FI126680B

FI126680B - Dry reactor for biomass decomposition

Info

Publication number: FI126680B
Application number: FI20155428A
Authority: FI
Inventors: Erkki Kalmari; Johanna Kalmari-Harju
Original assignee: Erkki Kalmari; Johanna Kalmari-Harju
Priority date: 2015-06-05
Filing date: 2015-06-05
Publication date: 2017-03-31
Also published as: FI20155428A

Description

Kuivareaktori biomassan hajottamiseksiDry reactor for decomposition of biomass

Keksinnön kohteena on kuivareaktori biomassan käsittelemiseksi ja biokaasun tuottamiseksi. Keksinnön kohteena on myös menetelmä tällaisen kuivareaktori n valmistamiseksi ja käyttämiseksi.The present invention relates to a dry reactor for biomass treatment and biogas production. The invention also relates to a process for the preparation and operation of such a dry reactor.

Tekniikan taustaTechnology background

Keksinnön käyttöala on biokaasun tuotanto biomassoista. Kyse on ns. kuivamädä-tyksestä. Biokaasureaktorit (myös kuivamädätys) voidaan jakaa jatkuvatoimisiin ja panostoimisiin reaktoreihin. Jatkuvatoimisiin reaktoreihin lisätään ja niistä poistetaan biomassaa päivittäin ja prosessi on katkeamaton. Panostoimiset reaktorit täytetään kerralla biomassalla, suljetaan ja annetaan mädätyksen edetä lisäämättä ja poistamatta biomassaa. Ainoastaan kaasua kerätään talteen. Kaasuntulon vähetessä prosessi lopetetaan avaamalla reaktori ja poistamalla biomassa. Suomessa ja maailmalla yleisimmin käytetään jatkuvatoimisia biokaasureaktoreita, joissa useimmiten mädätetään jätevesi- tai eläinlietteitä. Pikku hiljaa ovat yleistyneet myös ns. kuivareaktorit, joissa mädätetään pääasiassa yli 10 % kuiva-ainetta sisältäviä biomassoja kuten biojätettä, kuivalantaa, nurmea. Myös kuivareaktorit jaetaan jatkuva- ja panostoimisiin. Kuivareaktorien rakenne eroaa lietemädätyk-seen käytettävistä nestereaktoreista, molemmissa on kuitenkin paljon variaatioita. Mädätysprosessi käynnistyy hapettomissa oloissa, oikeiden mikrobien päästessä käsiksi eloperäiseen massaan. Ymppi sisältää mädätyksen kannalta oikeat mikrobit. WO 2015075298 A1 kuvaa reaktorin ja menetelmän biokaasun valmistamiseksi biomassasta anaerobisella hajottamisella. Biomassaa syötetään reaktiotilaan mekaanisilla syöttölaitteilla ja työnnetään tulppavirtauksena eteenpäin vaakasuunnassa. Nestettä poistetaan reaktorin pohjasta ja syötetään takaisin reaktiotilaan. EP 2733197 A1 kuvaa käymisreaktorin, jossa biomassasta irtoava neste poistetaan reaktorin alaosasta lämmönvaihtimeen, joka toimii nestereaktorina. Suo-toneste ruiskutetaan lämmönvaihtomassan läpi säiliöön ja edelleen pumpataan syöttöosien kautta biomassaan sen kostuttamiseksi kerroksittain. WO 2014004562 kuvaa menetelmän biomateriaalin mädättämiseksi. Vapautuvaa nestettä kierrätetään keräyssäiliönkautta reaktorin yläosaan. Tavoite on pitää massa tasaisen kosteana. CN 201427963 kuvaa laitteiston biokaasun tuottamiseksi anaerobisesti kuiva-tyyppisellä fermentaatiolla. Biomassasta valuva neste otetaan talteen reaktorin alaosasta ja pumpataan säiliön kautta takaisin fermentoitavan materiaalin päälle.The field of application of the invention is the production of biogas from biomasses. This is a so-called. kuivamädä-its origins. Biogas reactors (including dry digestion) can be divided into continuous and batch reactors. Biomass is added to and removed from continuous reactors daily and the process is uninterrupted. Batch reactors are once filled with biomass, sealed and digestion allowed to proceed without adding or removing biomass. Only gas is recovered. As the gas supply decreases, the process is terminated by opening the reactor and removing the biomass. In Finland and around the world, continuous use of biogas reactors is the most common process for the digestion of sewage or animal sludge. Little by little, the so-called. dry reactors for the digestion of biomass containing more than 10% solids, such as bio-waste, dry manure, grass. Dry reactors are also divided into continuous and batch operations. The structure of dry reactors differs from that of liquid reactors used for sludge digestion, but both have many variations. The digestion process starts under anoxic conditions, with the right microbes gaining access to the organic mass. The seed contains the correct microbes for digestion. WO 2015075298 A1 describes a reactor and a process for the production of biogas from biomass by anaerobic digestion. The biomass is fed into the reaction space by mechanical feeders and pushed forward in a horizontal direction as a plug flow. The liquid is removed from the bottom of the reactor and returned to the reaction space. EP 2733197 A1 describes a fermentation reactor in which liquid from the biomass is discharged from the bottom of the reactor to a heat exchanger which acts as a liquid reactor. The leach fluid is injected through the heat exchange mass into the container and further pumped through the feed portions to the biomass to wet it in layers. WO 2014004562 describes a method for digesting biomaterial. The liberated liquid is circulated through the collection tank to the top of the reactor. The goal is to keep the mass evenly moist. CN 201427963 describes an apparatus for anaerobically producing biogas by dry-type fermentation. The liquid from the biomass is recovered from the bottom of the reactor and pumped back through the tank onto the fermentable material.

Keksinnön yleinen kuvausGeneral description of the invention

Nyt on keksitty kuivareaktori, jossa biomassasta kyetään tuottamaan biokaasua teknisesti erittään tehokkaasti. Tämän tavoitteen saavuttamiseksi keksintö on tunnettu itsenäisten patenttivaatimusten mukaisesti. Epäitsenäisissä vaatimuksissa on lisäksi esitetty keksinnön eräitä edullisia vaihtoehtoja. Epäitsenäisissä laitepa-tenteissa kuvatut piirteet soveltuvat myös yleisesti valmistusmenetelmiin ja käyttöön.A dry reactor has now been invented, which is capable of producing biogas in a technically very efficient way from biomass. To achieve this object, the invention is known in accordance with the independent claims. The dependent claims further disclose some preferred alternatives to the invention. The features described in the dependent patent claims are also generally applicable to manufacturing methods and uses.

Keksinnön mukaisessa on kuivareaktorissa KR on kuivareaktori-osa 1 biomassan BM käsittelemiseksi, nestereaktori-osa 2 käsittelynesteen N varastoimiseksi ja käsittelemiseksi, kierrätysosa 3 käsittelynesteen N kierrättämiseksi kuivareaktori-osan 2 ja nestereaktori-osan 2 välillä, biokaasun G poisto-osa 4 ja biomassan BM syöttö-ja poisto-osa 5, jolloin: kuivareaktori-osaan 1 on liitetty neljä tai useampia etäisyyden päässä toisistaan olevaa syöttöosaa 3S käsittelynesteen N syöttämiseksi biomassaan BM ainakin kahteen syöttöosaan kaasun tuoton porrastamiseksi, kierrätysosaan 3 on liitetty neljä tai useampia syötön säätöelintä 3VS käsittelynesteen N kierrätyksen ja syötön biomassaan BM säätämiseksi ainakin kahteen syöttöosaan kaasun tuoton porrastamiseksi, ja kuivareaktori-osaan 1 on liitetty yksi tai useampia poisto-osia 3R käsittelynesteen N poistamiseksi biomassasta BM.In the dry reactor KR according to the invention, there is a dry reactor part 1 for treating biomass BM, a liquid reactor part 2 for storing and treating the treatment liquid N, a recycle part 3 for recirculating the treatment liquid N between the dry reactor part 2 and the liquid reactor part 2. and outlet section 5, wherein: four or more spaced apart feed portions 3S are fed to the dry reactor portion 1 to feed the treatment liquid N to the biomass BM to at least two feed portions, the recycle portion 3 is connected to four or more feed control members 3VS and a feed to the biomass BM for controlling at least two feed portions to stagger gas production, and the dry reactor portion 1 is provided with one or more outlet portions 3R to remove the treatment liquid N from the biomass BM.

Vastaavasti keksinnön mukaisessa valmistusmenetelmässä kuivareaktoriin KR järjestetään kuivareaktori-osa 1 biomassan BM käsittelemiseksi, nestereaktori-osa 2 käsittelynesteen N varastoimiseksi ja käsittelemiseksi, kierrätysosa 3 käsittelynesteen N kierrättämiseksi kuivareaktori-osan 2 ja nestereaktori-osan 2 välillä, biokaasun G poisto-osa 4 ja biomassan BM syöttö-ja poisto-osa 5, jolloin: kuivareaktori-osaan 1 liitetään neljä tai useampia etäisyyden päässä toisistaan olevaa syöttöosaa 3S käsittelynesteen N syöttämiseksi biomassaan BM ainakin kahteen syöttöosaan kaasun tuoton porrastamiseksi, kierrätysosaan 3 liitetään neljä tai useampia syötön säätöelintä 3VS käsittelynesteen N kierrätyksen ja syötön biomassaan BM säätämiseksi kaasun tuoton porrastamiseksi, ja kuivareaktori-osaan 1 liitetään yksi tai useampia poisto-osia 3R käsittelynes-teen N poistamiseksi biomassasta BM.Similarly, in the manufacturing process according to the invention, the dry reactor KR is provided with a dry reactor part 1 for treating biomass BM, a liquid reactor part 2 for storing and treating treatment liquid N, a recycle part 3 for circulating treatment liquid N between dry reactor part 2 and liquid reactor part 2 an inlet and outlet section 5, wherein: four or more spaced apart feed portions 3S are fed to the dry reactor portion 1 to feed the treatment liquid N to the biomass BM to at least two feed portions, the recycle portion 3 is connected to four or more feed control means adjusting the biomass BM to vary the gas output, and connecting one or more outlet portions 3R to the dry reactor section 1 to remove the treatment liquid N from the biomass BM.

Keksinnön erään kohteen mukaan syöttöosiin 3 on liitetty neljä tai useampia syötön säätöelintä 3VS, edullisesti neljä tai useampia syötön säätöelintä 3VS. Keksinnön erään kohteen mukaan kierrätysosaan 3 on liitetty yksi tai useampia, edullisesti kaksi tai useampia, poiston säätöelintä 3VR käsittelynesteen N kierrätyksen ja poiston biomassasta BM säätämiseksi. Säätöelin 3VS, 3VR voi olla esim. sulku-säätö- tai jakoventtiili. Nämä monipuolistavat keksinnön käyttökohteita edelleen. Biokaasun poisto-osa 4 on esim. putki tai se on esim. avoin tila kuivareaktoriosan 1 ja nestereaktoriosan 2 päällä. Se voi olla myös esim. kahden avoimen osan yhdistävä putki, tällaista putkea 4 voidaan käyttää myös biokaasun G poisjohtami-seen sen hyödyntämisessä.According to an object of the invention, four or more feed control members 3VS, preferably four or more feed control members 3VS, are connected to the feed portions 3. According to one object of the invention, one or more, preferably two or more, discharge control members 3VR are connected to the recycling section 3 for controlling the recycling and removal of the treatment liquid N from the biomass BM. The actuator 3VS, 3VR can be, for example, a shut-off valve or a distributor valve. These further diversify the uses of the invention. The biogas removal section 4 is e.g. a pipe or it is e.g. an open space on the dry reactor section 1 and the liquid reactor section 2. It may also be, for example, a pipe connecting two open sections, such a pipe 4 may also be used to extract biogas G for its utilization.

Keksinnön erään kohteen mukaan kuivareaktorissa KR on kaksi tai useampia käsittelynesteen N poisto-osia 3R. Keksinnön erään kohteen mukaan kierrätysosa 3 on varustettu yhdellä tai useammalla käsittelynesteen N kierrätyspumpulla 3P. Nämä monipuolistavat keksinnön käyttökohteita edelleen.According to one object of the invention, the dry reactor KR has two or more treatment liquid N removal portions 3R. According to one object of the invention, the recycling section 3 is provided with one or more recycling pumps 3P of the treatment liquid N. These further diversify the uses of the invention.

Keksinnön erään kohteen mukaan kuivareaktori-osassa 1 on kaksi tai useampia lämmönsiirto-yksikköä 1H. Keksinnön erään kohteen mukaan nestereaktori-osassa 2 on yksi tai useampia lämmönsiirto-yksikköä 2H. Keksinnön erään kohteen mukaan kierrätysosassa 3 on yksi tai useampia lämmönsiirto-yksikköä 3H. Näillä tehostetaan biomassan hajoamista ja biokaasun tuottoa erityisesti kylmissä olosuhteissa.According to one object of the invention, the dry reactor part 1 has two or more heat transfer units 1H. According to one object of the invention, the liquid reactor part 2 has one or more heat transfer units 2H. According to one object of the invention, the recycling part 3 has one or more heat transfer units 3H. These enhance biomass degradation and biogas production, especially in cold conditions.

Keksinnön erään kohteen mukaan kuiva-reaktori KR on varustettu ainakin yhdellä biokaasun G keräysosalla 6 biokaasun hyödyntämiseksi. Edullisesti biokaasun keräysosa 6 on järjestetty kuivareaktoriosaan 1. Tällöin rakenteesta saadaan erityisen kompakti. Edullisesti biokaasun G keräysosa 6 on varustettu kahdella kalvolla. Tästä on etua esim. kylmissä olosuhteissa toimittaessa.According to one object of the invention, the dry reactor KR is provided with at least one biogas G collection part 6 for utilizing the biogas. Preferably, the biogas collecting section 6 is arranged in the dry reactor section 1. This makes the structure extremely compact. Preferably, the biogas G collection section 6 is provided with two membranes. This is an advantage, for example, when operating in cold conditions.

Keksinnön erään kohteen mukaan kuivareaktori-osa 1 on muodoltaan pitkänomainen ja ainakin toiseen päähän 1E on järjestetty biomassan BM syöttö- ja poisto-osa 5. Tämä parantaa kuivareaktorin käytettävyyttä.According to one object of the invention, the dry reactor part 1 is of elongated shape and at least one end 1E is provided with a biomass BM feed and outlet part 5. This improves the usability of the dry reactor.

Keksinnön erään kohteen mukaan kuivareaktori-osan 1 pohja 1B ja/tai seinät 1W on järjestetty olennaisesti esteettömiksi. Keksinnön erään kohteen mukaan syöttöjä poisto-osan 5 pinnat on järjestetty olennaisesti esteettömiksi. Olennaisesti esteettömällä tarkoitetaan tässä hakemuksessa sitä, että se ei muodosta estettä esim. lastattaessa tai purettaessa kuivareaktoria. Biomassa pääsee tällöin siirtymään vapaasti tai sitä voidaan vapaasti ja helposti käsitellä. Kuivareaktorissa on edullisesti vain yksi mädätyskammio, jolloin reaktorissa ei ole mitään väliseiniä tms. jakamassa massoja. Näistä on se etu, että kuivareaktorin täyttö ja purku on erityisen nopeaa ja yksinkertaista. Keksinnön erään kohteen mukaan syöttö- ja poisto-osa 5 on varustettu ajorampilla ja/tai kynnyksellä 5R. Tämä parantaa kuiva-reaktorin käytettävyyttä edelleen. Tässä kuvattua kuivareaktoria käytetään biomassan BM käsittelemiseksi ja bio-kaasun tuottamiseksi siten, että: kuivareaktori-osaan 1 syötetään biomassaa BM, nestereaktori-osa 2 varustetaan käsittelynesteellä N, käsittelynestettä N kierrätetään kuivareaktori-osan 1 ja nestereaktori-osan 2 välillä kahden tai useamman syötön säätöelimen 3V avulla siten, että käsittelynestettä N syötetään ainakin yhteen syöttöosaan 3S ja poistetaan ainakin yhdestä poisto-osasta 3R.According to one object of the invention, the bottom 1B and / or the walls 1W of the dry reactor part 1 are arranged substantially unobstructed. According to one object of the invention, the surfaces of the feed outlet 5 are arranged substantially unobstructed. By essentially barrier-free, it is meant in this application that it does not constitute a barrier, for example, when loading or unloading a dry reactor. This allows the biomass to move freely or be easily and easily processed. The dry reactor preferably has only one digestion chamber so that there are no partitions or the like in the reactor to distribute the masses. The advantage of these is that filling and unloading the dry reactor is particularly quick and simple. According to an object of the invention, the feed and discharge section 5 is provided with a driving ramp and / or a threshold 5R. This further improves the usability of the dry reactor. The dry reactor described herein is used to treat biomass BM and produce biogas by: supplying biomass BM to the dry reactor portion 1, treating liquid N with treatment liquid N, circulating the treatment liquid N between dry reactor portion 1 and liquid reactor portion 2 by two or more feed control elements 3V, so that the treatment liquid N is supplied to at least one feed portion 3S and discharged from at least one outlet portion 3R.

Kuvataan myös menetelmä, jossa käsittelynestettä N kierrätetään kuivareaktori-osan 1 ja nestereaktori-osan 2 välillä kahden tai useamman kierrätyksen säätö-elimen 3V avulla siten, että käsittelynestettä N syötetään ainoastaan yhteen syöttöosaan 3S. Tämä tilanne on voimassa esim. käynnistettäessä kuivareaktoriin 1 lisätyn massan BM käsittely.Also described is a method of circulating treatment liquid N between dry reactor portion 1 and liquid reactor portion 2 by means of two or more recirculation control means 3V such that treatment liquid N is supplied to only one feed portion 3S. This situation applies, for example, when starting the treatment of pulp BM added to the dry reactor 1.

Kuvataan myös menetelmä, jossa käsittelynestettä N kierrätetään kuivareaktori-osan 2 ja nestereaktori-osan 2 välillä kahden tai useamman kierrätyksen säätö-elimen 3V avulla siten, että käsittelynestettä N syötetään ainakin kahteen syöttö-osaan 3S. Tämä tilanne on voimassa esim. laajennettaessa kuivareaktoriin 1 lisätyn massan BM käsittelyn vaiheita.Also described is a method of circulating treatment liquid N between dry reactor portion 2 and liquid reactor portion 2 by means of two or more recirculation control means 3V such that treatment liquid N is supplied to at least two feed portions 3S. This situation applies, for example, when extending the steps of processing the pulp BM added to the dry reactor 1.

Keksinnön mukaisen kuivareaktori-osassa 1 olevan biomassa käsittely voidaan aloittaa sen toisesta päästä tai vaikka keskeltä, kahdesta tai useammasta kohtaa samanaikaisesti. Käsittelyn aikana otetaan tarpeen mukaan eri vaiheita sitten käyttöön kaasuntuoton porrastamiseksi.Treatment of the biomass in the dry reactor part 1 according to the invention can be started at one end or even in the middle, at two or more sites simultaneously. During processing, different steps are then applied as necessary to stagger gas production.

Keksinnön erään kohteen mukaan kuivareaktoria KR lämmitetään samanaikaisesti ainakin yhdellä lämmönsiirto-yksiköllä 1H, 2H, 3H. Tämä tehostaa biomassan BM hajoamista. Eri lämmitysmenetelmiä voidaan käyttää saman-ja eriaikaisesti.According to one object of the invention, the dry reactor KR is heated simultaneously by at least one heat transfer unit 1H, 2H, 3H. This enhances the degradation of biomass BM. Different heating methods can be used at the same time and at different times.

Keksinnön mukainen kuivareaktori soveltuu erittäin monenlaisten biomassojen käsittelyyn. Biomassa BM voidaan valita ryhmästä, jossa on: - maataloudessa syntyvä biojäte ja muu biomassa, - metsätaloudessa syntyvä biojäte ja muu biomassa, - erityiset viljelykasvit ja niiden jalosteet ja sivutuotteet, - kalataloudessa ja muussa vastaavassa taloudessa syntyvä biojäte ja biomassa - turve ja muut luonnon biomassat, - kotitalouksissa ja yhdyskunnissa syntyvä biojäte ja biomassa - teollisuudessa syntyvä biojäte ja biomassa, sekä näiden kaikkien erilaiset yhdistelmät.The dry reactor according to the invention is suitable for the treatment of a wide variety of biomasses. Biomass BM may be selected from the group consisting of: - bio-waste and other biomass from agriculture, - bio-waste and other biomass from forestry, - specific crops and their by-products and by-products, - bio-waste and biomass from fisheries and other similar economy - peat and other natural biomasses , - household and municipal bio-waste and biomass - industrial bio-waste and biomass and their various combinations.

Keksinnön mukaisella kuivareaktorilla pystytään porrastetusti ja panosluonteisesti käsittelemään erittäin suuriakin biomassamääriä teknisesti erittäin edullisesti. Tällaisella kuivareaktorilla kyetään porrastamaan biokaasun tuottoa erittäin tehokkaasti, jolloin vastaavasti biokaasun varastointitarve vähenee ja käsittelyn koko-naishyötysuhde paranee olennaisesti. Tästä selvästi etua esim. tunnettuihin kui-vareaktoreihin, joissa käsittely tehdään panosluonteisesti koko reaktoritilavuudes-sa.The dry reactor according to the invention is capable of treating even large quantities of biomass in a technically very advantageous manner in a stepwise and batch manner. Such a dry reactor is capable of very efficiently staggering the production of biogas, thereby correspondingly reducing the need for biogas storage and substantially improving the overall treatment efficiency. This clearly has the advantage, for example, of known dry reactors, where the treatment is batch-wise throughout the reactor volume.

Biomassan kuiva-ainepitoisuus on edullisesti 10 % (w/w) tai suurempi. Edullisesti kuivareaktoriosa täytetään kerralla biomassalla, suljetaan ja annetaan mädätyk-sen edetä lisäämättä ja poistamatta biomassaa. Ainoastaan kaasua kerätään talteen. Kaasuntulon vähetessä prosessi lopetetaan avaamalla reaktori ja poistamalla biomassa. Uusi panos voidaan ladata saman tien. Biologisen mädätyksen nopeutta ja määrää säädetään ympin sisältämän käsittelynesteen kierrätyksen avulla. Mitä enemmän ymppiä, sitä nopeampi reaktio. Mitä enemmän vaiheita käytössä, sitä enemmän saadaan suhteessa kaasua. Reaktoriliete sisältää oikeat mikrobit eli uusi biomassa syötetään ympin sekaan. Panostoimisissa kuivareaktoreissa ymppi voidaan tuoda kahdella tavalla: kastelemalla panos nestemäisellä ympillä tai lataamalla panokseen uuden biomassan lisäksi jo kertaalleen mädätettyä biomassaa. Esim. Suomen olosuhteisiin sopii paremmin pitkäkestoinen panosmädä-tys. Tätä varten tarvitaan suuri reaktori ja säädelty käsittelylietteen syöttö. Ymppi sisältää biokaasun tuoton kannalta oikeat mikrobit.The dry matter content of the biomass is preferably 10% (w / w) or higher. Preferably, the dry reactor portion is filled once with biomass, sealed and allowed to proceed with digestion without adding or removing biomass. Only gas is recovered. As the gas supply decreases, the process is terminated by opening the reactor and removing the biomass. A new bet can be downloaded immediately. The rate and amount of biological digestion is controlled by recycling the treatment fluid contained in the inoculum. The more you seed, the faster the reaction. The more stages in use, the more proportional gas is obtained. The reactor slurry contains the correct microbes, ie the new biomass is fed into the inoculum. In batch dry reactors, the inoculum can be introduced in two ways: by irrigating the batch with a liquid inoculum, or by loading the digestate with once-digested biomass. For example, long-term batch rotation is better suited to Finnish conditions. This requires a large reactor and a controlled feed sludge feed. The inoculum contains the correct microbes for biogas production.

Kuivamädätyslaitoksessa on usein monta kuivareaktoria rinnakkain ja ne ovat prosessin eri vaiheissa, jolloin kokonaiskaasuntuotto on tasaista. Tämä keksintö mahdollistaa sen, että yksikin reaktori on riittävä, mutta näitä voi olla myös esim. 2, 3 tai 4.A dry digestion plant often has many dry reactors in parallel and are in different stages of the process, whereby the total gas production is uniform. The present invention allows one reactor to be sufficient, but may also be e.g. 2, 3 or 4.

Kuivareaktori voi toimia myös perinteisen lietemädätykseen perustuvan biokaasu-laitoksen lisäosana, tuomassa tehoa kuivista jakeista.The dry reactor can also act as an add-on to a traditional sludge digestion biogas plant, providing power from dry fractions.

Eloperäisen, edullisesti yli 10 % kuiva-ainetta sisältävän biomassan mädätykseen soveltuva biokaasureaktori voi edullisesti olla pitkänomainen, kauttaaltaan lämpö-eristetty kaukalo, joka suljetaan kaasutiiviisti edullisesti kahdella muovikankaalla kaasuvaraston muodostamiseksi. Alempi kangas on kaasutiivis ja se elää sen mukaan, kuinka paljon reaktorissa on kaasua. Ulompi kangas toimii sääkatteena eli sitä pidetään aina ilmanpaineen avulla pyöreänä, jolloin se ei kerää lunta. Katteiden väliin siis puhalletaan jatkuvasti ilmaa. Kuivareaktori on edullisesti toisesta päästään avoin tai siinä on vain matala päätyseinä rampilla, jotta reaktori voidaan täyttää ja tyhjentää kuormaamalla. Reaktorin yläosaan johdetaan ympin sisältävää, mahdollisimman vähäkuituista käsittelynestettä erillisestä säiliöstä putkilla, joissa on käsittelynesteen syötön säätöventtiilit. Reaktorin pohjasta lähtee poisto-putkia, jotka johtavat biomassan läpi kulkeutuneen nesteen takaisin erilliseen nes-tereaktoriosaan, josta sitä pumpulla johdetaan taas takaisin biomassan päälle. Nestettä kierrätetään prosessissa. Myös reaktorin pohjapoistoputkessa on edullisesti poiston säätöelimet, kuten sulkuventti il it, jotta nesteen poistumista voidaan säädellä. Ympin sisältävää nestereaktoriosaa että kuivareaktoriosaa lämmitetään edullisesti lämmönvaihtimilla. Kaasuntulo alkaa yleensä ensimmäisenä nestereak-toriosassa, sillä sinne kulkeutuu reaktorista sokeria ym. helposti hajoavia yhdisteitä. Kaasua kerätään yleensä aina molemmista, sekä nestereaktoriosasta että kui-vareaktoriosasta.The biogas reactor for the digestion of organic biomass, preferably containing more than 10% solids, may advantageously be an elongated, thermally insulated trough which is gas tightly sealed, preferably with two plastic fabrics, to form a gas storage. The lower fabric is gas-tight and lives up to the amount of gas in the reactor. The outer fabric acts as a weather cover, which means that it is always kept circular with the help of air pressure so that it does not collect snow. Thus, air is continuously blown between the roofs. Preferably, the dry reactor is open at one end or has only a low end wall on the ramp so that the reactor can be filled and emptied by loading. The inoculum-containing, minimally fibrous treatment fluid is fed to the top of the reactor from a separate tank by means of tubes with control fluid delivery control valves. From the bottom of the reactor, drain pipes are discharged which return the liquid through the biomass back to a separate liquid reactor section, from where it is again pumped back onto the biomass. The liquid is recycled in the process. Also, the reactor bottom discharge tube preferably has discharge control means, such as shut-off valves, to control the discharge of liquid. Preferably, the inoculated liquid reactor portion and the dry reactor portion are heated by heat exchangers. Gas entry usually begins first in the liquid reactor section, as sugar and other easily degradable compounds are transported there from the reactor. Gas is usually always collected from both the liquid reactor and the dry reactor sections.

Keksinnön erityinen kuvausSpecific description of the invention

Seuraavassa keksinnön eräitä sovellutuksia selostetaan yksityiskohtaisesti oheiseen piirustukseen 1 viittaamalla. Kuviossa 1 on esitetty kuivareaktori KR, jossa on kuivareaktori-osa 1 biomassan BM käsittelemiseksi, nestereaktori-osa 2 käsittelynesteen N varastoimiseksi ja käsittelemiseksi, kierrätysosa 3 käsittelynesteen N kierrättämiseksi kuivareaktori-osan 2 ja nestereaktori-osan 2 välillä, biokaasun G poisto-osa 4 ja biomassan BM syöttö-ja poisto-osa 5. Kuivareaktori-osaan 1 on liitetty 7 etäisyyden päässä toisistaan olevaa syöttöosaa 3S käsittelynesteen N syöttämiseksi biomassaan BM, kierrätysosaan 3 on liitetty 7 syötön säätöelintä 3VS käsittelynesteen N kierrätyksen ja syötön biomassaan BM säätämiseksi, ja kuivareaktori-osaan 1 on liitetty yksi poisto-osia 3R käsittelynesteen N poistamiseksi biomassasta BM. Kierrätysosa 3 on varustettu yhdellä käsittelynesteen N kierrätyspumpulla 3P. Kuivareaktori-osassa 1 on 3 lämmönsiirto-yksikköä 1H, nestereaktori-osassa 2 on yksi lämmönsiirto-yksikkö 2H ja kierrätysosassa 3 on yksi lämmönsiirto-yksikkö 3H. Biokaasun poisto-osa 4 on putki ja avoin tila 4 kui-vareaktoriosan 1 ja nestereaktoriosan 2 päällä. Kuivareaktori-osa 1 on muodol taan pitkänomainen ja toiseen päähän 1E on järjestetty biomassan BM syöttö- ja poisto-osa 5. Syöttö-ja poisto-osa 5 on varustettu ajorampilla ja kynnyksellä 5R. Tällaista kuivareaktoria KR voidaan käyttää siten, että kuivareaktori-osaan 1 syötetään biomassaa BM, nestereaktori-osa 2 varustetaan käsittelynesteellä N, käsit-telynestettä N kierrätetään kuivareaktori-osan 1 ja nestereaktori-osan 2 välillä neljän tai useamman syötön säätöelimen 3V avulla siten, että käsittelynestettä N syötetään ainakin kahteen syöttöosaan 3S ja poistetaan ainakin yhdestä poisto-osasta 3R. Käsittelynestettä N voidaan kierrättää kuivareaktori-osan 1 ja nestereaktori-osan 2 välillä neljän tai useamman kierrätyksen säätöelimen 3V avulla siten, että käsittelynestettä N syötetään ainoastaan kahteen syöttöosaan 3S. Tämä tilanne on voimassa esim. käynnistettäessä kuivareaktoriin 1 lisätyn massan BM käsittely. Käsittelynestettä N voidaan myös kierrättää kuivareaktori-osan 2 ja nes-tereaktori-osan 2 välillä neljän tai useamman kierrätyksen säätöelimen 3V avulla siten, että käsittelynestettä N syötetään ainakin kahteen syöttöosaan 3S. Tämä tilanne on voimassa esim. laajennettaessa kuivareaktoriin 1 lisätyn massan BM käsittelyn vaiheita.In the following, some embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawing 1. Fig. 1 shows a dry reactor KR having a dry reactor part 1 for treating biomass BM, a liquid reactor part 2 for storing and treating the processing liquid N, a recycle part 3 for circulating the processing liquid N between the dry reactor part 2 and the liquid reactor part 2, an inlet and outlet section of biomass BM 5. 7 spaced apart feed portions 3S for supplying treatment liquid N to biomass BM, recirculation portion 3 is provided with 7 feed control means for regulating recirculation and feed of biomass BM N and biomass BM, and dry reactor portion 1 is provided with one outlet section 3R for removing the treatment liquid N from the biomass BM. Recirculation section 3 is provided with a single circulation pump 3P of treatment liquid N. The dry reactor part 1 has 3 heat transfer units 1H, the liquid reactor part 2 has one heat transfer unit 2H and the recycle part 3 has one heat transfer unit 3H. The biogas outlet 4 is a tube and an open space 4 on the dry reactor 1 and the liquid reactor 2. The dry reactor part 1 is of elongated shape and the other end 1E is provided with a biomass BM inlet and outlet part 5. The inlet and outlet part 5 is provided with a drive ramp and a threshold 5R. Such a dry reactor KR may be operated such that biomass BM is fed to the dry reactor part 1, the liquid reactor part 2 is provided with treatment liquid N, the treatment liquid N is circulated between the dry reactor part 1 and the liquid reactor part 2 by four or more feed control elements 3V N is fed to at least two feed portions 3S and discharged from at least one outlet portion 3R. The treatment liquid N can be circulated between the dry reactor part 1 and the liquid reactor part 2 by means of four or more recirculation control means 3V so that the treatment liquid N is supplied to only two feed portions 3S. This situation applies, for example, when starting the treatment of pulp BM added to the dry reactor 1. The treatment liquid N can also be circulated between the dry reactor part 2 and the liquid reactor part 2 by means of four or more recirculation control means 3V, so that the treatment liquid N is supplied to at least two feed portions 3S. This situation applies, for example, when extending the steps of processing the pulp BM added to the dry reactor 1.

Claims

A dry reactor (KR) for treating biomass (BM) and producing biogas (G), characterized in that the dry reactor (KR) has a dry reactor part (1) for treating biomass (BM), a liquid reactor part (2) for storing the processing liquid (N). and for treatment, a recycling section (3) for circulating the processing liquid (N) between the dry reactor section (2) and the liquid reactor section (2), a biogas (G) outlet section (4) and a biomass (BM) feed and outlet section (5) ), wherein: four or more spaced-apart feed portions (3S) are connected to the dry reactor portion (1) for supplying the processing liquid (N) to the biomass (M) to at least two feed portions to stagger gas output, the recirculation portion (3) (3VS) for regulating the recycling and feeding of the treatment liquid (N) to the biomass (BM) for staggering gas production, and one or more discharge portions (3R) for removing the treatment liquid (N) are connected to the dry reactor section (1) biomass (BM).

Dry reactor (KR) according to Claim 1, characterized in that one or more discharge control means (3VR) are connected to the recycling section (3) for controlling the recycling and discharge of the treatment liquid (N) from the biomass (M).

Dry reactor (KR) according to any one of the preceding claims, characterized in that the dry reactor (KR) has two or more drainage parts (3R) of the treatment liquid (N).

Dry reactor (KR) according to any one of the preceding claims, characterized in that the recycle part (3) is provided with one or more recirculation pumps (3P) for the treatment liquid (N).

Dry reactor (KR) according to any one of the preceding claims, characterized in that the dry reactor section (1) has two or more heat transfer units (1H).

Dry reactor (KR) according to any one of the preceding claims, characterized in that the liquid reactor part (2) has one or more heat transfer units (2H).

Dry reactor (KR) according to any one of the preceding claims, characterized in that the recycling section (3) has one or more heat transfer units (3H).

A dry reactor (KR) according to any one of the preceding claims, characterized in that the dry reactor (KR) is provided with at least one biogas (G) collection part (6).

Dry reactor (KR) according to any one of the preceding claims, characterized in that the dry reactor part (1) has an elongated shape and at least one end (1E) is provided with a biomass (M) inlet and outlet part (5).

Dry reactor (KR) according to any one of the preceding claims, characterized in that the bottom (1B) and / or the walls (1W) of the dry reactor part (1) are arranged substantially unobstructed.

A dry reactor (KR) according to any one of the preceding claims, characterized in that the surfaces of the feed and outlet section (5) are arranged substantially unobstructed.

Dry reactor (KR) according to any one of the preceding claims, characterized in that the feed and outlet (5) is provided with a drive ramp and / or a threshold (5R).

Process for the preparation of a dry reactor (KR) suitable for biomass treatment, characterized in that a dry reactor part (1) is arranged in the dry reactor (KR) for biomass (M) treatment, a liquid reactor part (2) for storage and treatment of treatment liquid (N) ) for circulating the processing liquid (N) between the dry reactor part (1) and the liquid reactor part (2), the biogas (G) outlet part (4) and the biomass (BM) inlet and outlet part (5), wherein: attaching to said part (1) four or more spaced apart feed portions (3S) for supplying the treatment liquid (N) to the biomass (M) to at least two feed portions for staggering gas production, to recirculating portion (3) four or more feed regulating means (3VS) and adjusting the feed biomass (BM) to stagger the gas output, and attaching to the dry reactor section (1) one or more discharge sections (3R) een (N) from biomass (BM).

Process for treating biomass (BM), characterized in that the dry reactor (KR) according to any one of claims 1 to 12 is operated by: supplying biomass (BM) to the dry reactor part (1), providing the liquid reactor part (2) N), the treatment liquid (N) is circulated between the dry reactor portion (1) and the liquid reactor portion (2) by means of two or more feed control elements (3V) such that the treatment liquid (N) is fed to at least one feed portion (3S) and (3R).

Method according to Claim 14, characterized in that the treatment liquid (N) is recirculated between the dry reactor part (1) and the liquid reactor part (2) by means of two or more recirculation control means (3V) so that the treatment liquid (N) is supplied to only one feed part (3S).

Method according to Claim 14, characterized in that the treatment liquid (N) is circulated between the dry reactor part (1) and the liquid reactor part (2) by means of two or more recirculation control means (3V) so that the treatment liquid (N) is fed to at least two feed parts (3S).

Process according to any one of claims 14 to 16, characterized in that the dry reactor (KR) is heated simultaneously by at least one heat transfer unit (1H, 2H, 3H).

Process according to any one of claims 14 to 17, characterized in that the biomass (BM) is selected from the group consisting of: - bio-waste and other biomass from agriculture, - bio-waste and other biomass from forestry, - specific crops and their processed products and by-products, - biowaste and biomass from fisheries and other similar economies - peat and other natural biomasses, - household and municipal biowaste and biomass - industrial biowaste and biomass and their various combinations.

Method according to any one of claims 13 to 18, characterized in that the liquid reactor part and / or the recycle part are heated. claim