NL1034801C2 - Biogasinstallatie. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: biogasinstallatie.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een installatie voor het verwerken van organisch afval, in het bijzonder een inrichting voor het 5 verwerken van organisch afval afkomstig van de landbouw, bij welke behandeling biogas wordt gevormd.

Een dergelijke opstelling is op zich bekend uit de Russische octrooiaanvrage SU 1390197, waarbij de fermentatie-installatie een cilindervormig vat omvat, welk vat afvalwater omsluit, waarbij het vat aan de bovenzijde is voorzien 10 van een afsluitorgaan dat ten gevolge van de vorming van biogas in verticale richting verplaatsbaar is. Ten opzichte van de verplaatsingsrichting van het afsluitorgaan zijn toe- en afvoerleidingen geplaatst, waarbij zich in het vat mengorganen bevinden om de aanwezige biomassa te kunnen mengen.

Wanneer voornoemde fermentor-gashouder in bedrijf is, dan zijn de 15 procesparameters voor de vorming van biogas instabiel en er is sprake van contact tussen de inhoud van de reactor met de omringende lucht tijdens het aan de reactor toevoeren van een aanvullende hoeveelheid verse biomassa. Een dergelijke handeling leidt tot een afname van de druk van het biogas in de inrichting en het is derhalve niet mogelijk om biogas van een stabiele hoge druk te verkrijgen. 20 Dientengevolge is het niet mogelijk om het verkregen biogas toe te passen om hieraan aanvullende energie te onttrekken.

Uit Russische octrooipublicatie RU 2 202 161 is een biogasinstallatie voor de anaërobe fermentatie van organisch afval bekend, welke installatie een reactor omvat die in afzonderlijke secties is onderverdeeld, waarbij conische 25 gascollectoren aanwezig zijn die in verticale richting kunnen worden verplaatst. Voornoemde gascollectoren hebben de beschikking over instelbare kleppen die in de boven gelegen delen daarvan zijn gerangschikt. De inrichting is verder voorzien van een toevoereenheid, omvattende een inlaatleiding voor het toevoeren van te fermenteren materiaal, en aan de onderzijde van de reactor gerangschikte leidingen 30 voor het verzamelen van overmaat hoeveelheid vloeistof, vaste stof, zware en onoplosbare fracties.

De aldus bekende biogasinstallaties kennen een aantal tekortkomingen. Het verkregen biogas wordt gekarakteriseerd door lage druk. Tijdens de fermentatie van de biomassa neemt de levensvatbaarheid van bacteriën 1034801 2 van de biomassa af, waarbij de voor de vorming van biogas vereiste parameters aan verandering onderhevig zijn, namelijk temperatuur, vochtigheid en druk in het inwendige van de reactor nemen af.

Daarnaast hebben de onderhavige uitvinders vastgesteld dat de 5 koppelingen en verbindingseenheden toegepast voor het toevoeren van aanvullende hoeveelheden verse biomassa vaak leiden tot het in het inwendige van de reactor binnenlaten van omgevingslucht, met name wanneer een verse hoeveelheid biomassa aan het inwendige van de reactor wordt toegevoegd. Een dergelijke handeling heeft tot gevolg dat de druk van het biogas afneemt waardoor het niet 10 mogelijk is om biogas van stabiele hoge druk te verkrijgen. De aanwezigheid van een orgaan voor het toevoeren van biomassa, dat is voorzien van een toevoerleiding voor het toevoeren van grondstoffen, leidt ertoe dat bij het begin van het proces het activeren van de levensvatbaarheid van biomassa langzaam optreedt en dienovereenkomstig bestaat er niet de mogelijkheid om stationaire 15 procesparameters voor het vergisten van biomassa in te stellen, waardoor het dus niet mogelijk is gebleken om biogas van stabiele hoge druk te verkrijgen. Hoewel volgens de stand van de techniek in verticale richting verplaatsbare afsluitorganen worden toegepast, kunnen dergelijke organen tot problemen ten aanzien van afdichting leiden, terwijl bovendien de flexibiliteit bij de bedrijfsvoering van de 20 fermentatie wordt beperkt, zodat het aldus niet mogelijk is gebleken om biogas van stabiele hoge druk te verkrijgen.

Het in de bekende installaties verkregen biogas kan niet worden toegepast om hieruit direct additionele energie te extraheren, omdat het biogas onvoldoende energie beschikbaar heeft om direct te kunnen worden toegevoerd aan 25 bijvoorbeeld een generator.

Het doel van de onderhavige uitvinding is aldus het verschaffen van een biogasinstallatie waarbij door de bijzondere keuze van het ontwerp de mogelijkheid bestaat om stationaire procesparameters voor het verkrijgen van biogas in te stellen en waarbij het contact met het inwendige van de reactor met omringende 30 lucht wordt voorkomen wanneer een aanvullende hoeveelheid biomassa aan het inwendige van de reactor wordt toegevoerd, waardoor aldus de mogelijkheid wordt verschaft om het verkregen biogas direct te kunnen toepassen om hieraan additionele energie te onttrekken.

De onderhavige biogasinstallatie, zoals vermeld in de aanhef, wordt 3 gekenmerkt doordat de middelen voor het toevoeren een toevoerleiding omvatten, welke toevoerleiding via een afsluitorgaan is verbonden met een toevoerorgaan voor te vergisten biomassa.

Onder toepassing van een dergelijke installatie is het mogelijk 5 gebleken een fermentatie uit te voeren waarbij biogas van stabiele hoge druk wordt verkregen, welk biogas kan worden toegepast voor het hieraan onttrekken van additionele energie, bijvoorbeeld door een gasturbinegenerator.

Het orgaan voor het afvoeren van het biogas van de reactor is bij voorkeur via een reduceerventiel met een vaste binnengenerator verbonden.

10 Bijzondere uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding zijn weergegeven in de bijgevoegde conclusies.

De onderhavige inrichting zal hierna aan de hand van een figuur worden toegelicht, waarbij de biogasinstallatie een reactor 1 omvat, verbonden met een toevoerorgaan 2, via een leiding 3, voorzien van een afsluitorgaan, bijvoorbeeld 15 een instelbare klep 4 om het inwendig volume van reactor 1 hermetisch te kunnen afdichten. Het toevoerorgaan 2 is op reactor 1 gerangschikt, waarbij het toevoerorgaan 2 een toevoerleiding 5 voor het toevoeren van te vergisten materiaal en het toevoeren van een aanvullende hoeveelheid verse biomassa bezit, toegevoerd via een afsluitorgaan, bijvoorbeeld een instelbare klep 6 voor het 20 hermetisch afsluiten van toevoerorgaan 2. Toevoerorgaan 2 is voorzien van een leiding 7 waarmee de druk in het inwendige van de reactor 1 kan worden ingesteld, in het bijzonder door het aflaten van biogas. Leiding 7 is voorzien van een afsluitorgaan, bijvoorbeeld een instelbare klep 8. Aan de bovenzijde van reactor 1 is een afvoerorgaan 9 gelegen, welk afvoerorgaan 9 met een gasturbinegenerator 11 is 25 verbonden, eventueel via een reduceerventiel 10. Gasturbinegenerator 11 dient voor het opwekken van elektriciteit. In het inwendig volume van reactor 1 bevinden zich mengorganen 12 voor het mengen van de inhoud van reactor 1, in het bijzonder het te vergisten materiaal, met name biomassa. Mengorganen 12 worden elektrisch aangedreven door middel van elektromotor 13. In het onderste deel van reactor 1 30 bevinden zich verwarmingsorganen 14 voor het verwarmen van de biomassa.

De aldus in de figuur weergegeven biogasinstallatie werkt als volgt. Het te vergisten uitgangsmateriaal, te weten de biomassa, verplaatst zich via een toevoerleiding 5 naar toevoerorgaan 2 en dan vervolgens door een leiding 3, waarbij klep 4 is geopend, naar reactor 1, waarbij bij de aanvang van de fermentatie m 4 ongeveer een kwart van het volume van reactor 1 wordt gevuld met te fermenteren biomassa. Aansluitend wordt toevoerleiding 5 door middel van een instelbare klep 6 gesloten, net zoals leiding 7 van de afvoer van biogas door middel van klep 8. Hetzelfde geldt voor klep 4 in leiding 3. De aldus in reactor 1 aanwezige biomassa 5 wordt met behulp van mengorganen 12 grondig gemengd, waarbij mengorganen 12 worden aangedreven door elektromotor 13, waarbij de inhoud van reactor 1 door middel van verwarmingsorgaan 14 wordt verwarmd. Tijdens anaërobe fermentatie van de biomassa ontstaat biogas dat zich in het vrije volume van reactor 1 en in het toevoerorgaan 2 onder grote druk ophoopt, wanneer klep 4 zich in een geopende 10 positie bevindt. Het handhaven van stationaire procesparameters en aldus de stabilisatie van hoge druk van biogas wordt tot stand gebracht door het toevoeren van een aanvullende hoeveelheid verse biomassa. Voor dit doel wordt de toevoerleiding 3 gesloten met behulp van instelbare klep 4 waardoor stationaire procesparameters in het inwendige volume van reactor 1 blijven gehandhaafd, 15 waarbij de hierin heersende hoge druk behouden blijft. Vervolgens wordt voor het afvoeren van de hoge druk in toevoerorgaan 2 klep 8 van leiding 7 geopend om aldus de druk van het biogas te kunnen aflaten. Onder toepassing van instelbare klep 6 wordt nu toevoerleiding 5 geopend en aanvullende hoeveelheden verse biomassa worden in toevoerorgaan 2 gebracht. Vervolgens wordt klep 8 gesloten, net zoals 20 instelbare klep 6 van toevoerleiding 5. Onder toepassing van instelbare klep 4 wordt de toevoerleiding 3 geopend en de aanvullende hoeveelheid verse biomassa wordt in het inwendige volume van reactor 1 gebracht, waarbij aldus geen verbinding met omgevingslucht plaatsvindt. Het begin van het activeringsproces van de activiteit van bacteriën van de biomassa wordt versneld, hetgeen de mogelijkheid verschaft om de 25 stationaire procesparameters te ondersteunen. Dientengevolge wordt een gestabiliseerde hoge druk van biogas in het inwendige volume van de reactor ingesteld. Het onder hoge druk aanwezige biogas wordt via leiding 9 uit reactor 1 afgevoerd, waarbij het biogas via een reduceerventiel 10 gasturbinegenerator 11 bereikt alwaar elektrisch vermogen wordt opgewerkt.

30 Het onderhavige ontwerp van de biogasinstallatie maakt het aldus mogelijk biogas van stabiele hoge druk te verkrijgen en voorziet in de mogelijkheid om het verkregen biogas te kunnen toepassen voor het direct hieraan onttrekken van aanvullende energie.

1034801

Claims (12)

1. Installatie voor het vergisten van biomassa, omvattende een reactor voorzien van middelen voor het aan de reactor toevoeren van te vergisten biomassa 5 en middelen voor het uit de reactor afvoeren van vergiste biomassa, met het kenmerk, dat de middelen voor het toevoeren een toevoerleiding omvatten, welke toevoerleiding via een afsluitorgaan is verbonden met een toevoerorgaan voor te vergisten biomassa.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het 10 toevoerorgaan is voorzien van een leiding voor het afvoeren van biogas uit de reactor.

3. Inrichting volgens conclusies 1-2, met het kenmerk, dat het toevoerorgaan is voorzien van een leiding voor het toevoeren van te vergisten biomassa.

4. Inrichting volgens een of meer van de voorafgaande conclusies 1-2, met het kenmerk, dat zich tussen het toevoerorgaan en de leiding voor het afvoeren van biogas een afsluitorgaan bevindt.

5. Inrichting volgens conclusies 1 en 3, met het kenmerk, dat zich tussen het toevoerorgaan en de leiding voor het afvoeren van te vergisten biomassa 20 een afsluitorgaan bevindt.

6. Inrichting volgens een of meer van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de reactor in het inwendige daarvan is voorzien van een of meer mengorganen.

7. Inrichting volgens een of meer van de voorafgaande conclusies, met 25 het kenmerk, dat de reactor is voorzien van verwarmingsmiddelen.

8. Inrichting volgens een of meer van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de middelen voor het uit de reactor afvoeren van vergiste biomassa een afvoerleiding omvatten, welke afvoerleiding is verbonden met een orgaan voor het uit de vergiste biomassa terugwinnen van energie.

9. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat zich tussen de afvoerleiding en het orgaan voor het uit de vergiste biomassa terugwinnen van energie een reduceerventiel bevindt.

10. Inrichting volgens een of meer van de conclusies 8-9, met het kenmerk, dat het orgaan voor het uit de vergiste biomassa terugwinnen van energie 1034801 een gasturbinegenerator is.

11. Werkwijze voor het vergisten van biomassa in een reactor waarbij biomassa aan de reactor wordt toegevoerd, de reactor onder zodanige temperatuur-en drukomstandigheden wordt gebracht dat vergisting van biomassa in de reactor 5 optreedt en het aan de reactor onttrekken van de bij het vergisten verkregen producten, met het kenmerk, dat tijdens het vergisten van biomassa in de reactor een verse hoeveelheid biomassa aan de reactor wordt toegevoerd, waarbij het toevoeren zodanig wordt uitgevoerd dat het in het inwendige van de reactor binnentreden van buitenlucht tot een minimum is beperkt.

12. Werkwijze volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat het toevoeren van verse hoeveelheid biomassa geschiedt via een toevoerorgaan, welk toevoerorgaan via een afsluitleiding met de reactor is verbonden, waarbij het toevoerorgaan met de verse hoeveelheid biomassa wordt gevuld, waarna het toevoerorgaan hermetisch wordt afgesloten, waarbij het afsluitorgaan wordt geopend 15 zodat de verse hoeveelheid biomassa vanuit het toevoerorgaan via het geopende afsluitorgaan aan het inwendige van de reactor wordt toegevoerd, waarna eventueel het afsluitorgaan wordt gesloten. 20 1034801