DK201600142Y4 - Gasblandeanlæg - Google Patents

Abstract

Gasblandeanlæg til anvendelse i forbindelse med tanke til biogasreaktorer, hvori gasblandeanlægget omfatter: - en hovedpumpe med henholdsvis en sugeside og en indsprøjtningsside, hvor pumpen er arrangeret udenfor tanken, - et væskesugerør, der forbinder tankens indre med hovedpumpens sugeside, - et indsprøjtningsrør, der forbinder tankens indre med pumpens indsprøjtningsside, - et gasrør tilsluttet mellem indsprøjtningsrøret og en biogaskilde, hvor gasrøret er forbundet med indsprøjtningsrøret udenfor tanken.

Description

<¹θ> DANMARK <¹°> DK 2016 00142 Υ4 <¹²> BRUGSMODELSKRIFT

Registreret brugsmodel med prøvning

Patent- og

Varemærkestyrelsen (51)

Int.CI.: B 01 F 5/04(2006.01)

B 01 F 5/00 (2006.01)

B 01 F 5/10 (2006.01) B 01 F 5/02(2006.01)

B 01 F 3/08(2006.01) C 02 F 3/28(2006.01) (21) Ansøgningsnummer: BA 2016 00142 (22) Indleveringsdato: 2016-12-07 (24) Løbedag: 2012-09-28 (41) Aim. tilgængelig: 2016-12-07 (45) Registreringsdato: 2018-01-26 (45) Publiceringsdato: 2018-01-26 (67) Reg. er en forgrening fra europæisk pat. ans. nr.: 12780407.8 (73) Brugsmodelindehaver: Landia A/S, Industrivej 2, 6940 Lem St, Danmark (72) Frembringer: Steen Buhi Larsen, Ahlervej 14, Borris, 6900 Skjern, Danmark Poul Hjulmand, Kildebakken 60, 6940 Lem St, Danmark Kurt Tobier, Lyngvejen 5A, 6900 Skjern, Danmark (74) Fuldmægtig: Patrade A/S, Fredens Torv 3A, 8000 Århus C, Danmark (54) Benævnelse: Gasblandeanlæg (56) Relevante publikationer:

EP 0563434 A1 GB 2189237 A US 3271304 A1 US 5302082 A1 US 2245035 A1 (57) Sammendrag:

Gasblandeanlæg til anvendelse i forbindelse med tanke til biogasreaktorer, hvori gasblandeanlægget omfatter:

- en hovedpumpe med henholdsvis en sugeside og en indsprøjtningsside, hvor pumpen er arrangeret udenfor tanken,

- et væskesugerør, der forbinder tankens indre med hovedpumpens sugeside,

- et indsprøjtningsrør, der forbinder tankens indre med pumpens indsprøjtningsside,

- et gasrør tilsluttet mellem indsprøjtningsrøret og en biogaskilde, hvor gasrøret er forbundet med indsprøjtningsrøret udenfor tanken.

Fortsættes ...

DK 2016 00142 Y4

DK 2016 00142 Y4 i

Gasblandeanlæg

Frembringelsens område

Den foreliggende frembringelse angår et gasblandeanlæg til anvendelse i forbindelse med tanke til biogasreaktorer og forgasningsbeholdere i forbindelse med produktion af biogas.

Baggrund for frembringelsen

Produktion af biogas lavet af gødning, spildevandsslam og/eller organisk materiale bliver mere og mere populært, og på grund af mere forfinede teknikker er udbyttet ved at blive økonomisk interessant. Indenfor området findes der en række forskellige konstruktioner, som anvendes til at frembringe biogassen, hvor de fleste metoder omfatter lagring af udgangsmaterialet, dvs. gødningen og/eller organisk affald i reaktortanke eller lagertanke. I disse tanke overlades udgangsmaterialet til at gære, idet bakterier i materialet eller tilført materialet med vand vil nedbryde udgangsmaterialerne og under processen frembringe en betydelig mængde gas. Sædvanligvis opdeles processen i to hovedtyper af processer, benævnt aerobiske og anaerobiske processer, dvs. med eller uden tilstedeværelse eller tilførsel af ekstra ilt.

Det foreliggende frembringelse er egnet både til aerobiske og anaerobiske processer, men er særlig fordelagtig ved anvendelse i de anaerobiske processer.

Biogas består typisk af omkring 60% metan (CH₄), 37% kuldioxid (CO2) og 3% forskellige gasser, herunder brintsulfid (H₂S). Det er ønskeligt under processen at fremskaffe så meget ren metan (CH₄) som muligt.

Da gødning brugt som udgangsmateriale i biogasproduktion endvidere omfatter både væske og i det væsentlige faste partikler, er det nødvendigt at omrøre indholdet i en bioreaktortank for at tillade bakterierne at få adgang til alle overflader af udgangsmaterialet for at nedbryde materialet, hvilket på sin side producerer biogas. Af disse grunde er der tilvejebragt forskellige systemer for hele tiden at omrøre udgangsmaterialerne opbevaret i tankene for at optimere og fremskynde biogasproduktionsprocessen.

DK 2016 00142 Y4

Det er også kendt, se f.eks. DE102008046615, at behandle udgangsmaterialet for at øge biogasudbyttet og reducere reaktionstiden i reaktoren/forgasningsbeholderen. En udbredt behandling er hydrolyse, hvor de vanskeligt nedbrydelige komponenter af gødningen, såsom cellulose, hemicellulose, pektin og lignin (tilsammen kendt som lignocellulose), behandles. Hydrolyseprocessen nedbryder disse komponenter til enkle mono sakkarider, som bakterierne lettere og hurtigere forvandler til biogas. Hydrolysen kræver typisk yderligere processer, som på sin side er energiforbrugende og har en negativ påvirkning af det ekstra udbytte opnået ved processen. I DE 102008046615 er der tilvejebragt en speciel hydrolyseindretning, inde i hvilken en del af udgangsmaterialet behandles særligt for at hydrolysere denne del af materialet.

Fra GB2189237 kendes et gasblandeanlæg, der omfatter en pumpe forbundet med reaktor på sugesiden via et rør. Et biogasrør er tilsluttet pumpens indsprøjtningsside under anvendelse af en venturilignende indretning. Pumpen og biogastilførselsrøret er monteret på reaktorens udvendige side.

Formål med frembringelsen

Det er et formål med den foreliggende frembringelse yderligere at forbedre den kendte teknik ved at tilvejebringe forbedret blanding og behandling af de organiske materialer i udgangsmaterialerne, så biogasudbyttet øges og processen fremskyndes, alt sammen på samme tid.

Beskrivelse af frembringelsen

Den foreliggende opfindelse sikrer dette ved at tilvejebringe et gasblandeanlæg til anvendelse i forbindelse med tanke til biogasreaktorer, hvori gasblandeanlægget omfatter:

- en hovedpumpe med henholdsvis en sugeside og en indsprøjtningsside, hvor pumpen er arrangeret udenfor tanken, hvor pumpen er en pumpe af oprivertypen, omfattende midler til opskæring, neddeling eller oprivning af faste stoffer i væsken,

- et væskesugerør, der forbinder tankens indre med hovedpumpens sugeside,

- et indsprøjtningsrør, der forbinder tankens indre med pumpens indsprøjtningsside,

DK 2016 00142 Y4

- et gasrør tilsluttet mellem indsprøjtningsrøret og en biogaskilde, hvor gasrøret er forbundet med indsprøjtningsrøret udenfor tanken.

Frembringelsen tilvejebringer en række fordele ved dette anlæg, såsom ved udsugning af materialet i tanken, som frembringer biogassen inde i tanken under cirkulering af materialet gennem hovedpumpen, hvor det hovedsagligt væskeformige udgangsmateriale inde i tanken udkastes fra pumpen ved et højere tryk, hvorved indsprøjtning af materiale inde i tanken vil frembringe bevægelse i tankens indhold og derved tilvejebringe den omrøring, som er sammenlignelig med den omrøring, der skabes af vinger i den kendte teknik. Ved ganske enkelt at omrøre materialet uden redskaber inde i tanken, og især inde i en anaerobisk bioreaktor, er det ikke nødvendigt at tilgå tankens indre for at servicere, vedligeholde eller reparere udstyret, men alle reparationer kan udføres på tanken udefra på grund af gasblandeanlæggets konstruktion, hvor alene indsprøjtningsrøret og sugerøret er forbundet med det indre af tanken.

Ved yderligere at føre et gasrør til indsprøjtningsrøret vil det højere tryk i væsken på indsprøjtningssiden af pumpen suge gassen ind i væskestrømmen og derved blande den med den væske, der skal indsprøjtes i tanken. Det vil tilvejebringe et meget større volumen indsprøjtet væske/gas i tanken, sådan at hovedpumpens kapacitet overgås ved tilførsel af gas, hvorved et større volumen vil blive bragt i bevægelse inde i bioreaktortanken. Endvidere vil gassen, på grund af opdriften af gassen indeholdt i den indsprøjtede væske, perkolere mod tankens top, så den indsprøjtede blanding foruden at skabe en vandret cirkulation i væsken inde i tanken om en lodret akse derved også vil frembringe cirkulation om en vandret akse.

Denne tredimensionelle turbulens i væsken inde i bioreaktortanken vil sikre, at materialerne i udgangsmaterialet anvendt til nedbrydning og derved generering af biogas til enhver tid optimeres. Sædvanligvis vil temperaturen variere fra tankens top til tankens bund, men ved at arrangere gasblandeanlæg på passende steder med tilstrækkelig kapacitet er det muligt mere eller mindre at eliminere temperaturprofilet gennem væsken, sådan at der vil være optimale procesbetingelser på i det væsentlige alle niveauer i tanken.

DK 2016 00142 Y4

Ved endvidere at rotere væsken om en vandret akse, dvs. skabe ekstra turbulens ved indsprøjtning af gas foruden væskerne, opnås en yderligere fordel. Ved traditionel omrøring af materialet i tankene ved hjælp af vinger eller lignende vil der skabes et toplag af lette materialer, som hovedsagelig dækker den øverste flade af væsken og derved hæmmer biogassens udslip fra væsken. Den af boblerne skabte turbulens vil minimere eller helt eliminere denne virkning, sådan at en fri væskeoverflade vil være til stede på grund af at boblerne, der undslipper overfladen, frembringer cirkulation om den vandrette akse.

Det bør i denne sammenhæng betænkes, at udgangsmaterialet kan være sammensat af gødning fra stort set ethvert husdyr, og/eller gødningen kan være forsynet med yderligere organisk materiale, såsom græs, enhver type komprodukt, ensilerede afgrøder som f.eks. majs og lignende.

Endvidere kan spildevand eller slam fra spildevandsbehandlingsanlæg, fedtstoffer, biprodukter fra fødevarefremstillingsanlæg, organisk husholdningsaffald eller enhver anden form for affald eller slam indeholdende nedbrydeligt organisk materiale også anvendes som udgangsmateriale til generering af biogas.

Denne udførelsesform med opriverpumpetypen kombineret med indsprøjtningsrøret skaber en yderligere forbedret biogasreaktion.

Den foreliggende frembringelse i denne udførelsesform vil foruden at frembringe gasvæskeblandingen også skabe hydrolyse uden additiver, særligt udstyr og lignende.

I en yderligere fordelagtig udførelsesform for frembringelsen er gasrørets indløb i indsprøjtningsrøret i en venturiindretning arrangeret i indsprøjtningsrøret. En venturi er en kendt fysisk konstruktion, hvor f.eks. en væske føres gennem en dyse ind i et rum med større dimension end dysens, hvorved der skabes et undertryk omkring væskestrålen, hvilket undertryk i denne udførelsesform af frembringelsen anvendes til at indsuge gassen og blande den med væskestrålen. Ved passende dimensionering af

DK 2016 00142 Y4 venturien kan en stor mængde gas suges ind i væskestrålen og derved indsprøjtes i bioreaktortanken.

Venturieffekten er en strålevirkning, hvor fluidets hastighed, som ved en (luft-) tragt eller en tommelfinger på en haveslange, øges, når tværsnits arealet mindskes, hvor det statiske tryk tilsvarende falder. Ifølge fluiddynamikkens love må et fluids hastighed øges, når det passerer gennem en indsnævring for at tilfredsstille kontinuitetsprincippet, mens dets tryk må formindskes for at tilfredsstille princippet om konservering af mekanisk energi. Således vil enhver øgning i kinetisk energi, som et fluid må få på grund af dets øgede hastighed gennem en indsnævring, elimineres af et fald i trykket. En ligning for trykfald på grund af venturieffekten kan udledes af en kombination af Bemoullis princip og kontinuitetsligningen.

I en yderligere fordelagtigt udførelsesform for frembringelsen er indsprøjtningsrøret opstrøms for forbindelsen til gasrøret forsynet med et grenrør, hvilket grenrør er forsynet med et sekundært indsprøjtningsrør. I denne udførelsesform forudses, at den samme pumpe kan anvendes til at tilvejebringe væske med en forholdsvist højt tryk, både gennem et indsprøjtningsrør forbundet med et gasrør, sådan at gas blandes med væsken før den sprøjtes tilbage ind i tanken, og til en injektor, som indsprøjter væsken tilbage i tanken med et højere tryk, men uden gas. Denne udførelsesform er særlig fordelagtig i større tanke eller i tanke, hvor forholdsvis tunge udgangsmaterialer anvendes, idet væskens massefylde er større end massefylden af væske blandet med gas, sådan at i situationer, hvor der er behov for at anvende større kraft til at rotere og derved blande udgangsmaterialerne inde i bioreaktoren, kan de rene væskeinjektorer med fordel være arrangeret i tillæg til injektorer, der blander væsken med gas. Begge typer injektor anvender den samme pumpe.

I en yderligere fordelagtig udførelsesform er hovedpumpen en opriverpumpetype omfattende midler til opskæring, neddeling eller oprivning af faste stoffer i væsken. Som allerede nævnt herover øger dette i høj grad biogasproduktionen, og samtidig sænkes procestiden sådan, at mere gas kan udvikles af samme mængde biologisk udgangsmateriale og hurtigere. Ved at oprive de faste stoffer i udgangsmaterialet vil bakterierne umiddelbart få en meget større tilgængelig overflade at angribe på.

DK 2016 00142 Y4

Samtidig bliver materialet inde i tanken mere homogent, hvorved der opnås en bedre opblanding og turbulens i tanken, sådan at der opnås endda kortere reaktionstider.

Denne udførelsesform med opriverpumpetypen kombineret med indsprøjtningsrøret omfattende en kombineret venturiindretning skaber en yderligere forbedret biogasreaktion.

Efterhånden som væsken passerer venturiindretningen og udsættes for den forholdsvis dramatiske trykændring, vil en del af brintsulfidet og CO₂ blive nedbrudt/revet itu, og en kemisk transformation til SO₂ og CkU vil forekomme. Test med fremgangsmåden vil derfor indikere, at biogassens metanindhold vil typisk øges fra de 60% nævnt herover til mere end 65% ved at gå gennem venturien. Ved yderligere blanding og neddeling af faste stoffer i væsken og derved frembringelse af en væske indeholdende finere partikler vil trykfaldet i venturien yderligere øges, og derved øges oplivningen af brintsulfidet. Ved nedbrydningsprocessen i opriverpumpen såvel som i venturien frigøres mere kulstof, der kommer fra det indre af cellerne, som rives i stykker, både under oplivningen og under passage af venturien, på grund af den store trykforskel. Denne celleødelæggelsesproces er også kendt som hydrolyse, som allerede omtalt i indledningen. Det yderligere frigjorte kulstof anvendes ved dannelse af CkU metan, som er den ønskede gas i biogasproduktionsprocessen.

Den foreliggende frembringelse i denne udførelsesform vil foruden at frembringe gasvæskeblandingen også tilvejebringe hydrolyse uden additiver, særligt udstyr og lignende.

I en yderligere fordelagtig udførelsesform har indsprøjtningsrørets diameter i mindst et afsnit af røret en indvendig dimension på 60-100 mm. Test har vist, at der for typiske tankstørrelser anvendt i bioreaktorer er en optimal størrelse på indsprøjtningsrøret, som er en balance mellem hvor meget væske og hvor meget gas, der skal indsprøjtes i tanken for at skabe optimale reaktionsbetingelser for bioreaktoren inde i tanken. Med en typisk indre diameter på 60-100 mm i injektoren vil der opnås optimale reaktionsbetingelser. I denne sammenhæng bør det imidlertid nævnes, at en mængde andre faktorer også har indflydelse på disse forhold, såsom tankens indhold,

DK 2016 00142 Y4 bestanddele af udgangsmaterialet anvendt i bioreaktorprocessen, pumpens størrelse, tankens størrelse, temperaturen både inde i og uden for tanken. For eksempel for normale tanke, dvs. tanke op til en diameter på omkring 4-50 m er følgende forhold relevante: under brug af en 10 til 20 kW pumpe af Landia Chopper-typen bør diameteren vælges til mellem 60 og 70 mm, for 20-30 kW bør diameteren være 70-85 mm, og for 30-40 kW pumper bør diameteren være 85-100 mm. For større tanke og/eller større pumper bør diameteren dimensioneres tilsvarende, og yderligere bør antallet af gasblandeanlæg også justeres.

I en yderlige fordelagtig udførelsesform er sugerøret under brug arrangeret under indsprøjtningsrøret. På denne måde forudses det, at sugerøret ikke trækker gasholdig væske ind i pumpen, hvilket kunne øge problemer med kavitation m.m. i pumpen som sådan og derved sænke pumpens effektivitet. Også ved opsugning af væsken fra tankens bund øges den lodrette rotation af materialet i tanken yderligere, sådan at dette, foruden turbulensen skabt af boblerne, som perkolerer mod tankens top, yderligere forstærkes ved sugerørets sugning.

Yderligere udførelsesformer, hvor indsprøjtningsrøret, i det mindste den del af røret, som under brug rager ind i tanken, er arrangeret i en vinkel i forhold til siden af tankens væg, hvor denne vinkel er valgt mellem 15° og 40°, og hvor indsprøjtningsrøret under brug og i forhold til tankens væg er arrangeret i en vinkel, som er forskellig fra den vinkel, under hvilken sugerøret eller i det mindste den del af sugerøret, som rager ind i tanken, er arrangeret i forhold til tankens væg, giver også betydelige fordele.

Med disse arrangementer opnås optimal cirkulation i tre dimensioner inde i tanken.

Når apparatet ifølge frembringelsen anvendes opnås en øgning i gasudbyttet fra en biogasreaktortank, hvori en eller flere gasblandeanlæg som omhandlet herover er installeret i forudbestemt afstand fra bunden af reaktortanken, hvor indsprøjtningsrørene er arrangeret til indsprøjtning af en gas/væske blanding i tanken under en skrå vinkel i forhold til reaktortankens væg, hvorved væsken i tanken

DK 2016 00142 Y4 omrøres, hvor gasrøret anvender reservoiret af biogas over væskens overflade inde i tanken som gaskilde, hvilket tillader gassen at perkolere op gennem væsken.

Især den udførelsesform, hvor enzymer indføres i væsken ved hjælp af midler arrangeret i indretningen før væske-gasblandingen indsprøjtes i tanken, er fordelagtig. Blanding i venturiindretningen og indsprøjtning i tanken skaber en stærkt turbulent situation, hvor enzymerne bliver effektivt og i det væsentlige jævnt fordelt i blandingen. Efterhånden som blandingen indføres i tanken vil enzymerne bliver effektivt blandet med tankens indhold og yderligere forbedre biogasproduktionen.

Apparatets fordele giver mulighed for yderligere udførelsesformer, hvor et undertryk i sugerørene og overtrykket i indsprøjtningsrøret får væsken inde i tanken til at rotere i et vandret plan og cirkulere i et lodret plan, og hvor en flerhed af gasblandeanlæg er arrangeret langs periferien af bioreaktoren i et eller flere niveauer i forhold til tankens bund, som allerede omtalt herover.

Beskrivelse af tegningen

Frembringelsen vil nu blive forklaret under henvisning til den medfølgende tegning, hvori fig. 1 viser skematisk frembringelsens principper, fig.2 viser en enkel afbildning af et tværsnit af tanken, fig. 3 viser et lodret tværsnit af strømningen, fig. 4 viser et anlæg med en flerhed af indretninger, fig. 5 viser et nærbillede af et afsnit af en tankvæg med et gasblandeanlæg, fig. 6 et tværsnit gennem et indsprøjtningsrør, fig. 7 viser indsprøjtningsrøret, tabel 1 viser forskellige sammenligningsdata relaterende til processen.

Detaljeret beskrivelse af frembringelsen

Generelt, som skematisk vist i fig. 1, er frembringelsen rettet mod et gasblandeanlæg 5 til anvendelse i forbindelse med tanke til biogasreaktorer 1, hvori gasblandeanlægget omfatter:

DK 2016 00142 Y4

- en hovedpumpe 8 med henholdsvis en sugeside og en indsprøjtningsside, hvor pumpen 8 er arrangeret udenfor tanken 1,

- et væskesugerør 6, der forbinder tankens 1 indre med hovedpumpens 8 sugeside,

- et indsprøjtningsrør 7, der forbinder tankens indre med pumpens indsprøjtningsside,

- et gasrør 10 tilsluttet mellem indsprøjtningsrøret 7 og en biogaskilde 9, hvor gasrøret 10 er forbundet med indsprøjtningsrøret 7 udenfor tanken 1.

I fig. 1 vises skematisk frembringelsens principper. En biogasreaktor 1 set delvist i tværsnit fyldes med en væske indeholdende udgangsmateriale til generering af biogas, hovedsagelig metan. Biogasreaktoren 1 er af den anaerobiske type, idet et låg 2 er tilvejebragt på reaktoren, sådan at biogas genereret af væsken 4 opsamles i toppen af bioreaktoren. I bioreaktorens væg 3 er arrangeret et gasblandeanlæg 5 ifølge den foreliggende frembringelse. Gasblandeanlægget 5 omfatter et sugerør 6, et indsprøjtningsrør 7 og en pumpe 8. Sugerøret 6 er tilsluttet pumpens sugeside og indsprøjtningsrøret 7 er tilsluttet pumpens 8 afgangsside. Når pumpens aktiveres, vil væske indbefattende udgangsmateriale 4 suges ind i sugerøret 6 gennem pumpen 8 og udkastes tilbage til bioreaktortanken 1 med et større tryk. Mellem pumpen 8 og indsprøjtningsrørets 7 dyse er et gasrør 10 tilsluttet indsprøjtningsrøret 7. I denne udførelsesform er gasrøret 10 ved sin modsatte ende forbundet med gassen 9 genereret ind i biogasreaktoren 1, sådan at gassen recirkuleres fra gasreservoiret 9 gennem gasrøret 10 og injektoren 7 mod bunden af væsken og udgangsmaterialet 4 indeholdt i bioreaktortanken 1. På denne måde cirkuleres den samme gas gennem udgangsmaterialet og væsken et antal gange. Det kan imidlertid også tænkes, at gaskilden for eksempel kan være fra en tilstødende bioreaktortank på et andet trin i processen eller en helt anden slags gaskilde.

Når pumpen 8 aktiveres, vil den skabe en strøm angivet med pilen 11, idet væsken og udgangsmaterialet indeholdt i bioreaktoren vil blive suge mod sugerøret 6 på grund af undertrykket skabt af pumpen 8. Pumpen vil frembringe et større tryk og igen indsprøjte væsken, der indeholder udgangsmateriale, i bioreaktoren Under materialets og væskens passage gennem pumpen vil en venturiindretning, som beskrives nærmere med henvisning til fig. 6, få gas til at blandes med højtryksvæsken, før den indsprøjtes i bioreaktortanken. Efterhånden som gas/væske/materiale indføres i tanken, vil gassen

DK 2016 00142 Y4 ίο være tilbøjelig til at perkolere og på grund af sin opdrift bevæge sig mod overfladen som angivet med pilene 12.

Foruden de allerede herover beskrevne træk ved gasblandeanlægget er gasblandeanlægget yderligere forsynet med ventiler 13, 14, 15, der gør det muligt selektivt at aflukke sugerøret 6 med ventil 13, indsprøjtningsrøret 7 med ventil 14 og/eller gasrøret 10 med ventil 15. På denne måde bliver det muligt at servicere og udskifte defekte dele uden at være nødt til at tømme og rense tanken før der fås adgang til de midler, som er nødvendige for at skabe strømningerne angivet med pilene 11, 12.

Idet der nu ses på fig. 2 vises en enkel afbildning som et tværsnit af tanken, hvor pilene 16 angiver strømmen i tanken skabt af indsprøjtningsrøret 7. I denne udførelsesform anvendes en enkelt gasblandeanlæg 5 til at skabe cirkulation i det væsentlige i hele tanken, hvor imod det i større tankanlæg vil være nødvendigt at anvende flere anlæg, som vist i fig. 4. Strømningen set fra oven i fig. 2 er vist i lodret tværsnit i fig. 3, og det er tydeligt, at i det væsentlige hele rumfanget inde i tanken 1 omrøres af anlægget 5. Som vist med pilene 16 i kombination med strømningsillustrationen fra fig. 2 er det klart, at i det væsentlige hele rumfanget omrøres af anlægget 5.

For større tanke kan det som vist med henvisning til fig. 4 være nødvendigt at installere flere indretninger, i dette tilfælde tre gasblandeanlæg 5, 5’, 5”. Indsprøjtningsrørene 7 er arrangeret i en vinkel i forhold til tankens 3 væg, sådan at en cirkulær strømning svarende til den med henvisning til fig. 2, se pil 16, viste og beskrevne strømning vil følge deraf.

I venstre del af fig. 4 er vist et tværsnit gennem tanken, hvor det kan ses, at yderligere gasinjektorer 17’, 17” er arrangeret tilsluttet gasrøret 10. På grund af tankens større dimensioner bliver det på den måde muligt effektivt at eksponere en stor del af udgangsmaterialet i væsken for gassen og derved øge biogasudbyttet.

Tanken vist i fig. 4 repræsenterer en stor tank. I disse tanke vil omrøring eller cirkulering af tankens indhold, det være ved hjælp af den opfinderiske

DK 2016 00142 Y4 π

gasblandeindretning eller med traditionelle vingeorganer, skabe en ophobning af faste stoffer, typisk sand og lignende, i et midterparti af tanken på bunden. Med tiden kan denne bunke få et betydeligt volumen, resulterende i begrænsning af tankens effektive volumen. Derfor kan der i disse tanktyper være tilvejebragt et sedimenttømnings system 30, 31, 32. Systemet omfatter en bundventil 30, et rør 31 og en pumpe 32.

I mindre tanke vil rotationen af materialet inde i tanken minimere eller helt eliminere opbygning af sediment.

I fig. 5 er vist et nærbillede af et afsnit af en tankvæg 3, hvori en gasblandeinstallation 5 ifølge frembringelsen er arrangeret. Gasrøret 10 tilfører gas til to injektorer 7’. Pumpen 8 kan med fordel være af neddeler- eller oprivertype, som er tilgængelig hos Landia, Danmark. Når sugerøret 6 suger væske og udgangsmateriale fra tankens nedre område og ind i pumpen 8, vil opriverne eller neddelerne monteret i pumpen 8 neddele, finhakke og/eller opskære fast materiale i den væskeblanding, som er udtrukket gennem sugerøret fra tanken. Idet denne blanding pumpes videre gennem indsprøjtningsdysen og blandes med gas indsprøjtes en mere homogen væske indeholdende forholdsvis fine partikler i væsken i tanken. På grund af det skrå arrangement af indsprøjtningsdysen 7’ if forhold til tankens væg 3 (typisk mellem 5° og 25°), forårsager denne indsprøjtning en rotation som vist i fig. 2. Indsprøjtningsrørene 7’ er forsynet med en venturiindretning, som det vil blive forklaret nærmere med henvisning til fig. 6. Venturiindretningen gør det muligt at blande gas i væsken indeholdende neddelte eller finthakkede partikler i forbindelse med indsprøjtningsrørene 7’. Den nedre indsprøjtningsdyse 7 omfatter ikke en venturiindretning, og derfor vil væsken indsprøjtet gennem dysen 7 kun forårsage, at udgangsmaterialet bliver fint oprevet på grund af dets passage gennem pumpen 8, og på grund den indsprøjtede væskes inerti vil væsken i tanken blive bragt til at rotere.

Da væsken indeholdende finthakkede og/eller neddelte partikler endvidere passerer gennem venturien, vil trykforskellen yderligere sønderdele partiklerne og endda oprive cellestrukturen (hydrolyse). I denne proces blotlægges/tilvejebringes mere kulstof til generering af CH₄. Som følge heraf vil begge indsprøjtningsrør 7, 7’ indsprøjte en

DK 2016 00142 Y4 blanding af væske indeholdende neddelt eller finthakket udgangsmateriale, der sædvanligvis kommer fra organisk affald, som forklaret i beskrivelsens indledning, og recirkuleret biogas.

Idet der nu ses på fig. 6 vises et tværsnit gennem et indsprøjtningsrør 7. Gasrøret 10 er tilsluttet et blandekammer 20. Tilstødende og opstrøms for blandekammeret er arrangeret en dyse 21, hvor dysen har en åbning eller munding 22, som er mindre end tværsnittet vinkelret på strømningsretningen angivet med pilen 23, sådan at når den neddelte væske tvinges fra pumpen gennem indsprøjtningsrøret 7, vil der opstå en venturieffekt i blandekammeret 20 på grund af det lavere tryk, som væsken ved passage af mundingen 22 i dysen 21 udsættes for. Det lavere tryk/undertryk vil suge gas fra gasrøret 10 og ind i væskestrømmen, som vil blive blandet med gas gennem ejektorrøret 24. Efter ejektorrøret er arrangeret en ventil 14, som kan afbryde væskeforbindelsen mellem tankens indre og tankens ydre. Ejektorrøret er forbundet med et overgangsrør 26, som i denne udførelsesform har et konisk tværsnit, sådan at trykket i væsken mindskes. Placeret over overgangsrøret 26 findes et monteringsrør 27, der omfatter flanger 28. Monteringsrøret 27 vil under brug blive indført og svarer til tykkelsen af tankens væg, og diameteren svarer til hullet, som er lavet i tankens væg, og flangerne 28 anvendes til at montere indsprøjtningsrøret 7 på tankens væg. Ved indsprøjtningsrørets distale ende er arrangeret en diffusor 29, som indfører den med gas blandede væskeblanding til væsken indeholdt i tanken og skaber turbulens/rotation i væsken lagret i tanken, som beskrevet herover.

I fig. 7 er indsprøjtningsrøret vist som beskrevet herover.

I tabel 1 er vist resultatet af test foretaget med systemet. Søjle A repræsenterer væskestrømmen i kombination med det gasvolumen, som er indført i væskestrømmen ved hjælp af den i blandekammeret 20 frembragte venturi (se fig. 6). Det volumen, som pumpen af sig selv er i stand til at indsprøjte i tanken, er repræsenteret med søjle B. Som det ses er voluminet, når gas kombineres med væske, væsentligt større end væske alene ved samme energiforbrug, og derfor viser den, at pumpens effektivitet øges meget, når gas tilføres væsken, sådan at en større kraft til skabelse af turbulensen

DK 2016 00142 Y4 inde i tanken frembringes med en mindre pumpe end, hvad der ville være muligt med pumpen alene uden gasblanding.

Frembringelsen tilvejebringer derfor mere volumen med mindre energi, hvilket på sin 5 side skaber bedre turbulens/cirkulation inde i tanken, og ved samtidig at føre udgangsmaterialet sammen med væsken gennem en neddeler- eller opriverpumpe og venturiindretningen skabes hydrolyse, sådan at bakterierne inde i tanken får en meget større overflade at angribe, så der derved produceres mere biogas hurtigere. Endvidere viser test klart, at udbyttet øges på grund af recirkulation af biogassen gennem tanken, som det er muligt med gasblandeanlægget ifølge foreliggende frembringelse.

Frembringelsen er herover blevet forklaret med henvisning til specifikke udførelsesformer, men frembringelsen er kun begrænset af omfanget af de vedføjede krav.

DK 2016 00142 Y4

Claims (8)

1. KRAV

   1. Gasblandeanlæg (5) til anvendelse i forbindelse med tanke til biogasreaktorer (1), hvori gasblandeanlægget omfatter:

   - en hovedpumpe (8) med henholdsvis en sugeside og en indsprøjtningsside, hvor pumpen (8) er arrangeret udenfor tanken (1), hvor pumpen (8) er en opriver- eller opskærepumpe, omfattende midler til opskæring, neddeling eller oprivning af faste stoffer i væsken, så der derved tilvejebringes en meget større angreb s overflade for bakterier, og endvidere at materialet inde i tanken bliver meget mere homogent, hvorved der opnås en bedre opblanding og turbulens i tanken, sådan at der opnås endda kortere reaktionstider,

   - et væskesugerør (6), der forbinder tankens (1) indre med hovedpumpens (8) sugeside, et indsprøjtningsrør (7), der forbinder tankens indre med pumpens indsprøjtningsside, hvori indsprøjtningsrøret, i det mindste den del af røret, som under brug rager ind i tanken, er arrangeret i en vinkel i forhold til siden af tankens væg, hvor denne vinkel er valgt mellem 15° og 40°,

   - et gasrør (10) tilsluttet mellem indsprøjtningsrøret (7) og en biogaskilde (9), hvor gasrøret (10) er forbundet med indsprøjtningsrøret (7) udenfor tanken (1).
2. 2. Gasblandeanlæg ifølge krav 1, hvori gasrørenes indløb i indsprøjtningsrøret er i en venturiindretning arrangeret i indsprøjtningsrøret.
3. 3. Gasblandeanlæg ifølge krav 1 eller 2, hvori indsprøjtningsrøret opstrøms for forbindelsen til gasrøret er forsynet med et grenrør, hvilket grenrør er forsynet med et sekundært indsprøjtningsrør.
4. 4. Gasblandeanlæg ifølge krav 1 eller 2, hvori indsprøjtningsrørets diameter i mindst et afsnit af røret har en indvendig dimension på 60 - 100 mm.

   DK 2016 00142 Y4
5. 5. Gasblandeanlæg ifølge krav 1, hvori indsprøjtningsrøret under brug og i forhold til tankens væg er arrangeret i en vinkel, som er forskellig fra den vinkel, under hvilken sugerøret eller i det mindste den del af sugerøret, som rager ind i tanken, er arrangeret i forhold til tankens væg.
6. 6. Gasblandeanlæg ifølge krav 1 eller 2, hvori sugerøret under brug er arrangeret under indsprøj tning srøret.
7. 7. Gasblandeanlæg ifølge krav 1, hvori indsprøjtningsrøret har en længdeakse, og hvor 10 indsprøjtningsrøret omfatter en dyse med en åbning, hvor åbningen har en første diameter forbundet med et blandekammer, hvor blandekammeret i det mindste i ét tværsnit vinkelret på længdeaksen har en diameter, som er større end den første diameter, hvor blandekammeret er tilsluttet et ejektorrør, som på sin side er tilsluttet et overgangsrørafsnit, hvilket afsnit er konisk og har sin mindste diameter tilstødende

   15 ejektorrøret, og hvor en diffusor valgfrit er arrangeret i den modsatte ende af overgangsrøret.
8. 8. Apparat ifølge ethvert foregående krav, hvori der findes midler til at indsprøjte et enzym i væsken i sugerøret eller indsprøjte enzymet i fluidstrømmen i

   20 venturiindretningen.

   DK 2016 00142 Y4

   DK 2016 00142 Y4

   DK 2016 00142 Y4

   DK 2016 00142 Y4

   Ra · a ^!

   DK 2016 00142 Y4

   DK 2016 00142 Y4

   V/f 14

   DK 2016 00142 Y4

   Tankdybde Bchä I [erliefe Tank depth Prolbndeur de jösse Motareiiekl Nennleistung Power rating Puissance Moieiir Pumpetype Pumpentyp Pump type Modele de pompe Pumpeydelse Förde ist rum Discharge rate [Jébi! Spttlemængde Spülmenge Flush flaw Quaniité de lavage Luftmængde Lultinenge Drafted air quantity Qnamiié (fair aspire Η i\n\i DG-i. MPTK-J o Q-q q Min. - Max. ni kW - ni’ li in’/Is Nurd, I.5-3.5 3.0 80 75 ISO - 145 105-70 i.5-4.5 4.0 80 iOO 235-IS? 155 -85 1.5-5.5 5,5 St! i 00 270 -200 170 - 100 1.5-ri.? 7,5 i 05 155 555-270 200 - 115 1.5 - ri.? i 1.0 !05 145 370 -29? 225- 150 i .5 - ri.5 15.0 105 165 455 -36? 290 - 200 l .5 - 6.5 18.5 10? 185 510-415 325 - 230 1,5 - 4.5 7.5 105 ISO 455 -310 275- I3O 1.5-6,5 1 14.1 105 215 565-415 350-205 1.5-6.5 15.0 105 IS? 600 -440 415-255 1.5 -6.5 18.5 105 275 735 -575 460-300