PT2275525E

PT2275525E - Equipamento e procedimento para recuperação de biogás

Info

Publication number: PT2275525E
Application number: PT90091281T
Authority: PT
Inventors: Karlguenter Eggersmann
Original assignee: Kompoferm Gmbh
Priority date: 2009-07-13
Filing date: 2009-07-13
Publication date: 2013-05-24
Also published as: WO2011006570A2; SI2275526T1; PL2275525T3; EP2275526B1; DK2275525T3; PT2275526E; EP2275525A1; ES2421563T3; SI2275525T1; EP2275526A3; CY1113922T1; US9157056B2; HRP20130674T1; CY1114246T1; HRP20130462T1; EP2275526A2; CA2767730A1; DK2275526T3; PL2275526T3; CA2767730C

Description

ΡΕ2275525 - 1 -

DESCRIÇÃO "EQUIPAMENTO PARA PRODUÇÃO DE BIOGÁS" A invenção diz respeito a um equipamento para recuperação de biogás de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1.

Em apropriadas instalações de biogás, que são principalmente usadas no domínio da fermentação seca, a biomassa é fermentada num fermentador, geralmente em forma de caixa, através de percolação com um percolado, para que seja produzido biogás. Para tal, o percolado é normalmente recolhido e transportado num tanque externo de percolado, a partir do qual será por sua vez o fermentador carregado com percolado para reciclagem.

Nestas circunstâncias, é importante que a temperatura do substrato ou do percolado não decaia muito, caso contrário fica impedida a fermentação. No entanto, nas instalações já conhecidas, as perdas de calor que vão ocorrendo desempenham um importante papel.

Para resolução do problema, usa-se, por um lado, o aquecimento do percolado num depósito de percolado ou, por outro lado, também o aquecimento do substrato no fermentador. Um equipamento de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1 é já conhecido a partir do documento - 2- ΡΕ2275525 DE 20 2006 002 757 Ul. Nesse documento é descrito um fermentador sob a forma de uma garagem prefabricada ("fertiggarage") . Para aquecimento do substrato está previsto no chão do fermentador um aquecimento de piso térreo.

Ambos os procedimentos mencionados exigem, em última análise, o fornecimento de energia, uma vez que os meios existentes são considerados insatisfatórios em termos de eficiência energética. O objectivo da presente invenção consiste por isso em proporcionar um equipamento do tipo já mencionado, no qual estas desvantagens ocorram de forma reduzida, e que trabalhe de forma económica no que diz respeito ao balanço de energia.

Este objectivo é obtido com as caracteristicas da reivindicação 1. Nas reivindicações dependentes encontram-se vantajosos modelos de realização.

De acordo com a invenção, são disponibilizados, pelo menos ao longo da superfície de chão de pelo menos um fermentador, uma unidade de recolha de percolado e um reservatório de calor. Preferencialmente, o tanque de percolado funciona como reservatório de calor. Graças à disposição da unidade de recolha de percolado e do reservatório de calor junto do fermentador, em particular por baixo do fermentador, deixam praticamente de ser -3- ΡΕ2275525 precisas condutas para ligação entre a bacia de sedimentação ("Sandfang"), o fermentador e o tanque de percolado, de modo que é eliminada uma importante causa de perda de calor anteriormente existente. Além disso, a unidade de recolha de percolado e, em particular, o próprio tanque de percolado poderão funcionar como reservatórios de calor. 0 percolado, que chega ao tanque de percolado proveniente do fermentador durante o processo, funciona como fonte de calor e como meio de aquecimento para o substrato contido no fermentador. No tanque de percolado pode vantajosamente estar previsto um aquecedor para aquecimento do percolado.

De preferência, a unidade de recolha de percolado é concebida sob a forma de bacia de sedimentação e/ou colector para o escoamento de percolado.

De acordo com um modelo de realização particularmente preferido, a instalação é construída de forma modular, em que cada módulo é constituído por um fermentador, um sector de bacia de sedimentação e/ou um sector de tanque de percolado. De preferência, os módulos serão construídos em forma de caixa, para que possam ser instalados lado a lado, e de modo que os sectores de bacia de sedimentação e/ou os sectores de tanque de percolado vão respectivamente constituir uma bacia de sedimentação e/ou um tanque de percolado. 0 tanque de percolado irá portanto dispor de uma entrada e uma saída, apresentando preferencialmente entre a entrada e a saída paredes -4- ΡΕ2275525 divisórias, que estão dispostas de maneira a que o percolado seja conduzido através das sinuosidades existentes no tanque de percolado entre a entrada e a saída, tornando assim possível uma permanente mistura intrínseca do percolado. A invenção irá agora ser explicada esquematicamente, em maior detalhe, fazendo referência aos modelos de realização das Figuras 1 a 3B. No que se segue, apenas será referida a bacia de sedimentação, a título de exemplo. Isso constitui somente um modelo específico para a unidade de recolha de percolado. Em alternativa, a descrição seguinte será também aplicável a um colector, ou a uma outra unidade para deposição de matéria sólida, ou outra equivalente. A Figura 1 mostra uma vista em secção de corte através de um equipamento de acordo com a invenção, a Figura 2 mostra um detalhe ampliado da Figura 1, a Figura 3A mostra a planta do primeiro piso de um equipamento de acordo com a invenção, com diversos fermentadores, a Figura 3B mostra um piso localizado por baixo do primeiro piso, de um equipamento de acordo com a invenção com diversos fermentadores. A vista em secção de corte da Figura 1 mostra um fermentador 1, o qual é aqui concebido sob a forma de -5- ΡΕ2275525 fermentador em caixa e se encontra ao nível do solo para ser carregado, por intermédio de um carregador de rodas, com substrato 2 a ser fermentado. 0 fermentador 1 apresenta um chão la, sobre o qual o substrato 2 é colocado. Por baixo da superfície de chão la é por um lado disponibilizada uma bacia de sedimentação 5, na zona de uma extremidade dianteira do fermentador 1. Na bacia de sedimentação fica delimitado um tanque de percolado 3, por baixo da superfície de chão la do fermentador 1. Tanto a bacia de sedimentação 5 como o tanque de percolado 3 têm saídas de biogás, para encaminharem o biogás aí existente através das condutas 6b, 6a. 0 fermentador 1 dispõe também de correspondentes saídas (aqui não representadas). A bacia de sedimentação 5 e o tanque de percolado 3 ficam enterrados no solo 4, pelo menos parcialmente, de modo a não poder ser significativamente perdido para a atmosfera o calor aí concentrado. A superfície de chão la do fermentador 1 é concebida de forma inclinada: no exemplo mostrado, a superfície de chão la - sobre a qual assenta o substrato 2 - vai decaindo em direcção à extremidade do fermentador 1 onde está situada a bacia de sedimentação 5. Desta forma, o percolado - que se escoa através do substrato 2 durante o processo - desliza no chão la do fermentador 1 em direcção à referida extremidade, podendo ser aí conduzido para dentro da bacia de sedimentação 5.

Como se mostra na Figura 2, está prevista nesta extremidade do fermentador 1, no chão la, uma saída lb que pode ser bloqueada. Esta saída prolonga-se na bacia de -6- ΡΕ2275525 sedimentação 5 através de uma curta conduta lc, e de tal forma que nenhum gás possa ser transferido através da conduta lc. A conduta lc, que anteriormente tinha alguns metros de comprimento entre o fermentador 1 e uma bacia de sedimentação 5, fica reduzida a alguns centímetros graças à disposição da bacia de sedimentação 5 de acordo com a invenção.

Além disso, está prevista uma ligaçao bloqueável (aqui não representada) entre a bacia de sedimentação 5 e o tanque de percolado 3, através da qual o percolado que foi depurado na bacia de sedimentação 5 irá chegar ao tanque de percolado 3, podendo a partir daí ser de novo reciclado no fermentador 1. Tal como se mostra na Figura 1, o tanque de percolado 3 enterrado no solo 4 entende-se ao longo de uma parte significativa do comprimento do fermentador 1, de modo a ficar disponível uma grande superfície de transferência de calor entre fermentador 1 e tanque de percolado 3. De acordo com a invenção, o tanque de percolado e, dentro de certos limites, também a muito menor área da bacia de sedimentação 5 poderão actuar e serem usados como reservatório de calor para aquecimento do substrato 2 no fermentador. Através do aquecimento do percolado no tanque de percolado 3, também poderá ser assim aquecido o substrato 2, por intermédio da superfície de transferência de calor posta à disposição. Deixam praticamente de ser necessárias condutas para transporte do percolado. -Ί ΡΕ2275525 α invenção torna igualmente possível uma concepção que poupa espaço, em comparação com as instalações convencionais. Isto é por um lado possível graças à construção por pisos, podendo por outro lado a construção ser realizada de forma modular, em que o tanque de percolado "vai crescendo" em correspondência com os requisitos para instalações em crescimento.

Nas Figuras 3A e 3B, está representada uma destas instalações em planta, através do primeiro piso de fermentadores 1 (nível do solo, "Erdegeschoss - EG") e do piso da bacia de sedimentação 5 e do tanque de percolado 3 situado por baixo (nível subterrâneo, "Untergeschoss -UG"), sendo tal instalação conjuntamente constituída por 6 módulos no exemplo mostrado. Em secção de corte longitudinal, o EG corresponde essencialmente à representação em corte mostrada na Figura 1. Cada fermentador 1 apresenta uma saída lb, através da qual o percolado recolhido é conduzido para dentro da bacia de sedimentação 5, de modo que o percolado chegue a um associado sector 5' da bacia de sedimentação, por baixo de cada fermentador 1. Em cada um dos sectores 5' da bacia de sedimentação - que em conjunto formam a bacia de sedimentação 5, em cuja extremidade está disponibilizada uma abertura bloqueável 5a - fica delimitado um sector 3' do tanque de percolado. Um módulo será assim constituído por um fermentador 1 e por um sector 5' da bacia de sedimentação situado por baixo do fermentador, bem como por um sector 3' do tanque de percolado. Por sua vez, os -8- ΡΕ2275525 sectores 3' do tanque de percolado formam o tanque de percolado 3, o qual apresenta por seu lado uma entrada 3c para ligação com a saída 5a da bacia de sedimentação 5, e uma saída 3b para remoção do percolado, o qual poderá ser opcionalmente de novo encaminhado para um fermentador 1.

Preferencialmente será agora previsto que sejam disponibilizadas apenas uma entrada 3c e a saída 3b para o tanque de percolado construído de forma modular. Preferencialmente será ainda previsto que o percurso do escoamento entre a entrada e a saída do tanque de percolado seja de preferência tão longo quanto possível. Para tal, são criadas paredes divisórias no tanque de percolado 3, as quais ficam essencialmente alinhadas com os lados longitudinais do fermentador 1, segundo a direcção vertical Z. As paredes divisórias 3a desenvolvem-se de preferência segundo a extensão longitudinal X do fermentador, perpendicularmente em relação à direcção Y dos módulos adjacentemente instalados, ou seja, transversalmente em relação à direcção longitudinal da bacia de retenção 5 construída em módulos. Para esse fim, as paredes divisórias não se estendem neste caso ao longo de todo o comprimento, entre duas faces frontais 3e, 3d do sector 3' do tanque de percolado, antes deixando aberta uma passagem 3f respectivamente em cada uma das faces frontais 3e, 3d, de modo que o percolado se possa escoar sinuosamente através do tanque de percolado 3 - conforme indicado pelas setas P - entre a entrada 3c e a saída 3b. Consegue-se assim um mais uniforme tempo de residência do percolado, de modo a -9- ΡΕ2275525 que seja em particular permitida uma distribuição homogénea da temperatura no percolado.

Com a presente invenção, o tanque de percolado poderá por um lado ser utilizado de forma sinergética para controlar a temperatura do substrato 2; por outro lado, com base na constituição deste efeito sinergético, resulta uma concepção mais compacta e energeticamente económica que conduz a adequadas instalações de fermentação e à possibilidade de modularização de tais instalações.

Lisboa, 10 de Maio de 2013

Claims

ΡΕ2275525 - 1 - REIVINDICAÇÕES 1. Equipamento para recuperação de biogás com pelo menos um fermentador (1) para recepção de um substrato (2) a ser submetido a percolação, bem como um tanque de percolado (3), em que o fermentador (1) e o tanque de percolado (3) estejam de tal maneira interligados que o percolado que se escoa através do substrato (2) no fermentador (1) chegue ao tanque de percolado (3) e possa, a partir dai, ser de novo conduzido para o fermentador (1), se for caso disso, em que estão dispostos, pelo menos parcialmente ao longo de uma superfície de chão (la) do fermentador (1), um reservatório de calor (3) e/ou uma unidade de recolha de percolado (5), caracterizado por a unidade de recolha de percolado (5) ficar inserida entre o fermentador (1) e o tanque de percolado (3) , e instalada por baixo da superfície de chão (la) do fermentador (1).
2. Equipamento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o reservatório de calor ser constituído pelo tanque de percolado (3).
3. Equipamento de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por -2- ΡΕ2275525 o tanque de percolado (3) ser disponibilizado por baixo do fermentador (1), pelo menos parcialmente no subsolo (4).
4. Equipamento de acordo com qualquer uma das reivindicações antecedentes, caracterizado por a unidade de recolha de percolado (5) ser disponibilizada numa posição adjacente ao tanque de percolado (3).
5. Equipamento de acordo com qualquer uma das reivindicações antecedentes, caracterizado por 0 fermentador (D apresentar uma superfície de chão (la), a qual é concebida como sendo pelo menos parcialmente inclinada, de modo que o percolado que se escoa através do substrato possa deslizar em direcção a uma parede e/ou canto do fermentador.
6. Equipamento de acordo com qualquer uma das reivindicações antecedentes, caracterizado por o fermentador (1) apresentar pelo menos uma saida (lb) para descarga do percolado.
7. Equipamento de acordo com qualquer uma das reivindicações antecedentes, caracterizado por -3- ΡΕ2275525 estar prevista uma multiplicidade de fermentadores (1) que ficam dispostos lado a lado, sendo disponibilizado por baixo deles um tanque de percolado (3) colectivo.
8. Equipamento, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por serem disponibilizadas paredes divisórias (3a) no tanque de percolado (3), as quais estão dispostas de modo que o percolado que chega ao tanque de percolado (3) seja conduzido através das sinuosidades do tanque de percolado (3), entre uma entrada de percolado (3c) e uma saida de percolado (3b).
9. Equipamento de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado por as saídas (lb) do fermentador (1) desembocarem numa unidade comum de recolha de percolado (5) , que se estende ao longo do fermentador (1) e apresenta uma saída comum (5a), a qual desemboca na entrada de percolado (3c) do tanque de percolado (3).
10. Equipamento, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por ele compreender uma multiplicidade de módulos, apresentando pelo menos dois módulos constituídos por um fermentador (1), um sector (5') -4- ΡΕ2275525 da unidade de recolha de percolado e um sector (3') do tanque de percolado, em que cada fermentador (1) apresenta uma salda (la) que desemboca no associado sector (5') da unidade de recolha de percolado.
11. Equipamento de acordo com qualquer uma das reivindicações antecedentes, caracterizado por a unidade de recolha de percolado (5) ser constituída sob a forma de colector e/ou sob a forma de bacia de sedimentação. Lisboa, 20 de Maio de 2013