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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Erzeugung und
Aufbereitung von Biogas.
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Bisher
wird Gülle
allein oder in Verbindung mit Abfällen ausgefault und ein dabei
entstehendes Biogas in Blockheizkraftwerken verstromt. Die Abgase
werden in die, Atmosphäre
emittiert. Die BHKW-Abwärme
ist nur zu einem Teil nutzbar. Der Wärmeüberschuß, der totgekühlt werden
muß, ist
besonders in der Sommerzeit sehr hoch.
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Die
WO 99/32600 A1 beschreibt einen Biogasreaktor mit einem Rührschacht,
der unmittelbar an einer Seitenwand im Inneren des Reaktors angebracht
ist. Eine obere Öffnung
des Rührschachts
liegt unterhalb der freien Oberfläche der ausgefaulten Flüssigkeit
in dem Reaktor. Ein Rührwerk
zur Durchmischung der Biomasse innerhalb des Reaktors ist bei einer
unteren Öffnung
des Rührschachts
angeordnet, über
die der Rührschacht
mit dem Behälterinnenraum
des Reaktors verbunden ist. Frische Biomasse wird durch einen Füllstutzen
zugeführt,
der in der Seitenwand des Reaktors oberhalb der oberen Öffnung des
Seitenschachts ausgebildet ist. Die direkt in den Reaktor eingeführte Biomasse
wird bei Betrieb des Rührwerks
durch eine Sogwirkung in den Rührschacht
eingesogen und beim Austritt aus dem Rührschacht durch die untere Öffnung durch
das Rührwerk
mit dem Material in dem Reaktor vermischt. Die Zufuhr von Pflanzenteilen
oder gar ganzen Pflanzen oder auch grundsätzlich von faserigem Material
ist schwierig, wenn nicht gar unmöglich. Auch die Einführung der
frischen Biomasse unmittelbar in die ausgefaulte Flüssigkeit
in dem Bioreaktor wirft Probleme auf. Es ist nicht sichergestellt,
dass die gesamte eingeführte
Biomasse durch den Rührschacht
geführt
und so ausreichend mit dem Material in dem Reaktor vermischt wird.
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Ein
Biogasreaktor mit einem äußeren Einwurfschacht
ist aus der
DE 299
02 042 U1 bekannt. Frische Biomasse wird über den
Einwurfschacht z. B. mit Hilfe einer Schaufel direkt in den Reaktor
gefüllt. Eine
Aufbereitung der Biomasse durch Zerkleinerung, Vormischen oder Homogenisierung
findet nicht statt.
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In
der
US 4 100 023 ist
ein Biogasreaktor mit mehreren Kammern zur aeroben und anaeroben
Biogasherstellung beschrieben. Die Biomasse wird aus einem externen
Tank, der eine Vormischeinrichtung aufweist, durch ein erstes Leitungssystem
zu dem Reaktor geführt
und durch eine untere Öffnung
in den Reaktorbehälter
eingeleitet. Für
die Vormischung in dem externen Tank wird aus einer oberen Öffnung des
Reaktorbehälters
ausgefaulte Flüssigkeit
aus dem Reaktor über
ein zweites Leitungssystem in den externen Tank geleitet. Hierfür wird eine
Pumpeinrichtung verwendet.
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Aus
der
DE 196 02 189
A1 ist ein Verfahren zum Recyclieren von weich- und/oder
hartorganischen Stoffen, wie Pflanzen, Holz-, Haus- und Siedlungsabfall,
Klärschlamm
oder dergleichen bekannt. Aus dieser Druckschrift ist es bekannt,
eine aufgefaserte Biomasse zunächst
in ein Vorreaktor zu geben, in dem eine Homogenisierung der Biomasse
stattfindet, bevor aus dem Vorreaktor das Gemisch in ein Biogasreaktor
gelangt. Das entstehende Gas wird einer Gasreinigung unterzogen
und in einem Gasspeicher gespeichert. Die ggf. anfallende flüssige Fasen aus
einer Absetzwanne können über eine
Entwässerung
in den Vorreaktor zurückgeführt werden.
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Aus
der
DE 197 24 012
A1 ist ein Verfahren und eine Anlage zur Nutzung von Biomasse
bekannt, bei der Biomasse unterschiedliche Herkunft zunächst in
einem Hygienisierungsbehälter
einer Temperatur ausgesetzt wird und anschließend in einen Vorbehälter oder
Vorgrube einer Biogasanlage überführt wird. Die
Biomasse gelangt anschließend
in einen Fermenter, wobei die Gase, die dort entstehen, in einem Gasspeicher
gesammelt werden. Über
eine Gasreinigung mit Trocknung und Entschwefelung gelangt das Biogas
in ein Zündstrahl-
oder Gasmotor.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, die wirtschaftliche Erzeugung und Verwertbarkeit
von Biogas zu verbessern.
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Diese
Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und
13 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Demnach
umfasst die erfindungsgemäße Biogasanlage
einen Biogasreaktor mit wenigstens einem Reaktorbehälter in
dem durch fermentativen, anaeroben Abbau einer Biomasse ein Biogas
erzeugt wird. An einer Wand des Reaktorsbehälters ist wenigstens ein Seitenschacht
angeordnet, der als Zuführbehälter für die Biomasse
dient und aus dem die Biomasse in den Reaktorbehälter eingebracht wird. Ferner
ist in dem Seitenschacht eine Vormischeinrichtung zur Vermischung
der Biomasse vor dem Einbringen in den Reaktorbehälter angeordnet.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
zur Erzeugung von Biogas wird die Biomasse, die aus einer Mischung
aus Energiepflanzen und Gülle und/oder
organischem Abfall besteht, mittels Mikroorganismen fermentativ
anaerob abgebaut. Aus dem bei dem Abbau entstehenden Biogasgemisch
wird erdgasgleiches Biomethan und Kohlendioxid hergestellt, wobei
die Biomasse zunächst
in einen Seitenschacht an einer Wand eines Reaktorsbehälters eingegeben
wird und ausgefaulte Flüssigkeit
aus dem Reaktorbehälter
auf die in dem Seitenschacht befindliche Biomasse geleitet wird.
Die ausgefaulte Flüssigkeit
wird zusammen mit der Biomasse durch eine untere Öffnung aus
dem Seitenschacht in den Reaktorbehälter gefördert wird.
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Nach
der Erfindung wird Biogas aus Gülle und/oder
organischen Abfällen
und separat angebauten Pflanzen, d.h. nachwachsenden Rohstoffen, erzeugt.
Dies geschieht in einem fermentativen anaeroben Abbau mittels Mikroorganismen.
Ein bei dem Abbau entstehendes Biogasgemisch wird zu einem erdgasgleichen
Biomethan und Kohlendioxid aufbereitet. Da als nachwachsender Rohstoff
für die
Erfindung vorzugsweise Pflanzen verwendet werden, wie sie in anderen
Bereichen der Technik auch zur Energieerzeugung eingesetzt werden,
werden die Pflanzen dieser Biofraktion nachfolgend als Energiepflanzen
bezeichnet.
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Eine
erfindungsgemäße Biogasanlage
weist eine Gastrennungseinrichtung auf, die einem Biogasreaktor
nachgeschaltet ist. Die Gastrennungseinrichtung trennt erdgasgleiches
Biomethan und Kohlendioxid aus dem erzeugten Biogas. Eine erfindungsgemäße Anlage
eignet sich insbesondere zu Aufstellungen in einer landwirtschaftlichen
Umgebung. Falls das erzeugte Biogas nicht ausreichend rein an Biomethan
und Kohlendioxid ist, entsteht ein Restgasstrom, der anderweitig
genutzt oder nur entsorgt, beispielsweise einfach abgelassen wird.
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Ein
Vorteil der Erfindung besteht darin, dass den bereits heute in Biogasanlagen
abgebauten Biomassen Gülle
und/oder organischer Abfall ein nachwachsender Rohstoff in Form
der separat angebauten Energiepflanzen beigegeben wird und dadurch eine
Biogasanlage mit einem stets optimalen Auslastungsgrad betrieben
werden kann. Bei den organischen Abfällen handelt es sich insbesondere
um organische Haushaltsabfälle,
wie sie in Deutschland beispielsweise in der sogenannten Biotonne
gesammelt werden, und organische Abfälle der Industrie. Bevorzugt
wird Gülle
aus der Tierhaltung verwertet. Durch die gleichzeitige Vergärung von
Pflanzen mit Gülle
und/oder organischen Abfällen
ist es ferner möglich,
größere Biogasanlagen
zu bauen, die vorzugsweise in einem Leistungsbereich von 0,5 bis
5 MW arbeiten und die eine wirtschaftliche Verwertung von Gülle auch
aus kleinen Tierhaltungen durch den economy-of-scale-effekt ermöglichen.
Gülle wird
bisher nur zu weniger als 1% für
die Biogaserzeugung genutzt.
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Mit
den beiden erfindungsgemäßen Endprodukten,
nämlich
erdgasgleiches Biomethan und Kohlendioxid, liefert die Erfindung
Produkte, die sich für eine
Verwertung durch die Allgemeinheit unmittelbar eignen. Das erfindungsgemäß erzeugte
Biomethan kann insbesondere als Energielieferant dienen. Durch den
Anbau und Zumischung von leicht vergärbarer Biomasse kann aus Gülle und/oder
Abfällen auch
zusammen mit anderweitig gewonnenem Methan ein Teil des Erdgasbedarfes
durch erneuerbares Biomethan ersetzt werden. Das weitere erfindungsgemäße Endprodukt,
nämlich
Kohlendioxid, steht für jede
für diesen
Rohstoff bekannte Verwertung zur Verfügung.
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Besonders
bevorzugt wird das erdgasgleiche Biomethan in ein Leitungsnetz eingeleitet.
Hierbei kann es sich um ein bestehendes Erdgasnetz handeln. Es kann
jedoch auch ein eigenes, zumindest in einer ersten Ausbaustufe lokal
begrenzten Netz für
die Einleitung und Durchleitung des Biomethans zu interessierten
Verbrauchern, insbesondere zu Industriebetrieben, erst errichtet
werden. Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, dass das erfindungsgemäß erzeugte
Biomethan anderweitig erzeugtem Erdgas, das bereits heute durch
stationäre
Leitungsnetze gefördert
wird, zugemischt und mit diesem Erdgas transportiert werden kann.
Es kann stattdessen oder auch zusätzlich in einer lokalen Anlage
auf 250 bar komprimiert und in Druckbehälter abgefüllt werden.
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Das
abgetrennte Kohlendioxid ist vorzugsweise so rein, dass es einer
direkten wirtschaftlichen Verwertung zuführbar ist, die beispielsweise
in der Landwirtschaft in der näheren
Umgebung der Biogasanlage erfolgen kann. Durch die direkte Verwertung
von Kohlendioxid braucht der lange Kohlenstoffkreislauf über die
Atmosphäre
nicht abgewartet zu werden, bei dem bis zu 100 Jahre vergehen können, bis
emittierter Kohlenstoff wieder assimiliert wird. Erst nach der wirtschaftlichen
Verwertung des erfindungsgemäß erzeugten
Kohlendioxids wird der Kohlenstoffkreislauf der Natur geschlossen.
Nach der Erfindung kann das Kohlendioxid auch in ein bestehendes oder
extra errichtetes CO2-Leitungsnetz eingespeist werden.
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Dank
einer in anderen Verwendungen altbekannten und bewährten feuchten
Konservierungsmethode, der Silierung, kann die eigens für die Erfindung
angebaute Biomasse über
etwa 10 Monate hinweg konserviert werden, so dass die Biogasanlage gleichmäßig und
täglich
mit einer Mischung von Silage und Gülle und/oder organischen Abfällen beschickt
werden kann. Die Speicherung mittels Silierung hat den Vorteil,
dass die Kapazität
der Biogasanlage an den Erdgasbedarf angepaßt werden kann, der in der
Winterzeit viel höher
als in der Sommerzeit ist. Die Kapazitätsauslegung der Biogasanlage
erfolgt deshalb vorzugsweise für
den Winterbedarf. Die Ressourcenproduktivität des Faktors Boden, d.h. der Energieertrag
pro Fläche
bei einer Biogaserzeugung aus Ganzpflanzen, läßt sich gegenüber der
von RME (Rapsmethylester) um das Drei- bis Vierfache erhöhen. Zudem
hat Biogas sehr geringe CO2-Minderungskosten
in Höhe
von etwa DM 200/t CO2, zu heutigen Preisen.
Bei RME sind CO2-Minderungskosten in Höhe von etwa
DM 1.450/t CO2 bekannt. Vorzugsweise werden
gehäckselte
Ganzpflanzen nach der Ernte in einem Fahrsilo siliert und zwischengespeichert.
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Die
in dem Biogasreaktor abzubauende Mischung wird vorzugsweise in einer
Vormischeinrichtung, insbesondere in einer Vorgrube am Ort der Anlage
und/oder einem integrierten Seitenschacht am Reaktor gemischt und
homogenisiert. Besonders bevorzugt wird die Mischung in einem aus
mehreren Teilreaktoren bzw. Behältern
bestehenden Biogasreaktor ausgefault.
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Ein
rohes Biogas und ein entschwefeltes Biogas werden vorzugsweise in
je wenigstens einem Gasspeicher, vorzugsweise in je wenigstens einem Niederdruckspeicher,
zwischengespeichert. Die Speicherung erfolgt bevorzugt ohne Luft-
bzw. Sauerstoffzugabe. Besonders bevorzugt erfolgt sie unter Luft-
bzw. Sauerstoffabschluss.
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Vorzugsweise
ein Teil des Biogases wird in einer Energiestation zur Energiebedarfsdeckung
der Biogasanlage an Wärme
und Kälte
und/oder Strom genutzt bzw. umgewandelt.
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Eine
vorzugsweise in der Anlage durchgeführte Entschwefelung des Biogases
erfolgt bevorzugt ohne Luftzusatz bzw. Sauerstoffzugabe. Besonders
bevorzugt erfolgt sie unter Abschluss von Luft bzw. Sauerstoff.
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In
der Gastrennungseinrichtung wird vorzugsweise zuvor entschwefeltes
Biogas in Methan und Kohlendioxid getrennt. Bevorzugt erfolgt die
Entschwefelung in einer eigenen Entschwefelungsstufe und die Trennung
von Biomethan und Kohlendioxid in einer anschließend mit dem entschwefelten
Biogas durchgeführten
Methan-CO2- Trennstufe
oder mehreren Methan-CO2-Trennstufen der Gastrennung. Vorzugsweise
sind die Entschwefelung und die Methan-CO2-Trennung voneinander
separiert, und es kann das entschwefelte Biogas der Methan-CO2-Trennung
und wahlweise dem Speicher für
entschwefeltes Biogas für
eine anderweitige Verwendung zugeführt werden.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
erfolgt die Trennung von Methan und CO2 in mehreren, in Serie geschalteten
Methan-CO2-Trennstufen. Insbesondere erfolgt sie in zwei hintereinander
geschalteten Methan-CO2-Trennstufen. Die erste Methan-CO2-Trennstufe verlässt ein
methanreicher Teilstrom und ein kohlendioxidreicher Teilstrom. Werden die
Trennstufen als PSA-Kolonnen ausgebildet, welche mit Molekularsieben
oder Flüssigkeit
gefüllt
sind, so fällt
der kohlendioxidreiche Teilstrom als Desorptions- bzw. Evakuierungsgas
an. Dieser Teilstrom wird einer weiteren, nachgeschalteten Methan-CO2-Trennstufe
zugeführt,
vorzugsweise jedoch nur, falls der Methangehalt in dem kohlendioxidreichen
Teilstrom unterhalb eines vorgegebenen Werts liegt. Liegt der Methangehalt
im kohlendioxidreichen Teilstrom über dem vorgegebenen Wert,
so wird der kohlendioxidreiche Teilstrom vorzugsweise in eine frühere Verfahrensstufe
zurückgeführt. Der genannte,
vorgegebene Wert für
den Restgehalt an Methan im kohlendioxidreichen Teilstrom liegt
vorzugsweise bei 1 Vol.%. In der nachgeschalteten Methan-CO2-Trennstufe
erfolgt eine weitere Anreicherung des Kohlendioxids im kohlendioxidreichen
Teilstrom, so dass letztlich Kohlendioxid in einer für beliebige
wirtschaftliche Anwendungen ausreichenden Reinheit erhalten wird.
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Der
Wobbeindex des erdgasgleichen Biomethans ist vorzugsweise nach DVGW
G 260 als erdgasgleiches Gas aufbereitet.
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Das
Kohlendioxid hat eine Reinheit von vorzugsweise über 99%. Besonders bevorzugt
wird Kohlendioxid mit Lebensmittelqualität gewonnen.
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Die
ausgefaulte Flüssigkeit
wird in einem vorzugsweise mit einer Gasspeicherfolie abgedeckten
Lagertank, der gleichzeitig Nachgärtank ist, für vorzugsweise
1 Monat und in vorzugsweise weiteren Lagertanks für vorzugsweise
weitere 5 Monate zwischengespeichert und bevorzugt als Dünger auf landwirtschaftlichen
Flächen
verwendet.
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Nachwachsende
Rohstoffe werden vorzugsweise als ganze Pflanze geerntet und erfindungsgemäß zur Biogaserzeugung
verwendet, im Vergleich zu Biodiesel, bei dem nur das Saatgut zur
Energieerzeugung genutzt wird.
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Vorteilhaft
ist die Ausfaulung von frischen Pflanzen, angewelkten Pflanzen oder
Silage oder einer Mischung daraus mit vorzugsweise 20-60% Trockensubstanz
und Gülle
mit vorzugsweise 4-20% Trockensubstanz in Biogasreaktoren.
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Liegende
vollständig
gefüllte
Reaktoren mit horizontalem Rührwerk
haben sich als besonders robust erwiesen, um Mischungen mit hohen
Trockensubstanzgehalten von vorzugsweise 10 bis 30% ohne Verstopfungen
auszufaulen. Während
der Ausfaulung werden die Trockensubstanz und die Viskosität bereits
erheblich verringert. Stehende Gärbehälter, haben
sich im Naßfermentationsverfahren
mit Trockengehalten von vorzugsweise 5 bis 15% bewährt. Liegende
und stehende Gärbehälter können deshalb
vorteilhaft miteinander in Reihenschaltung gekoppelt werden. Der
liegende, vorzugsweise kleinere Gärtank wird als erste Stufe
eingesetzt. Vorteilhaft ist auch die Zusammenschaltung stehender
Reaktoren, vorzugsweise im Naßfermentationsverfahren.
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Die
Anordnung eines Seitenschachts unmittelbar an einem Biogasreaktor
mit Befüllung
des Reaktors von dem Seitenschacht aus und mit einem bevorzugten
Abströmen
von Flüssigkeit
aus dem Reaktor in den Seitenschacht ist an sich auch ohne die Erfindung
vorteilhaft. Ebenso gilt dies für
die Ausbildung eines oder mehrerer Biogasspeicher als luftundurchlässige Speicher
und auch für
die Entschwefelung von Biogas ohne Luft- bzw. Sauerstoffzugabe. Auch
die Einleitung von aus einem Biogas hergestelltem Biomethan und/oder
Kohlendioxid in ein fest verlegtes Leitungsnetz kann für sich allein
oder in Kombination mit offenbarten Merkmalen zum Vorteil eingesetzt
werden. Diese weiteren Ausgestaltungen kommen zwar bevorzugt in
Kombination mit der beanspruchten Erfindung zum Einsatz. Sie können vorteilhaft
aber auch bei einer anderen Art der Biogaserzeugung, der Erzeugung
aus anderen Ausgangsstoffen oder ohne die erfindungsgemäße Trennung
eingesetzt werden. Schließlich
ist auch ein Silo mit einem im Silo verlegten Leitungsnetz zur Einleitung von
CO2 in eine zu silierende Schüttung
alleine für eine
Silierung nutzbringend einsetzbar.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend anhand der 1, 3, 4 und 6 bis 8 erläutert. Die 2 und 5 zeigen Ausführungen, die bezüglich der
Vormischeinrichtung nicht patentgemäß sind, aber andere Merkmale
offenbaren, die mit der patentgemäßen Vormischeinrichtung verwirklicht
werden können.
Es zeigen:
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1 ein Fahrsilo,
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2 einen Biogasreaktor mit
zwei Reaktorbehältern
und einer separaten Vorgrube als Vormischeinrichtung,
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3 einen Reaktorbehälter mit
einem integrierten Seitenschacht als Vormischeinrichtung,
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4 den Seitenschacht der 3 in einem anderen Schnitt,
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5 eine Reihenschaltung eines
liegenden und eines stehenden Reaktorbehälters,
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6 eine Biogasspeicherung
und Biogastrennung
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7 den Speicher für entschwefeltes
Biogas gemäß 6 und
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8 eine Gastrennungseinrichtung.
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1 zeigt ein Fahrsilo T1
in einem Querschnitt und darunter in einer Ansicht. Energiepflanzen,
vorzugsweise Silomais, Raps, Weizen, Roggen, Hirse, Luzerne, Futterrüben, Zuckerrüben, Kartoffeln und/oder
Gräser,
werden vorzugsweise als Ganzpflanzen mit Feldhäckslern gehäckselt, zum Fahrsilo T1 transportiert
und dort einsiliert. Der Siliervorgang umfaßt die Zugabe von Silierhilfsmitteln,
wie beispielsweise Melasse und/oder Impfkulturen, vorzugsweise eine
Kompaktierung der losen Schüttung
auf eine Schüttdichte
von vorzugsweise 300 bis 600 kg/m3 und Abdeckung
mit Silofolie M1. Das Fahrsilo T1 ist mit einer waagerechten, vorzugsweise
entlang des oberen Silorandes verlegten Rohrleitung R1 von vorzugsweise
1/2 bis 3 Zoll Durchmesser mit senkrechten, in vorzugsweise 2 bis
4 m Abstand angebrachten Abzweigungen zum Siloboden ausgestattet.
Die senkrechten Abzweigungen haben Anschlüsse Fl 1 an den Enden. Von
diesen Anschlüssen
sind perforierte Leitungen, vorzugsweise Schläuche R2, am Siloboden und auf
die kompaktierten Pflanzen verlegt, über die eine vorzugsweise dem
1 bis 3-fachen des Porenvolumens entsprechende Menge an Kohlendioxid über direkt
angeschlossene Druckflaschen T 15 oder über ein Gebläse K5 zugegeben wird,
um sowohl gleich nach Kompaktierung als auch nach Abdeckung mit
der Folie M1 zu Beginn des Siliervorganges den Sauerstoff zu verdrängen und
die Silierverluste zu verringern. Die am Boden verlegten Schläuche R2
liegen vorteilhafterweise in Aussparungen bzw. Vertiefungen. Mit
T2 ist eine Sickerwassergrube bezeichnet.
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2 zeigt einen Biogasreator
T4 mit einer vorgeschalteten, separaten Vormischeinrichtung in Form
einer Vorgrube T3'.
Die Vorgrube T3' ist
nicht patentgemäß. Der Biogasreaktor
T4 wird durch zwei Reaktorbehälter
T 4a und T 4b gebildet, die wahlweise einzeln, parallel oder in
Reihe betrieben werden können.
Die Reaktorbehälter
T 4a und T 4b werden im folgenden zusammen als Reaktor T4 oder als
Teilreaktoren bezeichnet.
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Die
fertige Silage wird mit Radlader und/oder einer Greifvorrichtung
aus dem Silo T1 entnommen, in einen Kipphänger oder auf ein Transportband
gefüllt,
zur Vorgrube T3' transportiert
und in diese abgekippt. Der Transport mit dem Kipphänger erfolgt
auf der Straße
oder Schiene. Es kann eine Silierung in einem Silo aber auch am
Ort der Biogasanlage vorhanden sein.
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In
der Vorgrube T3' befindet
sich vorzugsweise zuvor bereits etwas Frischgülle und/oder Einstreu und/oder
Festmist. Die Vorgrube T3' wird
nach dem Abkippen der Silage mit Gülle und/oder Faulwasser aufgefüllt und
die Mischung mit einem in der Vorgrube T3' befestigten Rührwerk Rü1, vorzugsweise ein Schneidrührwerk,
homogenisiert und vorzugsweise zerkleinert, bis sich ein Trockensubstanzgehalt
von vorzugsweise 10 bis 30% einstellt.
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In
die Vorgrube T3' werden
organische Abfälle
und/oder Gülle
gegeben, die vorher vorzugsweise erhitzt wurden. Hierfür dient
ein Wärmetauscher
WT2 der Anlage. Die im Wärmetauscher
WT2 erhitzten Stoffe werden in einem Haltetank T7, der vorzugsweise
mit einer Zusatzheizung versehen ist, bei vorzugsweise 70 bis 75°C für vorzugsweise
30 bis 60 min thermisch hygienisiert. Sie können über eine Pumpe P6 über eine
Leitung R3 in die Vorgrube T3' und/oder
von einer Leitung R4 in den Biogasreaktor T4 gepumpt werden.
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Die
Mischung in der Vorgrube T3' wird
mit einer Dickstoffpumpe P1 über
die Leitung R4 wahlweise über
ein Ventil V8 oder ein Ventil V9 oder beide Ventile in einen der
stehenden Teilreaktoren T 4a oder T 4b oder in beide Teilreaktoren
befördert.
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3 zeigt einen stehenden
Biogasreaktor T4 mit einem Seitenschacht T3 als integrierte Vormischeinrichtung. 4 zeigt den Seitenschacht
T3 in einem zu 3 senkrechten
Schnitt. Die Vormischeinrichtung T3 ist unmittelbar an dem Biogasreaktor
T4 als Seitenschacht ausgebildet. Der Seitenschacht ist wegen der
gleichen Funktion wie die Vorgrube ebenfalls mit T3 bezeichnet.
Die beiden Teilreaktoren T 4a und T 4b im Ausführungsbeispiel der 2 können wie der Reaktor T4 der 3 und 4 ausgebildet, d. h. je mit einem Seitenschacht
T3 versehen sein. Eine separate Vorgrube entfällt in diesem Falle vorzugsweise.
Die Pumpe P1 und Teile der Rohrleitung R4 können entfallen oder anders
eingesetzt werden.
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Die
silierten, festen, schüttfähigen Stoffe, Gülle und/oder
organische Abfälle
werden in den Seitenschacht T3 eingefüllt. Bei Ausbildung des Biogasreaktors
T4 in Form mehrerer Teilreaktoren mit integrierten Seitenschächten T3
werden diese Stoffe bei Parallelbetrieb in jeden der Seitenschächte T3
eingefüllt.
Die leichten pflanzlichen Stoffe neigen zur Brückenbildung und lassen sich
nur schwierig nach unten befördern.
Die Funktion des Seitenschachtes T3 wird durch erfindungsgemäße Einrichtungen
verbessert. Vorzugsweise enthält
solch ein Seitenschacht T3 einen Deckel, der aufgeklappt vorzugsweise
als Ankippwand für
feste Stoffe dient. Der Deckel verschließt den Seitenschacht T3 vorzugsweise
geruchs- und spritzwasserdicht. Im Seitenschacht T3 ist ein vorzugsweise
als Schneidrührwerk
ausgebildetes Rührwerk
Rü1 angebracht,
welches die Stoffe miteinander vermischt und vorzugsweise zerkleinert.
Der stehende Behälter
des Reaktors T4 weist im Seitenschacht T3 vorzugsweise zwei Öffnungen
Fl 2 und Fl 3 auf unterschiedlichen Höhen auf. Die zwei Öffnungen
Fl2 und Fl3 liegen vorzugsweise diagonal übereinander, so dass eine Horizontalströmung im
Seitenschacht T3 ebenfalls entsteht.
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Die
obere Öffnung
Fl 2, die vorzugsweise 2 bis 100 cm unterhalb des Seitenschachtdeckels
liegt und in mehrere, vorzugsweise über 20 bis 100% der in Behälterumfangsrichtung
gesehenen Breite des Seitenschachtes T3 verteilten Teilöffnungen
unterteilt ist, ist vorzugsweise von Außen und/oder von Innen verschließbar. Dazu
ist als Verschluss V3 eine Klappe mit vorzugsweise Rückschlagwirkung,
ein Ventil oder ein Schieber oder Schnellschlußschieber eingesetzt. Vorzugsweise
ist am Boden des Seitenschachtes T3 ein förderndes Tauchmotorrührwerk oder
eine Pumpe P2 parallel oder senkrecht zum Reaktor T4 installiert.
Wenn P2 betätigt
wird, strömt
durch den vorzugsweise gleichzeitig geöffneten Verschluß V3 ausgefaulte
Flüssigkeit
aus dem stehenden Reaktor T4 in den Seitenschacht T3 nach und spült die frischen
Stoffe, insbesondere die festen, aufschwimmenden Pflanzenteile,
direkt in P2. Die Spülwirkung kann
gesteigert werden, indem der Verschluß V3 erst bei einem Differenzdruck
von vorzugsweise 10 bis 200 cm Wassersäule plötzlich öffnet. Faulwasser sprüht vorzugsweise
in den Seitenschacht T3.
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P2
befördert
die Stoffe vorzugsweise so in den Reaktor T4, dass Kurzschlußströmungen zu
der oder den oberen Öffnungen
Fl 2 ausgeschlossen sind. Das Tauchmotorrührwerk oder die Pumpe P2 kann
so angeordnet sein, dass die Förderrichtung von
P2 senkrecht oder parallel zur Behälterwand durch die Öffnung Fl
3 weist. Bei parallel zur Behälterwand
des Reaktors T4 weisender Förderrichtung, wie
in 4 dargestellt, ist
die Ecke des Schachtes T3, in die das Rührwerk oder die Pumpe P2 fördert, vorzugsweise
abgerundet, um den Reibungswiderstand zu verringern und gleichzeitig
die Richtung des Stromes in den Behälter des Reaktors T4 vorzugeben.
Der Radius der Abrundung ist vorzugsweise das 1 bis 8-fache des
Querschnittes der unteren Öffnung Fl 3.
Eine vorzugsweise in das Innere entlang der Behälterwand reichende Erweiterung
T 3,1 von T3 mit dem Querschnitt von dem 0,2 bis 2-fachen von Fl
2 und einer Länge,
die höchstens
dem halben Umfang des Behälters
des Reaktors T4 entspricht, verhindert eine Kurzschlußströmung. P2
fördert
nach Beendigung des Beschickungsvorganges den Seitenschacht T3 vorzugsweise
leer. Die untere Öffnung
Fl 2 wird dann vorzugsweise von Außen und/oder von Innen mit
einem Verschluß V3,1
geschlossen. Die Öffnung
Fl 2 kann auf gleicher Höhe
wie P2 oder 2 bis 100 cm über
P2 angebracht sein, was den Vorteil hätte, dass P2 nicht trocken
laufen kann.
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Der
Biogasreaktor T4 kann in mehrere, bevorzugt in höchstens 4 Teilreaktoren bzw.
Reaktorbehälter
aufgeteilt sein. Besonders bevorzugt ist er in zwei Reaktorbehälter T 4a
und T 4b aufgeteilt, wobei T 4a vorzugsweise ein stehender oder
liegender zylindrischer Behälter
ist. Behälter
T 4b ist vorzugsweise ein stehender zylindrischer Behälter. Die
Behälter des
Biogasreaktors T4 stehen vorzugsweise gasseitig und hydraulisch
miteinander in Verbindung. Gasseitig sind sie über eine Gasleitung R9 in Reihe
geschaltet und direkt mit einem Gasspeicher T8 verbunden.
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Die 2 und 6 zusammen zeigen eine komplette Biogasanlage
mit Biogaserzeugung, -speicherung und -trennung.
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Wenn
der Reaktor, wie bevorzugt und in 2 dargestellt,
aus zwei stehenden Behältern
T 4a und T 4b besteht, werden die Behälter vorzugsweise durch Ansteuerung
der Ventile V8, V9, V10, V11 und V12 wahlweise parallel oder in
Reihe beschickt. Die Entleerung der Behälter geschieht durch Überlaufleitungen
R6 direkt in einen Nachgärtank
T6, der in 6 dargestellt
ist, und/oder durch Abpumpen. Zum Abpumpen wird eine Pumpe P4 saugseitig über Ansteuerung
der Ventile V10, V11 und V12 mit der Entleerungsleitung R7 des jeweiligen
Behälters
verbunden.
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Mit
einer strichlierten Linie ist eine Rohrleitung angedeutet, in der
das Ventil V10 sitzt. Mittels dieser Verbindung und entsprechender
Schaltung der Ventile V10 bis V12 können die beiden Teilreaktoren
T4a und T4b wahlweise parallel oder in Reihe hintereinander betrieben
werden.
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Der
stehende zylindrische Teilbehälter
T4a und/oder T4b hat vorzugsweise ein Verhältnis von Höhe zu Durchmesser von 0,2 bis
4 zu 1, ist gasdicht und gasseitig vorzugsweise an der höchsten Stelle
in einem Kopfraum T5 oder in einem Mannloch Fl 5 im Kopfraum über die
Rohrleitung R9 mit einem Biogasspeicher T8 für rohes Biogas verbunden (6). Der Biogasspeicher T8
ist vorteilhafterweise in den Nachgärtank T6 integriert. Der Kopfraum
T5 des Biogasreaktors T4 steht unter einem Gasüberdruck von vorzugsweise 1
bis 100 mbar und hat vorzugsweise eine Höhe von 30 bis 200 cm. Beim
Abpumpen von ausgefaulter Flüssigkeit
aus dem Reaktor T4 strömt
Biogas aus T8 hinein und beim Zupumpen der frischen Stoffe in T8
ab, um den Druckausgleich im Kopfraum T5 des Reaktors T4 zu gewährleisten.
Zudem ist der Biogasreaktor T4 mit frostsicheren, vorzugsweise hydraulisch
und/oder als Berstmembran wirkenden Über- und Unterdrucksicherungen
ausgestattet, die an Stutzen Fl 6 und Fl 7 vorzugsweise am Mannloch Fl
5 angebracht sind. Die Überdrucksicherung
spricht vorzugsweise bei 50 bis 150 mbar, die Unterdrucksicherung
bei vorzugsweise –2
bis –10
mbar zum atmospährischen
Druck an.
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Der
stehende zylindrische Teilbehälter
T 4a und/oder T 4b enthält
vorzugsweise ein langsam laufendes Rührwerk Rü 2, welches von einem außerhalb
des Reaktionsraums angeordneten drehrichtungsvariablen Motor Mo
2 angetrieben ist. Das Rührwerk
Rü 3 hat
vorzugsweise eine mittig angebrachte, senkrechte Welle, an der vorzugsweise
zwei Rührblätter befestigt
sind: Rübl
1 vorzugsweise am oberen Ende der Rührwelle unterhalb des Flüssigkeitsspiegels
und Rübl
2 vorzugsweise am unteren Ende der Rührwelle in der Nähe des Bodens
des Behälters.
Die beiden Rührblätter bewirken
eine Zerstörung
von Schwimm- und Sinkschichten und homogenisieren den Inhalt. Der
Rührer
Rü 3 wird
vorzugsweise in vorgegebenen Zeitintervallen angehalten und läuft ansonsten
vorzugsweise ständig.
Es handelt sich um einen vollständig
durchmischten Reaktor, d.h. einen CSTR. Das Rührwerk Rü 3 kann durch ein bis zwei
Tauchmotorrührwerke
gebildet sein, die vorzugsweise 20 bis 200 cm unter der Oberfläche und vorzugsweise
20 bis 200 cm über
dem Boden befestigt sind, was auch für die Rührblätter Rübl 1 und Rübl 2 gilt.
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Im
stehenden Teilbehälter
T 4a oder T 4a und T 4b sind außer Öffnungen
für das
Rührwerk
Rü 3 und
die Über-
und Unterdrucksicherung weitere Öffnungen
für das
Mannloch Fl 5 im Kopfraum T5, für ein
Sichtglas an der Grenze Flüssigkeitsspiegel
und Kopfraum, für
Rohrleitungen zum Zu- und Abpumpen der Flüssigkeit Fl 10 und Fl 9, für Temperatur-
und Druckmessungen Fl 11 und Fl 12 sowie eines Stutzens Fl 13 zur
Zugabe von Chemikalien vorgesehen. Die Öffnung Fl 10 zum Zupumpen frischer
Stoffe liegt vorzugsweise 50 bis 200 cm über der Reaktorunterkante.
Die Öffnung
Fl 9 zum Abpumpen geht von der Mitte des vorzugsweise konisch oder
waagerecht gestalteten Behälterbodens
oder vorzugsweise seitlich in der Behälterwand bei waagerecht gestaltetem
Behälterboden
ab.
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Der
Reaktor T4 ist rundherum thermisch mit Wärmeschutz Iso 1 isoliert, um
einen k-Wert von ≤ 5 W/m2K zu gewährleisten.
In der Bodenplatte ist vorzugsweise eine Fußbodenheizung WT 1 mit einer Heizleistung
von 4 bis 8 Watt/(m2K) verlegt. Die Fußbodenheizung
WT 1 wirkt vorzugsweise in Ergänzung
zu dem Wärmetauscher
WT 2 und wird vorzugsweise mit Warmwasser über eine Heizungspumpe beschickt.
Mit der Fußbodenheizung
werden geringe Temperaturdifferenzen zur Reaktortemperatur von vorzugsweise > 5°C ausgenutzt. Der Reaktor wird
bevorzugt auch dann noch beheizt, wenn beispielsweise die Zuführung von
Biomasse für
einige Tage unterbrochen und/oder der Wärmetauscher WT 2 nicht in Betrieb
ist.
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Die
Beheizung des Biogasreaktors auf vorzugsweise 26 bis 36 °C geschieht
vorzugsweise über den
außenliegenden
Gegenstrom- und/oder Kreuzstromwärmetauscher
WT 2, vorzugsweise ein Rohrbündelwärmetauscher,
Plattenwärmetauscher,
Spiralwärmetauscher
und/oder Gülle-Gülle-Wärmetauscher,
der thermisch mit Iso 2 isoliert ist, um vorzugsweise einen k-Wert
von ≤ 3 W/(m2K) zu gewährleisten. Die Heizleistung
des Wärmetauschers
WT2 ist so dimensioniert, dass vorzugsweise der gesamte Stoffstrom
der Biomassen vorzugsweise in Verbindung mit dem Wärmetauscher WT
2 und den Haltetanks/Hygienisierungsbehältern T 7,1 und T 7,2 auf vorzugsweise ≤ 40 °C oder vorzugsweise
nur Teilströme
wie beispielsweise Gülle
und/oder organische Abfälle
auf bis zu vorzugsweise 75 ° C
erhitzt werden können
und vorzugsweise mit dieser Energie der Reaktor auf die gewünschte Temperatur
von vorzugsweise 26 bis 36 °C
gebracht werden kann. Die Energiezufuhr erfolgt vorzugsweise mit
heißem
Wasser und/oder Dampf von vorzugsweise ≤ 130 °C aus einer Energiestation T10
am Ort der Anlage. Besonders vorteilhaft ist es, wenn Abwärme der
in der Anlage eingesetzten gekapselten Kompressoren für die Gase
Biogas, Methan und Kohlendioxid für die Beheizung von T 4, T
4a, T 4b, T 7, T 7,1, T 7,2 und in WT 2 und/oder WT 4 verwendet
wird. Bekanntlich wird nur etwa ein Drittel der elektrischen Anschlussleistung
in Verdichtungsarbeit, jedoch etwa 2 Drittel in Abwärme umgesetzt.
Falls erforderlich, kann ein auf vorzugsweise bis 75 °C erhitzter
Flüssigkeitsteilstrom oder
der gesamte Strom in vorzugsweise zwei bis vier, vorzugsweise wechselweise
beschickten Hygienisierungsbehältern
T7,1 und T7,2 bei dieser Temperatur vorzugsweise 30 bis 60 min lang
gehalten werden. Die ≤ 75 °C heißen hygienisierten
Stoffe werden mit der Pumpe P6 in den Gegenstromwärmetauscher WT
2, besonders bevorzugt ein Gülle-Gülle-Wärmetauscher,
und/oder in den Biogasreaktor T4 und/oder den Seitenschacht T3 gepumpt.
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Die
homogenisierte Mischung wird aus dem Seitenschacht T3 mittels der
Dickstoffpumpe P1 auf einmal oder vorzugsweise in bis zu 3 über den
Tag verteilten Chargen durch die Leitung R4, bei entsprechender
Ansteuerung der Ventile V6 und V7 über den außenliegenden Wärmetauscher
WT 2, in den Biogasreaktor T4 bzw. in dessen Behälter T 4a und/oder T 4b gepumpt.
Bevor in T4 bzw. Behälter
T 4a und/oder T 4b gepumpt wird, wird vorzugsweise die gleiche Menge
aus dem Biogasreaktor abgepumpt, wenn nicht auf Überlauf geschaltet ist. Das
zugepumpte Volumen wird so gewählt,
dass in dem Biogasreaktor bzw. in allen Teilreaktoren von T4 ohne
T6 zusammengenommen vorzugsweise eine durchschnittliche hydraulische
Aufenthaltszeit von 15 bis 80 Tagen gewährleistet wird.
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5 zeigt eine besonders bevorzugte
Ausführungsalternative
zu den stehenden Teilbehältern der 2 mit einem liegenden Teilbehälter T 4a
und einem damit in Reihe geschalteten, stehenden Teilbehälter T4b.
Wenn der Reaktor T4, wie bevorzugt und in 5 dargestellt, aus einem liegenden und
einem stehenden Behälter
besteht, werden die Behälter
hydraulisch so in Reihe geschaltet, dass der liegende Behälter T 4a über die
Pumpe P1 zuerst beschickt wird. Der Überlauf fließt ohne
weitere Pumparbeit in T 4b. Die Ausführungsalternative der 5 ist in Bezug auf die Vormischeinrichtung
nicht patentgemäß.
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Der
liegende zylindrische Behälter
T 4a mit kreisförmigem
Querschnitt ist auf Stützen
aufgestellt, die vorzugsweise 2 – 4 m auseinander liegen. Er
hat ein Volumen von 100 bis 200 m3 und enthält ein durchgehendes
horizontales Rührwerk
Rü 3, dessen Rührflügel tragende
Welle an den beiden Enden und zusätzlich in Abständen von
vorzugsweise 2 – 4
m gelagert ist. Die Reaktorenden sind vorzugsweise als Böden in Klöpperform
gestaltet. Der Behälter
T 4a enthält
an jedem Ende ein Mannloch Fl 5. Vorzugsweise das erste Drittel
des Behälters
ist auf der Unterseite mit einem Heizmantel WT4 umschlossen. Der
Stutzen Fl 13 dient zur Zugabe von Chemikalien und ragt vorzugsweise
10 bis 20 cm in den Behälter hinein.
Auf der Rührerwelle
sind in Abständen
von vorzugsweise 0,5 bis 2 m Rührarme
befestigt. Jeder Rührarm
ist gegenüber
dem benachbarten um einen Winkel von 18° bis 36° versetzt auf der Welle angeordnet.
Die gemischten Stoffe mit vorzugsweise 5 bis 40% Trockensubstanz
werden mit der Pumpe P1 über
die Rohrleitung R4 und Ventil V5, das vorzugsweise eine Rückschlagklappe
ist, in den liegenden Fermenter T4a gepumpt, durchlaufen den Fermenter in
vorzugsweise 4 bis 10 Tagen und treten vorzugsweise zusammen mit
dem gebildeten Gas durch ein Rohr R5 und eine Rückschlagklappe V 15 in den
stehenden Fermenter T 4b ein. Durch diese Vorgehensweise ist der
liegende Fermenter T 4a ständig
gefüllt, steht
unter dem Druck, der durch die Flüssigkeitssäule im senkrechten Reaktor
T 4b vorgegeben ist, und benötigt
keinen Gasdom. Ansammlungen von abgesetzten Stoffen werden vorzugsweise über eine
am Ende angebrachte nicht dargestellte Schnecke gelegentlich abgezogen.
Die Förderung
durch den Behälter
T 4a erfolgt vorzugsweise durch die Pumpe P1 und nicht durch das
Rührwerk
Rü 3.
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6 zeigt die Speicherung
und Trennung des Biogases.
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Der
Biogasspeicher T8 ist vorzugsweise ein Niederdruckgasspeicher, der
bei separater Aufstellung in einer vorzugsweise feuerhemmenden Umhüllung untergebracht
ist. Vorteilhafterweise ist T8 in den Nachgärtank T6 als Abdeckung integriert.
Der Nachgärtank
T6 ist mit einem von einem Motor Mo 4 angetriebenen, seitlich angebrachten
Rührwerk
Rü 4 ausgerüstet. Der
Speicher T8 wird von einer Membran M2, insbesondere einer Folie
luftundurchlässig abgeschlossen.
Der Nachgärtank
T6 bildet ein Teil des Reaktors T4.
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In
den bisherigen Biogasspeichern ist ein Gasraum über einer abschließenden Membran
der Luft ausgesetzt, absichtlich belüftet und/oder unter Luftdruck
gesetzt, um dem Biogas unter der Membran einen Druck zu verleihen.
Zur Herstellung von vermarktungsfähigem, erdgasgleichen Biomethan und
Kohlendioxid ist erfindungsgemäß hingegen
der Kontakt zu Luft und insbesondere Sauerstoff verhindert. An die
Reinheit von Kohlendioxid werden besonders hohe Anforderungen gestellt.
Deshalb wird für
die Membran M2 eine sehr geringe Permeabilität für Luft bei 0 bis 30°C von vorzugsweise
höchstens 150
cm3/(m2bar24h) gefordert.
Bei preisgünstigen Membranen
mit Permeabilitäten
im oberen, erfindungsgemäß noch zulässigen Bereich
wird vorzugsweise ein Schutzraum M 3,1 ausgebildet, um die Isolation
zu verbessern. Dieser Schutzraum M 3,1 wird erfindungsgemäß statt
mit Luft vorzugsweise mit Prozeßgasen,
vorzugsweise mit Biogas und/oder Kohlendioxid, gespült. Der
Schutzraum M 3,1 kann mehrfach unterteilt sein und/oder insbesondere
durch mehrere Schutzräume
M 3,1 übereinander
gebildet werden. Vorgefertigte Schutzräume können an Gasspeichern, die vorzugsweise
als Säcke
und/oder Kissen ausgebildet sind, angebracht werden. Biogas dient
nach dem Durchgang durch den Schutzraum M 3,1 vorzugsweise zur Prozeßenergieerzeugung
in einer in der Anlage integrierten Energiestation. Durchgeleitetes
Kohlendioxid dient vorzugsweise als Dünger in Treibhäusern und/oder
zur Entwesung von Lagern, wo der Sauerstoffgehalt nicht stört.
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Ein
insgesamt sehr geringer Durchgang von Luft wird vorzugsweise gewährleistet
durch eine Edelstahlmembran, eine metallbedampfte Kunststofffolie
und/oder eine wenigstens zweischichtige Membran M2. Zwei Schichten
werden vorzugsweise gebildet durch flexible Kunststoffolien oder
durch eine gasdichte starre Behälterabdeckung
mit darunter liegender flexibler Folie, wobei der Schutzraum M 3,1
vorzugsweise mit rohem Biogas, entschwefeltem Biogas oder Kohlendioxid
gefüllt
und vorzugsweise durchströmt
und das Biogas nach Verlassen des Schutzraumes M 3,1 vorzugsweise
in der Energiestation verbraucht wird. Der Schutzraum M 3,1 hat ein
konstantes oder variables Volumen. Ein konstantes Volumen des Schutzraumes
M 3,1 wird vorzugsweise bei Gassäcken
und Gaskissen erreicht, indem die beiden vorzugsweise flexiblen
und/oder dehnbaren Folien durch Abstandshalter getrennt sind. Durch die
Form der Abstandshalter kann ein kontrollierter Gasfluß unterstützt werden,
um Kurzschlußströmungen zu
unterbinden. Die Abstandshalter können gasdicht oder porös mit einem
Porenvolumen von bis zu 99,9% sein. Der Schutzraum M 3,1 kann in
mehrere Räume
unterteilt sein, die vorzugsweise je einen eigenen Gaszutritt und
Gasausgang haben. Der Gasspeicher T8 kann, wie die weiteren Gasspeicher
der Anlage ebenfalls, mehrere übereinander
angebrachte Lagen von Schutzräumen
enthalten, um die Isolation gegen Lufteintritt zu verbessern.
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Ein
Schutzraum M 3,1 mit einem variablen Schutzraumvolumen stellt sich
bei der Kombination Membran/starre Platte ein, beispielsweise zwischen einer
in einem starren Behälter
befestigten flexiblen Membran und den Seitenwänden und dem Dach des Behälters, weil
sich die flexible und/oder dehnbare Membran, insbesondere Folie,
dem Füllungsgrad
anpaßt.
Dies führt
dazu, dass der Schutzraum größer wird,
wenn das Gasspeichervolumen kleiner wird und umgekehrt. Die Gesamtgasmenge
an Gas im Schutzraum M 3,1 und im Speicher T8 bleibt gleich.
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Durch
die Erfindung wird vorzugsweise Luftzutritt in das gespeicherte
rohe und/oder entschwefelte Biogas verhindert. Außerdem wird
ein Überdruck
von vorzugsweise 1 bis 100 mbar im Schutzraum M 3,1 und im gespeicherten
Biogas erzeugt, der bei Gasspeichern mit variablem Schutzraumvolumen
die Arbeit eines Gebläses
K1 und/oder K 2 unterstützt.
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Zusätzlich zu
dem als Rohgasspeicher dienenden Speicher T8 weist die Biogasspeicherung
einen separaten Reingasspeicher T11 auf. In dem Reingasspeicher
T11 wird entschwefeltes Biogas gespeichert. Über dem Reingasspeicher T11
wird mittels einer für
die Belange der Praxis für
Sauerstoff nicht permeablen Membran M3 wieder ein Schutzvolumen
M 3,1 gebildet, das mit dem Schutzvolumen M 3,1 des Rohgasspeichers
T8 ständig
verbunden oder bei Bedarf verbindbar ist.
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In
Bezug auf den Reingasspeicher T11 und dessen Zwischenvolumen M 3,1
wird ergänzend stets
auch auf 7 verwiesen.
Der Reingasspeicher T11 ist als doppelwandiges Gasspeicherkissen oder
-sack mit innerem Speicher T11, umgebendem flexiblen Zwischenraum
M 3,1 und diesen umgebende, feuerfeste Umhüllung T9 ausgebildet. In Bezug auf
die doppelschichtige Membran M3 und das von der Membran M3 gebildete
Schutzvolumen M 3,1 gilt das zur Membran M2 und deren Schutzvolumen
M 3,1 Gesagte gleichermaßen.
Sämtliche
Gasspeicher der Anlage können
wie der Reingasspeicher T11 ausgebildet sein.
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Vorzugsweise
ein Teilstrom des durch einen Motor angetriebenen Rohgasgebläses K 1
und/oder des durch einen Motor angetriebenen Reingasgebläses K 2
und/oder des durch einen Motor Mo 10 angetriebenen CO2-Gebläses K 5
geförderten
Gases wird in die Zwischenräume
M 3,1 zwischen M 2 und/oder M 3 in den Gasspeichern T8 und/oder
T11 in Reihe oder parallel geleitet. Der Gasspeicher T8 ist vorzugsweise
mit einer Fackel verbunden, welche plötzliche Überschüsse an Biogas abfackeln kann.
Wäre der
Gasspeicher T8 separat aufgestellt, so wäre vorzugsweise am tiefsten
Punkt ein Ventil angebracht, wie Ventil 16 des Speichers 11, über das
Kondensat abgezogen wird. Die flexible Hülle M3 des Gasspeichers T11
ist vorzugsweise mit einer Vorrichtung verbunden, die den Füllstand
anzeigt. Das saugseitig mit dem Gasraum des Biogasspeichers T8 verbundene Gebläse K1 sorgt
für den
notwendigen Vordruck im Rohgas für
eine bevorzugte Weiterleitung zumindest eines Teilstromes in den
Zwischenraum M 3,1 von M 3 und/oder zur Energiestation und/oder
zu einer Gastrennungseinrichtung T 12.
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Vorzugsweise
wird die H2S-Konzentration im rohen Biogas auf 1 bis 500 ppm gesenkt,
indem über
eine Dosierpumpe P3 vorzugsweise Eisen-III in T 4a und/oder T 4b
vorzugsweise proportional zum Schwefelgehalt des zugeführten frischen
Stoffgemisches und/oder Biogasvolumenstrom zugegeben wird. Die Zugabe
kann vorteilhafterweise auch direkt in die Vormischeinrichtung T3
erfolgen.
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Vorteilhafterweise
bildet diese Entschwefelung eine Vorstufe, und die vollständige Entschwefelung
des Biogases erfolgt in einer ersten Trennstufe der Gastrennungseinrichtung
T 12. Das so entschwefelte Biogas (Reingas) wird vorzugsweise in den
separaten Gasspeicher T 11 gepumpt und steht von dort aus der Gastrennungseinrichtung
T 12 und/oder vorzugsweise nach Durchgang durch die Zwischenräume M 3,1
der Membranen M2 und/oder M3 der Energiestation zur Verfügung.
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Die
Energiestation T10 entnimmt erfindungsgemäß rohes und/oder entschwefeltes
Biogas über das
Gebläse
K1 aus dem Biogasspeicher T8 für
rohes Biogas, über
Gasleitung R11 aus dem Zwischenraum M 3,1 von T8, aus dem Zwischenraum
M 3,1 des Gasspeichers T 11 für
entschwefeltes Biogas und/oder direkt aus T 11 über das Gebläse K 2 und Gasleitung
R 10.
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Die
Energiestation T10 besteht vorzugsweise aus einem Blockheizkraftwerk
(BHKW) des Typs Ottomotor oder Zündstrahler,
das wärmeseitig
mit einer Temperaturspreizung von vorzugsweise 70 bis 130°C arbeitet,
einer Brennstoffzelle und/oder einer Absorptionskältepumpe
und/oder einem Heizkessel. Das in der Energiestation untergebrachte
BHKW und/oder die Brennstoffzelle hat die Aufgabe, so viel Energie
an Strom, Wärme
und/oder Kälte
aus Biogas zu erzeugen, dass vorzugsweise der Energiebedarf der
Biogasanlage und der Gastrennungseinrichtung an Strom, Kälte und/oder
Wärme gedeckt
wird. Wenn es wirtschaftlich ist, können zusätzlich auch landwirtschaftliche
Betriebe mit Strom, Wärme
und/oder Kälte
beliefert werden. Zusätzlich
oder alternativ zu dem BHKW ist vorzugsweise eine Absorptionswärme-/kältepumpe
und/oder ein Heizkessel aufgestellt, der vorzugsweise die benötigte Wärme und/oder
Kälte aus
Biogas erzeugt. Es ist auch schon vorteilhaft, wenn die Energiestation
nur den Bedarf an Prozeßwärme und
Prozeßkälte deckt
und der Prozeßelektrizitätsbedarf
aus dem öffentlichen
Netz gedeckt wird. Bei vorzugsweise gleichzeitiger Nutzung von Wärme, beispielsweise
zur Erwärmung
von Stoffen in den Wärmetauschern,
und Kälte,
beispielsweise bei der Kondensation von Feuchte und bei der CO2-Kompression
aus der Absorptionswärme-/kältepumpe,
ist der Wirkungsgrad um den Faktor 1,1 bis 1,9 besser als der eines
Brennwertkessels. Strom wird vorzugsweise aus dem Netz bezogen,
wenn keine Kraft-Wärme-Kopplung
installiert ist. Die Energiestation ist in einem Container untergebracht,
läuft vorzugsweise vollautomatisch über eine
eigene EMSR- und SPS-Anlage und wird über den Füllstand der Biogasspeicher,
den Gasvolumenstrom, den Methangehalt und/oder den Energiebedarf
der Biogasanlage an vorzugsweise Strom, Wärme und/oder Kälte kontrolliert.
Das BHKW ist vorzugsweise wärmegeführt, um die
Temperatur im Biogasreaktor, im außenliegenden Wärmetauscher,
bei der Hygienisierung und/oder in der Gastrennungseinrichtung aufrechtzuerhalten
und die Energie bereitzustellen.
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Die
Biogastrennungseinrichtung T 12 entnimmt Biogas vorzugsweise aus
dem Gasspeicher T8 für
rohes Biogas über
das Gebläse
K 1. In einer Entschwefelungsstufe T12a, die einer Kältefalle
zur Kondensatentfernung folgt, wird H2S entfernt. Die Entschwefelung
in der Gastrennungseinrichtung T 12 wird vorzugsweise zusätzlich zu
einer Entschwefelung mittels Chemikalienzugabe im Biogasreaktor
T4 durchgeführt,
beispielsweise der beschriebenen Eisen-III Zugabe. Die Entschwefelung
erfolgt in diesem Fall in zwei Stufen. In der Gastrennungseinrichtung
T 12 wird der Schwefelgehalt des Biogases auf 5 ppm oder weniger
vermindert. Im Reaktor T4 erfolgt eine Entschwefelung auf vorzugsweise
5 bis 500 ppm. Die Entschwefelung in der Gastrennungseinrichtung kann
nach einer anderen bevorzugten Ausführung auch die einzige Art
der Entschwefelung sein. Auch in diesem Falle wird der Schwefelgehalt
im entschwefelten Biogas auf 5 ppm oder weniger gesenkt. Vorzugsweise
wird das gesamte Biogas entschwefelt und nicht nur der Teil, der
nicht in der Energiestation genutzt wird. Das in der der Entschwefelungsstufe entschwefelte
Biogas kann in dem separaten Gasspeicher T 11 für entschwefeltes Biogas zwischengespeichert
werden. Das entschwefelte Biogas wird direkt nach der Entschwefelungsstufe
wahlweise entweder einer nachfolgenden CH4-CO2-Trennungsstufe T12b
oder dem Reingasspeicher T 11 zur Zwischenspeicherung zugeführt oder
es werden zwei Teilströme
gebildet, einer zur Trennstufe T12b und einer zu T11. Aus T 11 wird
es über
das Reingasgebläse
K2 und die Gasleitung R10 bei geöffnetem
Ventil V 18 für
die CH4-CO2-Trennung entnommen.
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Die
Gastrennungseinrichtung T 12 ist vorzugsweise in sich vollständig automatisch
geregelt und gesteuert, vorzugsweise durch eine EMSR- und SPS-Anlage.
Die Gastrennungseinrichtung T 12 besteht vorzugsweise aus bei wechselndem
Druck arbeitenden PSA-Modulen, insbesondere Molekularsieben und/oder
absorbierenden Flüssigkeiten,
zur Anreicherung von Methan bzw. Abtrennung von Kohlendioxid. Den
PSA-Modulen vorgeschaltet sind vorzugsweise jodidbeaufschlagte Aktivkohlefilter
zur Adsorption von Schwefelwasserstoff und Geruchsstoffen und Molekularsiebe
für halogenierte
Bestandteile. An die Stelle der PSA-Module können bei konstantem und niedrigem Überdruck
arbeitende Membranmodule treten, die aus dem Biogas selektiv Schwefelwasserstoff
und/oder Kohlendioxid entfernen. Sie bestehen vorzugsweise aus hydrophoben, mit
Flüssigkeit
durchströmten
Membranen, die mit dem Biogas vorzugsweise im Kreuz- oder Gegenstrom
angeströmt
werden. Die Gase diffundieren durch die Membran in die Flüssigkeit,
wobei vorzugsweise in der ersten Trennungsstufe Schwefelwasserstoff
und in der zweiten Trennungsstufe Kohlendioxid von der für diesen
Zweck jeweils ausgewählten
Flüssigkeit
vorzugsweise selektiv absorbiert werden.
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Die
aus der Gastrennungseinrichtung T12 austretenden Gase Biomethan
und Kohlendioxid haben eine Reinheit von vorzugsweise mindestens
95,0 Vol%. Der Methanverlust beträgt vorzugsweise weniger als
5%. Erdgasgleiches Biomethan wird vorzugsweise mit Tetrahydrothiophen
(THT) in einer Konzentration von vorzugsweise über 10 mg/m3 in
einer nicht dargestellten Odierstation odoriert und entweder über einen
mit dem Motor Mo 8 angetriebenen, vorzugsweise zwei- bis dreistufigen
Kompressor K3 auf vorzugsweise 250 bar komprimiert und in Druckflaschen
T 14 abgefüllt
und/oder über
einen mit dem Motor Mo 9 angetriebenen Kompressor K4 auf einen Druck über Atmosphärendruck,
vorzugsweise auf einen Druck im Bereich von 100 mbar bis 100 bar,
komprimiert und über
eine Volumenstrommessung durch eine Rohrleitung R 14 in ein Erdgasnetz
eingespeist. Die Leitgröße für die Einspeisung
in das Erdgasnetz und damit für
die Ansteuerung der Gastrennungseinrichtung ist vorzugsweise der
CH4-Gehalt und/oder die Methanzahl und/oder
der Wobbeindex des einzuspeisenden Biomethans. Der Wobbeindex liegt
vorzugsweise zwischen 10 und 15 kWh/m3.
Wird der vorgegebene Wert für
die Leitgröße nicht
erreicht, so wird das Biomethan in die Gastrennungseinrichtung T12
zurückgeführt oder
vorzugsweise in den Gasspeicher T8.
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Kohlendioxid
wird vorzugsweise über
einen für
Luft nicht permeablen Niederdruckspeicher T 13 als Zwischenpuffer
geleitet. Aus dem Speicher T 13 wird das Kohlendioxid mit einem
motorangetriebenen Kompressor K6 als Flüssig-CO2 in
Druckbehälter
T 15, beispielsweise Druckflaschen oder Tankwagen, abgefüllt und/oder
in Rohrleitungen für
flüssiges
CO2 eingeleitet und/oder als Gas aus dem
Gasspeicher T 13 über
das Gebläse
K5 in Rohrleitungen zum Transport für gasförmiges CO2 abgegeben.
Das Gebläse K5
leitet vorzugsweise über
ein Ventil V 19 einen Teilstrom in den Zwischenraum M 3,1 der vorzugsweise doppelschichtigen
Membran M3, um in dem Zwischenraum M 3,1 einen stabilen Überdruck
von vorzugsweise 1 bis 100 mbar zu erzeugen. Überschüssiges CO2 wird
in die Umgebung abgelassen. Eine Membran M4 ist mehrwandig ausgeführt, im
Ausführungsbeispiel
doppelwandig, und bildet einen mit CO2 gefüllten Zwischenraum. Für die Membran
M4 gilt das zu dem Membranen M2 und M3 Gesagte.
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8 zeigt eine Gastrennungseinrichtung T12
und deren Zu- und Ableitungen. Die Gastrennungseinrichtung T12 der 8 ist gegenüber der Gastrennungseinrichtung
T12 der 6 um eine zweite
Methan-CO2-Trennstufe T12c erweitert. Die Gastrennungseinrichtung
T12 der 8 kann in sämtlichen
Ausführungen
der Erfindung alternativ zu der vereinfachten Ausführung der 6 verwendet werden. Das
vorstehend zur Gastrennungseinrichtung T12 Gesagte gilt daher gleichermaßen auch
für die
Gastrennungseinrichtung T12 der 8.
Insbesondere ist die Einbettung in die Gesamtanlage mit Ausnahme
der nachstehend beschriebenen Besonderheiten die gleiche wie in 6.
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Insgesamt
weist die Gastrennungseinrichtung T12 der 8 drei hintereinander geschaltete Trennstufen
T12a, T12b und T12c auf. T12a bildet die Entschwefelungsstufe und
die beiden Trennstufen T12b und T12c sind Methan-CO2-Trennstufen, für die je
die vorstehenden Ausführungen
zu solchen Trennstufen T12a und T12b gelten. Jede der beiden Trennstufen
T12b und T12c wird durch mehrere PSA-Kolonnen gebildet, die je mit
Molekularsieben oder Flüssigkeit
gefüllt
sind, die selektiv Kohlendioxid absorbieren und Methan hindurchströmen lassen. Die
jeweils mehreren PSA-Kolonnen einer der Trennstufe T12b und T12c
werden batchweise betrieben, wobei durch Parallelschaltung und zeitlich
gestaffelte Beschickung der mehreren Kolonnen in der jeweiligen
Trennstufe eine Vergleichmäßigung im
Produktstrom erzielt wird.
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In
den PSA-Kolonnen der ersten Methan-CO2-Trennstufe T12b werden der
methanreiche Teilstrom M und ein kohlendioxidreicher Teilstrom C
in an sich bekannter Weise in einem PSA-Verfahren erhalten. Der
methanreiche Teilstrom M wird, wie bereits beschrieben, in T14 gespeichert, oder
unmittelbar in ein festverlegtes Methanrohrleitungsnetz eingespeist.
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In
den PSA-Kolonnen der ersten Methan-CO2-Trennstufe T12b wird der
kohlendioxidreiche Teilstrom C bei der Desorption und einer anschließenden Evakuierung
gebildet. Bei dem PSA-Verfahren wird Kohlendioxid bei einem Druck von
6 bis 8 bar absorbiert und bei einer anschließenden Drucksenkung desorbiert.
Zum Ende der Desorption wird ein geringer Unterdruck angelegt, es wird
somit evakuiert. Zu Anfang der Desorption enthält der kohlendioxidreiche Teilstrom
C das meiste Methan in einer relativ hohen Konzentration von 5 bis 10
Vol%. Ferner enthält
der Teilstrom C auch noch andere im Biogas enthaltene Begleitstoffe,
die in einem Vorfilter vor der ersten Methan-CO2-Trennstufe T12b
oder in der Trennstufe T12b selbst zurückgehalten worden sind und
bei der Desorption ebenfalls desorbiert werden. Die Konzentration
dieser Begleitstoffe, beispielsweise flüchtige Fettsäuren, Aldehyde, Ketone,
Silane, Alkohole usw., hängt
eng mit der Zusammensetzung der Inputstoffe und den Ausfaulungsbedingungen
im Bioreaktor T4 zusammen. Schon die Ausfaulung von beispielsweise
Apfelsinenschalen, Friteusefetten, tierischen Fetten, Kosmetika
usw. kann zu flüchtigen
höher-
und niedermolekularen, leicht bis schwer kondensierbaren Spurenstoffen
im Biogas führen.
Die zusätzliche
oder alleinige Ausfaulung solcher Stoffe, insbesondere in Kombination
mit einer hohen Raumbelastung von über 5kg organischer Trockenmasse
pro m3 Reaktorvolumen und Tag, ergibt mehr
Begleitstoffe im Biogas als die Ausfaulung reiner Gülle und
reiner Energiepflanzen. Mit fortschreitender Desorption nimmt der
Gehalt an Methan im kohlendioxidreichen Teilstrom C und auch der
Gehalt von Begleitstoffen ab, d.h. es nimmt die Reinheit des Kohlendioxids
zu.
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In
einer die zwei Trennstufen T12b und T12c verbindenden Leitung ist
eine Verzweigung 20 vorgesehen, durch die hindurch der
kohlendioxidreiche Teilstrom C wahlweise der nachgeschalteten Trennstufe
T12c, unmittelbar dem Kohlendioxidspeicher T13 oder in eine frühere Verfahrensstufe
zurückgeführt werden
kann. Die in den jeweiligen Verbindungsleitungen eingezeichneten
Ventile werden entsprechend geschaltet. In der Verbindungsleitung
zwischen den Trennstufen T12b und T12c ist vor der Verzweigung 20 eine
Messeinrichtung angeordnet, mit der der Restgehalt an Methan im
kohlendioxidreichen Teilstrom C ermittelt wird.
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Zu
Beginn und im anfänglichen
Verlauf der Desorption ist der Restgehalt an Methan im Teilstrom C
meist so groß,
dass der kohlendioxidreiche Teilstrom C in eine oder mehrere der
früheren
Verfahrensstufen zurückgeführt wird.
Dementsprechend sind die beiden Ventile in den Leitungen zur Trennstufe
T12c und zum Kohlendioxidspeicher T13 geschlossen. Im Verlaufe der
Desorptions- und Evakuierungsphase sinkt der Restgehalt an Methan
im Teilstrom C. Wird ein vorgegebener Restgehalt unterschritten,
vorzugsweise 1 Vol.% Restgehalt an Methan, so wird durch entsprechende
Schaltung der Ventile der kohlendioxidreiche Teilstrom C der zweiten
Methan-CO2-Trennstufe T12c zugeführt.
In dieser Trennstufe T12c wird das im Teilstrom C enthaltene Kohlendioxid
aufkonzentriert. Der Strom mit dem aufkonzentrierten Kohlendioxid
wird anschließend aus
T12c zu dem Kohlendioxidspeicher T13 geleitet. Sollte die Kohlendioxidreinheit
im Teilstrom C bereits so hoch sein, dass der Teilstrom C als Kohlendioxidgas
oder, nach Verflüssigung,
als Flüssig-CO2 verkauft
werden kann, so wird durch entsprechende Schaltung der Ventile der
Teilstrom C unmittelbar zu dem Kohlendioxidspeicher T13 geleitet.
-
Ist
der kohlendioxidreiche Teilstrom C aus der zweiten Methan-CO2-Trennstufe
T12b mit Methan und/oder anderen Spurenstoffen noch hoch beladen,
wie insbesondere zu Beginn der Desorption, so werden die Ventile
in den Leitungen zur Trennstufe T12c und zum Kohlendioxidspeicher
T13 geschlossen, und es erfolgt eine Rückführung in eine frühere Verfahrensstufe.
Durch solch eine Rückführung kann
zusätzlich
auch der Methanverlust stark reduziert werden. Ferner können eventuelle
organische Begleitstoffe durch beispielsweise anaeroben Abbau oder
physikalisch chemische Reaktionen abgetrennt werden, um deren Anreicherung
zu verhindern. Ob die Konzentration eines Begleitstoffes ermittelt
werden kann, hängt
natürlich
von der Ausbildung der Messeinrichtung vor der Verzweigung 20 ab.
Das Vorhandensein und die Konzentration organischer Begleitstoffe
kann alternativ auch aufgrund von Erfahrungswerten abgeschätzt werden.
Grundsätzlich
gilt dies auch für
den Restgehalt an Methan. Eine Messung einer Restkonzentration ist
daher nicht unumgänglich
erforderlich, sondern lediglich vorteilhaft. Die Rückführung erfolgt
insbesondere bei hohen Methanrestgehalten, vorzugsweise bei Methanrestgehalten
von wenigstens 1 Vol.%, da in solch einem Fall auch noch die Methangewinnung
lohnt. Die Rückführung erfolgt
aber auch, falls ein Begleitstoff mit solch einem hohen Gehalt im
Teilstrom C enthalten ist, dass eine ausreichende Anreicherung von
Kohlendioxidid der nachgeschalteten Trennstufe T12c nicht möglich oder
nicht wünschenswert
ist.
-
Wird
beispielsweise lediglich ein hoher Methanrestgehalt festgestellt,
so wird der Teilstrom C vorzugsweise in die erste Methan-CO2-Trennstufe
T12b zurückgeführt. Wird
ein vorgegebener Gehalt eines anderen organischen Begleitstoffs überschritten,
so erfolgt stattdessen vorzugsweise die Rückführung in ein Organikfilter
zum Herausfiltern solcher Begleitstoffe. Ist das Organikfilter vor
der Entschwefelungsstufe T12a angeordnet, wie dies üblicherweise
der Fall ist, so erfolgt die Rückführung durch
Zumischung zu dem Gasstrom in der Leitung R8 aus dem Gasspeicher
T8 für
rohes Biogas. Insbesondere für
den Fall, dass der Gehalt eines weiteren Begleitstoffs oder mehrerer
weiterer Begleitstoffe einen vorgegebenen Wert überschreitet, erfolgt ebenso
bevorzugt stattdessen oder als Teilstrom eine Rückführung in einen oder mehrere
Behälter
des Bioreaktors T4 oder in einen oder mehrere Festbettreaktoren
T4c. Letztere sind vorzugsweise als senkrecht stehende Festbettreaktoren,
insbesondere als Füllkörperkolonnen, ausgebildet.
Bei Rückführung in
einen Behälter
des Bioreaktors T4 wird der Teilstrom C in die faulende Flüssigkeit
eingeblasen. Ist ein Festbettreaktor T4c oder sind mehrere Festbettreaktoren
T4c vorgesehen, so wird in solch einen Festbettreaktor T4c ausgefaulte
Flüssigkeit
von dem Überlauf
des Bioreaktors T4 über
die Leitung R6 zugeführt.
Der Teilstrom C wird in einen Bodenbereich des Festbettreaktors T4c
geführt.
Dem aufsteigenden Teilstrom C rieselt in dem Festbettreaktor T4c
oder in den Festbettreaktoren T4c die ausgefaulte Flüssigkeit
von oben entgegen. Da der Festbettreaktor bzw. die mehreren Festbettreaktoren
T4c bei sehr geringer Raum- und Faulschlammbelastung arbeitet bzw.
arbeiten, werden die organischen Begleitstoffe im Teilstrom C stark
abgebaut. Der derart gereinigte Teilstrom C wird dem Gasspeicher
T8 zugeführt.
-
Falls
infolge der Ausfaulung im Bioreaktor T4 das Auftreten von Begleitstoffen
im Biogas wahrscheinlich ist, kann das rohe Biogas auch direkt,
entweder vor oder nach dem Gasspeicher T8 über solch einen Festbettreaktor
T4c geleitet werden. Hierfür dient
eine von R9 abzweigende Leitung R9a, durch die das Biogas aus dem
Biogasreaktor T4 in gleicher Weise wie der kohlendioxidreiche Teilstrom
C durch den Festbettreaktor T4c geführt wird.
-
Für die Reinheit
des Kohlendioxids ist es besonders vorteilhaft, wenn nach Durchlauf
der zweiten Methan-CO2-Trennstufe T12c und vor der Zuführung zum
Kohlendioxidspeicher T13 oder einer direkten Einspeisung in ein
Leitungsnetz eine weitere Aufkonzentrierung vorzugsweise im flüssigen Zustand
durch Destillation, Strippen und/oder Aktivkohlefilter erfolgt.
-
Es
soll schließlich
auch daran hingewiesen werden, dass die anhand der 8 beschriebene Gastrennungseinrichtung
T12 und das im Zusammenhang mit 8 betriebene
Trennverfahren nicht nur bei einer in einem PSA-Verfahren betriebenen Gastrennungseinrichtung
mit Vorteil eingesetzt werden kann, sondern beispielsweise auch
im Zusammenhang mit Membranverfahren zur Gastrennung.
-
Silierung
- T
1
- Fahrsilo
- R
1
- Rohr
für CO2
- V
1
- Ventil
im Silo
- M
1
- Silofolie
- T
2
- Sickersaftgrube
- Fl
1
- Stutzen
für Schlauchanschlüsse
- R
2
- Schlauch
für CO2-Zugabe
- T
15
- Tank
für flüssiges CO2
- K
5
- CO2-Gebläse
-
Vormischung
- T
3
- Seitenschacht
- T
3'
- Vorgrube
- Rü 1
- Rührer mit
Schneidrührwerkswirkung
- Mo
1
- Motor
am Schneidrührwerk
- P
1
- Dickstoffpumpe
- V
2
- Ventil
an Dickstoffpumpe
- Fl
2
- Obere Öffnung im
Seitenschacht
- Fl
3
- Untere Öffnung im
Seitenschacht
- V
3
- Verschluß an Fl
2
- P
2
- Tauchmotorrührwerk oder
Pumpe
- Fl
4
- Deckel
auf dem Seitenschacht
- T
3,1
- Verlängerung
des Seitenschachtes am Boden
- V
3,1
- Verschluß an Fl
3
- R
3
- Druckleitung
zur Vorgrube
-
Biogaserzeugung
- T
4
- Biogasreaktor
- T
4a
- Liegender
oder stehender Fermenter
- T
4b
- Stehender
Fermenter
- T
4c
- Füllkörperkolonne
- T
5
- Kopfraum
im Biogasreaktor
- Fl
5
- Mannloch
- Fl
6
- Stutzen
für Überdrucksicherung
im Biogasreaktor
- Fl
7
- Stutzen
für Unterdrucksicherung
im Biogasreaktor
- Rü 2
- Rührwerk im
Biogasreaktor
- Rübl 1
- Oberes
Rührblatt
am Rührwerk
- Rübl 2
- Unteres
Rührblatt
am Rührwerk
- Mo
2
- Motor
am senkrechten Rührwerk
im stehenden Fermenter
- Rü 3
- Rührwerk im
liegenden Fermenter
- Mo
3
- Getriebemotor
am Rührwerk
im liegenden Fermenter
- P
3
- Dosierpumpe
für Chemikalienzugabe
- P
4
- Entleerungspumpe
für Biogasbehälter
- Iso
1
- Thermische
Isolierung am Biogasreaktor
- WT
1
- Wärmetauscher
Fußbodenheizung
im Biogasreaktor
- Fl
9
- Zuführöffnung
- Fl
10
- Entleerungsöffnung
- Fl
11
- Stutzen
für Temperaturmessung
- Fl
12
- Stutzen
für Druckmessung
- Fl
13
- Öffnung für Chemikalienzugabe
- V
5
- Rückschlagklappe
vor liegendem Fermenter T 4a
- V
6
- Ventil
vor außenliegendem
Wärmetauscher
- V
7
- Ventil
in Wärmetauscherumgehungsleitung
- V
8
- Ventil
nach Dickstoffpumpe vor T 4a
- V
9
- Ventil
nach Dickstoffpumpe vor T 4b
- V
10
- Ventil
in Entleerungsleitung von T 4a zwischen T 4a und T 4b
- V
11
- Ventil
in Entleerungsleitung von T 4a vor V 10 in Saugleitung von Entleerungspumpe
- V
12
- Ventil
in Entleerungsleitung von T 4b in Saugleitung von Entleerungspumpe
- R
4
- Druckleitung
nach Dickstoffpumpe vor T 4a und T 4b
- R
5
- Verbindungsleitung
von Teilreaktor T 4a zu T 4b
- R
6
- Überlaufleitung
T 4a
- R
7
- Überlaufleitung
T 4b
- T
6
- Nachgärtank
- Mo
4
- Motor
am Rührwerk
im Nachgärtank
- Rü 4
- Seitlich
angebrachtes Rührwerk
im Nachgärtank
- M
2
- Gasspeichermembran über Nachgärtank
- WT
2
- Außenliegender
Wärmetauscher
zur Erhitzung
- Iso
2
- Thermische
Isolierung am Wärmetauscher
- T
7
- Haltetank
für Hygienisierung
- P
6
- Förderpumpe
nach Haltetank
- WT
4
- Heizmantel
am liegenden Fermenter T 5,1
- V
15
- Rückschlagklappe
nach liegendem Behälter
-
Gasspeicherung und -trennung
- T
8
- Gasspeicher
für rohes
Biogas
- M
3
- Folie
im Biogasspeicher, roh und entschwefelt
- T
9
- Feuerhemmende
Umhüllung
um Folienspeicher
- V
16
- Kondensatablaßventil
am Biogasspeicher
- K
1
- Gebläse für rohes
Biogas
- R
8
- Gasleitung
nach Gebläse
für rohes
Biogas
- R
9
- Gasleitung
nach Biogasreaktor zum Gasspeicher für rohes Biogas
- T
10
- Energiestation
- T
11
- Gasspeicher
für entschwefeltes
Biogas
- K
2
- Gebläse für entschwefeltes
Biogas
- Mo
7
- Motor
für Gebläse
- V
18
- Ventil
in Gasleitung für
entschwefeltes Gas nach Gebläse
- R
10
- Gasleitung
nach Gebläse
für entschwefeltes
Biogas
- R
11
- Gasleitung
zur Energiestation
- R
12
- Gasleitung
zwischen den Zwischenräumen
M 3,1
- T
12
- Gastrennungseinrichtung
- T
12a
- Entschwefelungsstufe
- T
12b
- erste
Methan-CO2-Trennstufe
- T
12c
- zweite
Methan-CO2-Trennstufe
- 20
- Verzweigung
- T
13
- Niederdruck
CO2-Speicher
- M
4
- CO2-Speichermembran für Niederdruckspeicher
- R
13
- Rohrleitung
für CO2 nach Niederdruckspeicher
- K
3
- CH4-Kompressor 250 bar
- K
4
- CH4-Kompressor 50 bar
- Mo
8
- Motor
am CH4-Kompressor 250 bar
- Mo
9
- Motor
am CH4-Kompressor 50 bar
- T
14
- CH4-Tank 250 bar
- R
14
- Gasleitung
für Biomethan
zum Erdgasnetz
- R
15
- Gasleitung
nach Entschwefelungsstufe zum Gasspeicher T 11
- K
5
- CO2-Gebläse
zur direkten Entnahme
- Mo
10
- Motor
am CO2-Gebläse
- K
6
- CO2-Kompressor zur Verflüssigung
- T
15
- Tank
für flüssiges CO2
- V
19
- Ventil
in Abzweigung zum Zwischenraum in CO2-Speichermembran
(M 4)
- R
16
- Leitung
zum Zwischenraum in CO2-Speichermembran
- T
16
- Zwischenraum
bei Gasspeicherfolie für CO2