EP2370562A2 - Method for reducing methane slack when starting and stopping biogas fermenters and biogas system for carrying out the method - Google Patents

Method for reducing methane slack when starting and stopping biogas fermenters and biogas system for carrying out the method

Info

Publication number
EP2370562A2
EP2370562A2 EP09795366A EP09795366A EP2370562A2 EP 2370562 A2 EP2370562 A2 EP 2370562A2 EP 09795366 A EP09795366 A EP 09795366A EP 09795366 A EP09795366 A EP 09795366A EP 2370562 A2 EP2370562 A2 EP 2370562A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
biogas
gas
fermenter
methane
line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09795366A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Peter Lutz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bekon Energy Technologies GmbH and Co KG
Original Assignee
Bekon Energy Technologies GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bekon Energy Technologies GmbH and Co KG filed Critical Bekon Energy Technologies GmbH and Co KG
Publication of EP2370562A2 publication Critical patent/EP2370562A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L3/00Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
    • C10L3/06Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
    • C10L3/08Production of synthetic natural gas
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/04Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing gas, e.g. biogas
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/16Solid state fermenters, e.g. for koji production
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/36Means for collection or storage of gas; Gas holders
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M29/00Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/24Recirculation of gas
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/30Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration
    • C12M41/34Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration of gas
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M47/00Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
    • C12M47/18Gas cleaning, e.g. scrubbers; Separation of different gases
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P5/00Preparation of hydrocarbons or halogenated hydrocarbons
    • C12P5/02Preparation of hydrocarbons or halogenated hydrocarbons acyclic
    • C12P5/023Methane
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Definitions

  • the invention relates to a method for reducing methane slip in the operation of biogas plants with at least one biogas fermenter.
  • dry fermentation makes it possible to methanize pourable biomass from agriculture, from biofouling and communal care areas, without transferring the materials into a pumpable, liquid substrate. It can be fermented biomasses with up to 50% dry matter content. This dry fermentation process is described for example in EP 0 934 998.
  • the material to be fermented is not stirred into a liquid phase, as is the case, for example, with the liquid fermentation of biowaste.
  • the fermentation substrate introduced into the fermenter is kept constantly moist by withdrawing the percolate from the fermenter bottom and re-spraying it over the biomass. This ensures optimal living conditions for the bacteria.
  • temperature can be regulated during recirculation of the percolate, and it is possible to add additives for process optimization.
  • a bioreactor or a fermenter in the form of a prefabricated garage is known, which is operated according to the principle of dry fermentation in the so-called batch process.
  • the fermentation substrate is filled with wheel loaders in the fermenter.
  • the garage-shaped fermentation tank is closed with a gas-tight door.
  • the biomass is fermented under exclusion of air, there is no further mixing and it is fed to any additional material.
  • the percolate seeping out of the fermentation material is drawn off via a drainage channel, stored temporarily in a tank and sprayed to moisten again over the fermentation substrate, the fermentation process takes place in the mesophilic temperature range 34-37 0 C instead, the tempering is carried out by means of a floor and wall heating.
  • the resulting biogas can be used in a combined heat and power plant to generate electricity and heat.
  • several fermentation tanks are operated at different times in the dry fermentation plant.
  • the fermenter room is completely emptied and then refilled.
  • the fermented substrate is supplied to a post-composting, so that a conventional compost comparable organic fertilizer is produced.
  • the individual fermenters Due to the batch mode, the individual fermenters have to be switched off from time to time. h the biogas production must be stopped, the fermented biomass must be removed from the respective fermenter and fresh biomass must be filled into the fermenter and the biogas production must be resumed
  • the methane content in the biogas produced so low and the shares Carbon dioxide and nitrogen are so high that immediate use of the biogas in a CHP is not possible.
  • the addition to already running in batch mode parallel fermenters is not possible because the quality of the biogas produced in the fresh fermenter fermentator is too bad and would lead to the fact that the quality of the total gas flow would not be sufficient to in a CHP to be used.
  • a method for the use of methanhal- tiger biogas in which the biogas is split by a gas treatment facility in a partial flow with high methane content and in a partial flow with low methane content.
  • the substream with a high methane content is fed into a gas engine as fuel and the substream with a low methane content is returned to the biogas producing process.
  • the methane content in the gas mixture escaping from the biogas fermenter increases over a period of a few hours until it is high enough for the biogas produced to be supplied to its intended use. Instead of flaring off the gas mixture with too little methane anion or emitting it directly to the environment, it is fed to a gas treatment facility. Be in the gas treatment facility Non-methane components of the gas mixture partially separated and the remaining gas mixture with a higher proportion of methane is returned as long as back to the B ⁇ ogasfeimenter until the Methaneantei! is high enough
  • FIG. 1 schematically shows a first embodiment of the present invention a biogas fermenter
  • FIG. 2 shows schematically a second embodiment of the invention with a biogas fermenter
  • FIGS. 3 to 5 show different phases of starting up a biogas fermenter loaded with fresh biomass
  • Fig. 6 to 14 are schematic representations of a third embodiment of the invention with a plurality of parallel operated biogas fermenters in different operating conditions.
  • FIG. 1 shows a basic first embodiment of a biogas plant according to the present invention with a single fermenter 2, the fermenter 2 is cuboid and has approximately the construction of a final garage. Via a loading and unloading opening 4, which extends over one of the end faces of the cuboid fermenter 2, biomass 8 can be filled into the fermenter 2 by means of a wheel loader and removed again.
  • the fermenter 2 further comprises a biogas outlet 8, which is connected to the input of a gas treatment device 20.
  • the output of the gas treatment device 20 is connected to a biogas line 12, which ends in a three-way valve 13.
  • the three-way valve 13 is via a biogas return line 14 with a gas inlet 16 in the biogas fermenter 2 and with a Biogasverêts- or Biogas kauungs- device 18, z. B. a CHP, connectable.
  • the gas inlet 16 opens into the bottom region of the biogas fermenter 2.
  • a measuring and control device 22 is connected to a measuring sensor 32 for detecting the methane concentration at the outlet of the gas conditioning device 20 and to the three-way valve 13.
  • the quality of the biogas produced is increased by means of pressurized water washing, filters or membranes, in which non-methane constituents, in particular carbon dioxide, are partly separated. This increases the methane concentration in the gas mixture at the outlet of the gas treatment device 20. The separated non-methane components are discharged via an exhaust 25 to the environment.
  • the fresh biomass 6 When starting up the biogas fermenter 2 loaded with fresh biomass, the fresh biomass 6 is sprayed with percolate and there is very little biogas in the biogas fermenter 2.
  • the gas mixture escaping from the biogas fermenter 2 via the biogas outlet 8 is treated with methane in the gas treatment device 20 concentrated.
  • the three-way valve 13 is switched by the measuring and control device 22 so that the output of the gas treatment device 20 connected to the biogas return line 14 is.
  • the biogas with insufficient methane content on the biogas return line 14 and the gas inlet 16 back into the biogas fermenter 2.
  • the biogas Only when the methane concentration in the biogas at the output of the biogas upgrading device 20 via is the limit C M0 , the biogas is fed via the three-way valve 13 to the CHP 18. In this way the so-called methane slip is reduced,
  • FIGS 2 to 4 Corresponding components are provided with identical reference numerals. With the exception of the three-way valve 13, all components of the first embodiment are also present in the second embodiment
  • the three-way valve is replaced in the second embodiment of the invention by an arrangement of three valves 10-1, 10-2 and 10-3.
  • a biogas / exhaust gas line 11 branches off after the gas delivery device 24.
  • the valve 10-1 is arranged in the biogas line 12 in front of the CHP 18.
  • the valve 10-2 is arranged in the biogas return line 14.
  • the valve 10-3 is arranged in the biogas / exhaust gas line 11.
  • the biogas / exhaust pipe 11 opens into an exhaust stack 19th
  • the fermenter 2 comprises a purge gas inlet 16 'which, in contrast to the gas inlet 16, opens in the ceiling region of the biogas fermenter 2.
  • the purge gas inlet 16 ' is connected via valves 10 with an exhaust pipe 26 or a fresh air line 28.
  • an exhaust fan 27 is arranged, by means of which exhaust gas can be pumped into the fermenter 2.
  • a fresh air blower 29 is arranged for sucking in fresh air from the environment.
  • About the exhaust pipe 26 is carbon dioxide-containing exhaust gas as purge gas and the fresh air line 28 fresh air is fed into the fermenter 2.
  • the valves 10 in the exhaust pipe 26 and the fresh air line 28 are connected to the measuring and control device 22 and are opened or closed by them.
  • the measuring and control device 22 is connected in addition to the measuring sensor 32 for methane concentration with a sensor 34 for detecting the carbon dioxide concentration and with a Meßurier 36 for detecting the gas flow rate. Both the sensor 34 as well as the measuring sensor 36 are also arranged at the outlet of the gas treatment device 20
  • FIGS. 3 to 5 different phases of the startup of the biogas fermenter 2 loaded with fresh biomass 6 are shown, with active
  • FIG. 3 shows the first phase of the startup of the biogas fermenter 2 charged with fresh biomass 2.
  • Be and discharge opening 4 is closed, the connection between biogas outlet 8 and exhaust gas chimney 19 via the biogas / exhaust gas line 11 is switched through.
  • the biogas upgrading device 20 is not active in this phase and merely passes the gas mixture through.
  • the measuring and control device 22 opens the valve 10 in the exhaust gas line 26 so that the exhaust gas containing carbon dioxide is pumped into the biogas fermenter 2 until the carbon dioxide concentration detected by the second measuring sensor 34 reaches or exceeds an upper limit value C KDO at the outlet of the inactive gas-conditioning device 20.
  • the methane concentration at the outlet of the inactive gas-conditioning device 20 is detected by the measuring sensor 32 reaches or exceeds the detected methane concentration a lower one
  • the gas treatment device 20 is activated, the valve 10-3 is closed and the valve 10-2 is opened, so that in the gas treatment device with respect to methane on concentrated gas mixture via the biogas return line 14 and the gas inlet 16 back into the biogas fermenter 2 becomes
  • FIGS. 6 to 14 show a third embodiment of the present invention in which three fermenters 2-1, 2-2 and 2-3 are used in parallel to biogas production. Corresponding components are provided with the same reference numerals.
  • each of the three fermenters 2-1, 2-2, 2-3 is provided with a purge gas inlet 16'-1, 16'-2 and 16'-3 and with a gas inlet 16-1, Provided 16-2 and 16-3, each of which can be shut off with a valve 10.
  • the three purge gas inlets 16 ! -i are combined to form a common purge gas inlet 42.
  • In the common purge gas inlet 42 opens an exhaust gas line 26 and a fresh air line 28, each of which can be shut off by a valve 10.
  • the purge gas inlets 16-i and 16'-i can also be combined to a Spülgaseiniass - not shown.
  • Each of the three fermenters 2-1, 2-2, 2-3 is provided with a Biogasauslass 8-1, 8-2 and 8-3, which are each shut off with a valve 10.
  • the individual biogas outlets 3-i are combined after the valves 10 into a common biogas line 12, which flows into a CHP 18 as a biogas consumer.
  • Between the valves 10 and the biogas fermenter 2-i branches from the Biogasauslässen 8-i each have a partial biogas / exhaust gas line 40-1, 40-2 and 40-3 from which can be shut off by a valve 10 and after the Valves 10 are combined to form a common biogas / exhaust gas line 40.
  • the biogas / exhaust line 40 is connected to the inlet of a gas treatment device 20, the outlet of which is connected to a gas delivery device 24.
  • the gas delivery device 24 opens into a four-way valve 30 which is switched by means of a control device 22.
  • the other valves 10 are actuated by the control device 22, even if this is not explicitly shown in Figures 6 to 14.
  • the biogas / exhaust gas line 40 leads to an exhaust gas chimney 19.
  • a biogas return line 14 branches off into the gas intakes 16-i of the individual biogas fermenters 2-i From the From the Vierwegevenfil 30 branches a Biogaszu 1900- sion 38, which opens into the common biogas line 12.
  • An exhaust line 44 from the CHP 18 opens a second exhaust gas chimney 46, the exhaust pipe 26 is connected via a 3-way ventii 48 with the
  • Exhaust pipe 44 connected, d. H. the carbon dioxide-containing exhaust gas obtained in the CHP 18 is used for flushing a fermenter 2-i to be switched off.
  • the 3-way valve By the 3-way valve, the volume flow of the exhaust gas, which is sent to flush a fermenter 2-i via the exhaust pipe 26 and the amount of exhaust gas, which is discharged via the second exhaust stack 48 to the environment, can be controlled.
  • a first measuring sensor 32 is arranged to detect the methane concentration in the common biogas line 12.
  • a second measuring sensor 34 for detecting the carbon dioxide concentration, a third Iviesstalkler 36 for detecting the flow rate and fourth sensor 50 for detecting the methane concentration is arranged in the common biogas / exhaust gas line 40 in the flow direction after the gas treatment device 20 and after the blower 24.
  • the four probes 32, 34, 36 and 50 are connected to a control device 22. For clarity, these control lines are not shown in Figures 6 to 14.
  • valve 10 in the Abgasieitung 26 can be omitted, since its function can also be taken over by the 3-way valve 48.
  • FIGS. 6 to 14 show different phases for switching off and restarting the second fermenter 2-2.
  • the biogas production of the first and third fermenters 2-1 and 2-3 continues to run during shutdown and restart of the second fermenter 2-2.
  • FIG. 6 shows the first phase of switching off the fermenter 2-2 in the exhaust gas containing carbon dioxide from the CHP 18 via the 3-way valve 48 and the exhaust pipe 26, the exhaust fan 27 and the second flushing
  • the second B ⁇ ogasausiass 8-2 is still connected to the common biogas line 12, so that the biogas / exhaust gas mixture is further supplied to the CHP 18,
  • valve 10 Only when the detected by the first sensor 32 in the common biogas line 12 methane concentration has dropped below an upper limit C-MO, the valve 10 is closed in the second Biogasausiass 8-2 by the controller 22 and the valve 10 in the second partial biogas / Exhaust line 40-2 is opened as shown in Fig. 7.
  • the biogas / exhaust gas mixture is concentrated in the gas treatment device 20 with respect to methane and fed via the four-way valve 30 and the biogas supply 38 of the common biogas line 12, as long as the fifth sensor 50 at the output of the gas treatment device methane concentration is above the upper limit C M0 ,
  • the carbon dioxide-containing exhaust gas is partly removed from the biogas / exhaust gas mixture in the partial biogas / exhaust gas line 40-2 and the remaining biogas / exhaust gas mixture in the gas treatment device 20 sufficient methane concentration is supplied to the BHKVV 18 together with the biogas from the biogas fermenters 2- 1 and 2-3.
  • This third phase of switching off is carried out until the methane concentration detected by the first measuring sensor 32 drops below the upper limit value C Mo or that by the fourth measuring sensor 50 in the common biogas / waste gas line 40 recognized Methane concentration falls below the lower limit C- MU , whichever comes first
  • the control device 22 opens the valve 10 in the Abgasieitung 26 and switches the 3-way valve 48 in the exhaust pipe 44 of the CHP 18, so the carbon dioxide-containing exhaust gas in the fermenter. 2 -2 is pumped.
  • the Gasaufleungse ⁇ nraum 20 is not active. This first phase of restarting the biogas fermenter 2 is continued until the detected by the fourth probe 50 methane concentration in the common biogas / exhaust gas line 40 reaches the lower limit C Mu .
  • the common biogas / waste gas line 40 is connected to the biogas feed line 38 by means of the control device 22 and the four-way valve 30.
  • the partial biogas / waste gas lines 40-1 and 40-3 are also connected to the common biogas / waste gas line 40, so that the biogas from all biogas fermenters 2-i is now concentrated in the gas treatment device 20.
  • the difference of the methane concentration after the fourth measuring sensor 50 and the first measuring sensor 52 of the gas treatment device 20 drops below the predetermined limit value C M3 , the normal operation of the biogas plant is reached, ie the biogas produced in all the biogas fermenters 2-i is transferred via the Biogas outlets 8-i supplied directly to the common biogas line 12 and the gas processing device 20 is deactivated.
  • the circuit of FIG. 13 can be maintained as normal operation.
  • a further gas conditioning device (not shown) may be provided, which would be arranged directly in front of the CHP 18.
  • the quality of the biogas produced is raised to the quality level of natural gas by means of pressurized water washing, filters or membranes, i. H.
  • the proportion of methane is increased and the carbon dioxide content is reduced.
  • the exhaust gas volume flow in the exhaust pipe 26 is between 150 and 1000 m 3 / h.
  • the fresh air volume flow in the fresh air line 28 is between 1000 and 5000 m 3 / h, LIST OF REFERENCE NUMBERS

Abstract

The invention relates to a method for reducing methane slack when operating biogas systems comprising at least one biogas fermenter and to a biogas system for carrying out the method. When starting up a freshly charged fermenter, the methane portion in the biogas produced is initially so low and the fractions of carbon dioxide and nitrogen are so high that direct use of the biogas in a combined heat and power (CHP) plant is not possible. During this startup phase of a freshly charged fermenter, the biogas generated with the low methane fraction is therefore discharged directly to the atmosphere or is flared off if the methane fraction is higher. This results in the non-use of a portion of the methane produced, methane slack. In order to prevent this, the biogas with the low methane fraction produced in the startup phase is fed to a gas treatment unit in which non-methane components of the gas mixture are partially separated and the remaining gas mixture with a higher methane fraction is returned to the biogas fermenter until the methane fraction is high enough.

Description

Beschreibung description
Verfahren zur Verminderung von Methanschlupf beim Anfahren und Abschalten von Biogasfermentern sowie Bϊogasaniage zur Durchführung dieses VerfahrensMethod for reducing methane slippage when starting up and shutting down biogas digesters and bioreactor for carrying out this method
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung von Methanschlupf beim Betrieb von Biogasanlagen mit wenigstens einem Biogasfer- menter.The invention relates to a method for reducing methane slip in the operation of biogas plants with at least one biogas fermenter.
Die so genannte "Trockenfermentation" erlaubt es, schüttfähige Biomassen aus der Landwirtschaft, aus Bioabfälien und kommunalen Pflegeflächen zu methanisieren, ohne die Materialien in ein pumpfähiges, flüssiges Substrat zu überführen. Es können Biomassen mit bis zu 50% Trockensubstanzanteil vergoren werden. Dieses Trockenfermentations-Verfahren ist beispielsweise in der EP 0 934 998 beschrieben.The so-called "dry fermentation" makes it possible to methanize pourable biomass from agriculture, from biofouling and communal care areas, without transferring the materials into a pumpable, liquid substrate. It can be fermented biomasses with up to 50% dry matter content. This dry fermentation process is described for example in EP 0 934 998.
Bei der "trockenen" Vergärung wird das zu vergärende Material nicht in eine flüssige Phase eingerührt, wie das zum Beispiel bei der Flüssigvergärung von Bioabfällen der Fall ist. Stattdessen wird das in den Fermenter eingebrachte Gärsubstrat ständig feucht gehalten, indem das Perkolat am Fermenterboden abgezogen und über der Biomasse wieder versprüht wird. So werden optimale Lebensbedingungen für die Bakterien erreicht. Bei der Re- Zirkulation des Perkolats kann zusätzlich die Temperatur reguliert werden, und es besteht die Möglichkeit, Zusatzstoffe für eine Prozessoptimierung zuzugeben.In the case of "dry" fermentation, the material to be fermented is not stirred into a liquid phase, as is the case, for example, with the liquid fermentation of biowaste. Instead, the fermentation substrate introduced into the fermenter is kept constantly moist by withdrawing the percolate from the fermenter bottom and re-spraying it over the biomass. This ensures optimal living conditions for the bacteria. In addition, temperature can be regulated during recirculation of the percolate, and it is possible to add additives for process optimization.
Aus der WO 02/06439 ist ein Bioreaktor bzw. ein Fermenter in Form ei- ner Fertiggarage bekannt, der nach dem Prinzip der Trockenfermentation im sogenannten Batch-Verfahren betrieben wird. Hierbei wird nach einer Animp- fung mit bereits vergorenem Material wird das Gärsubstrat mit Radladern in den Fermenter gefüllt. Der garagenförmig aufgebaute Gärbehälter wird mit einem gasdichten Tor verschlossen. Die Biomasse wird unter Luftabschluss vergoren, dabei erfolgt keine weitere Durchmischung und es wird kein zusätzliches Material zugeführt. Das aus dem Gärgut sickernde Perkolat wird über eine Drainagerinne abgezogen, in einem Tank zwischengespeichert und zur Befeuchtung wieder über dem Gärsubstrat versprüht, Der Gär- prozess findet im mesophilen Temperaturbereich bei 34-370C statt, die Temperierung erfolgt mittels einer Boden- und Wandheizung.From WO 02/06439 a bioreactor or a fermenter in the form of a prefabricated garage is known, which is operated according to the principle of dry fermentation in the so-called batch process. Here, after an inoculation with already fermented material, the fermentation substrate is filled with wheel loaders in the fermenter. The garage-shaped fermentation tank is closed with a gas-tight door. The biomass is fermented under exclusion of air, there is no further mixing and it is fed to any additional material. The percolate seeping out of the fermentation material is drawn off via a drainage channel, stored temporarily in a tank and sprayed to moisten again over the fermentation substrate, the fermentation process takes place in the mesophilic temperature range 34-37 0 C instead, the tempering is carried out by means of a floor and wall heating.
Das entstehende Biogas kann in einem Blockheizkraftwerk zur Gewinnung von Strom und Wärme genutzt werden Damit immer genug Biogas für das Blockheizkraftwerk zur Verfügung steht, werden in der Trockenfermenta- tionsanlage mehrere Gärbehälter zeitlich versetzt betrieben. Am Ende der Verweilzeit wird der Fermenterraum vollständig entleert und dann neu befülϊt. Das vergorene Substrat wird einer Nachkompostierung zugeführt, so dass ein konventionellen Komposten vergleichbarer organischer Dünger entsteht.The resulting biogas can be used in a combined heat and power plant to generate electricity and heat. To ensure that enough biogas is always available for the combined heat and power plant, several fermentation tanks are operated at different times in the dry fermentation plant. At the end of the residence time, the fermenter room is completely emptied and then refilled. The fermented substrate is supplied to a post-composting, so that a conventional compost comparable organic fertilizer is produced.
Bedingt durch den Batch-Betrieb müssen die einzelnen Fermenter von Zeit zu Zeit abgeschaltet werden, d. h die Biogasproduktion muss gestoppt werden, die vergorene Biomasse muss aus dem jeweiligen Fermenter entnommen und frische Biomasse muss in den Fermenter eingefüllt und die Biogasproduktion muss wieder aufgenommen werden Beim Anfahren eines frische beladenen Fermenters ist zunächst der Methananteil in dem erzeugten Biogas so gering und die Anteile an Kohlendioxid und Stickstoff sind so hoch, dass eine unmittelbare Nutzung des Biogases in einem BHKW nicht möglich ist. Auch die Zumischung zu bereits im Batch-Betrieb laufenden parallelen Fermentern ist nicht möglich, da die Qualität des in dem frisch beia- denen Fermenters erzeugten Biogases zu schlecht ist und dazu führen würde, dass die Qualität des Gesamtgasstroms nicht mehr ausreichen würde um in einem BHKW genutzt zu werden. Es dauert je nach Größe des Behälters und Art und Qualität der Biomasse zwischen 5 und 12 Stunden bis das in dem frisch beladenen Fermenter erzeugte Biogas eine Qualität erreicht hat, die die Nutzung in einem BHKW bzw. die Zumischung zu Biogas aus bereits länger laufenden Fermentern ermöglicht Während dieser Anfahr- phase eines frisch beladenen Fermenters wird das erzeugte Biogas mit geringem Methananteil daher unmittelbar an die Atmosphäre abgegeben oder bei höherem Methananteil abgefackelt. Damit wird ein Teil des erzeugten Methans nicht genutzt - Methanschlupf. Aus den vom Anmelder hinterlegten Patentanmeldungen DE 10 2007 024 911.1 und EP 08 156 915 4, die Stand der Technik nach § 3(2) PatG darstellen, ist es bekannt, bei einer Mehrzahl von parallel betriebenen Fermentern die gemeinsame Biogasieitung zunächst mit einer Gasaufberei- tungsaniage zu verbinden, in der Gasaufbereitungsanlage wird der Methan- antei! durch Wegfiltern von Stickstoff und Kohlendioxid erhöht. Da die Gas- aufbereϊtungsanlage in die gemeinsame Biogasleitung geschaltet ist, kann nur die Gasqualität des Mischbiogases in der gemeinsamen Biogasleitung verbessert werden, nicht jedoch die Qualität des Biogases, das unmitteibar in den einzelnen Fermentern erzeugt wird. Folglich kann damit der insbesondere beim Anfahren von frisch beladenen Fermentern auftretende Me- thanschlupf nicht vermindert werden.Due to the batch mode, the individual fermenters have to be switched off from time to time. h the biogas production must be stopped, the fermented biomass must be removed from the respective fermenter and fresh biomass must be filled into the fermenter and the biogas production must be resumed When starting a fresh loaded fermenter is initially the methane content in the biogas produced so low and the shares Carbon dioxide and nitrogen are so high that immediate use of the biogas in a CHP is not possible. The addition to already running in batch mode parallel fermenters is not possible because the quality of the biogas produced in the fresh fermenter fermentator is too bad and would lead to the fact that the quality of the total gas flow would not be sufficient to in a CHP to be used. Depending on the size of the container and the type and quality of the biomass, it takes between 5 and 12 hours until the biogas produced in the freshly loaded fermenter has reached a quality which makes it possible to use it in a CHP or to add it to biogas from fermenters that have been operating for some time During this start-up phase of a freshly loaded fermenter, the produced biogas with a low methane content is therefore released directly to the atmosphere or flared at higher methane content. This means that part of the methane produced is not used - methane slippage. From patent applications DE 10 2007 024 911.1 and EP 08 156 915 4 filed by the applicant, which represent state of the art according to § 3 (2) PatG, it is known that in the case of a plurality of fermenters operated in parallel, the common biogas line is initially treated with a gas treatment. In the gas treatment plant, the methane ante! increased by filtering away nitrogen and carbon dioxide. Since the gas treatment plant is connected to the common biogas line, only the quality of the mixed biogas in the common biogas pipeline can be improved, but not the quality of the biogas produced in the individual fermenters. Consequently, it is not possible to reduce the methane slip which occurs, in particular, during the startup of freshly loaded fermenters.
Aus der DE10047264A1 ist ein Verfahren zur Nutzung von methanhai- tigern Biogas bekannt, bei der das Biogas durch eine Gasaufbereitungseinrichtung in einen Teilstrom mit hohem Methananteil und in einen Teilstrom mit niedrigem Methananteil aufgespalten wird. Der Teilstrom mit hohem Me- thananteil wird einem Gasmotor als Brennstoff zugeführt und der Teilstrom mit niedrigem Methananteil wird in den Biogas erzeugenden Prozess zurück geführt.From DE10047264A1 a method for the use of methanhal- tiger biogas is known, in which the biogas is split by a gas treatment facility in a partial flow with high methane content and in a partial flow with low methane content. The substream with a high methane content is fed into a gas engine as fuel and the substream with a low methane content is returned to the biogas producing process.
Es ist daher Aufgabe der voriiegenden Erfindung ein Verfahren zur Verminderung von Methanschiupf sowie eine Biogasanlage, die dieses Verfahren nutzt, anzugeben.It is therefore an object of the present invention to provide a method for reducing methane uptake and a biogas plant using this method.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der Ansprüche 1 , 5, 6, 8, 10, 13 bzw. 14.The solution of this object is achieved by the features of claims 1, 5, 6, 8, 10, 13 and 14, respectively.
Beim Anfahren von mit frischer Biomasse beladenen Biogasfermentern steigt der Methananteil in dem aus dem Biogasfermenter entweichenden Gasgemisch über einen Zeitraum von einigen Stunden an bis er hoch genug ist, dass das erzeugte Biogas seiner bestimmungsgemäßen Verwendung zugeführt werden kann. Anstatt das Gasgemisch mit zu geringem Methanan- teii abzufackeln oder direkt an die Umwelt abzugeben, wird es einer Gasauf- bereitungseinrichtung zugeführt. In der Gasaufbereitungseinrichtung werden Nicht-Methanbestandteile des Gasgemisches teilweise abgetrennt und das verbleibende Gasgemisch mit höherem Methananteil wird solange wieder zu dem Bϊogasfeimenter zurück geführt, bis der Methanantei! hoch genug ist,When starting biogas fermenters loaded with fresh biomass, the methane content in the gas mixture escaping from the biogas fermenter increases over a period of a few hours until it is high enough for the biogas produced to be supplied to its intended use. Instead of flaring off the gas mixture with too little methane anion or emitting it directly to the environment, it is fed to a gas treatment facility. Be in the gas treatment facility Non-methane components of the gas mixture partially separated and the remaining gas mixture with a higher proportion of methane is returned as long as back to the Bϊogasfeimenter until the Methaneantei! is high enough
Die Unteransprüche beziehen sich auf vorteilhafte Ausgestaltungen derThe dependent claims relate to advantageous embodiments of
Erfindung.Invention.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung zeigt die nachfolgende Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen anhand der Zeichnungen:Further details, features and advantages of the invention are shown in the following description of exemplary embodiments with reference to the drawings:
Es zeigt:It shows:
Fig 1 schematisch eine erste Ausführungsform der vorliegenden Er- findung einem Biogasfermenter;1 schematically shows a first embodiment of the present invention a biogas fermenter;
Fig 2 schematisch eine zweite Ausführungsform der Erfindung mit einem Biogasfermenter;2 shows schematically a second embodiment of the invention with a biogas fermenter;
Fig, 3 bis 5 verschieden Phasen des Anfahrens eines mit frischer Biomasse beladenen Biogasfermenters;FIGS. 3 to 5 show different phases of starting up a biogas fermenter loaded with fresh biomass;
Fig. 6 bis 14 schematische Darstellungen einer dritten Ausführungsform der Erfindung mit einer Mehrzahl von parallel betriebenen Biogasfermentern in verschiedenen Betriebszuständen.Fig. 6 to 14 are schematic representations of a third embodiment of the invention with a plurality of parallel operated biogas fermenters in different operating conditions.
Figur 1 zeigt eine grundlegende erste Ausführungsform einer Biogasanlage gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem einzelnen Fermenter 2, Der Fermenter 2 ist quaderförmig und besitzt in etwa den Aufbau einer Fer- tiggarage. Über eine Be- und Entladeöffnung 4, die sich über eine der Stirnseiten des quaderförmigen Fermenters 2 erstreckt, lässt sich Biomasse 8 mittels eines Radladers in den Fermenter 2 einfüllen und wieder entnehmen. Hinsichtlich des genauen Aufbaus des Fermenters 2 wird auf die WO 02/06439 verwiesen. Der Fermenter 2 umfasst weiter einen Biogasauslass 8, der mit dem Eingang einer Gasaufbereitungseinrichtung 20 verbunden ist. Der Ausgang der Gasaufbereitungseinrichtung 20 ist mit einer Biogasleitung 12 verbunden, die in einem Dreiwege-Ventil 13 endet. Das Dreiwege-Ventil 13 ist über eine Biogasrückführleitung 14 mit einem Gaseinlass 16 in dem Biogasfer- menter 2 und mit einer Biogasverwertungs- oder einer Biogasverarbeitungs- einrichtung 18, z. B. einem BHKW, verbindbar. Der Gaseinlass 16 mündet in den Bodenbereich des Biogasfermenters 2. Eine Mess- und Steuereinrichtung 22 ist mit einem Messfühler 32 zur Erfassung der Methankonzentration am Ausgang der Gasaufbereitungseinrichtung 20 und mit dem Dreiwege- Ventil 13 verbunden. Zwischen dem Dreiwege-Ventil 13 und dem Ausgang der Gasaufbereitungseinrichtung 20 ist eine Gasfördereinrichtung 24, z. B. in Form eines Gebläses angeordnet,Figure 1 shows a basic first embodiment of a biogas plant according to the present invention with a single fermenter 2, the fermenter 2 is cuboid and has approximately the construction of a final garage. Via a loading and unloading opening 4, which extends over one of the end faces of the cuboid fermenter 2, biomass 8 can be filled into the fermenter 2 by means of a wheel loader and removed again. With regard to the exact structure of the fermenter 2, reference is made to WO 02/06439. The fermenter 2 further comprises a biogas outlet 8, which is connected to the input of a gas treatment device 20. The output of the gas treatment device 20 is connected to a biogas line 12, which ends in a three-way valve 13. The three-way valve 13 is via a biogas return line 14 with a gas inlet 16 in the biogas fermenter 2 and with a Biogasverwertungs- or Biogasverarbeitungungs- device 18, z. B. a CHP, connectable. The gas inlet 16 opens into the bottom region of the biogas fermenter 2. A measuring and control device 22 is connected to a measuring sensor 32 for detecting the methane concentration at the outlet of the gas conditioning device 20 and to the three-way valve 13. Between the three-way valve 13 and the output of the gas treatment device 20 is a gas conveyor 24, for. B. arranged in the form of a blower,
Durch die Gasaufbereϊtungseinrichtung 20 wird mittels Druckwasserwäsche, Filtern oder Membranen die Qualität des erzeugten Biogases erhöht, in dem Nicht-Methanbestandteile, insbesondere Kohlendioxid teilweise abgetrennt werden. Hierdurch erhöht sich die Methankonzentration in dem Gasgemisch am Ausgang der Gasaufbereitungseinrichtung 20. Die abge- trennten Nicht-Methanbestandteile werden über einen Auspuff 25 an die Umwelt abgegeben.By means of the gas treatment device 20, the quality of the biogas produced is increased by means of pressurized water washing, filters or membranes, in which non-methane constituents, in particular carbon dioxide, are partly separated. This increases the methane concentration in the gas mixture at the outlet of the gas treatment device 20. The separated non-methane components are discharged via an exhaust 25 to the environment.
Beim Anfahren des mit frischer Biomasse beladenen Biogasfermenters 2 wird die frische Biomasse 6 mit Perkolat besprüht und es befindet sich nur sehr wenig Biogas in dem Biogasfermenter 2. Das über den Biogasauslass 8 aus dem Biogasfermenter 2 entweichende Gasgemisch wird in der Gasauf- bereitungseinrichtung 20 hinsichtlich Methan aufkonzentriert. Solange die durch den Messfühler 32 am Ausgang der Gasaufbereitungseinrichtung 20 gemessene Methankonzentration unter dem vorbestimmten Grenzwert (CM0) liegt, wird das Dreiwege-Ventil 13 durch die Mess- und Steuereinrichtung 22 so geschaltet, dass der Ausgang der Gasaufbereitungseinrichtung 20 mit der Biogasrückführleitung 14 verbunden ist. Damit wird das Biogas mit zu geringem Methananteil über die Biogasrückführleitung 14 und den Gaseinlass 16 zurück in den Biogasfermenter 2 geführt. Erst wenn die Methankonzentration in dem Biogas am Ausgang der Biogasaufbereitungseinrichtung 20 über dem Grenzwert CM0 liegt, wird das Biogas über das Dreiwege-Ventil 13 dem BHKW 18 zugeführt. Auf diese Weise wird der sogenannte Methanschlupf verringert,When starting up the biogas fermenter 2 loaded with fresh biomass, the fresh biomass 6 is sprayed with percolate and there is very little biogas in the biogas fermenter 2. The gas mixture escaping from the biogas fermenter 2 via the biogas outlet 8 is treated with methane in the gas treatment device 20 concentrated. As long as the measured by the sensor 32 at the output of the gas treatment device 20 methane concentration is below the predetermined limit (C M0 ), the three-way valve 13 is switched by the measuring and control device 22 so that the output of the gas treatment device 20 connected to the biogas return line 14 is. Thus, the biogas with insufficient methane content on the biogas return line 14 and the gas inlet 16 back into the biogas fermenter 2. Only when the methane concentration in the biogas at the output of the biogas upgrading device 20 via is the limit C M0 , the biogas is fed via the three-way valve 13 to the CHP 18. In this way the so-called methane slip is reduced,
Nachfolgend wird eine zweite Ausführungsform der Erfindung anhand der Figuren 2 bis 4 beschrieben. Einander entsprechende Komponenten sind mit identischen Bezugszeichen versehen. Mit Ausnahme des Dreiwege- Ventils 13 sind sämtliche Komponenten der ersten Ausführungsform auch bei der zweiten Ausführungsform vorhandenHereinafter, a second embodiment of the invention will be described with reference to FIGS 2 to 4. Corresponding components are provided with identical reference numerals. With the exception of the three-way valve 13, all components of the first embodiment are also present in the second embodiment
Das Dreiwege-Ventil ist bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung durch eine Anordnung von drei Ventilen 10-1 , 10-2 und 10-3 ersetzt. Von der Biogasleitung 12 zweigt nach der Gasfördereinrichtung 24 eine Bio- gas/Abgas-Leitung 11 ab. Das Ventil 10-1 ist in der Biogasleitung 12 vor dem BHKW 18 angeordnet. Das Ventil 10-2 ist in der Biogasrückführleitung 14 angeordnet. Das Ventil 10-3 ist in der Biogas/Abgas-Leitung 11 angeordnet. Die Biogas/Abgas-Leitung 11 mündet in einen Abgaskamin 19.The three-way valve is replaced in the second embodiment of the invention by an arrangement of three valves 10-1, 10-2 and 10-3. From the biogas line 12, a biogas / exhaust gas line 11 branches off after the gas delivery device 24. The valve 10-1 is arranged in the biogas line 12 in front of the CHP 18. The valve 10-2 is arranged in the biogas return line 14. The valve 10-3 is arranged in the biogas / exhaust gas line 11. The biogas / exhaust pipe 11 opens into an exhaust stack 19th
Weiter umfasst der Fermenter 2 einen Spülgaseinlass 16', der im Ge- gensatz zu dem Gaseiniass 16 im Deckenbereich des Biogasfermenters 2 mündet. Der Spülgaseinlass 16' ist über Ventile 10 mit einer Abgasleitung 26 oder einer Frischluftleitung 28 verbindbar. In der Abgasleitung 26 ist ein Abgasgebläse 27 angeordnet, mittels dem Abgas in den Fermenter 2 gepumpt werden kann. In der Frischluftleitung 28 ist ein Frischluftgebläse 29 zum An- saugen von Frischluft aus der Umgebung angeordnet. Über die Abgasleitung 26 wird kohlendioxidhaltiges Abgas als Spülgas und über die Frischluftleitung 28 wird Frischluft in den Fermenter 2 geführt.Furthermore, the fermenter 2 comprises a purge gas inlet 16 'which, in contrast to the gas inlet 16, opens in the ceiling region of the biogas fermenter 2. The purge gas inlet 16 'is connected via valves 10 with an exhaust pipe 26 or a fresh air line 28. In the exhaust pipe 26, an exhaust fan 27 is arranged, by means of which exhaust gas can be pumped into the fermenter 2. In the fresh air line 28, a fresh air blower 29 is arranged for sucking in fresh air from the environment. About the exhaust pipe 26 is carbon dioxide-containing exhaust gas as purge gas and the fresh air line 28 fresh air is fed into the fermenter 2.
Die Ventile 10 in der Abgasleitung 26 und der Frischluftleitung 28 sind mit der Mess- und Steuereinrichtung 22 verbunden und werden durch diese geöffnet oder geschlossen. Die Mess- und Steuereinrichtung 22 ist neben dem Messfühler 32 für Methankonzentration auch mit einem Messfühler 34 zur Erfassung der Kohlendioxidkonzentration und mit einem Messfühier 36 zur Erfassung der Gasdurchflussmenge verbunden. Sowohl der Messfühler 34 als auch der Messfuhler 36 sind ebenfalϊs am Ausgang der Gasaufberei- tungseinπchtung 20 angeordnetThe valves 10 in the exhaust pipe 26 and the fresh air line 28 are connected to the measuring and control device 22 and are opened or closed by them. The measuring and control device 22 is connected in addition to the measuring sensor 32 for methane concentration with a sensor 34 for detecting the carbon dioxide concentration and with a Meßfühier 36 for detecting the gas flow rate. Both the sensor 34 as well as the measuring sensor 36 are also arranged at the outlet of the gas treatment device 20
In den Figuren 3 bis 5 sind verschieden Phasen des Anfahrens des mit frischer Biomasse 6 beladenen Biogasfermenters 2 dargestellt, wobei aktiveIn FIGS. 3 to 5, different phases of the startup of the biogas fermenter 2 loaded with fresh biomass 6 are shown, with active
Leitungen und Stellungen von Komponenten breit markiert dargestellt sindLines and positions of components are shown marked wide
Fig 3 zeigt die erste Phase des Anfahrens des mit frischer Biomasse 6 beladenen Biogasfermenter 2 Be und Entladeoffnung 4 wird geschlossen, die Verbindung zwischen Biogasauslass 8 und Abgaskamin 19 über die Bio- gas/Abgas-Leitung 11 wird durchgeschaltet. Die Biogasaufbereitungseinrich- tung 20 ist in dieser Phase nicht aktiv und leitet das Gasgemisch lediglich durch Die Mess- und Steuereinrichtung 22 öffnet das Ventil 10 in der Abgas- leitung 26, so das kohlendioxidhaltiges Abgas in den Biogasfermenter 2 ge- pumpt wird Dies wird solange fortgesetzt, bis die durch den zweiten Messfuhler 34 erfasste Kohlendioxidkonzentration am Ausgang der inaktiven Gasaufberestungseinrichtung 20 einen oberen Grenzwert CKDO erreicht bzw übersteigt, Zusätzlich wird durch den Messfuhler 32 die Methankonzentrati- on am Ausgang der inaktiven Gasaufbereitungseinrichtung 20 erfasst Er- reicht oder übersteigt die erfasste Methankonzentration einen unteren3 shows the first phase of the startup of the biogas fermenter 2 charged with fresh biomass 2. Be and discharge opening 4 is closed, the connection between biogas outlet 8 and exhaust gas chimney 19 via the biogas / exhaust gas line 11 is switched through. The biogas upgrading device 20 is not active in this phase and merely passes the gas mixture through. The measuring and control device 22 opens the valve 10 in the exhaust gas line 26 so that the exhaust gas containing carbon dioxide is pumped into the biogas fermenter 2 until the carbon dioxide concentration detected by the second measuring sensor 34 reaches or exceeds an upper limit value C KDO at the outlet of the inactive gas-conditioning device 20. In addition, the methane concentration at the outlet of the inactive gas-conditioning device 20 is detected by the measuring sensor 32 reaches or exceeds the detected methane concentration a lower one
Grenzwert CMu, so wird die Gasaufbereitungseinrichtung 20 aktiviert, das Ventil 10-3 geschlossen und das Ventil 10-2 geöffnet, so dass das in der Gasaufbereitungseinrichtung hinsichtlich Methan auf konzentrierte Gasgemisch über die Biogasrückführleitung 14 und den Gaseinlass 16 zurück in den Biogasfermenter 2 geführt wirdLimit value C Mu , the gas treatment device 20 is activated, the valve 10-3 is closed and the valve 10-2 is opened, so that in the gas treatment device with respect to methane on concentrated gas mixture via the biogas return line 14 and the gas inlet 16 back into the biogas fermenter 2 becomes
Dies Biogas-Rückführung wird solange fortgesetzt, bis die durch den Messfuhler 32 am Ausgang der Gasaufbereitungseinrichtung 20 erfasste Methankonzentration eine oberen Grenzwert CM0 erreicht und übersteigt. Das Ventil 10-1 wird geöffnet und das Ventil 10-2 wird geschlossen, so dass das in der Gasaufbereitungseinrichtung auf konzentrierte Biogas dem BHKW 18 zugeführt wird - Fig. 5. Die „normale" Biogasproduktionsphase ist erreicht Das Abschalten des Biogasfermenters 2 erfolgt in gleicher Weise wie dies in der Patentanmeldung EP 08 156 915,4 beschrieben ist. Diesbezüglich wird auf die EP 08 156 915.4 vollinhaltlich Bezug genommenThis biogas recirculation is continued until the methane concentration detected by the measuring sensor 32 at the outlet of the gas treatment device 20 reaches and exceeds an upper limit value CM 0 . The valve 10-1 is opened and the valve 10-2 is closed so that the biogas concentrated in the gas processing device is supplied to the CHP 18 - FIG. 5. The "normal" biogas production phase is reached The switching off of the biogas fermenter 2 takes place in the same way as described in the patent application EP 08 156 915.4. In this regard, EP 08 156 915.4 is incorporated by reference in its entirety
Die Figuren 6 bis 14 zeigen eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der drei Fermenter 2-1 , 2-2 und 2-3 im Parallelbetrieb zur Biogaserzeugung genutzt werden. Einander entsprechende Komponenten sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Bei der Biogasanlage nach den Figuren 6 bis 14 ist jeder der drei Fermenter 2-1 , 2-2, 2-3 mit einem Spülgaseinlass 16'-1 , 16'-2 und 16'-3 sowie mit einem Gaseinlass 16-1 , 16-2 und 16-3 versehen, die jeweils mit einem Ventil 10 absperrbar sind. Die drei Spülgaseinlässe 16!-i sind zu einem gemeinsamen Spülgaseinlass 42 zu- sammengefasst. In den gemeinsamen Spülgaseinlass 42 mündet eine Ab- gasleitung 26 und eine Frischluftleitung 28, die jeweils durch ein Ventil 10 absperrbar sind Die Spülgaseinlässe 16-i und 16'-i können auch zu einem Spülgaseiniass zusammengefasst werden - nicht dargestellt.Figures 6 to 14 show a third embodiment of the present invention in which three fermenters 2-1, 2-2 and 2-3 are used in parallel to biogas production. Corresponding components are provided with the same reference numerals. In the biogas plant according to FIGS. 6 to 14, each of the three fermenters 2-1, 2-2, 2-3 is provided with a purge gas inlet 16'-1, 16'-2 and 16'-3 and with a gas inlet 16-1, Provided 16-2 and 16-3, each of which can be shut off with a valve 10. The three purge gas inlets 16 ! -i are combined to form a common purge gas inlet 42. In the common purge gas inlet 42 opens an exhaust gas line 26 and a fresh air line 28, each of which can be shut off by a valve 10. The purge gas inlets 16-i and 16'-i can also be combined to a Spülgaseiniass - not shown.
Jeder der drei Fermenter 2-1 , 2-2, 2-3 ist mit einem Biogasauslass 8-1 , 8-2 und 8-3 versehen, die jeweils mit einem Ventil 10 absperrbar sind. Die einzelnen Biogasauslässe 3-i werden nach den Ventilen 10 zu einer gemeinsamen Biogasleitung 12 zusammengefasst, die in ein BHKW 18 als Biogasverbraucher mündet. Zwischen den Ventilen 10 und dem Biogasfermentern 2-i zweigt von den Biogasauslässen 8-i jeweils eine Teil-Biogas/Abgas- Leitung 40-1 , 40-2 bzw. 40-3 ab, die jeweils durch ein Ventil 10 absperrbar und nach den Ventilen 10 zu einer gemeinsamen Biogas/Abgas-Leitung 40 zusammengefasst sind. Die Biogas/Abgas-Leitung 40 ist mit dem Einlass einer Gasaufbereitungseinrichtung 20 verbunden, deren Auslass mit einer Gasfördereinrichtung 24 verbunden ist. Die Gasfördereinrichtung 24 mündet in eine Vierwegeventil 30, das mittels einer Steuereinrichtung 22 geschaltet wird. Auch die übrigen Ventile 10 werden durch die Steuereinrichtung 22 betätig, auch wenn dies in den Figuren 6 bis 14 nicht explizit dargestellt ist. Nach dem Vierwegeventil 30 führt die Biogas/Abgas- Leitung 40 zu einem Abgaskamin 19. Von dem Vierwegeventil 30 zweigt eine Biogasrückführlei- tung 14 ab, die in die Gaseiniässe 16-i der einzelnen Biogasfermenter 2-i zurückführt, Von dem Von dem Vierwegevenfil 30 zweigt eine Biogaszuführ- ieitung 38, die in die gemeinsame Biogasleitung 12 mündet.Each of the three fermenters 2-1, 2-2, 2-3 is provided with a Biogasauslass 8-1, 8-2 and 8-3, which are each shut off with a valve 10. The individual biogas outlets 3-i are combined after the valves 10 into a common biogas line 12, which flows into a CHP 18 as a biogas consumer. Between the valves 10 and the biogas fermenter 2-i branches from the Biogasauslässen 8-i each have a partial biogas / exhaust gas line 40-1, 40-2 and 40-3 from which can be shut off by a valve 10 and after the Valves 10 are combined to form a common biogas / exhaust gas line 40. The biogas / exhaust line 40 is connected to the inlet of a gas treatment device 20, the outlet of which is connected to a gas delivery device 24. The gas delivery device 24 opens into a four-way valve 30 which is switched by means of a control device 22. The other valves 10 are actuated by the control device 22, even if this is not explicitly shown in Figures 6 to 14. After the four-way valve 30, the biogas / exhaust gas line 40 leads to an exhaust gas chimney 19. From the four-way valve 30, a biogas return line 14 branches off into the gas intakes 16-i of the individual biogas fermenters 2-i From the From the Vierwegevenfil 30 branches a Biogaszuführ- sion 38, which opens into the common biogas line 12.
Eine Auspuffleitung 44 aus dem BHKW 18 mündet einen zweiten Ab- gaskamin 46, Die Abgasleitung 26 ist über ein 3-Wege-Ventii 48 mit derAn exhaust line 44 from the CHP 18 opens a second exhaust gas chimney 46, the exhaust pipe 26 is connected via a 3-way ventii 48 with the
Auspuffleitung 44 verbunden, d. h. das in dem BHKW 18 anfallende kohlen- dioxid haltige Abgas wird zum Spülen eines abzuschaltenden Fermenters 2-i verwendet. Durch das 3-Wege-Ventil kann der Volumenstrom des Abgases, der zum Spülen eines Fermenters 2-i über die Abgasleitung 26 geschickt wird und die Menge des Abgases, die über den zweiten Abgaskamin 48 an die Umgebung abgegeben wird, geregelt werden.Exhaust pipe 44 connected, d. H. the carbon dioxide-containing exhaust gas obtained in the CHP 18 is used for flushing a fermenter 2-i to be switched off. By the 3-way valve, the volume flow of the exhaust gas, which is sent to flush a fermenter 2-i via the exhaust pipe 26 and the amount of exhaust gas, which is discharged via the second exhaust stack 48 to the environment, can be controlled.
Ein erster MessfühSer 32 ist zur Erfassung der Methankonzentration in der gemeinsamen Biogasleitung 12 angeordnet. Ein zweiter Messfühler 34 zur Erfassung der Kohlendioxidkonzentration, ein dritter Iviessfühler 36 zur Erfassung des Volumenstroms und vierter Messfühler 50 zur Erfassung der Methankonzentration ist in der gemeinsamen Biogas/Abgas-Leitung 40 in Strömungsrichtung nach der Gasaufbereitungseinrichtung 20 und nach dem Gebläse 24 angeordnet. Die vier Messfühler 32, 34, 36 und 50 sind mit einer Steuereinrichtung 22 verbunden. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind diese Steuerleitungen nicht in den Figuren 6 bis 14 eingezeichnet.A first measuring sensor 32 is arranged to detect the methane concentration in the common biogas line 12. A second measuring sensor 34 for detecting the carbon dioxide concentration, a third Iviessfühler 36 for detecting the flow rate and fourth sensor 50 for detecting the methane concentration is arranged in the common biogas / exhaust gas line 40 in the flow direction after the gas treatment device 20 and after the blower 24. The four probes 32, 34, 36 and 50 are connected to a control device 22. For clarity, these control lines are not shown in Figures 6 to 14.
Das Ventil 10 in der Abgasieitung 26 kann entfallen, da dessen Funktion auch durch das 3-Wege-Ventil 48 übernommen werden kann.The valve 10 in the Abgasieitung 26 can be omitted, since its function can also be taken over by the 3-way valve 48.
in den Figuren 6 bis 14 sind verschieden Phasen für das Abschalten und wieder Anfahren des zweiten Fermenters 2-2 dargestellt. Die Biogasproduktion des ersten und dritten Fermenters 2-1 und 2-3 läuft während des Abschaltens und wieder Anfahrens des zweiten Fermenters 2-2 kontinuier- lieh weiter.FIGS. 6 to 14 show different phases for switching off and restarting the second fermenter 2-2. The biogas production of the first and third fermenters 2-1 and 2-3 continues to run during shutdown and restart of the second fermenter 2-2.
Erste Phase Anfahren - Fig. 6:First phase start - Fig. 6:
Fig. 6 zeigt die erste Phase des Abschaltens des Fermenters 2-2 bei der kohlendioxidhaltiges Abgas aus dem BHKW 18 über das 3-Wege-Ventil 48 und die Abgasleitung 26, das Abgasgebläse 27 und den zweiten Spül- gaseinlass 16'-2 in das Innere des Fermenters 2-2 gepumpt wird, Der zweite Bϊogasausiass 8-2 ist nach wie vor mit der gemeinsamen Biogasleitung 12 verbunden, so dass das Biogas/Abgas-Gemisch weiter dem BHKW 18 zugeführt wird,6 shows the first phase of switching off the fermenter 2-2 in the exhaust gas containing carbon dioxide from the CHP 18 via the 3-way valve 48 and the exhaust pipe 26, the exhaust fan 27 and the second flushing The second Bϊogasausiass 8-2 is still connected to the common biogas line 12, so that the biogas / exhaust gas mixture is further supplied to the CHP 18,
Zweite Phase Abschalten - Fig, 7;Second phase shutdown - Fig, 7;
Erst wenn die durch den ersten Messfühler 32 in der gemeinsamen Biogasleitung 12 erfasste Methankonzentration unter einen oberen Grenzwert C-MO abgesunken ist, wird das Ventil 10 im zweiten Biogasausiass 8-2 durch die Steuereinrichtung 22 geschlossen und das Ventil 10 in der zweiten Teil-Biogas/Abgas-Leitung 40-2 wird geöffnet, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist. Das Biogas/Abgas-Gemisch wird in der Gasaufbereitungseinrichtung 20 hinsichtlich Methan aufkonzentriert und über das Vierwegeventil 30 und die Biogaszuführleitung 38 der gemeinsamen Biogasleitung 12 zugeführt, solan- ge die durch den fünften Messfühler 50 am Ausgang der Gasaufbereitungseinrichtung Methankonzentration über dem oberen Grenzwert CM0 liegt. In dieser zweiten Phase des Abschaltens des Fermenters 2-2 wird in der Gasaufbereitungseinrichtung 20 das kohiendioxidhaltige Abgas zum Teil aus dem Biogas/Abgas-Gemisch in der Teil-Biogas/Abgas-Leitung 40-2 entfernt und das verbleibende Biogas/Abgas-Gemisch mit ausreichender Methankonzentration wird zusammen mit dem Biogas aus den Biogasfermentern 2- 1 und 2-3 weiter dem BHKVV 18 zugeführt.Only when the detected by the first sensor 32 in the common biogas line 12 methane concentration has dropped below an upper limit C-MO, the valve 10 is closed in the second Biogasausiass 8-2 by the controller 22 and the valve 10 in the second partial biogas / Exhaust line 40-2 is opened as shown in Fig. 7. The biogas / exhaust gas mixture is concentrated in the gas treatment device 20 with respect to methane and fed via the four-way valve 30 and the biogas supply 38 of the common biogas line 12, as long as the fifth sensor 50 at the output of the gas treatment device methane concentration is above the upper limit C M0 , In this second phase of switching off the fermenter 2-2, the carbon dioxide-containing exhaust gas is partly removed from the biogas / exhaust gas mixture in the partial biogas / exhaust gas line 40-2 and the remaining biogas / exhaust gas mixture in the gas treatment device 20 sufficient methane concentration is supplied to the BHKVV 18 together with the biogas from the biogas fermenters 2- 1 and 2-3.
Dritte Phase Abschalten - Fig. 8: Wenn die durch den vierten Messfühler 50 in der gemeinsamen Biogas/Abgas-Leitung 40 nach der Gasaufbereitungseinrichtung 20 erfasste Methankonzentration unter den oberen Grenzwert CM0 abgesunken ist, verbindet das Vierwegeventil 30 die gemeinsam Biogas/Abgas-Lβitung 40 mit der Biogasrückführleitung 14 und das Biogas/Abgas-Gemisch wird in die beiden anderen Biogasfermenter 2-1 und 2-3 über die Gaseinlässe 16-1 undThird Phase Shutdown - FIG. 8: When the methane concentration detected by the fourth probe 50 in the common biogas / exhaust gas line 40 after the gas treatment device 20 has dropped below the upper limit C M0 , the four-way valve 30 connects the common biogas / exhaust gas line 40 with the Biogasrückführleitung 14 and the biogas / exhaust gas mixture is in the other two Biogasfermenter 2-1 and 2-3 via the gas inlets 16-1 and
16-3 zugeführt - Fig. 8. Diese dritte Phase des Abschaltens wird solange durchgeführt, bis die durch den ersten Messfühler 32 erfasste Methankonzentration unter den oberen Grenzwert CMo absinkt oder die durch den vierten Messfühler 50 in der gemeinsamen Biogas/Abgas-Leitung 40 erfasste Methankonzentration unter den unteren Grenzwert C-MU absinkt, je nachdem was früher eintrittThis third phase of switching off is carried out until the methane concentration detected by the first measuring sensor 32 drops below the upper limit value C Mo or that by the fourth measuring sensor 50 in the common biogas / waste gas line 40 recognized Methane concentration falls below the lower limit C- MU , whichever comes first
Vierte Phase Abschalten - Fig. 9; Wenn die durch den ersten IVlβssfühter 32 erfasste Methankonzentratton unter den oberen Grenzwert CM0 abgesunken ist oder wenn die durch den vierten Messfühler 50 erfasste Methankonzentration am Ausgang der Gasaufbereitungseinrichtung 20 in der gemeinsamen Biogas/Abgas-Leitung 40 unter den unteren Grenzwert CMU abgesunken ist, je nachdem was früher eintritt, wird das Ventil 10 in der Abgasleitung 26 geschlossen und das Ventil 10 in der Frischluftleitung 29 wird durch Steuereinrichtung 22 geöffnet. Die Steuereinrichtung 22 verbindet mittels dem Vierwegeventi! 30 die gemeinsame Biogas/Abgas-Leitung 40 mit dem ersten Abgaskamin 19 und die Gasaufbereitungseinrichtung 20 wird deaktiviert. Das Biogas/Abgas/Luft- Gemisch mit sehr geringem Methangehalt wird über den ersten Abgaskamin 19 direkt an die Umgebung abgegeben. Diese vierte Phase des Abschaltens wird solange durchgeführt, bis die durch den zweiten Messfühler 34 in der gemeinsamen Biogasleitung 40 erfasste Kohlendioxidkonzentration unter einen unteren Grenzwert CKDU abgesunken ist.Turn off the fourth phase - Fig. 9; When the methane concentration detected by the first sensor 32 has dropped below the upper limit C M0 or when the methane concentration detected by the fourth sensor 50 at the output of the gas processor 20 in the common biogas / exhaust gas line 40 has dropped below the lower limit C MU , whichever occurs earlier, the valve 10 is closed in the exhaust pipe 26 and the valve 10 in the fresh air line 29 is opened by the control device 22. The controller 22 connects by means of Vierwegeventi! 30, the common biogas / exhaust gas line 40 with the first exhaust stack 19 and the gas treatment device 20 is deactivated. The biogas / exhaust gas / air mixture with a very low methane content is discharged via the first exhaust stack 19 directly to the environment. This fourth phase of the shutdown is carried out until the detected by the second sensor 34 in the common biogas line 40 carbon dioxide concentration has dropped below a lower limit C KDU .
Fünfte Phase Abschalten bzw. Entladen - Fig. 10: Wenn die durch den zweiten Messfühler 34 in der gemeinsamen Biogas/Abgas-Leitung 40 erfasste Kohlendioxidkonzentration unter den unteren CKDU Grenzwert abgesunken ist, wird das Ventil 10 in der Frischluftleitung 28 durch die Steuereinrichtung 22 geschlossen und das Frischluftgeb!äse 29 abgeschaltet, wie dies in Fig 10 dargestellt ist. Die in den Figuren 6 bis 14 nicht dargestellte Be- und Entladeöffnung wird geöffnet. Gleichzeitig wird über das Gebläse 24 in die gemeinsamen Biogas/Abgas-Leitung 40 Frischluft über die offene Be- und Entladeöffnung angesaugt und über den Abgas- kamin 19 an die Umgebung abgegeben. Auf diese Weise wird verhindert, dass noch in der vergorenen Biomasse enthaltene Bϊogasreste während des Entladens eine Gefahr für das Bedienungspersonal darstellen. Auch Abgase eines zum Be- und Entladen verwendeten Radladers werden damit abgesaugt Erste Phase Anfahren - Fig. 11 :Fifth Phase Shutdown or Discharge - Fig. 10: When the detected by the second sensor 34 in the common biogas / exhaust gas line 40 carbon dioxide concentration has dropped below the lower C KDU limit, the valve 10 in the fresh air line 28 by the controller 22nd closed and the Frischluftgeb! Äse 29 off, as shown in Fig. 10. The loading and unloading opening, not shown in FIGS. 6 to 14, is opened. At the same time fresh air is sucked in via the open loading and unloading opening via the fan 24 into the common biogas / exhaust gas line 40 and discharged via the exhaust gas chimney 19 to the environment. In this way, it is prevented that residual bogens still contained in the fermented biomass pose a danger to the operating personnel during unloading. Also exhaust gases of a wheel loader used for loading and unloading are thus sucked First phase start - Fig. 11:
Ist der Fermenter 2-2 wieder mit frischer Biomasse beladen, wird die Be- und Entladeöffnung geschlossen, die Verbindung zwischen zweiten Bio- gasauslass 8-2 und Abgaskamin 19 über die zweite Teü-Biogas/Abgas- Leitung 40-2 und die gemeinsame Biogas/Abgas-Leitung 40 zu dem ersten Abgaskamin 19 wird aufrecht erhalten und die Steuereinrichtung 22 öffnet das Ventil 10 in der Abgasieitung 26 und schaltet das 3- Wege-Ventil 48 in der Auspuffleitung 44 des BHKW 18, so das kohlendioxidhaltiges Abgas in den Fermenter 2-2 gepumpt wird. Die Gasaufbereitungseϊnrichtung 20 ist nicht aktiv. Diese erste Phase des Wiederanfahrens des Biogasfermenters 2 wird solange fortgesetzt, bis die durch den vierten Messfühler 50 erfasste Methankonzentration in der gemeinsamen Biogas/Abgas-Leitung 40 den unteren Grenzwert CMu erreicht.If the fermenter 2-2 again loaded with fresh biomass, the loading and unloading is closed, the connection between the second biogas outlet 8-2 and exhaust stack 19 via the second Teü-biogas / flue line 40-2 and the common biogas Exhaust line 40 to the first exhaust stack 19 is maintained and the control device 22 opens the valve 10 in the Abgasieitung 26 and switches the 3-way valve 48 in the exhaust pipe 44 of the CHP 18, so the carbon dioxide-containing exhaust gas in the fermenter. 2 -2 is pumped. The Gasaufbereitungseϊnrichtung 20 is not active. This first phase of restarting the biogas fermenter 2 is continued until the detected by the fourth probe 50 methane concentration in the common biogas / exhaust gas line 40 reaches the lower limit C Mu .
Zweite Phase Anfahren - Fig. 12:Second phase start - Fig. 12:
Ist dieser untere Grenzwert CMu erreicht, wird die Zufuhr von Abgas über die Abgasieitung 26 gestoppt, die Gasaufbereitungseinrichtung 20 aktiviert und die gemeinsame Biogas/Abgas-Leitung 40 wird über das Vierwegeventil 30 und die Steuereinrichtung 22 mit der Biogasrückführieitung 14 ver- bunden. Das in der Gasaufbereitungseinrichtung 20 aufkonzentrierte Biogas/Abgas-Gemisch wird über die Biogasrückführieitung 14 in den anzufahrenden Biogasfermenter 2 zurückgeführt. Diese zweite Phase des Anfahrens wird solange beibehalten, bis die durch den vierten Messfühler 50 am Ausgang der Gasaufbereitungseinrichtung 20 erfasste Methankonzentration den oberen Grenzwert CMo erreicht.If this lower limit value C Mu is reached, the supply of exhaust gas via the exhaust gas line 26 is stopped, the gas conditioning device 20 is activated and the common biogas / exhaust line 40 is connected via the four-way valve 30 and the control device 22 to the biogas recirculation line 14. The biogas / waste gas mixture concentrated in the gas treatment device 20 is returned via the biogas recycling line 14 to the biogas fermenter 2 to be approached. This second phase of the startup is maintained until the methane concentration detected by the fourth sensor 50 at the outlet of the gas treatment device 20 reaches the upper limit value C Mo.
Dritte Phase Anfahren - Fig. 13:Third phase start - Fig. 13:
Erreicht die durch den vierten Messfühler 50 erfasste Methankonzentration den oberen Grenzwert CM0 wird mittels der Steuereinrichtung 22 und dem Vierwegeventil 30 die gemeinsame Biogas/Abgas-Leitung 40 mit der Biogaszuführleitung 38 verbunden. Zusätzlich werden auch die Teil- Biogas/Abgas-Leitungen 40-1 und 40-3 mit der gemeinsamen Biogas/Abgas- Leitung 40 verbunden, so dass das Biogas aus allen Biogasfermentern 2-i nunmehr in der Gasaufbereitungseinrichtung 20 aufkonzentriert wird. Normalbetrieb - Fig. 14:If the methane concentration detected by the fourth measuring sensor 50 reaches the upper limit value CM 0 , the common biogas / waste gas line 40 is connected to the biogas feed line 38 by means of the control device 22 and the four-way valve 30. In addition, the partial biogas / waste gas lines 40-1 and 40-3 are also connected to the common biogas / waste gas line 40, so that the biogas from all biogas fermenters 2-i is now concentrated in the gas treatment device 20. Normal operation - Fig. 14:
Wenn die Differenz der Methankonzentration nach - vierter Messfühler 50 - und vor - fünfter Messfύhler 52 - der Gasaufbereitungseinrichtung 20 unter vorbestimmten Grenzwert CM3 absinkt, ist der Normalbetrieb der Bio- gasanlage erreicht, d. h. das in allen Biogasfermentem 2-i erzeugte Biogas wird über die Biogasauslässe 8-i direkt der gemeinsamen Biogasleitung 12 zugeführt und die Gasaufbereitungseinrichtung 20 wird deaktiviert.If the difference of the methane concentration after the fourth measuring sensor 50 and the first measuring sensor 52 of the gas treatment device 20 drops below the predetermined limit value C M3 , the normal operation of the biogas plant is reached, ie the biogas produced in all the biogas fermenters 2-i is transferred via the Biogas outlets 8-i supplied directly to the common biogas line 12 and the gas processing device 20 is deactivated.
Anstelle des Normalbetriebs nach Fig. 14 kann die Schaltung nach Fig. 13 als Normalbetrieb beibehalten werden. Als weitere Alternative kann bei dem Normalbetrieb nach Fig. 13 eine weitere Gasaufbereitungseinrichtung (nicht dargestellt) vorgesehen werden, die unmittelbar vor dem BHKW 18 angeordnet wäre. Durch die Gasaufbereitungseinrichtungen wird mittels Druckwasserwäsche, Filtern oder Membranen die Qualität des erzeugten Biogases auf die Qualitätsstufe von Erdgas angehoben, d. h. es wird insbesondere der Methananteil erhöht und der Kohlendioxϊdanteii wird verringert.Instead of the normal operation of Fig. 14, the circuit of FIG. 13 can be maintained as normal operation. As a further alternative, in the normal operation according to FIG. 13, a further gas conditioning device (not shown) may be provided, which would be arranged directly in front of the CHP 18. Through the gas treatment facilities, the quality of the biogas produced is raised to the quality level of natural gas by means of pressurized water washing, filters or membranes, i. H. In particular, the proportion of methane is increased and the carbon dioxide content is reduced.
Nachfolgend sind beispielhafte Zahlenwerte für die verschiedenen Grenzwerte angegeben:The following are examples of numerical values for the various limits:
Methankonzentration- oberer Grenzwert CM0 30% bis 50% unterer Grenzwert CMu 0% bis 3% Grenzwert CM3 0% bis 1 %Methane concentration- upper limit C M0 30% to 50% lower limit C Mu 0% to 3% Limit C M3 0% to 1%
Kohlendioxidkonzentration: unterer Grenzwert CKDU 0,5% bis 2% oberer Grenzwert CKDO 5% bis 15%Carbon dioxide concentration: lower limit C KDU 0.5% to 2% upper limit C KDO 5% to 15%
Der Abgasvolumenstrom in der Abgasleitung 26 beträgt je nach Größe der Fermenter und der Menge des zur Verfügung stehenden Abgases zwischen 150 und 1000 m3/h. Der Frischluftvolumenstrom in der Frischluftleitung 28 beträgt zwischen 1000 und 5000 m3/h, BezugszeichenlisteDepending on the size of the fermenters and the amount of available exhaust gas, the exhaust gas volume flow in the exhaust pipe 26 is between 150 and 1000 m 3 / h. The fresh air volume flow in the fresh air line 28 is between 1000 and 5000 m 3 / h, LIST OF REFERENCE NUMBERS
2 Fermenter2 fermenters
4 Be- und Entladeöffnung4 loading and unloading
6 Biomasse6 biomass
8 Biogasauslass8 biogas outlet
10 Ventil10 valve
11 Biogas/Abgas-Leitung11 biogas / flue gas line
12 BiogasSeitung12 biogas line
13 Dreiwege-Ventil13 three-way valve
14 Biogasrückführleitung14 Biogas return line
16 Gaseinlass16 gas inlet
16' Spülgaseiniass16 'Spülgaseiniass
18 Biogasverwertungs- oder einer Biogasverarbeitungseinrichtung18 biogas utilization or biogas processing facility
19 Abgaskamin19 exhaust stack
20 Gasaufbereitungseinrichtung20 gas conditioning device
22 Mess- und Steuereinrichtung22 measuring and control device
24 Gasfördereinrichtung24 gas conveyor
25 Auspuff25 exhaust
26 Abgasleitung26 exhaust pipe
27 Abgasgebläse27 exhaust fan
28 Frischluftleitung28 Fresh air line
29 Frisch!uftgebiäse29 fresh air freshener
30 Vierwegeventil30 four-way valve
32 Messfühler für Methankonzentration32 sensors for methane concentration
34 Messfühler für Kohlendioxidkonzentration34 sensors for carbon dioxide concentration
36 Messfühler für Volumenstrom36 sensors for volume flow
38 Biogaszuführleitung38 biogas supply line
40 gemeinsame Biogas/Abgas-Leitung40 joint biogas / flue gas line
40-1 erste Teil-Biogas/Abgas-Leitung40-1 first part biogas / exhaust pipe
40-2 zweite Teii-Biogas/Abgas-Leitung40-2 second Teii biogas / flue gas line
40-3 dritte Teil-Bϊogas/Abgas-Leitung40-3 third part Bϊogas / exhaust pipe
42 gemeinsame Spülgaseiniass42 common Spülgaseiniass
44 Auspuffleitung zweiter Abgaskamin 3~Wege Ventil vierter Messfuhler (Methankonzentration) fünfter Messfuhler (Methankonzentration) 44 exhaust pipe second exhaust stack 3 ~ way valve fourth measuring sensor (methane concentration) fifth measuring sensor (methane concentration)

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Verminderung von Methanschlupf beim Anfahren von Bϊogasfermentern (2) durch folgende Verfahrensschritte: a) Zuführung des in einem frisch beladenen Biogasfermenter (2) erzeugten Biogases zu einer Gasaufbereitungseinrichtung (20), b) Erhöhung des Methananteiis in dem Biogas durch teilweise Abtrennung von Nicht-Methanbestandteiien in dem Biogas in der Gas- aufbereitungseinrichtung (20), c) Messung der Methankonzentration in dem aufbereiteten Biogas, und d) Rückführung des aufbereiteten Biogases in den Biogasfermenter (2), falls die gemessene Methankonzentration unter einem vorbe- stimmten Grenzwert (CM0) liegt.1. A method for reducing methane slip when starting Bϊogasfermentern (2) by the following process steps: a) feeding the biogas produced in a freshly loaded biogas fermenter (2) to a gas treatment device (20), b) increasing the Methananteiis in the biogas by partial separation of non-methane constituents in the biogas in the gas treatment facility (20), c) measuring the methane concentration in the treated biogas, and d) returning the treated biogas to the biogas digester (2) if the measured methane concentration is below a predetermined limit (CM 0 ) is located.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Biogas aus der Biogasaufbereitungseinrichtung (20) einer Biogasverwer- tungseinrichtung (18) zugeführt wird, falls die in Schritt c) gemessene Methankonzentration den vorbestimmten Grenzwert (CM0) erreicht hat.2. The method according to claim 1, characterized in that the biogas from the biogas upgrading device (20) is supplied to a Biogasverwer- processing device (18), if the measured in step c) methane concentration has reached the predetermined limit value (CM 0 ).
3. Verfahren nach Anspruch 2, dass der vorbestimmte Grenzwert (CM0) für die in Schritt c) gemessene Methankonzentration im Bereich zwischen 15% und 50%, vorzugsweise zwischen 30% und 50% und ins- besondere im Bereich zwischen 40% und 50% liegt.3. The method according to claim 2, wherein the predetermined limit value (CM 0 ) for the methane concentration measured in step c) is in the range between 15% and 50%, preferably between 30% and 50% and in particular in the range between 40% and 50 % lies.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Bϊogasfermentern (2-1 , 2-2, 2- 3) parallel betrieben werden.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a plurality of Bϊogasfermentern (2-1, 2-2, 2- 3) are operated in parallel.
5. Biogasanlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit wenigstens einem nach dem Prinzip der Trockenfermentation arbeitenden Fermenter (2) zur Erzeugung von Biogas im Batch-Betrieb mit einem Biogasausiass (8) und einem Gaseiniass (16); einer Gasaufbereitungseinrichtung (20), die eingangsseitig mit dem Biogasauslass (8) des Biogasfermenters (2) verbunden ist, und die einen Biogasauslass aufweist, einer Gasrückführleitung (14), die über eine Ventileinrichtung (13) mit dem Biogasauslass der Gasaufbereitungseinrichtung (8) verbind- 5 bar ist und mit dem Gasemlass (18) des Biogasfermenters (2) verbunden ist, einer Mess- und Steuereinrichtung (14) zur Erfassung der Methan- konzentration sm Biogasauslass der Gasaufbereitungseinrichtung (20) und Verbindung der Gasrückführleitung (14) mit dem Biogasauslass j 0 der Gasaufbereitungseinrichtung (20), solange die Methankonzentration im Biogasauslass der Gasaufbereitungseinrichtung (20) unter einem vorbestimmten Grenzwert (CM0) liegt5. biogas plant for carrying out the method according to any one of the preceding claims, with at least one operating on the principle of dry fermentation fermenter (2) for the production of biogas in batch operation with a Biogasausiass (8) and a Gaseiniass (16); a gas processing device (20), the input side with the Biogasauslass (8) of the biogas fermenter (2) is connected, and having a Biogasauslass, a gas return line (14) via a valve means (13) with the biogas outlet of the gas treatment device (8) is connected 5 bar and with the Gasemlass (18 ) of the biogas fermenter (2), a measuring and control device (14) for detecting the methane concentration sm biogas outlet of the gas treatment device (20) and connection of the gas return line (14) with the biogas outlet j 0 of the gas treatment device (20), as long as the Methane concentration in the biogas outlet of the gas treatment device (20) is below a predetermined limit (CM 0 )
6. Verfahren zur Verminderung von Methanschlupf beim Anfahren von 15 Biogasfermentern durch folgende Verfahrensschritte: a) Schließen des mit frischer Biomasse beladenen Biogasfermenters6. A method for reducing methane slip when starting 15 Biogasfermentern by the following process steps: a) closing the biogas fermenter loaded with fresh biomass
(2), b) Spulen des geschlossenen Biogasfermenters (2) mit kohiendioxid- haltigem Abgas, bis die Kohlendioxidkonzentration im Biogasfermen-(2), b) winding the closed biogas fermenter (2) with carbon dioxide-containing exhaust gas until the carbon dioxide concentration in the biogas fermenter
20 ter (2) einen vorbestimmten oberen Grenzwert (CKDO) erreicht hat, c) Beenden der Zufuhr von Abgas in den Biogasfermenter (2) und Zuführung des Gasgemisches aus dem Biogasfermenter (2) zu einer Gasaufbereitungseinrichtung (20), wenn der obere Grenzwert für die Kohlendioxidkonzentration (C«DO) überschritten ist,20 ter (2) has reached a predetermined upper limit value (C K D O), c) terminating the supply of exhaust gas in the biogas fermenter (2) and supplying the gas mixture from the biogas fermenter (2) to a gas preparation device (20) when the upper limit for carbon dioxide concentration (C « DO ) is exceeded,
25 d) Erhöhung des fviethananteils in dem Gasgemisch durch teilweise25 d) increasing the vapor content in the gas mixture by partial
Abtrennung von Nicht-Methanbestandteilen in der Gasaufbereitungseinrichtung (20), e) Messung der Methankonzentration in dem aufbereiteten Gasgemisch, 0 f) Rückführung des aufbereiteten Gasgemisches in den Biogasfermenter (2), falls die in Schritt e) gemessene Methankonzentration unter einem vorbestimmten oberen Grenzwert (CMo) fegt, und g) Zuführung des Gasgemisches zu einer Biogasweiterverarbeitungs- einπchtung (18), falls die in Schritt e) gemessene Methankonzentrati- 35 on über dem oberen Grenzwert (CM0) liegt. Separation of non-methane constituents in the gas treatment device (20), e) measurement of the methane concentration in the treated gas mixture, 0 f) recycling of the treated gas mixture into the biogas fermenter (2), if the methane concentration measured in step e) falls below a predetermined upper limit ( C Mo ), and g) supplying the gas mixture to a biogas processing unit (18) if the methane concentration measured in step e) is above the upper limit (C M0 ).
7 '. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine7 ' . A method according to claim 6, characterized in that a
Mehrzahl von Biogasfermentern (2-1 , 2-2, 2-3) parallel betrieben werden,Majority of biogas fermenters (2-1, 2-2, 2-3) are operated in parallel,
CC
8. Biogasanlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 6 oder 7, mit wenigstens einem nach dem Prinzip der Trockenfermentation arbeitenden Fermenter (2) zur Erzeugung von Biogas im Batch-Betrieb mit0 einem Biogasauslass (8) und einem Gaseinlass (16, 16!); einer Gasaufbereitungseinrichtung (20), die eingangsseitig mit dem Biogasauslass (8) des Biogasfermenters (2) verbunden ist, und die einen Biogasauslass aufweist, einer Ivlesseinrichtung (32) zur Erfassung der Methankonzentration 5 im Ausgang der Gasaufbereitungseinrichtung (20), einer Gasrückführleitung (14), die mit dem Biogasauslass der Gasaufbereitungseinrichtung (20) verbindbar ist und mit dem Gaseinlass (16, 16') des Biogasfermenters (2) verbunden ist, einer Spülgaszuführung (26, 27) für kohlendioxidhaltiges Abgas, einem Abgaskamin (19), der über eine Biogas/Abgas-Leitung (1 1 ) mit dem Ausgang der Gasaufbereitungseinrichtung (20) verbindbar ist, einer Steuereinrichtung (22), die mit der Messeinrichtung (32) verbunden ist, zur Verbindung des Gaseinlasses (16, 16') des Biogasfermenters (2) mit der Spülgaszuführung (26, 27) oder dem Biogasauslass der Gas- aufbereitungseinrichtung (20), zur Verbindung des Biogasauslasses (8) des Biogasfermenters (2) mit dem Abgaskamin (19), solange die Methankonzentration im Bio- gasauslass der Gasaufbereitungseinrichtung (20) oder im Biogasauslass (8) des Biogasfermenters unter einem vorbestimmten unteren Grenzwert (CMu) liegt, und zur Verbindung der Gasrückführleitung (14) mit dem Biogasauslass der Gasaufbereitungseinrichtung (20), solange die Methankonzentra- tion im Biogasauslass der Gasaufbereitungseinrichtung (20) über dem unteren Grenzwert (CMU) und unter einem oberen Grenzwert (CM0) liegt.8. biogas plant for carrying out the method according to claim 6 or 7, with at least one operating on the principle of dry fermentation fermenter (2) for the production of biogas in batch mode with0 a biogas outlet (8) and a gas inlet (16, 16 ! ); a gas treatment device (20) which is connected on the input side to the biogas outlet (8) of the biogas fermenter (2) and which has a biogas outlet, an analyzer (32) for detecting the methane concentration 5 in the outlet of the gas treatment device (20), a gas return line (14 ), which is connectable to the biogas outlet of the gas treatment device (20) and connected to the gas inlet (16, 16 ') of the biogas fermenter (2), a purge gas supply (26, 27) for exhaust gas containing carbon dioxide, an exhaust stack (19) via a biogas / exhaust gas line (1 1) can be connected to the outlet of the gas treatment device (20), a control device (22) which is connected to the measuring device (32), for connecting the gas inlet (16, 16 ') of the biogas fermenter ( 2) with the purge gas supply (26, 27) or the biogas outlet of the gas treatment device (20), for connecting the biogas outlet (8) of the biogas fermenter (2) with the exhaust gas chimney (19), as long as the methane concentration in the biogas outlet of the gas treatment device (20) or in the biogas outlet (8) of the biogas fermenter below a predetermined lower limit (C Mu ), and the connection of the gas return line (14) with the biogas outlet of the gas treatment device (20), as long as Methane concentration in the biogas outlet of the gas treatment facility (20) above the lower limit (CM U ) and below an upper limit (CM 0 ).
9. Biogasanlage nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Frisch- luftzuführung (26, 27), die mittels der Steuereinrichtung (22) mit dem9. biogas plant according to claim 8, characterized by a fresh air supply (26, 27) by means of the control device (22) with the
Gaseinlass (16, 16') des Biogasfermenters (2) verbindbar ist.Gas inlet (16, 16 ') of the biogas fermenter (2) is connectable.
10. Biogasanlage zur Erzeugung von Biogas mit einer Mehrzahl nach dem Prinzip der Trockenfermentation arbeiten- den Biogasfermentern (2) zur Erzeugung von Biogas im Batch-10. biogas plant for the production of biogas with a plurality of biogas fermenters (2) operating on the principle of dry fermentation for the production of biogas in the batch
Betrieb, die jeweils einen Biogasauslass (8-i) und einem Spülgasein- lass (16'-i) umfassen; einer Biogasleitung (12) in die die Biogasauslässe (8-i) der einzelnen Biogasfermenter (2-i) münden; einer Abgasleitung (26) mittels der kohlendioxidhaltiges Abgas demOperation, each comprising a biogas outlet (8-i) and a purge gas inlet (16'-i); a biogas line (12) into which the biogas outlets (8-i) of the individual biogas fermenters (2-i) open; an exhaust pipe (26) by means of the carbon dioxide-containing exhaust gas
SpuSgaseinlässen (16'-i) der einzelnen Biogasfermenter (2-i) zuführbar ist; einer Gasaufbereitungseinrichtung (20), die mit den Biogasauslässen (8-i) der einzelnen Biogasfermenter verbindbar ist; einer Ventileinrichtung (30), die mit dem Ausgang der Gasaufbereitungseinrichtung (20) verbunden ist einer Biogaszuführleitung (38), die mit der gemeinsamen Biogasleitung (12) und der Ventϊleinrichtung (30) verbunden ist; einer Biogasrückführleitung (14), die mit der Ventileinrichtung (30) verbunden ist, und die mit den Spülgaseinlässen (16-i) der einzelnenSpuSgaseinlässen (16'-i) of the individual biogas fermenter (2-i) can be fed; a gas treatment device (20) which is connectable to the biogas outlets (8-i) of the individual biogas fermenters; a valve device (30) which is connected to the outlet of the gas treatment device (20) of a biogas supply line (38) which is connected to the common biogas line (12) and the Ventϊleinrichtung (30); a biogas return line (14) connected to the valve means (30) and to the purge gas inlets (16-i) of the individual ones
Biogasfermenter (2-i) verbindbar ist; einem Abgaskamin (19), der über eine Biogas/Abgas-Leitung (40) mit der Ventileinrichtung verbunden ist; einer Frischluftieitung (28), die mit den Spülgaseinlässen (16'-i) der einzelnen Biogasfermenter (2-i) verbindbar ist; einer Steuereinrichtung (22) zur Verbindung der einzelnen Biogasauslässe (8-i) mit der gemeinsamen Biogasleitung (12) oder mit dem Eingang der Gasaufbereitungseinrichtung (20) und zur Verbindung der einzelnen Spülgaseϊnlässe (16'-i) mit der Abgas- Ieitung (28) oder mit der Frischluffieitung (28); und einer Messeinrichtung (32, 34, 36, 50, 52), die mit der Steuereinrichtung (22) verbunden ist und Messfühler (32, 50, 52) zur Erfassung der Methankonzentration und Messfühler (34) zur Erfassung der Kohlen- dioxidkonzentratϊon in dem aus dem wenigstens einen Fermenter (2) austretenden Gasgemisch umfasst.Biogas fermenter (2-i) is connectable; an exhaust stack (19) connected to the valve means via a biogas / exhaust conduit (40); a Frischluftieitung (28) which is connectable to the Spülgaseinlässen (16'-i) of the individual biogas fermenter (2-i); a control device (22) for connecting the individual biogas outlets (8-i) to the common biogas line (12) or to the inlet of the gas treatment device (20) and for connecting the individual purge gas ϊouts (16'-i) to the exhaust gas Line (28) or fresh-air line (28); and a measuring device (32, 34, 36, 50, 52), which is connected to the control device (22) and sensor (32, 50, 52) for detecting the methane concentration and sensor (34) for detecting the carbon dioxide in the from the at least one fermenter (2) exiting gas mixture.
11 Biogasanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (32) zur Erfassung der Methankonzentration in der gemeinsamen Biogasleitung (12) angeordnet ist.11 biogas plant according to claim 10, characterized in that the measuring device (32) for detecting the methane concentration in the common biogas line (12) is arranged.
12, Biogasanlage nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (50) zur Erfassung der Methankonzentration zwischen Ventileinrichtung (30) und Gasaufbereitungseinrichtung (20) angeordnet ist12, biogas plant according to claim 10 or 11, characterized in that the measuring device (50) for detecting the methane concentration between the valve device (30) and gas treatment device (20) is arranged
13. Verfahren zur Verminderung von Methanschlupf beim Anfahren von einem aus einer Mehrzahl von Biogasfermentern in einer Biogasanla- ge nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 12 mit den Ver- fahrensschritten: a) Schließen des mit frischer Biomasse beladenen Biogasfermenters (2-2), b) Spülen des geschlossenen Biogasfermenters (2-2) mit kohlendi- oxidhaltigem Abgas über die Abgasleitung (26) und den Gaseinlass (16'-2) des anzufahrenden Biogasfermenters (2-2), bis die Kohlendioxidkonzentration in dem Biogasfermenter (x-i) einen oberen Grenzwert (CKDO) und/oder bis die Methankonzentration in dem Biogasfermenter (2-2) einen unteren Grenzwert (CMU) erreicht hat, c) Zuführung des Gasgemisches aus dem anzufahrenden Biogasfer- menter (2-2) zu der Gasaufbereitungseinrichtung (20), wenn der obere Grenzwert (CKDO) für die Kohlendtoxidkonzentration und/oder der untere Grenzwert für die Methankonzentration (CMU) überschritten ist. d) Erhöhung des Methananteils in dem Gasgemisch durch teilweise Abtrennung von Nicht-Methanbestandteilen in der Gasaufbereitungs- etnrichtung (2O)1 e) Messung der Methankonzentration in dem aufbereiteten Gasgemisch mittels der Messeinrichtung (50), f) Rückführung des aufbereiteten Gasgemisches in den anzufahrenden Bϊogasfermenter (2-2) falls die in Schritt e) gemessene Methan- Konzentration unter einem vorbestϊmrnten oberen Grenzwert (CMo) iiegt, und g) Zuführung des aufbereiteten Gasgemisches über die Biogaszuführ- ieitung (38) in die gemeinsame Biogasieitung (12), falls die in Schritt e) gemessene Methankonzentration über dem oberen Grenzwert (CM0) liegt.13. A method for reducing methane slip when starting from one of a plurality of biogas fermenters in a biogas plant according to one of the preceding claims 10 to 12 with the method steps: a) closing the biogas fermenter loaded with fresh biomass (2-2), b) rinsing the closed biogas fermenter (2-2) with carbon dioxide-containing exhaust gas via the exhaust pipe (26) and the gas inlet (16'-2) of the biogas fermenter to be approached (2-2) until the carbon dioxide concentration in the biogas fermenter (xi) a upper limit value (C KDO ) and / or until the methane concentration in the biogas fermenter (2-2) has reached a lower limit value (CM U ), c) feeding the gas mixture from the biogas fermenter (2-2) to be approached to the gas processing device ( 20) when the upper limit (C K D O ) for the carbon dioxide concentration and / or the lower limit for the methane concentration (CM U ) is exceeded. d) Increasing the methane content in the gas mixture by partial removal of non-methane constituents in the gas treatment unit (20) 1 e) measurement of the methane concentration in the treated gas mixture by means of the measuring device (50), f) recycling of the treated gas mixture into the Bϊogasfermenter (2-2) to be approached if the methane concentration measured in step e) falls below a predetermined upper limit value (C Mo ) and g) supplying the treated gas mixture via the biogas feed line (38) into the common biogas line (12) if the methane concentration measured in step e) is above the upper limit (C M0 ).
14. Verfahren zur Verminderung von Methanschlupf beim Abschalten von einem aus einer Mehrzahl von Biogasfermentern in einer Biogasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 12 mit den Ver- fahrensschritten: a) Verbinden des Biogasauslasses (8-2) des abzuschaltenden Bio- gasfermenters (2-2) mit dem Eingang der Gasaufbereitungseinrichtung; b) Verbinden der Abgasleitung (26) mit dem Gaseinlass (16'-2) des abzuschaltenden Bϊogasfermenters (2-2); c) Verbinden der Biogaszuführleitung (38) mit dem Ausgang der Gasaufbereitungseinrichtung (20) über die Ventileinrichtung (30); d) Zuführen von Abgas in den abzuschaltenden Biogasfermenters (2- 2) über die Abgasleitung (26), bis die durch die Messeinrichtung (50) erfasste Methankonzentration am Auslass der Gasaufbereitungseinrichtung (20) auf einen vorbestimmten oberen Grenzwert (CM0) abgesunken ist; e) Trennen der Biogaszuführleitung (38) von dem Auslass der Gasaufbereitungseinrichtung (20); f) Verbinden der Biogasrückführleitung (14) mit der Biogas/Abgas-14. A method for reducing methane slip when switching off one of a plurality of biogas fermenters in a biogas plant according to one of the preceding claims 10 to 12 with the method steps: a) connecting the biogas outlet (8-2) of the biogas fermenter to be switched off (2 -2) with the input of the gas treatment device; b) connecting the exhaust pipe (26) to the gas inlet (16'-2) of the Bϊogasfermenters (2-2) to be switched off; c) connecting the Biogaszuführleitung (38) with the output of the gas treatment device (20) via the valve means (30); d) supplying exhaust gas in the biogas fermenter (2- 2) to be shut off via the exhaust pipe (26) until the methane concentration detected by the measuring device (50) at the outlet of the gas treatment device (20) has dropped to a predetermined upper limit (C M0 ); e) separating the biogas feed line (38) from the outlet of the gas treatment device (20); f) connecting the biogas return line (14) with the biogas / exhaust gas
Leitung (40) mitteis der Ventileinrichtung (30); g) Verbinden der Biogasrückführleitung (14) mit den Spülgaseinlässen (16-1 , 16-3) der anderen noch Biogas produzierenden Biogasfermen- ter (2-1 , 2-3), h) Weiterzuführung von Abgas in den abzuschaltenden Biogasfer- menter (2-2), bis die Methankonzentration in der Biogas/Äbgas- Leitung (40) auf einen unteren Grenzwert (CM11) abgesunken ist oder bis die Methankonzentration in der gemeinsamen Biogasleitung (12) auf den oberen Grenzwert (CM0) abgesunken ist; i) Trennen der Abgasleitung (26) von der Spülgasleitung (16'-2) des abzuschaltenden Biogasfermenters (2-2); j) Trennen der Biogasrückführleitung (14) von der Biogas/Abgas- Leitung (40) und Verbinden der Bϊogas/Abgas-Leitung (40) mit dem Abgaskamin (19), k) Verbinden der Frischluftleitung (28) mit dem Gaseinlass (16'-2) des abzuschaltenden Biogasfermenters (2-2) und Zufuhr von Frischluft in den abzuschaltenden Biogasfermenter (2-2), bis die durch die Messeinrichtung (34) erfasste Kohlendioxidkonzentration in dem abzuschaltenden Biogasfermenter (2-2) auf einen vorbestimmten unteren Grenzwert (CKDU) abgesunken ist, undConduit (40) through the valve means (30); g) connecting the biogas recirculation line (14) to the purge gas inlets (16-1, 16-3) of the other still biogas-producing biogas fermenters (2-1, 2-3), h) recirculating exhaust gas into the biogas fermenter menter (2-2) until the methane concentration in the biogas / Äbgas- line (40) has dropped to a lower limit (C M11 ) or until the methane concentration in the common biogas line (12) to the upper limit (C M0 ) dropped is; i) separating the exhaust gas line (26) from the purge gas line (16'-2) of the biogas fermenter (2-2) to be switched off; j) separating the biogas return line (14) from the biogas / exhaust line (40) and connecting the Bϊogas / exhaust line (40) with the exhaust stack (19), k) connecting the fresh air line (28) to the gas inlet (16 '; -2) of the biogas fermenter (2-2) to be switched off and supply of fresh air into the biogas fermenter (2-2) to be switched off until the carbon dioxide concentration detected by the measuring device (34) in the biogas fermenter (2-2) to be switched off reaches a predetermined lower limit ( C KDU ) has dropped, and
I) Öffnen des abgeschalteten Biogasfermenters (2-2) I) Opening the switched-off biogas fermenter (2-2)
EP09795366A 2008-12-01 2009-12-01 Method for reducing methane slack when starting and stopping biogas fermenters and biogas system for carrying out the method Withdrawn EP2370562A2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008059803A DE102008059803A1 (en) 2008-12-01 2008-12-01 Method for reducing methane slip when starting up and shutting down biogas digesters and biogas plant for carrying out this method
PCT/EP2009/066133 WO2010063709A2 (en) 2008-12-01 2009-12-01 Method for reducing methane slack when starting and stopping biogas fermenters and biogas system for carrying out the method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2370562A2 true EP2370562A2 (en) 2011-10-05

Family

ID=42134102

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP09795366A Withdrawn EP2370562A2 (en) 2008-12-01 2009-12-01 Method for reducing methane slack when starting and stopping biogas fermenters and biogas system for carrying out the method

Country Status (7)

Country Link
US (2) US8272436B2 (en)
EP (1) EP2370562A2 (en)
JP (1) JP5442753B2 (en)
CN (1) CN102232108B (en)
DE (1) DE102008059803A1 (en)
EA (1) EA018254B1 (en)
WO (1) WO2010063709A2 (en)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008059803A1 (en) 2008-12-01 2010-06-02 Bekon Energy Technologies Gmbh & Co. Kg Method for reducing methane slip when starting up and shutting down biogas digesters and biogas plant for carrying out this method
DE102009050867A1 (en) * 2009-10-27 2011-04-28 Vsr Industrietechnik Gmbh Producing biogas by dry fermentation, useful for aerating the fermenter, comprises aerating the fermenter with the biogas or the combustion product of the biogas
US9234215B2 (en) * 2010-11-17 2016-01-12 Zerowaste Energy, Llc Method and device for operating a fermentation plant
JP5756284B2 (en) * 2010-12-06 2015-07-29 中日本ハイウェイ・メンテナンス中央株式会社 Microbial material culture and manufacturing equipment
EP2760989B1 (en) * 2011-09-29 2020-10-28 Kompoferm GmbH Biogas plant and method for operating a biogas plant
DE102012212505A1 (en) * 2012-07-17 2014-01-23 Bekon Energy Technologies Gmbh & Co. Kg Method for operating a biogas plant and a biogas plant operated in this way
DE102013213258A1 (en) * 2013-07-05 2015-01-29 Bekon Holding Ag Process for producing a liquid fertilizer and a biogas plant for carrying out the process
DE102013107683B4 (en) * 2013-07-18 2017-10-12 Peter Lutz Biogas plant for the production of biogas from non-pumpable biomass and processes for their operation
GB2516994A (en) * 2013-08-05 2015-02-11 Linde Ag Introduction of CO2 for reduction of start-up time in a gas stream separation process
JP2017209614A (en) * 2016-05-24 2017-11-30 日本プライスマネジメント株式会社 Methane fermentation apparatus
NL2017177B1 (en) * 2016-07-15 2018-01-18 Seatechenergy Ip B V Installation and process for anaerobic digestion of organic material
TWI638796B (en) 2016-09-12 2018-10-21 樹德科技大學 A composting device for collecting the biogas
CN114324772A (en) * 2022-01-06 2022-04-12 周荣满 Ruminant digestive system exhaust methane collecting and processing device
CN114623368B (en) * 2022-03-31 2023-04-07 农业部沼气科学研究所 Method for reducing methane escape of household methane tank

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2672583B1 (en) * 1991-02-11 1993-04-23 Degremont METHOD FOR REGULATING A DEVICE FOR DEPOLLUTION OF WASTEWATER.
DE19805045A1 (en) 1998-02-09 1999-08-12 Manfred Prof Dr Hoffmann Method and device for methanizing biomass
DE20104047U1 (en) * 2000-07-14 2001-10-25 Bekon Energy Technologies Gmbh Bioreactor for the methanation of biomass and a biogas plant for generating thermal, electrical or mechanical energy from biomass with such a bioreactor
DE10047264B4 (en) * 2000-09-23 2006-05-04 G.A.S. Energietechnologie Gmbh Method for using methane-containing biogas
JP2002275482A (en) * 2001-03-16 2002-09-25 Ebara Corp Method for power generation by digested gas and power generation system
DE102004044645B3 (en) * 2004-09-13 2006-06-08 RÜTGERS Carbo Tech Engineering GmbH Environmentally friendly process for the production of bio natural gas
EP1681274A3 (en) * 2005-01-17 2006-09-06 Orgaworld B.V. Method and device for carrying out a fermentation process in a reactor.
DE102006002836A1 (en) * 2006-01-20 2007-07-26 Eckard, Horst K. Introduction of biogas into a fermenter
DE102007024911B4 (en) 2007-05-29 2009-04-09 Bekon Energy Technologies Gmbh & Co. Kg Biogas plant for the production of biogas from biomass and method for operating the biogas plant
DE102008059803A1 (en) 2008-12-01 2010-06-02 Bekon Energy Technologies Gmbh & Co. Kg Method for reducing methane slip when starting up and shutting down biogas digesters and biogas plant for carrying out this method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2010063709A2 *

Also Published As

Publication number Publication date
EA018254B1 (en) 2013-06-28
US20110236947A1 (en) 2011-09-29
JP2012510264A (en) 2012-05-10
CN102232108B (en) 2014-06-25
JP5442753B2 (en) 2014-03-12
DE102008059803A1 (en) 2010-06-02
US8272436B2 (en) 2012-09-25
EA201170733A1 (en) 2011-12-30
CN102232108A (en) 2011-11-02
WO2010063709A2 (en) 2010-06-10
US8408293B2 (en) 2013-04-02
WO2010063709A3 (en) 2010-10-21
US20120329120A1 (en) 2012-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2010063709A2 (en) Method for reducing methane slack when starting and stopping biogas fermenters and biogas system for carrying out the method
EP1997875B2 (en) Biogas facility for creating biogas from biomass and method for operating the biogas facility
DE102008015240B4 (en) Combined plant for the production of biogas and compost and method for switching a fermenter in such a plant between biogas production and composting
EP1428868B1 (en) Device for anearobic fermentation of biomass
EP1929024B1 (en) Process for the production of biogas employing a substrate having a high solids and high nitrogen content
DE102007029700A1 (en) Biomass power plant
EP2566946B1 (en) Method and system for the gas tight process control of percolators in a biogas method having two or more stages
EP2475762A2 (en) Method and apparatus for treating fermentable substances
DE102012212505A1 (en) Method for operating a biogas plant and a biogas plant operated in this way
DE102006035794A1 (en) Anaerobic treatment of cellulose-containing waste comprises comminuting, suspending in water, decomposition, hygienization and methanization, separating composted residue into plastic-containing and cellulose-rich fractions and working-up
EP2954038A1 (en) Substrate decomposition for biogas plants in a mixing and combi-hydrolysis tank
DE102007038870A1 (en) Operating a solid fermentation plant with a discontinuously operable solid fermenter for the fermentation of organic solids to produce biogas e.g. methane, comprises flowing-through the solid fermenter from top to bottom with a percolate
DE102009032122A1 (en) Generating energy from a biomass, preferably producing biogas from the biomass, comprises feeding reactants, converting reactants into products, and discharging products, where method is carried out according to memory batch process
DE102013102642A1 (en) Method and device for producing biogas
DE202020105740U1 (en) Anaerobic digestion device with self-sufficient air flotation to strengthen biogas production
EP1676819B1 (en) An environmentally compatible process for the treatment of organic sludge and a waste water treatment plant
CH697136A5 (en) Fermentation Process and installation for the fermentation.
DE102012109822B4 (en) Method and device for producing biogas
DE102013108264B4 (en) biogas facility
DE19518234C2 (en) Process for the most extensive treatment of organic residues
DE102016013068A1 (en) Method for the automated determination of the FOS / TAC value in biogas plants for the anaerobic wet fermentation of organic substances
DE10207518A1 (en) Post-fermented organic refuse is surrendered to a vacuum drying assembly directly and without further mechanical de-watering
DE20318783U1 (en) Large-scale fermenter, to form a biogas from a biomass for a power station, comprises a support structure to carry a film shrouding which is gas tight for batch processing
DE102010062624A1 (en) Aerobic-anaerobic treatment of fermentation substrate, preferably in agricultural biogas plants with high proportion of plant biomass to be fermented, comprises treating recirculated air, which is pressed within separate container
WO2009021503A2 (en) Process for producing ethanol / butanol and/or methane

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20110629

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO SE SI SK SM TR

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
17Q First examination report despatched

Effective date: 20120926

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20150701