broken. Due to the channels formed by the impact ventilation in the substrate, process liquid can again penetrate into the substrate and continue the fermentation process.
An die Vergärungsphase schließt sich eine Abklingphase an, während der der anaerobe Fermentationsprozess beendet wird, indem die Perkolation des Trockensubstrats beendet wird, man das Substrat zur Entwässerung abtropfen lässt und der Fermenter zur Entgasung des Substrats belüftet wird. Aus Gründen der Sicherheit erfolgt die Belüftung in der Abklingphase vorzugsweise zweistufig. Die zweistufige Belüftung besteht aus einer Dauerbelüftung, die mit einer Stoßbelüftung kombiniert wird.The fermentation phase is followed by a decay phase during which the anaerobic fermentation process is terminated by terminating the percolation of the drying substrate, allowing the substrate to drain for dewatering and venting the fermentor to degas the substrate. For reasons of safety, the ventilation in the decay phase preferably takes place in two stages. The two-stage ventilation consists of a continuous ventilation, which is combined with a surge ventilation.
Üblicherweise dauert ein Fermentationszyklus der im Batch-Verfahren erfolgenden Trockenfermentation bei Biogasanlagen zur dezentralen Stromversorgung mit einer Leistung von etwa 0,5 MW bis 1 MW 20 bis 21 Tage.Usually, a fermentation cycle of the batch fermentation dry fermentation in biogas plants for decentralized power supply with a power of about 0.5 MW to 1 MW takes 20 to 21 days.
Die Vorteile der Trockenfermentation gegenüber der Nassfermentation bestehen darin, dass stapelbares Substrat zur Erzeugung von Biogas verwendet werden kann, die mittlere Verweildauer des Substrats im Fermenter wesentlich kürzer ist, der elektrische Energiebedarf für das Betreiben der Anlage weniger als 2% der mit der Biogasgewinnung erzeugbaren elektrischen Energie beträgt, die Ausbeute an Biogas hoch ist und die Substratreste unabhängig von der Jahreszeit und Witterung als hochwertiger Dünger fast geruchsfrei auf Felder verbracht werden können.The advantages of dry fermentation compared to wet fermentation are that stackable substrate can be used to produce biogas, the average residence time of the substrate in the fermenter is much shorter, the electrical energy required to operate the plant less than 2% of producible with biogas production electric Energy is high, the yield of biogas is high and the substrate residues can be spent on fields regardless of the season and the weather as a high quality fertilizer almost odorless.
Ein Nachteil bei der Trockenfermentation ist jedoch in der für die Biogaserzeugung erforderlichen Auflockerung des Trockensubstrats zu sehen. Die Gasentwicklung im Trockenfermenter zeigt einen wellenförmigen Verlauf. Die zunächst gute Gasentwicklung fällt nach einiger Zeit ab, nimmt nach Stoßbelüftung und weiterer Perkulation wieder zu. Die Auflockerung des Trockensubstrats erfolgt durch Stoßbelüftung, bei der Luft mit einem Druck von bis zu 15 bar das Trockensubstrat durchströmt. Durch die Stoßbelüftung mit Luft wird das in der Vergärungsphase entstehende Methan jedoch verdünnt. Zudem enthält Luft einen hohen Anteil an Sauerstoff, der die für die Biogaserzeugung erforderliche anaerobe Fermentation beeinträchtigt und so den Fortgang der Biogaserzeugung verzögert und die Effizient der Biogaserzeugung reduziert.A disadvantage of dry fermentation, however, is seen in the loosening of the drying substrate required for biogas production. The gas evolution in the dry fermenter shows a wave-like course. The initially good evolution of gas decreases after some time, increases after shock ventilation and further percolation again. The loosening of the dry substrate is effected by shock ventilation, in which air flows through the drying substrate at a pressure of up to 15 bar. However, the impact ventilation with air dilutes the methane produced in the fermentation phase. In addition, air contains a high level of oxygen which impairs the anaerobic fermentation required for biogas production, thus delaying the progress of biogas production and reducing the efficiency of biogas production.
Nach Ende der Biogaserzeugung muss das vergorene Substrat wieder aus dem Fermenter entfernt werden. Damit der Fermenter gefahrlos geöffnet werden kann, ist eine Verweildauer von 2 bis 3 Tagen einzuhalten. Wenn in dieser Zeit der sich allmählich verringernden Gasproduktion mit Luft belüftet wird, wird die ohnehin geringere Biogasmenge im Fermenter weiter verdünnt und reicht dann nicht mehr zur Verbrennung. Das nicht nutzbare Rest-Biogas ist der Schlupf, der schädlich für die Umwelt ist und mit Kosten verbunden entsorgt werden muss.After the biogas production has ended, the fermented substrate must be removed again from the fermenter. To ensure that the fermenter can be opened safely, a residence time of 2 to 3 days must be observed. If during this time the gradually decreasing gas production is vented with air, the already smaller amount of biogas in the fermenter is further diluted and then no longer suffices for combustion. The non-usable residual biogas is the sludge that is harmful to the environment and must be disposed of at a cost.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNGPRESENTATION OF THE INVENTION
Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein effizienteres Verfahren zur Erzeugung von Biogas bereitzustellen, bei dem die Qualität des erzeugten Biogases und die Effizienz der Biogaserzeugung durch das Auflockern des Trockensubstrats während der methanogenen Fermentationsphase nicht beeinträchtigt wird und das auch eine Nutzung des noch in der Abklingphase entstehenden, immer geringeren Biogasvolumens ermöglicht.The present invention therefore an object of the invention to provide a more efficient method for the production of biogas, in which the quality of the biogas produced and the efficiency of biogas production by the loosening of the dry substrate during the methanogenic fermentation phase is not affected and that also a use of still in The decay phase resulting, ever lower biogas volume allows.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Auflockerung des Trockensubstrats nicht mit Luft erfolgt, sondern mit Biogas oder dem Verbrennungsprodukt des Biogases, und/oder der Fermenter in der Abklingphase mit dem Verbrennungsprodukt des Biogases und/oder mit Biogas begast wird. Nach der Erfindung können selbst bei einem Trockensubstanzgehalt von 50% noch wirtschaftliche nutzbare Methanausbeuten erreicht werden.The object is achieved in that the loosening of the dry substrate is not done with air, but is fumigated with biogas or the combustion product of the biogas, and / or the fermenter in the decay phase with the combustion product of biogas and / or biogas. According to the invention, even at a dry matter content of 50%, still usable economic methane yields can be achieved.
In einem bevorzugten Verfahren wird für die Begasung in der Vorbelüftungsphase und in der Vergärungsphase Biogas verwendet. Durch die Verwendung von Biogas wird der anaerobe Fermentationsprozess schneller in Gang gesetzt und das entstehende Biogas nicht verdünnt.In a preferred method biogas is used for the fumigation in the pre-aeration phase and in the fermentation phase. By using biogas, the anaerobic fermentation process is started faster and the resulting biogas is not diluted.
In einem bevorzugten Verfahren wird das Biogas für die Begasung verwendet, das zuvor in einem Fermentationsprozess vorzugsweise derselben Biogasanlage erzeugt wurde. Da bei den Biogasanlagen, für die das erfindungsgemäße Verfahren besonders geeignet ist, mehrere Trockenfermenter zeitversetzt betrieben werden, steht jederzeit ausreichend Biogas für die Stoßbegasung zur Verfügung.In a preferred method, the biogas is used for fumigation, preferably previously in a fermentation process Biogas plant was generated. Since in the biogas plants for which the method according to the invention is particularly suitable, several dry fermenters are operated with a time delay, at any time sufficient biogas for the shock fumigation available.
Es ist aber auch möglich, das Verbrennungsprodukt von Biogas für die Auflockerung des Trockensubstrats zu verwenden. Auch durch die Verwendung des Verbrennungsprodukts von Biogas können die anaeroben Fermentationsbedingungen zur Erzeugung von Biogas in der Anfahrphase schneller erreicht werden als bei der bekannten Stoßbelüftung. Während der Vergärungsphase sinkt zwar der Methananteil des Biogases, wenn das Substrat mit dessen Verbrennungsprodukt aufgelockert wird, aber die anaeroben Fermentationsbedingungen werden nicht beeinträchtigt, da kein Sauerstoff in den Fermenter eingeblasen wird.But it is also possible to use the combustion product of biogas for the loosening of the dry substrate. Also, by using the combustion product of biogas, the anaerobic fermentation conditions for producing biogas in the start-up phase can be achieved faster than in the known surge ventilation. During the fermentation phase, although the methane content of the biogas decreases when the substrate with its combustion product is loosened, but the anaerobic fermentation conditions are not affected, since no oxygen is injected into the fermenter.
Bei dem Verbrennungsprodukt des Biogases handelt es sich vorzugsweise um das Abgas eines mit Biogas betriebenen Verbrennungsmotors, besonders bevorzugt um das Abgas des Motors oder der Turbine eines Blockheizkraftwerks, das mit dem Biogas aus der Trockenfermentation betrieben wird.The combustion product of the biogas is preferably the exhaust gas of a combustion engine operated with biogas, particularly preferably the exhaust gas of the engine or the turbine of a combined heat and power plant, which is operated with the biogas from the dry fermentation.
Die Begasung des Fermenters erfolgt während der „Vorbelüftungsphase” und während der Vergärungsphase stoßweise, indem das Biogas oder das Verbrennungsprodukt des Biogases mit hohem Druck (etwa zwischen 8 und 15 bar) von unten in das Trockensubstrat eingeblasen wird.The gassing of the fermenter takes place during the "pre-venting phase" and during the fermentation phase intermittently by the biogas or the combustion product of the biogas at high pressure (approximately between 8 and 15 bar) is blown from below into the drying substrate.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung von Biogas durch Trockenfermentation umfasst auch Ausführungsformen, bei denen das Substrat während der Abklingphase mit dem Verbrennungsprodukt von Biogas begast wird. Dadurch lässt sich die Phase, in der das erzeugte Biogas genutzt werden kann, erheblich verlängern. Trotz der abnehmenden Biogaserzeugung im Fermenter kann das Biogas genutzt werden, das entsorgt werden müsste, wenn mit Luft belüftet würde.The inventive method for producing biogas by dry fermentation also includes embodiments in which the substrate is fumigated during the decay phase with the combustion product of biogas. As a result, the phase in which the biogas produced can be used can be extended considerably. Despite the decreasing biogas production in the fermenter, the biogas can be used, which would have to be disposed of if aerated with air.
Durch die Begasung des Fermenters in der Abklingphase mit dem Verbrennungsprodukt von Biogas lässt sich der Anteil an nutzbarem Biogas erhöhen. Das senkt die Kosten für die Entsorgung nicht nutzbaren Biogases. Zudem verringert sich der Zeitraum für den Austrieb des nicht nutzbaren Methans.By fumigating the fermenter in the decay phase with the combustion product of biogas, the proportion of usable biogas can be increased. This reduces the costs of disposing of non-usable biogas. In addition, the period for the spewing of unusable methane is reduced.
Die vorliegende Erfindung umfasst somit auch die Verwendung von Biogas und/oder dem Verbrennungsprodukt von Biogas zur Begasung eines Fermenters zur Erzeugung von Biogas durch das Trockenfermentationsverfahren.The present invention thus also encompasses the use of biogas and / or the combustion product of biogas for the fumigation of a fermenter for the production of biogas by the dry fermentation process.
Die vorliegende Erfindung erstreckt sich auch auf Biogasanlagen, mit denen das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann. Die erfindungsgemäßen Biogasanlagen weisen eine Vorrichtung zur Rückführung des Biogases aus dem Fermenter oder einem Biogasspeicher in den Fermenter und/oder eine Vorrichtung zur Rückführung des Verbrennungsprodukts des Biogases, beispielsweise des Abgases eines Motors oder einer Turbine zum Betrieb eines nachgeschalteten Blockheizkraftwerks.The present invention also extends to biogas plants with which the method according to the invention can be carried out. The biogas plants according to the invention have a device for returning the biogas from the fermenter or a biogas storage in the fermenter and / or a device for recycling the combustion product of the biogas, for example, the exhaust gas of an engine or a turbine for operating a downstream combined heat and power plant.
Die Biogasanlage umfasst mindestens einen gasdicht verschließbaren Fermenter mit im Boden überfahrbar angeordneten Düsen zum Einleiten von Gas in den Fermenter, einen Speicher für Biogas und optional einen Perkolatspeicher für die Prozessflüssigkeit.The biogas plant comprises at least one gas-tight sealable fermenter with nozzles arranged in the bottom for introducing gas into the fermenter, a reservoir for biogas and optionally a percolate storage for the process liquid.
Bevorzugte Biogasanlagen, die für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders gut geeignet sind, weisen 4 bis 16 Trockenfermenter mit einem Fassungsvermögen von jeweils etwa 400 m3. Derartige Trockenfermenter können beispielsweise in Form garagenähnlicher Betonfermenter mit Abmaßen von 20 × 4 × 5 m (L × B × H), die gasdicht verschließbare Türen oder Tore aufweisen, gebaut werden. Derartige Biogasanlagen dienen in der Regel zur dezentralen Stromversorgung und können Blockheizkraftwerke mit einer elektrischen Leistung von etwa 0,5 MW bis 1 MW betreiben.Preferred biogas plants, which are particularly well suited for carrying out the method according to the invention, have 4 to 16 dry fermenters with a capacity of about 400 m 3 each. Dry fermenters of this kind can be constructed, for example, in the form of garage-type concrete fermenters with dimensions of 20 × 4 × 5 m (L × W × H), which have gas-tightly closable doors or gates. Such biogas plants are generally used for decentralized power supply and can operate combined heat and power plants with an electrical power of about 0.5 MW to 1 MW.
Die einzelnen Fermenter weisen am Boden überfahrbar angeordnete Luftlanzen oder Schwertdüsen auf, über die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren Biogas oder das Verbrennungsprodukt von Biogas unter Druck in den Fermenter geblasen werden kann. Die Trockenfermenter sind über eine Vorrichtung zur Rückführung von Gas mit dem Biogasspeicher der Biogasanlage und/oder dem Auslass für Abgas eines mit dem Biogas betriebenen Verbrennungsmotors verbunden. Zusätzlich zur oder anstelle der Verbindung zum Biogasspeicher kann die Rückführung des Biogases auch von der Decke des Fermenters her erfolgen.The individual fermenters have air lances or sword nozzles which can be driven over at the bottom, via which biogas or the combustion product of biogas can be blown under pressure into the fermenter in accordance with the method according to the invention. The dry fermenters are connected via a device for returning gas to the biogas storage of the biogas plant and / or the outlet for exhaust gas of an internal combustion engine operated with the biogas. In addition to or instead of the connection to the biogas storage, the recirculation of the biogas can also take place from the ceiling of the fermenter.
Die für die Rückführung des Biogases oder seines Verbrennungsproduktes und nachfolgender Begasung des Fermenters geeigneten Gebläse und Kompressoren sind kommerziell erhältlich.The blowers and compressors suitable for the return of the biogas or its combustion product and subsequent fumigation of the fermenter are commercially available.
Die vorgenannten sowie die beanspruchten und in den Ausführungsbeispielen beschriebenen erfindungsgemäß zu verwendenden Bauteile unterliegen in ihrer Größe, Formgestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeption keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so dass die in dem Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung und der zugehörigen Zeichnung, in der – beispielhaft – ein Ausführungsbeispiel einer Biogasanlage dargestellt ist. Auch einzelne Merkmale der Ansprüche oder der Ausführungsformen können mit anderen Merkmalen anderer Ansprüche und Ausführungsformen kombiniert werden.The above-mentioned and the claimed and described in the embodiments described components to be used in their size, shape design, choice of materials and technical design no special conditions of exception, so that the well-known in the field of application selection criteria can apply fully apply further details, features and advantages of the subject matter of The invention will become apparent from the dependent claims, as well as from the following description and the accompanying drawings, in which - by way of example - an embodiment of a biogas plant is shown. Also, individual features of the claims or of the embodiments may be combined with other features of other claims and embodiments.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
In der Zeichnung zeigen:In the drawing show:
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELENDETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS
Wie aus den Figuren ersichtlich, sind in den Trockenfermentern TF I bis VIII der erfindungsgemäßen Biogasanlagen Schwertdüsen
Die Schwertdüsen
Bei einer bevorzugten Fermenterlänge von etwa 20 Meter weisen die beiden darin angeordneten Schwertdüsen vorzugsweise eine Länge von jeweils 9 Meter auf.In a preferred fermenter length of about 20 meters, the two arranged therein Schwertdüsen preferably have a length of 9 meters each.
Die Schwertdüsen weisen vorzugsweise einen dreieckigen Querschnitt auf, besonders bevorzugt in Form eines gleichschenkligen Dreiecks und ganz besonders bevorzugt in Form eines gleichschenkligen Dreiecks mit einem Dachneigungswinkel von 45°. Es können jedoch auch Schwertdüsen mit einem anderen Querschnitt, beispielsweise einem halbkreisförmigen Querschnitt verwendet werden. Üblicherweise bestehen die Schwertdüsen aus Stahlblech, besonders bevorzugt Blech aus Edelstahl, wobei das Blechdach der Schwertdüse auf einem Bodenblech verschweißt ist (
In der bevorzugten Ausführungsform weisen die Schwertdüsen einen sich von ihrem proximalen Ende zum distalen Ende hin verjüngenden Querschnitt auf.In the preferred embodiment, the sword nozzles have a cross-section tapering from their proximal end to the distal end.
Die Schwertdüsen
In der besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Auslassöffnungen wechselseitig angeordnet, das bedeutet, dass die Auslassöffnungen auf der einen Seite der Schwertdüse im Bereich der Zwischenräume zwischen den Auslassöffnungen auf der gegenüberliegenden Seite der Schwertdüse angeordnet sind.In the particularly preferred embodiment, the outlet openings are mutually arranged, which means that the outlet openings are arranged on one side of the sword nozzle in the region of the spaces between the outlet openings on the opposite side of the sword nozzle.
Durch unterschiedliche Auslassquerschnitte der Öffnungen können Schwertdüsen für unterschiedlichen Intensitäten einer Stoßbegasung bereitgestellt werden. Durch Variation der Auslassquerschnitte der Öffnungen einer Schwertdüse kann erreicht werden, dass die Gasaustritte entlang der Schwertdüse relativ gleichmäßig erfolgen. Die Summe der Ausbasquerschnitte entspricht vorzugsweise der Fläche des Einlassquerschnitts.Through different outlet cross-sections of the openings sword nozzles can be provided for different intensities of a Stoßbegasung. By varying the outlet cross-sections of the openings of a sword nozzle, it can be achieved that the gas exits are relatively uniform along the sword nozzle. The sum of the Ausbasquerschnitte preferably corresponds to the area of the inlet cross-section.
Wie aus
In dem dargestellten und in so weit bevorzugten Ausführungsbeispiel erstrecken sich, wie aus
Wie am besten aus
Die Seitenwände der Fermenter sind mit auf Abstand zu den festen Wänden innen angeordneten Lochblechen versehen, um ein seitliches Abfließen des Perkolatwassers zu gestatten.The side walls of the fermenters are provided with perforated plates arranged at a distance from the fixed walls, in order to permit lateral outflow of the percolate water.
Die von den Fermentern TFI bis TFVIII freigesetzten Bioabgase werden über nicht dargestellte Einzelrohre und ein Sammelrohr abgezogen und dem Seitenkanalverdichter
Zum Aufladen des Druckbehälters
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Druckbehälterpressure vessel
- 22
- Druckschalterpressure switch
- 33
- Druckschalterpressure switch
- 44
- Boosterbooster
- 55
- T-StückTee
- 66
- Absperrklappebutterfly valve
- xx
- 5/2-Wege-Magnetventil5/2-way solenoid valve
- 77
- Absperrklappebutterfly valve
- xx
- 3/2-Wege-Magnetventil3/2-way solenoid valve
- 88th
- T-StückTee
- 99
- GummikompensatorRubber compensator
- 1010
- GummikompensatorRubber compensator
- 1111
- DruckbegrenzungsventilPressure relief valve
- 1212
- Rohrpipe
- 12A12A
- Rohrkrümmerelbow
- 1414
- Schwertdüsensword nozzles
- 1515
- Flanschflange
- 1616
- Abdeckungcover
- 1717
- SchlagdüseSchlagdüse
- 1818
- Rohrpipe
- 1919
- Haltekonsoleretaining bracket
- 2020
- Haltekonsoleretaining bracket
- 2121
- MagnetventilschrankSolenoid valve cabinet
- 2222
- Klemmenkastenterminal box
- 2323
- Kompressorcompressor
- 2424
- Gebläsefan
- 2525
- Luftleitungair line
- 2626
- Luftleitungair line
- 2727
- 2/2-Wege-Schrägschlitzventil2/2-way Angle slit valve
- 2828
- 2/2-Wege-Schrägschlitzventil2/2-way Angle slit valve
- 29 29
- Polyamidschlauchpolyamide hose
- 3030
- SchutzpanzerrohrProtective armor tube
- 3131
- Kabel vom Magnetventilschr.Cable from solenoid valve
- 3232
- Manometer 0Pressure gauge 0
- 3333
- Schalldämpfersilencer
- 3434
- Bodenrinnenfloor channels
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 3717216 C2 [0057] DE 3717216 C2 [0057]
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