DE202012012863U1 - biogas reactor - Google Patents
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Abstract
Biogasreaktor, bei dem in einem Behälter (1) mit einer umlaufenden zylindrischen Wand (2) zwei Haspelrührwerke (6, 7) aufgenommen sind, wobei die Wellen (8, 9) der beiden Haspelrührwerke (6, 7) etwa parallel zueinander ausgerichtet sind, wobei eine senkrecht zu den beiden Wellen (8, 9) und durch eine von der zylindrischen Wand (2) umgebene Zylinderachse (Z) verlaufende erste Behälterhalbierende (B1) einen ersten Abschnitt A aufweist, der sich von der einen (8) zur anderen Welle (9) erstreckt, und zweite Abschnitte B aufweist, welche sich von jeder Welle (8, 9) bis zu einer Innenseite der Wand (2) erstrecken, und wobei für die Anordnung der beiden Wellen (8, 9) im Behälter die folgende Beziehung gilt: A/2 = K·B, wobei K ein Faktor mit einem Wert > 1,0 ist.Biogas reactor, in which two reel agitators (6, 7) are accommodated in a container (1) with a circumferential cylindrical wall (2), the shafts (8, 9) of the two reel agitators (6, 7) being aligned approximately parallel to one another, wherein a first container bisector (B1) running perpendicular to the two shafts (8, 9) and through a cylinder axis (Z) surrounded by the cylindrical wall (2) has a first section A which extends from one (8) to the other shaft (9), and has second portions B which extend from each shaft (8, 9) to an inside of the wall (2), and wherein for the arrangement of the two shafts (8, 9) in the container, the following relationship applies: A / 2 = K · B, where K is a factor with a value> 1.0.
Description
Die Erfindung betrifft einen Biogasreaktor.The invention relates to a biogas reactor.
Die
Bei dem bekannten Biogasreaktor handelt es sich um einen sogenannten ”Pfropfenstromreaktor”, bei dem eine zu vergärende Biomasse von einem an der einen schmalen Seite des Behälters vorgesehenen Einlass zu einem an der gegenüberliegenden anderen schmalen Seite des Behälters vorgesehenen Auslass transportiert wird. Der bekannte Behälter ist aus Beton hergestellt. Konstruktionsbedingt beträgt in der Praxis eine Wandstärke eines solchen Behälters üblicherweise 30 bis 35 cm.The known biogas reactor is a so-called "plug flow reactor" in which a biomass to be fermented is transported from an inlet provided on one narrow side of the container to an outlet provided on the opposite other narrow side of the container. The known container is made of concrete. By design, in practice, a wall thickness of such a container is usually 30 to 35 cm.
Daneben sind nach dem Stand der Technik allgemein auch sogenannte ”Rührkesselreaktoren” bekannt. Dabei weist der Behälter eine umlaufende zylindrische Wand auf. Konstruktionsbedingt ist hier in der Praxis lediglich eine Wandstärke von 20 bis 25 cm erforderlich. D. h. Behälter zur Herstellung von Rührkesselreaktoren fordern einen geringeren Herstellungsaufwand.In addition, so-called "stirred tank reactors" are also generally known in the prior art. In this case, the container has a circumferential cylindrical wall. Due to the design, only a wall thickness of 20 to 25 cm is required here in practice. Ie. Container for the production of stirred tank reactors require a lower production cost.
Zum Umwälzen einer im Rührkesselreaktor aufgenommenen zu vergärenden Biomasse ist es bekannt, Propellerrührwerke zu verwenden. Damit wird eine um eine Zylinderachse zirkulierende Strömung erzeugt. Eine solche Strömung bewirkt allerdings eine relativ schlechte Durchmischung der Biomasse. Es bildet sich eine sogenannte Schwimm- und/oder Sinkschicht, welche in sich einen relativ starken Zusammenhalt hat. Solche Schwimm- und/oder Sinkschichten können mit herkömmlichen Rührwerken kaum aufgebrochen und mit der übrigen Biomasse vermischt werden.For circulating a biomass to be fermented received in the stirred tank reactor, it is known to use propeller stirrers. Thus, a circulating around a cylinder axis flow is generated. However, such a flow causes a relatively poor mixing of the biomass. It forms a so-called swimming and / or sinking layer, which has a relatively strong cohesion in itself. Such swimming and / or sinking layers can hardly be broken up with conventional stirrers and mixed with the remaining biomass.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere ein Biogasreaktor angegeben werden, welcher eine effiziente Durchmischung der zu vergärenden Biomasse ermöglicht. Nach einem weiteren Ziel der Erfindung soll der Biogasreaktor möglichst einfach und kostengünstig herstellbar sein. Abgesehen davon soll die Rühreffizienz verbessert sein.The object of the invention is to eliminate the disadvantages of the prior art. In particular, a biogas reactor should be specified, which enables efficient mixing of the biomass to be fermented. According to a further object of the invention, the biogas reactor should be as simple and inexpensive to produce. Apart from that, the stirring efficiency should be improved.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 10.This object is solved by the features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention will become apparent from the features of
Nach Maßgabe der Erfindung wird ein Biogasreaktor vorgeschlagen, bei dem in einem Behälter mit einer umlaufenden zylindrischen Wand zwei Haspelrührwerke aufgenommen sind,
wobei die Wellen der beiden Haspelrührwerke etwa parallel zueinander ausgerichtet sind,
und wobei eine senkrecht zu den beiden Wellen und durch eine von der zylindrischen Wand umgebene Zylinderachse verlaufende erste Behälterhalbierende einen ersten Abschnitt A aufweist, der sich von der einen zur anderen Welle erstreckt, und zweite Abschnitte B aufweist, welche sich von jeder Welle bis zu einer Innenseite der Wand erstrecken, und
wobei für die Anordnung der beiden Wellen im Behälter die folgende Beziehung gilt:
wherein the shafts of the two reel agitators are oriented approximately parallel to one another,
and wherein a first container bisector extending perpendicular to the two shafts and through a cylinder axis surrounded by the cylindrical wall has a first portion A extending from one to the other shaft and second portions B extending from each shaft to one Extend inside of the wall, and
the following relationship applies to the arrangement of the two shafts in the container:
Der vorgeschlagene Biogasreaktor ermöglicht eine hocheffiziente Durchmischung von darin aufgenommener Biomasse. Wegen der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verwendung zweier Haspelrührwerke wird sicher und zuverlässig eine unerwünschte zirkulierende Strömung vermieden. Die vorgeschlagene Anordnung der Wellen der beiden Haspelrührwerke bewirkt eine besonders effiziente Durchmischung. Im Vergleich zu herkömmlichen Biogasreaktoren kann beim erfindungsgemäßen Biogasreaktor die Durchmischung etwa mit dem halben Energieaufwand erfolgen.The proposed biogas reactor enables highly efficient mixing of biomass absorbed therein. Because of the proposed use of two reel agitators according to the invention, an undesirable circulating flow is reliably and reliably avoided. The proposed arrangement of the waves of the two reel agitators causes a particularly efficient mixing. Compared to conventional biogas reactors, the mixing can take place in the biogas reactor according to the invention approximately with half the energy input.
Es hat sich gezeigt, dass bei einer Wahl von K > 1,1, insbesondere im Bereich von 1,5 bis 1,85, eine besonders effiziente Durchmischung der im Behälter aufgenommenen Biomasse erreicht werden kann.It has been found that with a choice of K> 1.1, in particular in the range of 1.5 to 1.85, a particularly efficient mixing of the biomass received in the container can be achieved.
Zweckmäßigerweise sind die Wellen symmetrisch bezüglich einer senkrecht zur ersten Behälterhalbierenden verlaufenden zweiten Behälterhalbierenden angeordnet. Die vorgeschlagene symmetrische Ausgestaltung ermöglicht eine besonders kostengünstige Herstellung der Haspelrührwerke. Es können baugleiche Haspelrührwerke verwendet werden.The shafts are expediently arranged symmetrically with respect to a second container bisecting line running perpendicular to the first container bisecting line. The proposed symmetrical design enables a particularly cost-effective production of the reel agitators. It can be used identical reel agitators.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist ein erstes Ende jeder Welle mit einem außerhalb des Behälters vorgesehenen Antrieb verbunden. Ein zweites Ende jeder Welle ist zweckmäßigerweise in einem an der Wand angebrachten ersten Lager aufgenommen. Ferner kann jede Welle etwa mittig in einem oder zwei weiteren Lager/n aufgenommen sein, welches mittels einer Stützeinrichtung gegen einen Behälterboden abgestützt ist. Die vorgeschlagene Konstruktion ist relativ einfach herstellbar. Sie ist robust und störunanfällig.According to a further embodiment, a first end of each shaft is connected to a drive provided outside the container. A second end of each shaft is conveniently received in a wall-mounted first bearing. Furthermore, each shaft can be accommodated approximately centrally in one or two further bearings, which is supported by means of a support device against a container bottom. The proposed construction is relatively easy to produce. It is robust and prone to interference.
Nach einer weiteren Ausgestaltung erstrecken sich von jeder Welle etwa senkrecht mehrere erste Rührarme. Ein minimaler Abstand zwischen einem freien ersten Ende eines ersten Rührarms und dem Behälterboden beträgt zweckmäßigerweise mehr als 25 cm, vorzugsweise mehr als 30 cm. Ferner können sich etwa senkrecht von jeder Welle zwischen einem der ersten Rührarme und der Wand zweite Rührarme erstrecken, wobei ein minimaler zweiter Abstand zwischen einem freien zweiten Ende eines zweiten Rührarms und dem Behälterboden größer als der erste Abstand ist. D. h. die zweiten Rührarme sind kürzer ausgebildet als die ersten Rührarme. Es kann damit im der Wand benachbarten Bereich mittels der Haspelrührwerke eine Durchmischung der Biomasse erreicht werden. Das Vorsehen von in ihrer Länge sich unterscheidenden ersten und zweiten Rührarmen trägt zu einer weiteren Verbesserung der Effizienz der Durchmischung mittels den Haspelrührwerken bei.According to a further embodiment, a plurality of first stirring arms extend approximately perpendicularly from each shaft. A minimum distance between a free first end of a first stirring arm and the container bottom is expediently more than 25 cm, preferably more than 30 cm. Further, approximately perpendicularly from each shaft, between one of the first stirring arms and the wall, second stirring arms may extend, wherein a minimum second distance between a free second end of a second stirring arm and the container bottom is greater than the first distance. Ie. the second stirring arms are shorter than the first stirring arms. It can thus be achieved by mixing the biomass in the area adjacent to the wall by means of reel agitators. The provision of first and second stirring arms differing in length contributes to a further improvement in the efficiency of mixing by means of the coiler agitators.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings. Show it:
In den Figuren weist ein allgemein mit dem Bezugszeichen
Anstelle der Decke
Im Behälter
Die Wellen
Zum Antrieb der ersten Welle
Mit den Elektromotoren
Wie insbesondere in Zusammensicht mit
Jedes Haspelrührwerk
In
Wegen der vorgeschlagenen Anordnung der Wellen
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Behältercontainer
- 22
- Wandwall
- 33
- Bodenground
- 44
- Deckeblanket
- 55
- Stützesupport
- 66
- erstes Haspelrührwerkfirst reel agitator
- 77
- zweites Haspelrührwerksecond reel agitator
- 88th
- erste Wellefirst wave
- 99
- zweite Wellesecond wave
- 1010
- erster Elektromotorfirst electric motor
- 1111
- zweiter Elektromotorsecond electric motor
- 1212
- erstes Lagerfirst camp
- 1313
- weiteres erstes Lageranother first camp
- 1414
- zweites Lagersecond camp
- 1515
- weiteres zweites Lageranother second camp
- 1616
- Stützeinrichtungsupport means
- 1717
- weitere Stützeinrichtungfurther support device
- 1818
- HorizontalgestängeHorizontal linkage
- 1919
- erster Rührarmfirst mixer
- 2020
- zweiter Rührarmsecond mixing arm
- AA
- erster Abschnittfirst section
- BB
- zweiter Abschnittsecond part
- ZZ
- Zylinderachsecylinder axis
- B1B1
- erste Behälterhalbierendefirst container bisector
- B2B2
- zweite Behälterhalbierendesecond container bisector
- AbFrom
- Abstanddistance
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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