JP2021534834A - モジュール式バイオガス設備、モジュール式バイオガス設備の運転方法、ならびに監視および制御するためのシステム - Google Patents
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Abstract
Description
3 バイオマス
4 据置面
6 攪拌機のための配管部
7 加熱配管(行き側および戻り側)
8 吸込み配管のためのフランジ接続部
9 ガス吹入れのためのフランジ接続部
10 タンク
10H タンクの後端
10V タンクの前端
11 圧力センサ
12 仮想フレーム、剛性のフレーム
13 投入スクリューのためのフランジ接続部
14 側面
15 充填レベルプローブ
16 のぞき窓
17 マンホール
18 ガス配管のためのフランジ接続部
19 圧力配管のためのフランジ接続部
20 ガス貯蔵器
25 調整要素、下調整要素
26 上調整要素
31 第1ハウジング
32 第2ハウジング
33 第3ハウジング
34 輸送ハウジング
35 フィーダ
39 ヒータ
40 加熱装置
41 バイオマスのためのポンプ/アクチュエータ
42 加熱流体のためのポンプ/アクチュエータ
43 熱交換器
44 制御可能な弁/アクチュエータ
45 タンクからの配管
46 タンクへの配管
47 タンクからの加熱配管
48 タンクへの加熱配管
49 プロセスオートメーションのための測定箇所
51 除湿器
52 ガスフレア
53 配管
54 スイッチ
61 ウェブカメラ
62 ホッパ
63 スクリュー
100 モジュール式バイオガス設備
1001、1002、...、100N モジュール式バイオガス設備
1011、1012、...、101N 通信接続
1021、1022、...、102N 通信接続
103 制御器
104 データ検出ユニット
105 インテリジェントヘッドステーション
106 通信装置
107 ファイアウォール
108 ユーザインターフェース
109 インターネット
110 クラウド
120 中央制御および監視ユニット
200 バイオガス設備
201 移送装置
202 加水分解容器
203 攪拌機
204 発酵容器
206 発酵残渣貯蔵庫
Claims (19)
- モジュール式バイオガス設備のタンク(10)が少なくとも2つの加水分解タンクと少なくとも1つの発酵タンクとを含み、かつ流体的に互いに接続されている、バイオマス(3)を収容するための複数の前記タンク(10)と、
前記モジュール式バイオガス設備(100)の前記少なくとも1つの発酵タンクで生成されるバイオガスのための少なくとも1つのガス貯蔵器(20)と、
を備える前記モジュール式バイオガス設備(100)において、
複数の調整要素(25)が、6つの側面(14)を規定する剛性の直方体状のフレーム(12)に取り付けられ、前記剛性の直方体状のフレーム(12)の前記側面(14)が前記タンク(10)のエンベロープをなすことを特徴とする、モジュール式バイオガス設備。 - 前記モジュール式バイオガス設備(100)のモジュール(1)が少なくとも2つの閉鎖可能なハウジング(31、32、33)をさらに備え、前記閉鎖可能なハウジング(31、32、33)の各々が前記直方体状のフレーム(12)の大きさを有し、前記閉鎖可能なハウジング(31、32、33)の各々は、アクセス可能に前記少なくとも1つの側面(14)に形成され、前記フレーム(12)の残りの側面(14)に外装材が設けられている、請求項1に記載のモジュール式バイオガス設備(100)。
- 前記モジュール式バイオガス設備(100)で生成される前記バイオガスをエネルギー担体として使用するコジェネレーション発電機が入っている第1ハウジング(31)と、
前記モジュール式バイオガス設備(100)全体のための制御電子機器、前記モジュール式バイオガス設備(100)内で前記バイオマス(3)の制御された搬送を実行する少なくとも1つのポンプ(41)、および制御された温度調節のために前記タンク(10)と接続可能な少なくとも1つの加熱装置(40)とが入っている第2ハウジング(32)と、を備える請求項2に記載のモジュール式バイオガス設備(100)。 - 前記モジュール式バイオガス設備(100)で生成される前記バイオガスをエネルギー担体として使用するコジェネレーション発電機が入っている第1ハウジング(31)と、
前記モジュール式バイオガス設備(100)全体のための制御電子機器が入っている第2ハウジング(32)と、
前記モジュール式バイオガス設備(100)内で前記バイオマス(3)の搬送を実行する少なくとも1つのポンプ(41)、および前記制御された温度調節のために前記タンク(10)と接続可能な少なくとも1つの加熱装置(40)が入っている第3ハウジング(33)と、を備える請求項2に記載のモジュール式バイオガス設備(100)。 - 前記少なくとも1つのポンプ(41)は、配管系を介して前記タンク(10)と接続され、かつ前記タンク(10)の各々に開ループ制御可能および閉ループ制御可能な弁(Y)が割り当てられ、前記加熱装置(40)が前記タンク(10)へ通じる配管系を具備し、前記タンク(10)内の前記バイオマス(3)の必要な温度範囲の調節を達成するために、各タンク(10)に開ループ制御可能および閉ループ制御可能な弁(Y)が割り当てられる、請求項3または4に記載のモジュール式バイオガス設備(100)。
- 前記タンク(10)の各々は、前記バイオマスの供給および排出のための接続部と、バイオマスの供給のための接続部と、バイオガスの排出のための接続部とを形成している、請求項1〜5のいずれか1項に記載のモジュール式バイオガス設備(100)。
- 前記モジュール式バイオガス設備(100)の、発酵タンクである前記タンク(10)からの発酵残渣を収容する発酵残渣貯蔵庫が設けられている、請求項1に記載のモジュール式バイオガス設備(100)。
- 少なくとも前記モジュール式バイオガス設備(100)からのバイオガスを収容するように、前記コジェネレーション発電機へバイオガスを送出するように、および発酵タンクである前記タンク(10)にバイオガスを戻すように形成されている無圧のガス貯蔵器(20)が設けられている、請求項1〜7のいずれか1項に記載のモジュール式バイオガス設備(100)。
- 前記無圧のガス貯蔵器(20)は可撓性材料からなり、前記ガス貯蔵器(20)の輸送ハウジング(34)の外装材と結合されている一端を設定する、請求項8に記載のモジュール式バイオガス設備(100)。
- 前記発酵残渣貯蔵庫は、バイオガスを前記発酵残渣貯蔵庫から前記ガス貯蔵器(20)へ供給するために前記ガス貯蔵器(20)と接続されている、請求項8または9に記載のモジュール式バイオガス設備(100)。
- モジュール式バイオガス設備(100)を運転する方法であって、前記モジュール式バイオガス設備がバイオマス(3)を収容するための少なくとも複数のタンク(10)を備え、前記タンク(10)の少なくとも2つが加水分解タンクであり、少なくとも1つの別のタンク(10)が発酵タンクであり、前記モジュール式バイオガス設備(100)で生成されるバイオガスのための少なくとも1つのガス貯蔵器(20)をさらに備える、方法において、
バイオマス(3)を前記加水分解タンクにバッチ法で充填するステップであって、前記加水分解タンク内で第1温度範囲と第1pH範囲が支配する、ステップと、
前記バイオマス(3)がポンプによって前記少なくとも1つの加水分解タンクから前記少なくとも1つの発酵タンクに移送されるステップと、
前記少なくとも1つの発酵タンク内で前記少なくとも1つの加水分解タンクからの前記バイオマス(3)からバイオガスの生産が行われるステップであって、前記少なくとも1つの発酵タンク内に第2温度範囲℃と第2pH範囲が支配する、ステップと、
前記バイオガスの生産率が継続的に監視され、かつ前記発酵タンクの1つにおいて前記バイオガスの前記生産率が予め定められた値未満に低下する場合に、前記生産率が前記予め定められた値を再び上回るまで、前記加水分解タンクの1つからバイオマス(3)が補充されるステップと、を特徴とする方法。 - 少なくとも前記加水分解タンクおよび前記発酵タンクに制御可能な弁が割り当てられ、前記加水分解タンクおよび前記発酵タンクは、バイオマス(3)が前記加水分解タンクおよび/または前記発酵タンクに選択的に導入され、あるいは前記加水分解タンクおよび/または前記発酵タンクから選択的に導出され得るように前記加水分解タンクおよび/または前記発酵タンクが任意の組み合わせで接続されるように、配管を介して少なくとも1つのポンプと接続されている、請求項11に記載の方法。
- 前記加水分解タンクおよび前記発酵タンクは、それぞれ加熱流体のための流入部および流出部を備え、各流入部および流出部にそれぞれ1つの制御可能な弁が設けられ、それにより少なくとも1つの加熱流体ポンプを用いて、前記加水分解タンクおよび/または前記発酵タンクに必要に即して前記加熱流体を制御して導入することができる、請求項11に記載の方法。
- 少なくとも1つの発酵残渣貯蔵庫が設けられ、前記発酵残渣貯蔵庫への配管において制御可能な弁が前記発酵残渣貯蔵庫に割り当てられ、それによりバイオマス(3)を前記発酵タンクの少なくとも1つから前記発酵残渣貯蔵庫に制御して供給することができる、請求項11〜13のいずれか1項に記載の方法。
- 少なくとも2つの加水分解タンクと、少なくとも1つの発酵タンクと、少なくとも1つの無圧のガス貯蔵器(20)と、複数のハウジング(31、32、33)と、を備える少なくとも1つのモジュール式バイオガス設備(100)のコンピュータ支援により分散型で監視および制御するシステムにおいて、
複数のモジュール式バイオガス設備(1001、1002、...、100N)であって、前記モジュール式バイオガス設備(1001、1002、...、100N)の各々が複数の個々の、および可動のモジュール(1)からなり、前記モジュール(1)の各々に、少なくとも1つのデータ検出ユニット(104)と通信可能に接続されている少なくとも1つのアクチュエータ(41、42、44)および/または少なくとも1つのセンサおよび/または少なくとも1つの測定箇所(49)が割り当てられている、前記複数のモジュール式バイオガス設備と、
前記モジュール式バイオガス設備(1001、1002、...、100N)の各々に割り当てられ、かつ前記データ検出ユニット(104)のデータをクラウド(110)に送る、もしくは前記クラウド(110)からデータを受信する通信装置(106)と、
前記モジュール式バイオガス設備(1001、1002、...、100N)を集中化して監視するため、および自動化して制御するために前記クラウド(110)と通信可能に接続されている中央制御および監視ユニット(120)と、を備え、
ユーザインターフェース(108)が前記モジュール式バイオガス設備(1001、1002、...、100N)の各々に割り当てられ、前記ユーザインターフェースに前記中央制御および監視ユニット(120)から通知または警告を伝送可能であることを特徴とする、システム。 - 前記データ検出ユニット(104)が少なくとも1つの制御器(103)と通信可能に接続され、前記制御器(103)が前記クラウド(110)と通信可能に接続されている、請求項15に記載のシステム。
- 前記モジュール(1)の各々がインテリジェントヘッドステーション(105)を備え、各インテリジェントヘッドステーション(105)が、前記それぞれのモジュール(1)のデータを検出し、少なくとも部分的に前記それぞれのモジュール(1)を制御し、かつ前記クラウド(110)と通信可能に接続され、前記モジュール(1)のための前記制御器(103)が前記クラウド(110)で実現されている、請求項16に記載のシステム。
- 前記モジュール式バイオガス設備(1001、1002、...、100N)で生成されるバイオガスをエネルギー担体として使用するために、前記中央制御および監視ユニット(120)を介して運転可能なコジェネレーション発電機が第1ハウジング(31)に入っている、請求項11〜17のいずれか1項に記載のシステム。
- 第3ハウジング(33)に、前記制御器(103)と接続した前記中央制御および監視ユニット(120)を介して制御され、前記モジュール式バイオガス設備(1001、1002、...、100N)内で前記バイオマス(3)の搬送を実行する少なくとも1つのポンプ(41)が入っており、かつ、前記制御器(103)と接続した前記中央制御および監視ユニット(120)を介して制御され、少なくとも所定インターバル内で前記モジュール式バイオガス設備(1001、1002、...、100N)の前記タンク(10)内の温度を保つ少なくとも1つの加熱装置(40)がさらに入っている請求項11〜18のいずれか1項に記載のシステム。
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