DE102010005253A1

DE102010005253A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln und/oder Aufbereiten von flüssigem Gärrest aus einem Nachgärer und/oder Fermenter einer Biogasanlage

Info

Publication number: DE102010005253A1
Application number: DE102010005253A
Authority: DE
Inventors: Michael Niederbacher
Original assignee: Individual
Current assignee: Bts Biogas Srl/gmbh It
Priority date: 2010-01-20
Filing date: 2010-01-20
Publication date: 2011-07-21
Anticipated expiration: 2030-01-21
Also published as: DE102010005253B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Behandeln und/oder Aufbereiten von flüssigem Gärrest (29) aus einem Fermenter (2, 3) und/oder Nachgärer einer Biogasanlage (1), mit einer, wenigstens einem Fermenter (2, 3) und/oder Nachgärer der Biogasanlage (1) nachgeschalteten Trocknereinrichtung (25), der eine vorgegebene Menge eines flüssigen Gärrestes (19) aus dem wenigstens einen Fermenter (2, 3) zugeführt wird. Dieser Trocknereinrichtung (25) wird thermische Energie zugeführt, die wenigstens bereichsweise von wenigstens einer Bestandteil der Biogasanlage (1) bildenden internen Wärmequelle, insbesondere von einem Biogas-Blockheizkraftwerk (19), ausgekoppelt und der Trocknereinrichtung (25) dergestalt zugeführt wird, dass der Trockensubstanzgehalt der getrockneten Gärreste auf einen vorgegebenen Wert, bevorzugt auf wenigstens 70%, besonders bevorzugt auf 75 bis 90% Trockensubstanzgehalt, höchst bevorzugt auf 80 bis 85% Trockensubstanzgehalt, angehoben ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln und/oder Aufbereiten von flüssigem Gärrest aus einem Fermenter und/oder Nachgärer einer Biogasanlage sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.
Bei allgemein bekannten Biogasanlagen wird zur Gewinnung von Biogas Biomasse mittels eines anaeroben Nassvergärungsprozesses vergoren. Zur Beschickung des Fermenters mit vergärbarer Biomasse werden üblicherweise automatisierte Fermenter-Beschickungsanlagen eingesetzt, wobei für flüssige Substratbestandteile Pumpen und für festes Substratbestandteile Förder- und Aufbereitungseinrichtungen zwischen einer Biomassenfeststofflagerstelle und einem Fermenter-Beschickungsanschluss vorgesehen sind. Eine solche Förder- und Aufbereitungseinrichtung umfasst regelmäßig eine Dosiervorrichtung sowie zum Fermenter führende Fördermittel, insbesondere Förderbänder und/oder Förderschnecken. Eine bekannte Dosiervorrichtung besteht beispielsweise aus einem mit Biomasse befüllbaren Container, der auf Wiegezellen steht, aus dem jeweils eine vorbestimmte Biomassenmenge durch einen Bodenförderer in Verbindung mit stirnseitigen Austragsschnecken und einem Förderband für einen Weitertransport zum Fermenter zugeführt wird.
Das erzeugte Biogas wird entweder nach der Reinigung direkt in Gasleitungen eingespeist oder in einem Blockheizkraftwerk für die Stromerzeugung verwendet.
Der nach der Fermentation der Biomasse in dem oder den Fermentern übrig bleibende Gärrest beinhaltet regelmäßig einen besonders hohen Anteil an flüssigem Gärrest, der zunächst in einem Lagerbehälter gesammelt wird. Dieser flüssige Gärrest wird regelmäßig in sogenannten Güllefäsern gesammelt und auf landwirtschaftlichen Nutzflächen ausgebracht. Je nach der Zusammensetzung der Gärrest können dabei Geruchsbelästigungen vor allem durch Ammoniak, organische Schwefelverbindungen, Schwefelwasserstoff sowie andere organische Säuren auftreten. Ein weiteres Problem mit der Ausbringung von Gärresten als Dünger ist die zum Beispiel in Deutschland aktuell vorgeschriebene Düngeverordnung, die besagt, dass der Gärrest nur zu bestimmten Zeiten auf landwirtschaftlichen Flächen ausgebracht werden darf. In diesem Fall sind dann große Speicherbehälter für die Zwischenlagerung der Gärreste, insbesondere der flüssigen Gärreste vorzuhalten, die relativ bauaufwendig und kostenintensiv sind.
Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Behandeln und/oder Aufbereiten von flüssigem Gärrest aus einem Fermenter einer Biogasanlage zur Verfügung zu stellen, mittels der bzw. mittels dem im Wesentlichen keine flüssigen Gärreste als Endprodukt produziert werden.
Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bezüglich der Vorrichtung wird diese Aufgabe gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweils darauf rückbezogenen Unteransprüche.
Erfindungsgemäß ist eine, wenigstens einem Fermenter und/oder Nachgärer der Biogasanlage nachgeschaltete Trocknereinrichtung vorgesehen, der eine vorgegebene Menge eines flüssigen Gärrestes aus dem wenigstens einem Fermenter und/oder Nachgärer mittelbar oder unmittelbar zugeführt wird. Dieser Trocknereinrichtung wird thermische Energie zugeführt, die wenigstens bereichsweise, vorzugsweise vollständig von wenigstens einer Bestandteil der Biogasanlage bildenden internen Wärmequelle, insbesondere von einem Biogas-Blockheizkraftwerk, ausgekoppelt und der Trocknereinrichtung zugeführt wird, und zwar dergestalt zugeführt wird, dass der Trockensubstanzgehalt der flüssigen Gärreste auf einen vorgegebenen Wert, bevorzugt auf wenigstens 70% Trockensubstanzgehalt angehoben wird. Besonders bevorzugt ist hierbei eine Verfahrensführung, bei der der Trockensubstanzgehalt auf ca. 75–90%, höchst bevorzugt 80 bis 85% Trockensubstanzgehalt angehoben wird. Mit einem derartigen, bevorzugt einen definierten Restfeuchteanteil aufweisenden flüssigen Gärrest wird eine energetisch, optimierte Trocknung möglich, da der für die Trocknung des Restfeuchteanteils aufzuwendende Energieeinsatz, der regelmäßig unverhältnismäßig hoch ist, eingespart werden kann. Wie erfinderseitige Versuche gezeigt haben, ist der Trockensubstanzgehalt von 80 bis 85% Trockensubstanzgehalt der bevorzugte Bereich, da bei Trockensubstanzgehalten von kleiner 80% ggf. die Gefahr einer Schimmelbildung besteht, während bei Trockensubstanzgehalten von über 85% ggf. die Gefahr besteht, dass das getrocknete Gut Feuchtigkeit aus der Umgebung aufnimmt.
Mit dieser Nachtrocknung lassen sich vor allem solche Biogasanlagenkonzepte realisieren, die im Wesentlichen nachwachsende Rohstoffe als Biomasse-Grundsubstrat und nur wenig Gülle als Biomasse einsetzen, da dadurch nach der erfolgten Trocknung keine flüssigen Gärreste mehr bzw. nicht mehr in nennenswertem Maße verbleiben.
Dieses Biogasanlagenkonzept ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn dem wenigstens einen Fermenter der Biogasanlage eine Fermenter-Beschickungsanlage vorgeschaltet ist, die wenigstens eine Zellaufschlussvorrichtung, insbesondere wenigstens einen Zellaufschluss-Extruder, aufweist, mittels der wenigstens ein Teil der dem Fermenter zugeführten, zu vergärenden Biomasse aufgeschlossen, insbesondere thermomechanisch aufgeschlossen wird. Durch einen solchen Zellaufschluss können vorteilhaft Biomassefeststoffe bei der Biogaserzeugung im Fermentationsprozess, insbesondere Stroh und Gras als nachwachsende Rohstoffe, verwendet werden, die ansonsten nicht oder nur uneffektiv vergärbar sind und mit zum Beispiel erheblichen Mengen an zusätzlicher Gülle gestreckt werden müssen. Weiter tritt in Verbindung mit dem Zellaufschluss eine Zerkleinerung der Biomassefeststoffe auf, so dass diese für die Bakterien im Fermenter und damit im Gärprozess besser zugängig sind bzw. eine leichter angreifbare Struktur ausbilden, so dass ein hoher Trockensubstanzgehalt im Substrat bei geringen Verweilzeiten mit hoher Biogasausbeute möglich ist. Durch diese Vorbehandlung wird somit die Biogasausbeute der eingesetzten Biomasse erheblich gesteigert, was wiederum einen geringeren Bedarf an eingesetzter Biomasse zur Folge hat. Demzufolge können auch die Anlagenbauteile der Biogasanlage, insbesondere die Fermenter, geringer dimensioniert werden. Beispielsweise reicht es in diesem Fall aus, dass in einer Biogasanlage drei Behälter zum Einsatz kommen, nämlich einmal eine Vorgrube für flüssige Substrate, die zum Beispiel lediglich einen Durchmesser von 10 m und eine Höhe von 6 m aufweist. Des Weiteren kommen ein Fermenter und ein Nachfermenter bzw. Nachgärer, beispielsweise mit einem Durchmesser von 26 m und einer Höhe von 6 m, zum Einsatz. Denn durch die Vorbehandlung der Biomasse mittels der Zellaufschlussvorrichtung und der damit verbundenen erhöhten Gasausbeute ist es möglich, die Ausführung der Biogasanlage auf diese kompakten Ausmaße zu beschränken und somit die Investitionskosten zu verringern.
Besonders bevorzugt ist dabei eine Zellaufschlussvorrichtung, bei der der Durchmesser einer Auslassöffnung, bevorzugt der Durchmesser einer Auslassöffnung bzw. -düse eines Zellaufschluss-Extruders, durch ein gesteuert verstellbares Stellglied, insbesondere ein gesteuert motorisch mittels eines Elektroantriebs oder Hydraulikantriebs oder Pneumatikantriebs verstellbares Stellglied, veränderbar ist. Der Zellaufschlussvorrichtung ist ferner wenigstens ein Temperatursensor und/oder Drucksensor zugeordnet, mittels dem die Temperatur und/oder der Druck in einem vorgegebenen Bereich der Zellaufschlussvorrichtung und/oder der Biomasse erfasst wird. Weiter ist ein Durchmesser-Regler vorgesehen, dem das Ausgangssignal des Temperatursensors als Temperatur-Istwert und/oder des Drucksensors als Druck-Istwert zugeführt wird, wobei der Istwert mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen wird und das Stellglied bei einem Absinken des Istwert unter dem Sollwert für eine definierte, vorgegebene Reduzierung des Auslassöffnungs-Durchmessers angesteuert wird. Mit einer derartigen Ausbildung der Fermenter-Beschickungsanlage kann somit auf einfache und funktionssichere Weise ein gewünschter Zellaufschlussprozess funktionssicher durchgeführt werden bzw. die dazu erforderliche Temperatur und/oder der dafür erforderliche Druck in der Zellaufschlussvorrichtung sichergestellt werden. Konkret werden hierbei die Messwerte des Temperatursensors und/oder Drucksensors, die zum Beispiel in der Nähe der Auslassdüse einer Zellaufschlussvorrichtung angeordnet sind, als Istwerte dem Durchmesser-Regler zugeführt, an dem eine Solltemperatur und/oder ein Solldruck für einen sicheren Zellaufschluss, insbesondere eine Solltemperaturvorgabe von mindestens 40°C, höchst bevorzugt von mindestens 60°C einstellbar ist. Bei einem tendenziellen Absinken des Isttemperaturwerts und/oder des Istdruckwerts unter die jeweils vorgegebenen Sollwerte wird dann vom Regler das Stellglied für eine Reduzierung des Auslassöffnungs-Durchmessers angesteuert. Dadurch wird dann bei entsprechend gleicher Leistungsaufnahme der Zellaufschlussvorrichtung mehr Energie in die aktuell darin geförderte und aufbereitete Biomasse eingebracht, so dass eine auf den jeweiligen Einzelfall abgestimmte optimale Biomasse für eine Vergärung in einem Fermenter einer Biogasanlage zur Verfügung gestellt werden kann.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung wird weiter vorgeschlagen, dass der Temperatursensor und/oder der Drucksensor in der Zellaufschlussvorrichtung unmittelbar vor oder in der Auslassöffnung, insbesondere unmittelbar vor oder in einer Auslassdüse eines Zellaufschluss-Extruders angeordnet wird. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Temperatursensor und/oder der Drucksensor an einem Wandbereich oder einem Innenauskleidungsbereich der Zellaufschlussvorrichtung auslassöffnungsnah angeordnet ist.
Die interne Wärmequelle ist, wie bereits zuvor dargestellt, bevorzugt durch ein Biogas-Blockheizkraftwerk der Biogasanlage gebildet, die regelmäßig wenigstens eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Abluft- und/oder Abgassystem und wenigstens einem Kühlkreislauf umfasst. In diesem Fall wird dann die thermische Energie bevorzugt von der heißen Abluft und/oder den heißen Abgasen und/oder vom Kühlkreislauf des Biogas-Blockheizkraftwerks der Biogasanlage zur Verfügung gestellt und in eine Trockenkammer der Trocknereinrichtung eingekoppelt.
Dabei handelt es sich vorliegend um ein Abwärmenutzungskonzept, das die überschüssige Wärmeleistung des Biogas-Blockheizkraftwerkes zur Trocknung der Gärreste verwendet. Insbesondere in Verbindung mit einer dem Fermenter vorgeschalteten Zellaufschlussvorrichtung reicht, da weniger Biomasse und dadurch weniger Heizleistung zur Trocknung benötigt wird, die überschüssige Wärmeenergie bzw. thermische Energie aus, um den Trockensubstanzanteil der zur trocknenden flüssigen Gärreste von zum Beispiel 6–7% nach der Vergärung auf zum Beispiel 80–85% nach der Trocknung anzuheben. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn vorzugsweise die gesamte thermische Energie des Biogas-Blockheizkraftwerks, das heißt die thermische Energie von Abluft, Kühlkreislauf und Abgasen, genutzt und in die Trocknereinrichtung eingekoppelt wird.
Zur Einkopplung der thermischen Energie ist vom Biogas-Blockheizkraftwerk z. B. wenigstens eine Gasleitung zur Trocknungskammer der Trocknungseinrichtung geführt, mittels der heiße Abluft und/oder heiße Abgase aus dem Biogas-Blockheizkraftwerk direkt in die Trocknungskammer eingebracht werden können. Bevorzugt ist hierzu in der wenigstens einen Gasleitung wenigstens ein mit einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung ansteuerbares Absperrelement, zum Beispiel eine Klappe oder dergleichen, angeordnet, mittels dem die Menge der zur Trocknungskammer geführten heißen Abluft und/oder heißen Abgase reguliert und vorgegeben werden kann, insbesondere auch abgesperrt werden kann. Mit einer derartigen Gasleitung kann die heiße Abluft und/oder das heiße Abgas effizient, funktionssicher zur Trocknungseinrichtung geführt und dort eingespeist werden. Für etwaige Wärmeverluste kann diese wenigstens eine Gasleitung bevorzugt mit einem Wärmedämmmaterial verkleidet sein.
Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Trocknungskammer wenigstens einen Wärmetauscher aufweisen, vorzugsweise wenigstens einen in einen Wandabschnitt der Trocknungskammer integrierten Wärmetauscher aufweisen, der von einem von dem Biogas-Blockheizkraftwerk ausgekoppelten heißen Medium, z. B. vom heißen Kühlwasser eines Kühlkreislaufs des Biogas-Blockheizkraftwerkes, durchströmt ist und über den Umgebungsluft in die Trocknungskammer dergestalt einströmt, dass diese Umgebungsluft beim Durchströmen des Wärmetauschers zur heißen Trocknungsluft aufgeheizt wird. Dass der wenigstens eine Wärmetauscher hier von einem heißen Kühlwasser eines Kühlkreislaufs des Biogas-Blockheizkraftwerks durchströmt wird, ist lediglich, wie zuvor dargestellt, ein Beispiel. Alternativ oder zusätzlich dazu kann, insbesondere auch in Verbindung mit mehreren Wärmetauschern, auch vorgesehen sein, dass ein derartiger Wärmetauscher mit anderen wärmetragenden Medien durchströmt wird, zum Beispiel auch mit der heißen Abluft und/oder den heißen Abgasen aus dem Biogas-Blockheizkraftwerk, um nur ein weiteres Beispiel zu nennen.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung weist die Trocknungseinrichtung eine Beschickungseinrichtung auf, mittels der einer Trockenkammer der Trocknereinrichtung eine vorgegebene Menge des zu trocknenden Gärrestes zugeführt werden kann. Besonders bevorzugt ist in diesem Fall eine Beschickungseinrichtung, die eine der Trocknungskammer vorgeschaltete Mischeinrichtung aufweist, in der wenigstens ein Teil des zu trocknenden flüssigen Gärrestes vor dessen Zuführung zur Trocknungskammer mit einer vorgegebenen Menge eines bereits getrockneten Gärrestes vermischt wird. Dadurch kann vorteilhaft ein bestimmter, definierter Trockensubstanzgehalt des zu trocknenden, flüssigen Gärrests eingestellt werden, der vorzugsweise im Bereich von 40 bis 60% Trockensubstanzgehalt, höchst bevorzugt bei in etwa 50% Trockensubstanzgehalt liegt. Das heißt mit anderen Worten, dass hier dann der zu trocknende Gärrest, bevorzugt gesteuert und geregelt mittels einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung, stets so aufgestreckt werden kann, dass in der Trocknungskammer ein sehr gut von der Trocknungsluft durchströmbares zu trocknendes Gut zur Verfügung gestellt wird, das nicht wegfließen kann und somit eine effizienten Trocknung eines zudem im Wesentlichen eine gleiche Konsistenz aufweisenden Gutes ermöglicht. Damit lässt sich ein reproduzierbares Ergebnis bei der Trocknung des flüssigen Gärrestes, insbesondere im Hinblick auf die nachfolgend noch näher erläuterte Düngerproduktion, sicherstellen.
In Verbindung mit einer derartigen Beschickungseinrichtung wird gemäß einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung vorgeschlagen, dass von einer Vorgrube, in der vom Fermenter kommender flüssiger Gärrest zwischengespeichert ist, und/oder von dem wenigstens einen Fermenter selbst eine Zuführleitung zu der Mischereinrichtung geführt ist, die mit einer mit einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung gekoppelten Fördereinrichtung, insbesondere mit einer Pumpe, gekoppelt ist und mittels der der flüssige Gärrest zur Mischereinrichtung gefördert wird.
Ferner ist eine Transporteinrichtung vorgesehen, insbesondere eine Förderschnecke, mittels der getrockneter Gärrest, bevorzugt direkt von der Fördereinrichtung aus und/oder bevorzugt gesteuert und/oder geregelt mittels einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung, unmittelbar der Mischereinrichtung zuführbar ist oder mittelbar einem der Mischereinrichtung vorgeschaltetem Vorlagebehälter zuführbar ist, aus dem der Mischereinrichtung eine definierte Menge des getrockneten Gärrestes, bevorzugt ebenfalls gesteuert oder geregelt, zuführbar ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindungsidee wird vorgeschlagen, dass der mittels einer Beschickungseinrichtung in eine Trockenkammer eingebrachte, zu trocknende, gemischte Gärrest auf eine bandtrocknerartige Fördereinrichtung, vorzugsweise auf eine für eine Trocknungsluftdurchlässigkeit perforierte Förderplatte einer Fördereinrichtung, aufgegeben wird, mittels welcher Fördereinrichtung eine vorgegebene Menge des kontinuierlich oder chargenweise aufgegebenen gemischten Gärrestes kontinuierlich oder getaktet für eine definierte Verweilzeit durch die Trockenkammer transportiert und dort mit thermischer Energie beaufschlagt wird. Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass die Beschickungsmenge und/oder die Beschickungszeit und/oder die Vorschubgeschwindigkeit der Fördereinrichtung und/oder die Taktung der Fördereinrichtung und/oder die Verweilzeit des zu trocknenden Gärrestes in der Trockenkammer so vorgegeben wird, dass der Gärrest am Ende der Trocknungsstrecke auf den vorgegebenen Trockensubstanzgehalt getrocknet ist.
Die Mischereinrichtung weist bevorzugt eine Aufbringeinrichtung, vorzugsweise eine Verteilerschnecke, auf, mittels der der zu trocknende gemischte Gärrest, bevorzugt gesteuert und/oder geregelt mittels einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung, auf die Fördereinrichtung aufbringbar ist. Damit ergibt sich ein insgesamt sehr kompakter Aufbau, ohne die Notwendigkeit von zusätzlichen Fördermitteln oder Transporteinrichtungen, um das zu trocknende Gut von der Mischereinrichtung auf die Fördereinrichtung aufzugeben. In diesem Zusammenhang ist es weiter besonders vorteilhaft, wenn die Fördereinrichtung so in der Trockenkammer angeordnet ist, dass der zu trocknende gemischte Gärrest von oben und/oder von unten und/oder von der Seite her mit Trocknungsluft angeströmt ist und/oder dass der zu trocknende gemischte Gärrest entlang einer vorgegebenen Trockenkammerwegstrecke durch die Trockenkammer gefördert wird. Wie erfinderseitige Versuche gezeigt haben, lässt sich mit einem derartigen Aufbau eine besonders effiziente Trocknung auf möglichst kurzer Trocknungswegstrecke erzielen, wodurch der bauliche Aufwand für die Trockenkammer bzw. die Trocknungseinrichtung insgesamt vorteilhaft reduziert werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Trocknungseinrichtung vorgeschlagen, die wenigstens einen Abluftwäscher aufweist, der zum Beispiel in der Trockenkammer deckenseitig und/oder bezogen auf die Förderstrecke des zu trocknenden gemischten Gärrestes, endseitig in der Trockenkammer angeordnet ist. Mittels eines derartigen Abluftwäschers, der in einer bevorzugten Ausführungsform auch eine Ventilatoreinrichtung aufweist, mittels der Abluft aus der Trockenkammer in den Abluftwäscher eingesaugt werden kann, können beispielsweise in verschiedenen Stufen Staub, Geruch und Ammoniak, zum Beispiel mit Schwefelsäure und gegebenenfalls auch Wasser aus der ammoniakhaltigen Abluft der Trockenkammer herausgewaschen werden und zum Beispiel Ammoniumsulfat gewonnen werden, das bevorzugt in einem separaten Zwischenspeicher bzw. Speicherbehälter zwischen- bzw. endgespeichert wird und einer weiteren Verwendung als Dünger zugeführt werden kann.
Bevorzugt ist hierzu in Verbindung mit dem Abluftwäscher ein Speicherbehälter für eine Waschlösung, bevorzugt Schwefelsäure, vorgesehen, die mit einer Zudosiereinrichtung des Abluftwäschers gekoppelt ist und mittels der der Abluft eine Waschlösung zugeführt, bevorzugt gesteuert oder geregelt mittels einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung, zugedüst wird.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindungsidee ist vorgesehen, dass die abluftwäscherseitige Ventilatoreinrichtung in einer vorteilhaften Doppelfunktion gleichzeitig auch die Umgebungsluft in die Trockenkammer einsaugt. Die Ventilatoreinrichtung ist dabei bevorzugt in einem in die Umgebung mündenden Kaminrohr der Trockenkammer angeordnet, mittels dem die gereinigte Abluft in die Umgebung abgegeben wird.
Mit einer derartigen erfindungsgemäßen Biogasanlage, die bevorzugt neben der Trocknungsnachbehandlung auch eine Zellaufschluss-Vorbehandlung aufweist, lässt sich somit ein getrocknetes Gärrestgranulat erhalten, das Nährstoffe wie Phosphor und Calium und auch Stickstoff enthält. Das in dem flüssigen, zu trocknenden Gärsubstrat enthaltene Ammoniak wird dagegen bevorzugt mittels der Schwefelsäure zu Ammoniumsulfat umgesetzt, das zudem auch noch einen Anteil am Stickstoff des ursprünglichen Gärrestes aufweist.
Sämtliche zuvor geschilderten einzelnen Verfahrensschritte bzw. Prozessschritte werden bevorzugt gesteuert oder geregelt mittels einer Steuer- und/oder Regelvorrichtung durchgeführt, mittels der die Beschickung der Trocknereinrichtung mit zu trocknenden Gärrest und/oder die Zusammenmischung des zu trocknenden Gärrestes aus flüssigem und getrocknetem Gärrest und/oder eine Zuführung von Schwefelsäure zu einem Abluftwäscher für die ammoniakhaltige Abluft der Trocknereinrichtung und/oder die Zuführung von thermischer Energie zur Trocknereinrichtung in Abhängigkeit von vorgegebenen Trocknungsparametern, insbesondere einer Temperatur in einer Trockenkammer der Trocknereinrichtung und/oder der Menge der zu trocknenden Gärrestcharge und/oder der Temperatur und/oder der Menge einer zur Trocknung zur Verfügung stehenden thermischen Energie und/oder vom Trockensubstanzgehalt des zu trocknenden flüssigen Gärrestes, gesteuert und/oder geregelt wird. Hierzu sind an den geeigneten Stellen, zum Beispiel in der Trocknungskammer entsprechende Sensoren vorzusehen, zum Beispiel Temperatursensoren oder Durchflussmesseinrichtungen, um nur einige Beispiele zu nennen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
1 schematisch eine Biogasanlage mit einer einem Fermenter vorgeschalteten Zellaufschlussvorrichtung, die hier als Doppelschnecken-Extruder ausgeführt ist, sowie einer einem Nachfermenter bzw. Nachgärer nachgeschalteten Trocknungseinrichtung,
2 schematisch eine Draufsicht auf die Trocknungseinrichtung der 1 mit Details der in der Trocknungseinrichtung vorhandenen Bauteile,
3 schematisch einen Querschnitt durch die Trocknungseinrichtung entlang der Linie A-A der 2, und
4 schematisch eine Schnittansicht entlang der Linie B-B der 2.
In der 1 ist schematisch und beispielhaft eine Biogasanlage 1 gezeigt, die einen Fermenter 2 und einen dem Fermenter 2 nachgeschalteten Nachfermenter bzw. Nachgärer 3 aufweist. Dem Fermenter 2 ist hier eine durch einen Zellaufschluss-Extruder gebildete Zellaufschlussvorrichtung 4 vorgeschaltet, die hier beispielsweise als Doppelschnecken-Extruder mit zwei Doppelschnecken 5 ausgebildet ist. Bei einem derartigen Doppelschnecken-Extruder sind die Doppelschnecken 5 in einem engen Schneckengehäuse 6 so angetrieben und angeordnet, dass zugeführte Roh-Biomasse 7 bei hohem Druckaufbau und starker Temperaturerhöhung gegen und durch eine Auslassdüse 8 nach außen gefördert werden. Diese aufgeschlossene Biomasse 9 wird dann, ggf. nach dem Durchlaufen einer Hydrolysestufe, dem Fermenter 2 und anschließend dem Nachfermenter bzw. Nachgärer 3 zugeführt, wo in an sich üblicher Weise eine Vergärung der aufgeschlossenen Biomasse erfolgt.
Auch wenn dies hier nicht zeichnerisch dargestellt ist, kann selbstverständlich auch eine Bypassmöglichkeit vorgesehen sein, mittels der auch nicht aufgeschlossene Roh-Biomasse 7 dem Fermenter 2 oder dem Nachfermenter bzw. Nachgärer 3 zugeführt wird, so dass zum Beispiel nur ein Teil der zugeführten Roh-Biomasse 7 über den Zellaufschluss-Extruder 4 geführt wird.
In der 1 ist lediglich äußerst schematisch dargestellt, dass die Zuführung der Roh-Biomasse 7 zum Zellaufschluss-Extruder 4 zum Beispiel mittels eines Trichters 10 erfolgt, in dem zum Beispiel eine hier nicht dargestellte Stopfschnecke angeordnet sein kann. Eine derartige Stopfschnecke wird dabei bevorzugt drehangetrieben, so dass die Biomassezufuhr zum Zellaufschluss-Extruder 4 mengenmäßig so zudosiert wird, dass die Elektroantriebsmotoren (nicht dargestellt) für die Doppelschnecken 5 mit weitgehend gleicher Leistung, zweckmäßig in einem oberen effektiven Leistungsbereich betrieben werden.
Der Durchmesser der Auslassdüse 8 ist hier mit einem Durchmesserregler 11 temperaturgeregelt ausgeführt, da für den Zellaufschluss eine Zelltemperatur der Biomasse von zum Beispiel wenigstens 65°C im Schneckengehäuse 6 vor der Auslassdüse 8 erreicht werden soll. Somit ist in diesem Bereich zum Beispiel ein Temperatursensor 12 als Temperatur-Istwertgeber angeordnet, dessen Istwertsignal dem Durchmesser-Regler 11 zugeführt wird (Pfeil 13). Als Sollwert (Pfeil 14) ist am Durchmesser-Regler 11 ein Temperaturwert von zum Beispiel 70°C eingestellt, der mit dem Temperatur-Istwert verglichen wird. Bei einer Regelabweichung gibt der Durchmesser-Regler 11 ein Stellsignal (Pfeil 15) an einen hier lediglich äußerst schematisch dargestellten Stellmotor 16 ab, der zum Beispiel mittels eines hier nicht dargestellten Spindeltriebs einen hier ebenfalls lediglich äußerst schematisch dargestellten Schieber 17 in der Auslassöffnung der Auslassdüse 8 so verstellt, dass bei einem Absinken der Isttemperatur unter die eingestellte Solltemperatur der Schieber 17 zur Durchmesserverkleinerung in die Auslassöffnung der Auslassdüse 8 weiter eingeschoben wird.
Es versteht sich von selbst, dass das Schneckengehäuse 6 des Zellaufschluss-Extruders 4 beispielsweise wärmegedämmt ausgeführt sein kann, was insbesondere bei relativ großen Fermenter-Beschickungsanlagen, die im Freien aufgestellt sind, von Vorteil ist.
Das im Fermenter 2 sowie im Nachfermenter bzw. Nachgärer 3 erzeugte Biogas 18 wird einem Biogas-Blockheizkraftwerk 19 zugeführt, das im hier vorliegenden Fall eine Brennkraftmaschine 20 aufweist, die in einem Container oder einer anderen Umhausung 21 des Biogas-Blockheizkraftwerks 19 aufgenommen ist.
Von dem Biogas-Blockheizkraftwerk 19 wird, wie dies lediglich beispielhaft schematisch und strichliert dargestellt ist, mittels separater Rohrleitungen 22, 23 heißes Abgas (Rohrleitung 22) und heiße Abluft (Rohrleitung 23) als thermische Energie vom Biogas-Blockheizkraftwerk abgezogen bzw. ausgekoppelt, wobei die heißen Abgase und die heiße Abluft bevorzugt zusammengeführt werden und mittels einer einzigen Gasleitung 24 zu einer Trocknungseinrichtung 25 in noch zu beschreibender Weise geführt werden. Alternativ zu der direkten Zuführung der Abluft mittels einer Gasleitung kann selbstverständlich zusätzlich oder alternativ auch eine Einkopplung über Wärmetauscher erfolgen. Unter Abgasen werden vorliegend bevorzugt die Verbrennungsgase der Brennkraftmaschine(n) bezeichnet. Mit Abluft wird dagegen bevorzugt die Luft aus dem Innenraum des Biogas-Blockheizkraftwerkes bzw. aus der Umgebung der Brennkraftmaschine(n) bezeichnet, die die Brennkraftmaschinenabwärme aufnimmt.
Ferner kann von der Brennkraftmaschine 20 auch noch, wie dies in der 1 lediglich äußerst schematisch strichpunktiert dargestellt ist, Wärme aus einem Kühlkreislauf abgezogen werden, in dem zum Beispiel heißes Kühlwasser mittels einer Zuführleitung 26 zu einem Wärmetauscher 27 der Trocknungseinrichtung 25 geführt wird und dort Wärme in noch zu beschreibender Weise abgibt. Das abgekühlte Kühlwasser kann dann über die Rückführleitung 28 wieder zum Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine 20 zurückgeführt werden.
Wie dies weiter aus der 1 ersichtlich ist, wird flüssiger Gärrest 29 aus hier beispielshaft dem Nachfermenter bzw. Nachgärer 3 in eine Vorgrube 30 geleitet bzw. gefördert, die hier lediglich beispielhaft und schematisch Bestandteil der Trocknungseinrichtung 25 bildet.
Wie dies insbesondere den 2 bis 4 zu entnehmen ist, weist die Trocknungseinrichtung 25 eine hausartige Umhausung 31 auf, in der eine Trockenkammer 32 aufgenommen ist. Neben der Trockenkammer 32 ist im Bereich der Umhausung 31 eine große Lagerstelle 33 für getrockneten Gärrest 34 vorgesehen.
Im Bereich, vor der Trockenkammer 32 ist eine Mischeinrichtung 35 angeordnet, die Bestandteil einer Beschickungseinrichtung 36 für die Trockenkammer 32 ist. Diese Beschickungseinrichtung 36 umfasst eine Pumpe 10, mittels der flüssiger Gärrest 29 aus der Vorgrube 30 zu der Mischeinrichtung 35 mittels einer Zuführleitung 37 gefördert wird. Ferner umfasst die Beschickungseinrichtung 36 eine Förderschneckeneinrichtung 38a, mittels der getrockneter Gärrest, der mittels einer Fördereinrichtung 40 in noch zu beschreibender Weise zurück zur Aufgabestelle transportiert wird, in einen Vorlagebehälter 46 gefördert wird. Von der Mischeinrichtung 35 wird dann der getrocknete Gärrest aus dem Vorlagebehälter 46 zu vorgegebenen Zeiten in vorgegebener Menge abgezogen und mittels dem flüssigen Gärrest so vermischt, dass dieser gemischte Gärrest bevorzugt einen Trockensubstanzgehalt von in etwa 50% aufweist. Dieser gemischte Gärrest wird dann mittels der Verteilerschnecke 38b auf die Fördereinrichtung 40 aufgebracht und in die Trocknungskammer 32 gefördert.
Wenn der Vorlagebehälter 46 eine definierte Füllhöhe erreicht hat, wird mittels einer Austragsschnecke 38c überschüssiger getrockneter Gärrest 34 zu einer Lagerstelle 33 gefördert.
Sowohl die Zudosierung des flüssigen Gärrestes 29 als auch die Zudosierung des getrockneten Gärrestes 34 zu der Mischeinrichtung 35 erfolgt gesteuert bzw. geregelt mittels einer hier lediglich äußerst schematisch und beispielhaft dargestellten Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 39.
Mittels der Mischeinrichtung 35 kann somit der eine bestimmte Restfeuchtigkeit aufweisende flüssige Gärrest 29 durch entsprechende Zugabe von getrocknetem Gärrest 34 auf einen zum Beispiel gewünschten Trockensubstanzgehalt von zum Beispiel 50% vor der Zuführung des zu trocknenden Gärrestes 29 zur Trockenkammer 32 eingestellt werden.
Die Fördereinrichtung 40 umfasst z. B. eine Mehrzahl von hier nicht dargestellten perforierten Förderplatten, auf denen der zu trocknende gemischte Gärrest aufgebracht wird und förderbandartig entlang der Trockenstrecke 41 zuerst nach vorne von der Beschickungseinrichtung 36 weg transportiert wird. Am Ende der Trockenstrecke 41 werden die Förderplatten 41 dann in einem Umlenkbereich 46A umgelenkt und wieder nach hinten in Richtung zu der Beschickungseinrichtung 36 gefördert, wo die Förderschneckeneinrichtung 38a angeordnet ist. Entlang der Trocknungsstrecke 41 erfolgt dabei z. B. eine gelenkte Zuführung der Trocknungsluft von unterhalb der Fördereinrichtung 40 her, so dass die heiße Luft den zu trocknenden Gärrest von unten her durchströmt.
Konkret wird hierzu von der Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 39 zum Beispiel zuerst die Mischeinrichtung 35 angesteuert, um eine Aufbringung von zu trocknendem gemischten Gärrest auf das Förderband 40 freizugeben, wobei im Wesentlichen gleichzeitig bzw. leicht zeitversetzt dazu die Fördereinrichtung 40 mit einer vorgegebenen Fördergeschwindigkeit entweder kontinuierlich oder aber auch getaktet, in die Trockenkammer 32 so weit eingefahren wird, dass sich die zu trocknende Gärrestcharge im Wesentlichen über die gesamte Trocknungsstrecke 41 innerhalb der Trockenkammer 32 verteilt.
Wie dies weiter aus den 2 bis 4 ersichtlich ist, wird dann, zum Beispiel gesteuert bzw. geregelt mittels der Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 39, der Trockenkammer 32 thermische Energie zugeführt, in dem eine Klappe 42 in der Gasleitung 24 so angesteuert wird, dass die Zuführung von heißer Abluft und/oder heißen Abgasen aus der Gasleitung 24 freigegeben wird. Es versteht sich, dass selbstverständlich auch im Bereich der Rohrleitungen 22, 23 entsprechende Absperrklappen zusätzlich oder alternativ zur Klappe 42 vorgesehen sein können.
Weiter kann beispielsweise über die in eine Kammerwand 43 integrierten Wärmetauscher 27 Umgebungsluft 44 in die Trockenkammer 32 eingesaugt werden, die im hier gezeigten Beispielfall zwar durch Wärmetausch mit dem heißen Kühlwasser aufgeheizt wird, aber grundsätzlich alternativ oder zusätzlich auch mit heißer Abluft und/oder Abgasen als Wärmeabgabemedium beschickt sein könnten (in letzterem Fall könnte dann ggf. die Gasleitung 24 eingespart werden).
Wie dies lediglich äußerst schematisch durch die Pfeile 45 im Inneren der Trockenkammer 32 dargestellt ist, umströmt und/oder durchströmt die heiße Trocknungsluft das auf der Fördereinrichtung 40 angeordnete, zu trocknende Gut, so dass dieses zum Beispiel auf einen Trockensubstanz von 80–85% TS getrocknet wird. Die Fördereinrichtung 40 kann dabei mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit, zum Beispiel auch lediglich bloß für eine bestimmte Zeitdauer während des Trocknungsprozesses entlang der Trocknungsstrecke 41 verfahren werden, und zwar so lange, bis am Ende des Umlaufs das auf den gewünschten Trockensubstanzgehalt getrocknete Gut als getrockneter Gärrest 34 vorliegt.
Es versteht sich, dass die Trockenkammer 32 bevorzugt wärmegedämmt ausgebildet ist und die Zuführung der zu trocknenden Gärrestcharge so „dicht” wie möglich erfolgt. Die eigentliche Trocknungskammer 32 ist hier somit bevorzugt nach allen Seiten thermisch abgekapselt ausgebildet, wodurch sich eine effiziente Trocknung realisieren lässt.
Wie bereits zuvor dargestellt, kann je nach der anfallenden Menge des zu trocknenden Gärrestes eine kontinuierliche Beschickung der Trockenkammer 32 mit zu trocknendem Gut erfolgen. Selbstverständlich ist jedoch auch, insbesondere in den Fällen, in denen keine fortwährende Trocknung möglich ist, eine chargenweise und damit zeitlich beabstandete Trocknung von flüssigem Gärrest möglich.
Wie dies der 2 bis 4 ferner weiter entnommen werden kann, ist hier beispielhaft endseitig und oberhalb des Förderbandes 40 in der Trockenkammer 32 ein Abluftwäscher 47 angeordnet, dem hier beispielhaft zwei Kamine 48 zugeordnet sind, in deren Mündungsbereich in der Trockenkammer 32 jeweils eine Ventilatoreinrichtung 49 angeordnet ist. Beim Betreiben der Ventilatoreinrichtungen 49 wird zum einen die Umgebungsluft 44 durch die Wärmetauscher 27 in das Innere der Trockenkammer 32 gesaugt und zum anderen die Abluft 50 in der Trockenkammer 32 selbst angesaugt, wobei im Strömungsweg der Abluft 50 eine Zudosiereinrichtung 51 angeordnet ist, die bevorzugt mehrere, hier lediglich schematisch und beispielhaft dargestellte Sprühdüsen 52 aufweist, mittels denen der Abluft 50, gesteuert bzw. geregelt mittels der Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 39 Schwefelsäure aus einem Speicherbehälter 53 für Schwefelsäure zudosiert werden kann, welche Schwefelsäure aus der Abluft 50 neben Staub, Geruch vor allem auch Ammoniak herauswäscht, das sich mit der Schwefelsäure zu Ammoniumsulfat umwandelt, das, zum Beispiel als 6%iges Ammoniumsulfat in einem Speicherbehälter 54 zwischengespeichert wird.
Die so gereinigte Abluft 50 verlässt dann über die hier beispielhaft zwei Kamine 48 sowohl die Trockenkammer 32 als auch die Umhausung 31 und wird in die Umgebung abgegeben.
Die Zudosierung der Schwefelsäure erfolgt beispielsweise über entsprechende Pumpen. Neben der Schwefelsäure als Waschlösung können gegebenenfalls auch andere Substanzen zur Wäsche der Abluft herangezogen werden, insbesondere zum Beispiel Wasser, um zum Beispiel Staub oder dergleichen Partikel aus der Abluft 50 auszuwaschen.
Die hier beispielhaft geschilderte Biogasanlage 1 unterteilt sich somit vorteilhaft in eine Beschickung/Vorbehandlung, Fermentation und Nachbehandlung, wobei im Rahmen der Vorbehandlung die Biogasausbeute der Biomasse durch den Zellaufschluss erheblich gesteigert wird, was einen geringeren Einsatz an Biomasse zur Folge hat. Denn aufgrund der Vorbehandlung der Biomasse im Zellaufschluss-Extruder 4 kommt es dort zu einem thermomechanischen Aufschluss der Zellwände, auf die, insbesondere außerhalb der Auslassdüse 8 dann eine Dampfexplosion im Inneren der Zellen erfolgt.
In der eigentlichen Fermentationsstufe kommen dann aufgrund des geringeren Mengenbedarfs an Biomasse lediglich kleindimensionierte Behälter zum Einsatz, da durch die Extruder-Vorbehandlung der Biomasse eine erhöhte Gasausbeute auch bei kompakten Ausmaßen möglich ist.
Die flüssigen Gärreste erfahren dann eine Nachbehandlung in der Trocknungseinrichtung 25. Hierbei wird ein Abwärmenutzungskonzept verwendet, das die überschüssige Wärmeleistung des Biogas-Blockheizkraftwerkes 19 zur Trocknung der Gärreste verwendet. Da weniger Biomasse und dadurch weniger Heizleistung benötigt wird, und da im vorliegenden Fall im Wesentlichen die gesamte thermische Energie des Biogas-Blockheizkraftwerks 19 genutzt wird, reicht die überschüssige Wärmeleistung aus, um den Trockensubstanzanteil der flüssigen Gärreste von zum Beispiel 6 bis 7% Trockensubstanzgehalt auf zum Beispiel 80 bis 85% nach der Trocknung in der Trockenkammer 32 anzuheben. Die Abluft der Trocknung wird über den Abluftwäscher 47 geleitet, der in verschiedenen Stufen Staub, Geruch und Ammoniak mit Schwefelsäure herausholt und zum Beispiel 6%iges Ammoniumsulfat als Endprodukt produziert. In den Gärresten enthaltende Nährstoffe wie Phosphor und Kalium bleiben im Granulat, während der Stickstoff sich auf das Granulat und das Ammoniumsulfat aufteilt.
Dadurch wird insgesamt ein Biogasanlagenkonzept zur Verfügung gestellt, das sich im Wesentlichen dadurch auszeichnet, dass keine flüssigen Gärreste bzw. keine flüssige Gülle als Endprodukt produziert wird. Dieses Biogasanlagenkonzept eignet sich besonders hervorragend bei großen landwirtschaftlichen Betrieben, die nachwachsende Rohstoffe als Biomasse-Grundsubstrat und nur wenig Gülle einsetzen. Besonders vorteilhaft ist hierbei eine Auslegung als 1MW_el-Biogasanlage.

Claims

Verfahren zum Behandeln und/oder Aufbereiten von flüssigem Gärrest aus einem Fermenter und/oder Nachgärer einer Biogasanlage, mit einer, wenigstens einem Fermenter (2, 3) und/oder wenigstens einem Nachgärer der Biogasanlage (1) nachgeschalteten Trocknereinrichtung (25), der eine vorgegebene Menge eines flüssigen Gärrestes (29) aus dem wenigstens einen Fermenter (2, 3) und/oder Nachgärer zugeführt wird, dass der Trocknereinrichtung (25) thermische Energie zugeführt wird, die wenigstens bereichsweise von wenigstens einer Bestandteil der Biogasanlage (1) bildenden internen Wärmequelle, insbesondere von einem Biogas-Blockheizkraftwerk (19), ausgekoppelt und der Trocknereinrichtung (25) dergestalt zugeführt wird, dass der Trockensubstanzgehalt der getrockneten Gärreste (34) auf einen vorgegebenen Wert, bevorzugt auf wenigstens 70% Trockensubstanzgehalt, besonders bevorzugt auf 75 bis 90% Trockensubstanzgehalt, höchst bevorzugt auf 80 bis 85% Trockensubstanzgehalt, angehoben ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die interne Wärmequelle durch ein Biogas-Blockheizkraftwerk (19) der Biogasanlage gebildet ist, die wenigstens eine Brennkraftmaschine (20) und/oder wenigstens eine Abluft- und/oder Abgaseinrichtung und/oder wenigstens einen Kühlkreislauf umfasst, und dass die thermische Energie von der heißen Abluft, insbesondere von der heißen Abluft der Brennkraftmaschinen-Umgebung, und/oder den heißen Abgasen, insbesondere den heißen Brennkraftmaschinen-Verbrennungsgasen, und/oder vom Kühlkreislauf des Biogas-Blockheizkraftwerkes (19) der Biogasanlage (1) zur Verfügung gestellt und in eine Trockenkammer (32) der Trocknereinrichtung (25) eingekoppelt wird, insbesondere direkt oder mittelbar über Wärmetauscher (27) eingekoppelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknereinrichtung (25) eine Trockenkammer (32) umfasst, in die eine vorgegebene Menge des zu trocknenden Gärrestes (19) mittels einer Beschickungseinrichtung (36) eingebracht wird, und dass wenigstens ein Teil des zu trocknenden flüssigen Gärrestes (29) vor dessen Zuführung zur Trockenkammer (32) mit einer vorgegebenen Menge eines bereits getrockneten Gärrestes (34) vermischt wird zur Einstellung eines vorgegebenen Trockensubstanzgehaltes des zu trocknenden gemischten Gärrestes, höchst bevorzugt zur Einstellung eines Trockensubstanzgehaltes des zu trocknenden gemischten Gärrestes von 40 bis 60% TS, bevorzugt von in etwa 50% TS.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mittels der Beschickungseinrichtung (36) in die Trockenkammer (32) eingebrachte zu trocknende, gemischte Gärrest (29) auf eine Fördereinrichtung (40) aufgegeben wird, mittels dem eine vorgegebene Menge des kontinuierlich oder chargeweise aufgegebenen gemischten Gärrestes (29) kontinuierlich oder getaktet für eine definierte Verweilzeit durch die Trockenkammer (32) transportiert und mit thermischer Energie beaufschlagt wird, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass die Beschickungsmenge und/oder -zeit und/oder die Vorschubgeschwindigkeit der Fördereinrichtung (40) und/oder die Taktung der Fördereinrichtung und/oder die Verweilzeit in der Trockenkammer (32) so vorgegeben wird, dass der zu trocknende Gärrest am Ende der Trocknungsstrecke (41) auf den vorgegebenen Trockensubstanzgehalt getrocknet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ammoniakhaltige Abluft aus einer Trockenkammer (32) der Trocknereinrichtung (25) über einen, bevorzugt kammerseitig angeordneten, ein- oder mehrstufigen Abluftwäscher (47) aus der Trockenkammer (32) herausgeführt wird, und dass die Abluft mit Schwefelsäure gewaschen wird dergestalt, dass aus der Abluft Ammoniak herausgewaschen und Ammoniumsulfat gebildet wird, das aus dem Abluftwäscher abgezogen und vorzugsweise einem Speicherbehälter (54) zugeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuer- und/oder Regelvorrichtung (39) vorgesehen ist, mittels der die Beschickung der Trocknereinrichtung (25) mit zu trocknenden Gärrest (29) und/oder die Zusammenmischung des zu trocknenden Gärrestes (34) aus flüssigem Gärrest und getrocknetem Gärrest (34) und/oder eine Zuführung von Schwefelsäure zu einem Abluftwäscher (47) für die ammoniakhaltige Abluft (50) der Trocknereinrichtung (25) und/oder die Zuführung von thermischer Energie zur Trocknereinrichtung (25) in Abhängigkeit von vorgegebenen Trocknungsparametern, insbesondere einer Temperatur in einer Trockenkammer (32) der Trocknereinrichtung (25) und/oder der Menge der zu trocknenden Gärrestcharge und/oder der der Temperatur und/oder der Menge einer zur Trocknung zur Verfügung stehenden thermischen Energie und/oder vom Trockensubstanzgehalt des zu trocknenden Gärrestes, gesteuert und/oder geregelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem wenigstens einen Fermenter (2, 3) der Biogasanlage (1) eine Fermenter-Beschickungsanlage vorgeschaltet ist, die wenigstens eine Zellaufschlussvorrichtung (4), insbesondere wenigstens einen Zellaufschluss-Extruder, aufweist, mittels der wenigstens ein Teil der dem Fermenter (2, 3) zugeführten, zu vergärenden Biomasse (7) aufgeschlossen, insbesondere thermomechanisch aufgeschlossen wird.
Vorrichtung zum Behandeln und/oder Aufbereiten von flüssigem Gärrest aus einem Fermenter und/oder Nachgärer einer Biogasanlage, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, mit einer, einem Fermenter (2, 3) und/oder einem Nachgärer der Biogasanlage (1) nachgeschalteten Trocknereinrichtung (25), die eine Trockenkammer (32) aufweist, in die eine wenigstens zum Teil aus einem Biogas-Blockheizkraftwerk (19) der Biogasanlage (1) ausgekoppelte thermische Energie eingekoppelt ist, dergestalt, dass der Trockensubstanzgehalt der getrockneten Gärreste (34) auf einen vorgegebenen Wert, bevorzugt auf wenigstens 70%, besonders bevorzugt auf 75 bis 90% Trockensubstanzgehalt, höchst bevorzugt auf 80 bis 85% Trockensubstanzgehalt, angehoben ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass vom Biogas-Blockheizkraftwerk (19) wenigstens eine Gasleitung (24) zur Trocknungskammer (32) geführt ist und/oder wenigstens ein Wärmetauscher vorgesehen ist, mittels der oder dem heiße Abluft und/oder Abgase aus dem Biogas-Blockheizkraftwerk (19) in die Trockenkammer (32) einbringbar bzw. einkoppelbar ist oder sind.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der wenigstens einen Gasleitung (24) wenigstens ein mit einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung (39) ansteuerbares Absperrelement (42) angeordnet ist, mittels dem die Menge des zur Trockenkammer (32) geführten heißen Ablufts und/oder der Abgase vorgebbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Trockenkammer (32) wenigstens einen Wärmetauscher (27) aufweist, vorzugsweise wenigstens einen in einen Wandabschnitt (43) der Trockenkammer (32) integrierten Wärmetauscher (27) aufweist, der von einem von dem Biogas-Blockheizkraftwerk (19) ausgekoppeltem heißen Medium durchströmt ist und über den Umgebungsluft (44) in die Trockenkammer (32) einströmt dergestalt, dass diese Umgebungsluft (44) beim Durchströmen des Wärmetauschers (27) zur heißen Trocknungsluft aufgeheizt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungseinrichtung (25) eine Beschickungseinrichtung (36) aufweist, mittels der ein zu trocknender Gärrest (29) in die Trockenkammer (32) einbringbar ist, und dass die Beschickungseinrichtung (36) eine der Trockenkammer (32) vorgeschaltete Mischeinrichtung (35) aufweist, mittels der eine definierte Menge eines flüssigen Gärrestes (29) mit einer definierten Menge eines bereits getrockneten Gärrestes (34) vermischbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass von einer Vorgrube (30), in der vom Fermenter (2, 3) kommender flüssiger Gärrest (29) zwischengespeichert ist, und/oder von dem wenigstens einen Fermenter (2, 3) selbst eine Zuführleitung (37) zu der Mischereinrichtung (35) geführt ist, die mit einer mit einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung (39) gekoppelten Fördereinrichtung, insbesondere mit einer Pumpe (10), gekoppelt ist und mittels der der flüssige Gärrest (29) zur Mischereinrichtung geführt ist, und dass eine Transporteinrichtung vorgesehen ist, insbesondere eine Förderschnecke (38a), mittels der getrockneter Gärrest (34), bevorzugt von der Fördereinrichtung (40) aus und/oder bevorzugt gesteuert und/oder geregelt mittels einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung (39), unmittelbar der Mischereinrichtung (35) zuführbar ist oder mittelbar einem der Mischereinrichtung (35) vorgeschaltetem Vorlagebehälter (46) zuführbar ist, aus dem der Mischereinrichtung (35) eine definierte Menge des getrockneten Gärrestes (34) zuführbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischereinrichtung (35) eine Aufbringeinrichtung, vorzugsweise eine Verteilerschnecke (38b) aufweist, mittels der der zu trocknende gemischte Gärrest, bevorzugt gesteuert und/oder geregelt mittels einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung (39), auf die Fördereinrichtung (40) aufbringbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (40) so in der Trockenkammer (32) angeordnet ist, dass der zu trocknende gemischte Gärrest von oben und/oder von unten und/oder von der Seite her mit Trocknungsluft (45) angeströmt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungseinrichtung (25) einen Abluftwäscher (47) aufweist, dass der Abluftwäscher (47) eine Ventilatoreinrichtung (49) aufweist, mittels der Abluft (50) aus der Trockenkammer (32) in den Abluftwäscher (47) einsaugbar ist, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass die Ventilatoreinrichtung (49) in wenigstens einem in die Umgebung mündenden Kaminrohr (48) angeordnet ist, mittels dem die gereinigte Abluft in die Umgebung abgegeben wird, dass eine mit einem Speicherbehälter (53) für eine Waschlösung, bevorzugt Schwefelsäure, gekoppelte Zudosiereinrichtung (51), insbesondere eine Sprüheinrichtung, vorgesehen ist, mittels der der Abluft (50) Waschlösung zuführbar ist, und dass die mittels der Waschlösung aus der Trockenkammer-Abluft (50) ausgewaschene Substanz, vorzugsweise Ammoniumsulfat aus der Trockenkammer (32) abgezogen und/oder einem Speicherbehälter (54) zugeführt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 11 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass die abluftwäscherseitige Ventilatoreinrichtung (49) gleichzeitig auch die die Umgebungsluft (44) in die Trockenkammer (32) einsaugende Einrichtung ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass dem wenigstens einen Fermenter (2, 3) der Biogasanlage (1) und/oder Nachgärer wenigstens eine Zellaufschlussvorrichtung (4), insbesondere wenigstens ein Zellaufschluss-Extruder, vorgeschaltet ist, über die zumindest ein Teil der zum Fermenter (2, 3) förderbaren Biomasse (7) geleitet und nach dem Zellaufschluss dem Fermenter (2, 3), ggf. unter Zwischenschaltung einer Hydrolysestufe, zuführbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser einer Auslassöffnung (8) der Zellaufschluss-Vorrichtung (4), bevorzugt der Durchmesser einer Auslassöffnung (8) eines Zellaufschluss-Extruders, durch ein gesteuert verstellbares Stellglied (17), insbesondere ein gesteuert motorisch mittels eines Elektroantriebs (16) oder Hydraulikantriebs oder Pneumatikantriebs verstellbares Stellglied (17), veränderbar ist, dass ein Temperatursensor (12) und/oder ein Drucksensor vorgesehen ist, mittels dem die Temperatur und/oder der Druck in einem vorgegebenen Bereich (Schneckengehäuse 6) der Zellaufschlussvorrichtung (4) und/oder der Biomasse erfasst wird, und dass ein Durchmesser-Regler (11) vorgesehen ist, dem das Ausgangssignal des Temperatursensors (12) als Temperatur-Istwert und/oder des Drucksensors als Druck-Istwert zugeführt wird, wobei der Istwert mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen wird und das Stellglied (17) bei einem Absinken des Istwerts unter den Sollwert für eine vorgegebene Reduzierung des Auslassöffnungs-Durchmessers angesteuert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (12) und/oder der Drucksensor in der Zellaufschlussvorrichtung (4) unmittelbar vor oder in der Auslassöffnung (8), insbesondere unmittelbar vor oder in einer Auslassdüse eines Zellaufschlussextruders, angeordnet ist.