DE102014001750A1

DE102014001750A1 - Gasspeicher-und Druckerhöhungsverfahren für minimale Drücke

Info

Publication number: DE102014001750A1
Application number: DE102014001750.8A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-02-10
Filing date: 2014-02-10
Publication date: 2015-08-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Druckerhöhungsverfahren, um gesammeltes Gas von wenigen mbar Druck – z. B. aus einer Biogasanlage – bei Bedarf auf normalen Betriebsdruck mit Hilfe eines Luftgebläses zu erhöhen. Einzelheiten des Aufbaus sind in der Zeichnung dargestellt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Druckerhöhungsverfahren, um gesammeltes brennbares Gas von wenigen mbar Druck – z. B. aus einer Biogasanlage – bei Bedarf auf normalen Betriebsdruck mit Hilfe eines Luftgebläses zu erhöhen.
Stand der Technik
Es ist bekannt, dass in Biogasanlagen brennbare Gase mit sehr geringem Überdruck erzeugt werden. Dieser Überdruck ist so gering, dass er zur weiteren Verwendung in einem Gasbrenner oder einem BHK erhöht werden muss.
Diese Druckerhöhung wird bei Kleinanlagen z. Z. durch Auflegen von Gewichten auf den Folienspeicher einer Biogasanlage erzeugt (z. B. Patent Nr) Solange die Gewichte aufliegen, ist der interne Überdruck im Folienspeicher aber so groß, dass kein Gas aus dem Fermenter mehr in den Speicher gelangen kann. Die Gewichte müssen deshalb während der Gaserzeugung mechanisch angehoben werden, dies ist ein enormer zusätzlicher mechanischer Aufwand.
Eine zweite Möglichkeit ist die Druckerhöhung mit Hilfe eines mechanisch betätigten Stempels, der das Gas in einem druckfesten äußenen Gehäuse komprimiert und so eine Druckerhöhung zur weiteren Verwendung bereitstellt (E-Patent Nr EP 1 230 942 A2 ). Auch bei diesem Patent ist ein großer mechanischer Aufwand zur Herstellung und Betätigung des Stempels notwendig.
Diese mechanischen Vorrichtungen können durch das im Patentanspruch aufgeführte Verfahren eingespart und so eine wesentlich einfachere und kostengünstigere Druckerhöhung aufgebaut werden.
Darstellung der Erfindung
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass auf mechanische Einwirkung verzichtet werden kann. Gewichte, Kolben oder Stempel, die auf den Gasspeicher einwirken müssten um Druck aufzubauen sowie deren mechanische Betätigung fallen komplett weg.
Auch die Möglichkeit verschiedene Betriebsdrücke mit Hilfe der elektronischen Regelung des Gebläses mit minimalem Aufwand zu erreichen ist neu.
Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das in einem von der Außenluft hermetisch abgeschlossenem Folienspeicher gesammelte Gas über einen zusätzlichen Luftspeicher zusammengedrückt wird (Zeichnung 1).
Als Luftspeicher kann das druckfeste Gehäuse des Gasspeichers oder ein zusätzlich eingebrachter, nur mit dem Gebläse verbundener Folienspeicher dienen. Der Luftspeicher wird über ein Gebläse mit Außenluft gefüllt. Das Gebläse erzeugt beim Einschalten (5) einen Überdruck, der sich wegen des Druckausgleichs auf den gasgefüllten Folienspeicher überträgt.
Der in dem abgeschlossenen, druckfesten Gehäuse (1) eingebaute Folienspeicher (2) für Gas wird durch den Druck, den das Gebläse (4) in dem Gehäuse (3) oder in einem zusätzlich eingebrachten Luftspeichersack erzeugt, zusammengepresst. Dies führt zu einer Druckerhöhung des Gases im Folienspeicher, die dem Staudruck des Gebläses entspricht. Dieser Staudruck kann über das Manometer (8) abgelesen und durch eine elektronische Regelung (6) auf bestimmte Werte eingestellt und ggf. geregelt werden. Der Wert des Staudruckes soll dem Betriebsdruck eines Verbrauchers (9), z. B. einem Gasbrenner, entsprechen.
Wird das Gebläse nach Nutzung des Verbrauchers wieder abgeschaltet, stellt sich im Luftspeicher wieder normaler Außendruck (natürlicher Luftdruck) ein, da die eingepresste Luft über das Gebläse wieder entweicht. Im Gasspeicher dehnt sich wieder aus und es bleibt der durch die vorherige Gasfüllung vorhandene minimale Druck erhalten. Auch ein sehr geringer Überdruck kann nun weiteres Gas über das Rückschlagventil in den Gasspeicher überleiten.
Ausführungsbeispiel
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wurde in Form der Gasspeicherung einer Mini-Biogasanlage realisiert. Die Ausführung ist in der Zeichnung 2 dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Gasspeicherung einer Mini-Biogasanlage
Der Fermenter arbeitet normalerweise bei großen Biogasanlagen mit einem Druck von 3–5 mbar. Da die Gasentstehung bei der Mini-Biogasanlage nach denselben chemischen Prozessen abläuft, ist zu erwarten, dass sich auch hier ähnliche Drücke einstellen. Dieser niedrige Druck lässt keine weitere sinnvolle Verwendung des erzeugten Biogases zu. Der Druck muss deshalb vor der weiteren Verwendung erhöht werden. Es wurde dazu folgender Aufbau realisiert:
An der Gasentnahmeleitung (1) des Fermenters (2) wird das Sicherheitsventil (3) und der Druckmesser (4) (Manometer) angeschlossen. Das Sicherheitsventil wird mindestens auf den doppelten Betriebsdruck des Fermenters, also ca 10°mbar eingestellt. Das Manometer hat einen Meßbereich von 0...6 oder maximal 10 mbar. Anschließend kommt ein Rückschlagventil (5) (Ansprechdruck < 2 mbar) und eine Schnelltrennkupplung mit Rückschlagventil (6) um Biogasanlage und Gasspeicher trennen zu können.
Gasspeicher und Luftspeicher sind in einem druckfesten Gehäuse (15) untergebracht, das den erwarteten Überdruck von 50 mbar standhält (schwarze Umrandung).
Der Gasspeicher verfügt über zwei getrennte Folienspeicher mit jeweils dem Gesamtinhalt des Speichers (0,6 m × 0,6 m × 0,85 m = 306 l). Die Form der Folienspeicher ist dem druckfesten Speicherraum angepasst.
Der obere Folienspeicher (7) geht über ein Klappankermagnetventil (9) direkt auf die Eingangskupplung für die Gasübertragung vom Fementer. Gleichzeitig gibt es einen direkt mit dieser Gasleitung verbundenen Ausgang zum Verbraucher (Gasbrenner 50 mbar) (11) ebenfalls über eine Schnelltrennkupplung mit Rückschlagventil (10). Für den Gasspeicher wird der obere Folienspeicher verwendet, da das Gewicht der Folie ansonsten ständig auf den Gasspeicher drücken und dadurch von vorne herein ein Gegendruck vonhanden wäre, der die Gaserzeugung im Fermenter behindern würde. Das Klappankerventil wird gleichzeitig mit dem Gebläse aktiviert und trennt damit die Gasverbindung zwischen Fermenter und Gasspeicher.
Der untere Folienspeicher (8) für Luft hat über ein Gebläse (13) Verbindung mit der Außenluft – also atmosphärischem Druck. Das Gebläse wird eingeschaltet (17), sobald Brenngas benötigt wird. Das Gebläse erzeugt einen Überdruck, der mit Hilfe eines Dimmers (12) auf 50 mbar eingestellt wird und der sich wegen der Flexibilität der beiden Speicher auf den oberen – mit Gas gefüllten – Speicher überträgt. Der Gasbrenner kann also während der Zeit, in der das Gebläse eingeschaltet ist mit seinem normalen Betriebsdruck von 50 mbar betrieben werden. Der Druck im oberen Folienspeicher wird mit einem zweiten Manometer (14) angezeigt (Messbereich 0...60 mbar).
Das auf der Seite der Biogasanlage installierte Rückschlagventil und das Magnetventil verhindern, dass die Druckerhöhung durch das Gebläse bis in den Fermenter durchdringt. Da das Rückschlagventil selbst konstruiert und gebaut wurde, wird aus Sicherheitsgründen noch eine Absperrung über ein Magnetventil (9) verwendet. Es kann in der Zeit, in der das Gebläse läuft, allerdings auch kein Gas aus dem Fermenter in den Gasspeicher fließen da dort der Bennerdruck von 50 mbar herrscht. Eventuell steigt während dieser Zeit der Druck im Fermenter etwas an, er sollte aber auf jeden Fall unterhalb der Schwelle des Sicherheitsventils bleiben.
Sobald die Gasnutzung (Gasbrennereinsatz) beendet wird, wird das Gebläse abgeschaltet, die Luft entweicht über das Gebläse und im unteren Folienspeicher stellt sich der atmosphärische Außendruck wieder ein. Der obere Folienspeicher mit dem Gas dehnt sich wieder aus und der Druck sinkt soweit, dass über das sich öffnende Rückschlagventil und das geöffnete Magnetventil wieder Gas aus dem Fermenter zufließt.
Bezugszeichenliste
Zeichnung 1

1: druckfestes Gehäuse
2: Gasspeicher aus einem gasdichten Foliensack
3: Luftspeicher, Restraum im druckfestem Gehäuse (1) oder Luftspeichersack
4: Gebläse, das den benötigten Betriebsdruck des Verbrauchers erzeugen kann
5: Schalter zum Ein- und Ausschalten des Gebläses (4)
6: Regelvorrichtung für das Gebläse, z. B. elektronischer Dimmer
7: Rückschlagventil zur Absperrung des Überdruckes bei Druckerhöhung gegen den minimalen Druck der Gaszuführung
8: Manometer zur Drucküberwachung und ggf. als Einregelhilfe
9: Verbraucher, z. B. Gasbrenner mit Betriebsdruck 50 mbar

1: Gasentnahmeleitung
2: Fermenter
3: Sicherheitsventil
4: Druckmesser Fermenter
5: Rückschlagventil Fermenter
6: Rückschlagventil Gasspeicher
7: oberer Folienspeicher – Gasspeicher
8: unterer Folienspeicher – Luftspeicher
9: Klappankermagnetventil
10: Rückschlagventil Verbraucher
11: Verbraucher (Gasbrenner 50 mbar)
12: Dimmer – elektronische Regeleinrichtung
13: Gebläse
14: Druckmesser Gasspeicher
15: Gehäuse des Gasspeichers
16: äußeres Gehäuse
17: Ein-/Ausschalter Gebläse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1230942 A2 [0004]

Claims

Gasspeicher mit einer flexiblen, gasdichten Innenmembrane (Folienspeicher) in einem druckfesten Gehäuse der dadurch gekennzeichnet ist, daß der Druckaufbau ohne zusätzliche mechanische Teile über ein in das Gehäuse gerichtetes Gebläse erfolgt
Gasspeicher nach Anspruch 1 der dadurch gekennzeichnet ist, daß bei ausgeschaltetem Gebläse die Gasspeicherung ohne Gegendruck innerhalb des Folienspeichers erfolgt
Gasspeicher nach Anspruch 1, der dadurch gekennzeichnet ist, daß sich der Gasdruck für einen angeschlossenen Verbrauchers jederzeit ohne mechanische Veränderungen erhöhen und einstellen läßt
Die Druckerhöhung im Gasspeicher nach Anspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, daß sie nur erfolgt, wenn ein Verbraucher Gas mit erhöhtem Druck benötigt