DE102009050867A1

DE102009050867A1 - Verfahren zur Erzeugung von Biogas durch Trockenfermentation sowie Biogasanlage zur Gewinnung von Biogas durch Trockenfermentation

Info

Publication number: DE102009050867A1
Application number: DE102009050867A
Authority: DE
Inventors: Christian Dr. Körling; Peter JÄGER
Original assignee: VSR INDUSTRIETECHNIK GmbH
Current assignee: VSR INDUSTRIETECHNIK GmbH
Priority date: 2009-10-27
Filing date: 2009-10-27
Publication date: 2011-04-28

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Trockenfermentationsverfahren zur Erzeugung von Biogas, bei dem das Trockensubstrat durch stoßweises Begasen mit Biogas oder dem Verbrennungsprodukt des Biogases aufgelockert und/oder das Biogas in der Abklingphase durch Begasung des Fermenters mit dem Verbrennungsprodukt des Biogases ausgetrieben wird, sowie eine Biogasanlage für das erfindungsgemäße Verfahren, die sich durch eine Gasrückführung vom Biogasspeicher und/oder einem Verbrennungsmotor zum Fermenter auszeichnet.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Erzeugung von Biogas und betrifft insbesondere die Trockenfermentation zur Erzeugung von Biogas.
Mit dem Begriff „Biogas” werden brennbare Gasgemische bezeichnet, die bei der anaeroben Zersetzung von Biomasse auf natürlichem Weg oder verfahrenstechnisch in Biogasanlagen erzeugt werden. Die anaerobe Zersetzung von Biomasse, auch als Vergärung oder Faulung bezeichnet, führt zu einer wassergesättigten Gasmischung, die 55 bis 75% Methan und 24 bis 44% Kohlendioxid als Hauptbestandteile enthält. In Spuren können auch Stickstoff, Sauerstoff, Schwefelwasserstoff, Wasserstoff und Ammoniak in dem Gasgemisch enthalten sein.
TECHNISCHER HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Biogas wird hauptsächlich zur Erzeugung von Energie gewonnen. In Deutschland am weitesten verbreitet ist die Verbrennung des in Biogasanlagen erzeugten Biogases nach entsprechender Aufbereitung in Blockheizkraftwerken. Hierbei treibt ein mit Biogas betriebener Motor oder eine mit Biogas betriebene Turbine den Generator des Blockheizkraftwerks an, der Strom produziert. Gleichzeitig wird die Abwärme des Blockheizkraftwerks genutzt.
Für die Verwertung von Biogas ist der Anteil an Methan am wichtigsten, weil das Methan als oxidierbare Verbindung Energie bei seiner Verbrennung freisetzt. Das Kohlendioxid und der Wasserdampf sind nicht nutzbar. Schwefelwasserstoff und Ammoniak werden bei der Aufbereitung des Rohbiogases vor der Verbrennung entfernt, da sie in Motoren zu Korrosion führen würden.
Bei der Erzeugung von Biogas wird zwischen der Nassfermentation und der Trockenfermentation unterschieden.
Der Gehalt an Trockensubstanz in dem zu fermentierenden Substrat liegt bei der Nassfermentation bei weniger als 15% und der Wassergehalt bei über 85%. Das Verfahren der Nassfermentation ist bei flüssigen Substraten anwendbar und nur bei festen Substraten, die auf den entsprechenden Trockensubstanzgehalt verdünnt wurden. Für die Nassfermentation ist die Pumpfähigkeit des Substrats eine essentielle Voraussetzung.
Bedingt durch den hohen Flüssigkeitsanteil gelingt eine gute Durchmischung des Substrats mit den fermentierenden Mikroorganismen sowie ein guter Nährstoff- und Energieaustausch zwischen den Mikroorganismen und dem Substrat. Bei der Fermentation gebildetes Gas kann die Flüssigkeit nahezu ungehindert verlassen und zur weiteren Verwendung abgeleitet werden.
Durch den vergleichsweise niedrigen Trockensubstanzgehalt der Substrate für die Nassfermentation sind vergleichsweise große Reaktorvolumina notwendig, um ausreichende Aufenthaltszeiten und Abbaugrade sicherzustellen. So beträgt die mittlere Verweildauer des Substrats in einem Nassfermenter etwa 50 Tage.
Ein weiterer Nachteil bei dem Nassfermentationsverfahren besteht darin, dass 20% und mehr des mit Hilfe des gewonnenen Biogases erzeugbaren Stroms benötigt wird, um die Pumpen und Rührwerke der Biogas-Anlage zu betreiben.
Im Unterschied zur Nassfermentation eignet sich das Verfahren der Trockenfermentation für Substrate mit einem hohen Feststoffgehalt, so dass sie stapelbar sind. Der Gehalt an Trockensubstanz in dem zu fermentierenden Substrat liegt bei der Trockenfermentation in der Regel bei über 90%. Bei der Trockenfermentation wird das zur Vergärung erforderliche feuchte Milieu durch Perkolation des Substrats mit Prozesswasser, vorzugsweise mit konditioniertem Prozesswasser (Prozessflüssigkeit), in einem geregelten Kreislauf erzeugt.
Für die Trockenfermentation wird stapelbares Substrat, beispielsweise so genannte „Bioabfälle”, organische Rohstoffe, Maissilage, Fette und dergleichen in einen gasdicht verschließbaren Trockenfermenter eingelagert. Die Beschickung des Trockenfermenters erfolgt vorzugsweise mit einem Radlader oder Streuwagen.
Nach dem Befüllen wird der Trockenfermenter luftdicht verschlossen und bodenseitig belüftet, um das eingelagerte Trockensubstrat aufzulockern, damit die Prozessflüssigkeit, die von der Fermenterdecke eingesprüht wird, tief in das eingelagerte Trockensubstrat eindringen kann. Diese Belüftung erfolgt stoß- oder schlagartig, vorzugsweise über in den Fermenterboden überfahrbar eingebaute Fluidisierungslanzen, die auch als Luftlanzen oder Schwertdüsen bezeichnet werden. Bei dieser Stoßbelüftung wird Luft schlagartig mit bis zu 15 bar Luftdruck in das eingelagerte Trockensubstrat eingeblasen. Dadurch wird das Trockensubstrat derart aufgelockert, dass sich Kapillaren oder Kanäle im Substrat bilden. Dieser Verfahrensschritt wird auch als Vorbelüftung bezeichnet.
In der sich anschließenden Anfahrphase der Trockenfermentation wird die Belüftung des Trockensubstrats beendet und die Perkolation des Trockensubstrats mit Prozessflüssigkeit beginnt, um die Fermentation und Biogaserzeugung in Gang zu setzen.
In der darauf folgenden Vergärungsphase wird nach Erreichen der erforderlichen Biogasqualität im Trockenfermenter das entstehende Biogas in einen Biogasspeicher abgeleitet. Während der methanogenen Vergärungsphase durchläuft die Biogaserzeugung im Trockenfermenter ein Maximum und klingt dann langsam ab.
In der Vergärungsphase lagert das Substrat unbewegt im Trockenfermenter und wird durch Zugabe von Wasser oder Prozessflüssigkeit vergoren. Dabei bildet sich eine Schicht auf dem Substrat, die für Flüssigkeit nur schlecht durchlässig ist. Daher muss das Substrat auch in der etwa 20-tägigen Vergärungsphase durch eine entsprechende Stoßbelüftung periodisch wieder aufgelockert werden, so dass die sich an der Oberfläche des Substrats bildende und Flüssigkeit nur schlecht durchlassende Schicht aufgebrochen wird. Durch die sich durch die Stoßbelüftung im Substrat bildenden Kanäle kann Prozessflüssigkeit wieder in das Substrat eindringen und den Fermentationsprozess weiterführen.
An die Vergärungsphase schließt sich eine Abklingphase an, während der der anaerobe Fermentationsprozess beendet wird, indem die Perkolation des Trockensubstrats beendet wird, man das Substrat zur Entwässerung abtropfen lässt und der Fermenter zur Entgasung des Substrats belüftet wird. Aus Gründen der Sicherheit erfolgt die Belüftung in der Abklingphase vorzugsweise zweistufig. Die zweistufige Belüftung besteht aus einer Dauerbelüftung, die mit einer Stoßbelüftung kombiniert wird.
Üblicherweise dauert ein Fermentationszyklus der im Batch-Verfahren erfolgenden Trockenfermentation bei Biogasanlagen zur dezentralen Stromversorgung mit einer Leistung von etwa 0,5 MW bis 1 MW 20 bis 21 Tage.
Die Vorteile der Trockenfermentation gegenüber der Nassfermentation bestehen darin, dass stapelbares Substrat zur Erzeugung von Biogas verwendet werden kann, die mittlere Verweildauer des Substrats im Fermenter wesentlich kürzer ist, der elektrische Energiebedarf für das Betreiben der Anlage weniger als 2% der mit der Biogasgewinnung erzeugbaren elektrischen Energie beträgt, die Ausbeute an Biogas hoch ist und die Substratreste unabhängig von der Jahreszeit und Witterung als hochwertiger Dünger fast geruchsfrei auf Felder verbracht werden können.
Ein Nachteil bei der Trockenfermentation ist jedoch in der für die Biogaserzeugung erforderlichen Auflockerung des Trockensubstrats zu sehen. Die Gasentwicklung im Trockenfermenter zeigt einen wellenförmigen Verlauf. Die zunächst gute Gasentwicklung fällt nach einiger Zeit ab, nimmt nach Stoßbelüftung und weiterer Perkulation wieder zu. Die Auflockerung des Trockensubstrats erfolgt durch Stoßbelüftung, bei der Luft mit einem Druck von bis zu 15 bar das Trockensubstrat durchströmt. Durch die Stoßbelüftung mit Luft wird das in der Vergärungsphase entstehende Methan jedoch verdünnt. Zudem enthält Luft einen hohen Anteil an Sauerstoff, der die für die Biogaserzeugung erforderliche anaerobe Fermentation beeinträchtigt und so den Fortgang der Biogaserzeugung verzögert und die Effizient der Biogaserzeugung reduziert.
Nach Ende der Biogaserzeugung muss das vergorene Substrat wieder aus dem Fermenter entfernt werden. Damit der Fermenter gefahrlos geöffnet werden kann, ist eine Verweildauer von 2 bis 3 Tagen einzuhalten. Wenn in dieser Zeit der sich allmählich verringernden Gasproduktion mit Luft belüftet wird, wird die ohnehin geringere Biogasmenge im Fermenter weiter verdünnt und reicht dann nicht mehr zur Verbrennung. Das nicht nutzbare Rest-Biogas ist der Schlupf, der schädlich für die Umwelt ist und mit Kosten verbunden entsorgt werden muss.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein effizienteres Verfahren zur Erzeugung von Biogas bereitzustellen, bei dem die Qualität des erzeugten Biogases und die Effizienz der Biogaserzeugung durch das Auflockern des Trockensubstrats während der methanogenen Fermentationsphase nicht beeinträchtigt wird und das auch eine Nutzung des noch in der Abklingphase entstehenden, immer geringeren Biogasvolumens ermöglicht.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Auflockerung des Trockensubstrats nicht mit Luft erfolgt, sondern mit Biogas oder dem Verbrennungsprodukt des Biogases, und/oder der Fermenter in der Abklingphase mit dem Verbrennungsprodukt des Biogases und/oder mit Biogas begast wird. Nach der Erfindung können selbst bei einem Trockensubstanzgehalt von 50% noch wirtschaftliche nutzbare Methanausbeuten erreicht werden.
In einem bevorzugten Verfahren wird für die Begasung in der Vorbelüftungsphase und in der Vergärungsphase Biogas verwendet. Durch die Verwendung von Biogas wird der anaerobe Fermentationsprozess schneller in Gang gesetzt und das entstehende Biogas nicht verdünnt.
In einem bevorzugten Verfahren wird das Biogas für die Begasung verwendet, das zuvor in einem Fermentationsprozess vorzugsweise derselben Biogasanlage erzeugt wurde. Da bei den Biogasanlagen, für die das erfindungsgemäße Verfahren besonders geeignet ist, mehrere Trockenfermenter zeitversetzt betrieben werden, steht jederzeit ausreichend Biogas für die Stoßbegasung zur Verfügung.
Es ist aber auch möglich, das Verbrennungsprodukt von Biogas für die Auflockerung des Trockensubstrats zu verwenden. Auch durch die Verwendung des Verbrennungsprodukts von Biogas können die anaeroben Fermentationsbedingungen zur Erzeugung von Biogas in der Anfahrphase schneller erreicht werden als bei der bekannten Stoßbelüftung. Während der Vergärungsphase sinkt zwar der Methananteil des Biogases, wenn das Substrat mit dessen Verbrennungsprodukt aufgelockert wird, aber die anaeroben Fermentationsbedingungen werden nicht beeinträchtigt, da kein Sauerstoff in den Fermenter eingeblasen wird.
Bei dem Verbrennungsprodukt des Biogases handelt es sich vorzugsweise um das Abgas eines mit Biogas betriebenen Verbrennungsmotors, besonders bevorzugt um das Abgas des Motors oder der Turbine eines Blockheizkraftwerks, das mit dem Biogas aus der Trockenfermentation betrieben wird.
Die Begasung des Fermenters erfolgt während der „Vorbelüftungsphase” und während der Vergärungsphase stoßweise, indem das Biogas oder das Verbrennungsprodukt des Biogases mit hohem Druck (etwa zwischen 8 und 15 bar) von unten in das Trockensubstrat eingeblasen wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung von Biogas durch Trockenfermentation umfasst auch Ausführungsformen, bei denen das Substrat während der Abklingphase mit dem Verbrennungsprodukt von Biogas begast wird. Dadurch lässt sich die Phase, in der das erzeugte Biogas genutzt werden kann, erheblich verlängern. Trotz der abnehmenden Biogaserzeugung im Fermenter kann das Biogas genutzt werden, das entsorgt werden müsste, wenn mit Luft belüftet würde.
Durch die Begasung des Fermenters in der Abklingphase mit dem Verbrennungsprodukt von Biogas lässt sich der Anteil an nutzbarem Biogas erhöhen. Das senkt die Kosten für die Entsorgung nicht nutzbaren Biogases. Zudem verringert sich der Zeitraum für den Austrieb des nicht nutzbaren Methans.
Die vorliegende Erfindung umfasst somit auch die Verwendung von Biogas und/oder dem Verbrennungsprodukt von Biogas zur Begasung eines Fermenters zur Erzeugung von Biogas durch das Trockenfermentationsverfahren.
Die vorliegende Erfindung erstreckt sich auch auf Biogasanlagen, mit denen das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann. Die erfindungsgemäßen Biogasanlagen weisen eine Vorrichtung zur Rückführung des Biogases aus dem Fermenter oder einem Biogasspeicher in den Fermenter und/oder eine Vorrichtung zur Rückführung des Verbrennungsprodukts des Biogases, beispielsweise des Abgases eines Motors oder einer Turbine zum Betrieb eines nachgeschalteten Blockheizkraftwerks.
Die Biogasanlage umfasst mindestens einen gasdicht verschließbaren Fermenter mit im Boden überfahrbar angeordneten Düsen zum Einleiten von Gas in den Fermenter, einen Speicher für Biogas und optional einen Perkolatspeicher für die Prozessflüssigkeit.
Bevorzugte Biogasanlagen, die für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders gut geeignet sind, weisen 4 bis 16 Trockenfermenter mit einem Fassungsvermögen von jeweils etwa 400 m³. Derartige Trockenfermenter können beispielsweise in Form garagenähnlicher Betonfermenter mit Abmaßen von 20 × 4 × 5 m (L × B × H), die gasdicht verschließbare Türen oder Tore aufweisen, gebaut werden. Derartige Biogasanlagen dienen in der Regel zur dezentralen Stromversorgung und können Blockheizkraftwerke mit einer elektrischen Leistung von etwa 0,5 MW bis 1 MW betreiben.
Die einzelnen Fermenter weisen am Boden überfahrbar angeordnete Luftlanzen oder Schwertdüsen auf, über die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren Biogas oder das Verbrennungsprodukt von Biogas unter Druck in den Fermenter geblasen werden kann. Die Trockenfermenter sind über eine Vorrichtung zur Rückführung von Gas mit dem Biogasspeicher der Biogasanlage und/oder dem Auslass für Abgas eines mit dem Biogas betriebenen Verbrennungsmotors verbunden. Zusätzlich zur oder anstelle der Verbindung zum Biogasspeicher kann die Rückführung des Biogases auch von der Decke des Fermenters her erfolgen.
Die für die Rückführung des Biogases oder seines Verbrennungsproduktes und nachfolgender Begasung des Fermenters geeigneten Gebläse und Kompressoren sind kommerziell erhältlich.
Die vorgenannten sowie die beanspruchten und in den Ausführungsbeispielen beschriebenen erfindungsgemäß zu verwendenden Bauteile unterliegen in ihrer Größe, Formgestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeption keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so dass die in dem Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung und der zugehörigen Zeichnung, in der – beispielhaft – ein Ausführungsbeispiel einer Biogasanlage dargestellt ist. Auch einzelne Merkmale der Ansprüche oder der Ausführungsformen können mit anderen Merkmalen anderer Ansprüche und Ausführungsformen kombiniert werden.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
In der Zeichnung zeigen:
1 ein Blockdiagramm, das die Steuerleitungen und Leitungsverbindungen einzelner Bauelemente einer Biogasanlage, umfassend acht Trockenfermenter, darstellt;
2A eine Aufsicht auf die Böden der acht Trockenfermenter (TF I bis TF VIII) und die Anordnung von Schwertdüsen am Boden der Trockenfermenter;
2B eine oberhalb der Fermenterdecken gelegene Gasversorgungseinheit für die Schwertdüsen mehrerer Trockenfermenter gemäß Ansicht ”A”-”A” von 2A;
3A von der Biogasanlage nach 1 und 2A eine Schwertdüse in vergrößerter Ansicht von oben (ausschnittweise);
3B von der Schwertdüse nach 3A einen Querschnitt entlang der Linie
3C von der Schwertdüse nach 3A und 4A eine stirnseitige Ansicht ”E”;
3D von der Schwertdüse nach 3A einen Querschnitt entlang der Linie ”F”-”F”.
3E von der Schwertdüse nach 3A einen Querschnitt entlang der Linie ”G”-”G”;
4A den Boden eines Trockenfermenters nach 2A in Aufsicht;
4B von einer der Schwertdüsen nach 4A eine Vertikalschnittansicht entlang der Linie ”H”-”H”.
4C von einer der Schwertdüsen nach 2A und 4A einen Anschlußbereich in Aufsicht (Ausschnitt ”Z”);
4D von dem Anschlußbereich nach 4C eine stirnseitige Schnittansicht
5 von dem Trockenfermenter nach 4A eine Vertikalschnittansicht entlang der Linie ”J”-”J” sowie
6 von dem Trockenfermenter nach 4A eine Vertikalschnittansicht entlang der Linie ”K”-”K”.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Wie aus den Figuren ersichtlich, sind in den Trockenfermentern TF I bis VIII der erfindungsgemäßen Biogasanlagen Schwertdüsen 14 in einer Rinne im Estrich angeordnet, so dass die Oberkante des Estrichs etwas höher als die Schwertdüsen 14 ist und diese in Längsrichtung komplett im Boden des Fermenters versenkt sind (2A, 4A/B/D und). Dadurch sind die Schwertdüsen überfahrbar montiert.
Die Schwertdüsen 14 sind in jedem Fermenter vorzugsweise paarweise derart angeordnet, dass ihre distalen Enden zu den gegenüberliegenden Enden des Fermenters weisen. Die Längsrichtung der Schwertdüsen verläuft in Längsrichtung des Fermenters, vorzugsweise verläuft die Mittellinie der Schwertdüsen entlang der Mittellinie des Fermenters, so dass die Schwertdüsen den Fermenter in Längserstreckung in zwei Hälften teilen.
Bei einer bevorzugten Fermenterlänge von etwa 20 Meter weisen die beiden darin angeordneten Schwertdüsen vorzugsweise eine Länge von jeweils 9 Meter auf.
Die Schwertdüsen weisen vorzugsweise einen dreieckigen Querschnitt auf, besonders bevorzugt in Form eines gleichschenkligen Dreiecks und ganz besonders bevorzugt in Form eines gleichschenkligen Dreiecks mit einem Dachneigungswinkel von 45°. Es können jedoch auch Schwertdüsen mit einem anderen Querschnitt, beispielsweise einem halbkreisförmigen Querschnitt verwendet werden. Üblicherweise bestehen die Schwertdüsen aus Stahlblech, besonders bevorzugt Blech aus Edelstahl, wobei das Blechdach der Schwertdüse auf einem Bodenblech verschweißt ist (3B bis 3E).
In der bevorzugten Ausführungsform weisen die Schwertdüsen einen sich von ihrem proximalen Ende zum distalen Ende hin verjüngenden Querschnitt auf.
Die Schwertdüsen 14 werden über ihr Bodenblech am Boden des Trockenfermenters befestigt, vorzugsweise in einer Rinne im Boden. Die Schwertdüsen für die erfindungsgemäßen Trockenfermenter weisen im Unterschied zu Schwertdüsen, wie sie beispielsweise aus der Patentschrift DE 37 17 216 C2 bekannt sind, keine seitlichen Öffnungen zwischen ihrem Dach und ihrem Boden auf. Die Schwertdüsen für die Belüftung oder Begasung der Trockenfermenter sind vielmehr mit Öffnungen in ihrem Dach versehen, damit die Stoßbegasung in das darüber liegende Substrat erfolgen kann. Dabei sind die Öffnungen, beispielsweise in Form von Schlitzen oder Löchern, auf beiden Seiten entlang der Mittellinie der Schwertdüse angeordnet.
In der besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Auslassöffnungen wechselseitig angeordnet, das bedeutet, dass die Auslassöffnungen auf der einen Seite der Schwertdüse im Bereich der Zwischenräume zwischen den Auslassöffnungen auf der gegenüberliegenden Seite der Schwertdüse angeordnet sind.
Durch unterschiedliche Auslassquerschnitte der Öffnungen können Schwertdüsen für unterschiedlichen Intensitäten einer Stoßbegasung bereitgestellt werden. Durch Variation der Auslassquerschnitte der Öffnungen einer Schwertdüse kann erreicht werden, dass die Gasaustritte entlang der Schwertdüse relativ gleichmäßig erfolgen. Die Summe der Ausbasquerschnitte entspricht vorzugsweise der Fläche des Einlassquerschnitts.
Wie aus 1 ersichtlich, werden Schwertdüsen 14 über einen großvolumigen Druckbehälter 1 mit Biogas oder dessen Verbrennungsabgas beaufschlagt. Die Druckschalter 2 und 3 kontrollieren den Behälterinnendruck der über ein Manometer 32 auch gesondert ablesbar ist. Direkt an dem Druckbehälter 1 fluidisch angeschlossen sind so genannte Booster 4, die eine schlagartige Gasabgabe an die Schwertdüsen 14 gestatten, welche paarweise jedem Booster unter Zwischenschaltung eines T-Stücks 8 und einer schaltbaren Absperrklappe 7 für jeweils einen Trockenfermenter fluidisch nachgeschaltet sind. Mittels eines Magnetventilschrankes 21 und Klemmenkastens 22 können die Booster 4 und Absperrklappen 7 der Schwertdüsen 14 wahlweise angesteuert werden.
In dem dargestellten und in so weit bevorzugten Ausführungsbeispiel erstrecken sich, wie aus 1, 2A und 2B ersichtlich, zwei Druckbehälter 1 der Gasversorgungseinheiten für die Schwertdüsen 14 der Trockenfermenter oberhalb der Fermenterdecke etwa mittig über die Breite mehrerer Trockenfermenter TF I bis IV und TF V bis VIII.
Wie am besten aus 4A, 5 und 6 ersichtlich, führen die Zuleitungsrohre 12 zu den Schwertdüsen 14 an den Fermenterseitenwänden entlang von oben bis in den Fermenterboden und dort zu den die Schwertdüsen 14 im Bereich der Bodenrinnen 34 anschließenden Rohrkrümmern 12A.
Die Seitenwände der Fermenter sind mit auf Abstand zu den festen Wänden innen angeordneten Lochblechen versehen, um ein seitliches Abfließen des Perkolatwassers zu gestatten.
Die von den Fermentern TFI bis TFVIII freigesetzten Bioabgase werden über nicht dargestellte Einzelrohre und ein Sammelrohr abgezogen und dem Seitenkanalverdichter 24 zugeführt.
Zum Aufladen des Druckbehälters 1 mit Biogas oder dessen Verbrennungsabgas ist zum einen mindestens ein, vorzugsweise als Radialverdichter aufgebautes; Seitenkanalgebläse 24 über eine steuerbare Absperrklappe 6 mit dem Befüllstutzen 18 des Druckbehälters 1 unter Zwischenschaltung eines Schwingungskompensators 10 in druckbegrenzter Weise verbunden. Das Seitenkanalgebläse 24 dient zur wahlweisen Begasung der Biomasse in den Trockenfermentern mit Biogas oder dessen Verbrennungsabgas bei hoher Fördermenge, von z. B. 1000 m³/h, und einem nur leichten Überdruck von z. B. 300 mbar während zumindest einer der, vorzugsweise aller, Prozessphasen. Zum anderen wird der Druckbehälter 1 mit Biogas oder dessen Verbrennungsabgas wahlweise über einen Kompressor 23 auf einen Überdruck von z. B. 15 bar aufgeladen, um während zumindest einer der, vorzugsweise aller, Prozessphasen Stoßbegasungen der Biomasse in bestimmten Zeitabständen durchzuführen. Die Druckschalter 2, 3 und Ventile 27, 28 gestatten es, zwischen diesen beiden Betriebsphasen hin und her zu wechseln.
Bezugszeichenliste

1: Druckbehälter
2: Druckschalter
3: Druckschalter
4: Booster
5: T-Stück
6: Absperrklappe
x: 5/2-Wege-Magnetventil
7: Absperrklappe
x: 3/2-Wege-Magnetventil
8: T-Stück
9: Gummikompensator
10: Gummikompensator
11: Druckbegrenzungsventil
12: Rohr
12A: Rohrkrümmer
14: Schwertdüsen
15: Flansch
16: Abdeckung
17: Schlagdüse
18: Rohr
19: Haltekonsole
20: Haltekonsole
21: Magnetventilschrank
22: Klemmenkasten
23: Kompressor
24: Gebläse
25: Luftleitung
26: Luftleitung
27: 2/2-Wege-Schrägschlitzventil
28: 2/2-Wege-Schrägschlitzventil
29: Polyamidschlauch
30: Schutzpanzerrohr
31: Kabel vom Magnetventilschr.
32: Manometer 0
33: Schalldämpfer
34: Bodenrinnen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 3717216 C2 [0057]

Claims

Verfahren zur Erzeugung von Biogas durch Trockenfermentation, gekennzeichnet durch eine Begasung des Fermenters mit Biogas oder dem Verbrennungsprodukt des Biogases.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Begasung des Fermenters als Stoßbegasung während der Vorbegasungsphase und/oder der Vergärungsphase erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Begasung während der Abklingphase mit dem Verbrennungsprodukt des Biogases erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Begasung durch eine Kombination aus kontinuierlicher Begasung und Stoßbegasung erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Biogas oder das Verbrennungsprodukt von Biogas bei der Stoßbegasung mit einem Druck von 8 bis 15 bar in den Fermenter eingeblasen wird.
Verwendung von Biogas oder dem Verbrennungsprodukt von Biogas zur Begasung des Fermenters bei der Gewinnung von Biogas durch Trockenfermentation.
Verwendung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Begasung in Form einer Stoßbegasung erfolgt, bei der das Biogas oder sein Verbrennungsprodukt mit einem Druck von 8 bis 15 bar in den Fermenter eingeblasen wird.
Biogasanlage zur Gewinnung von Biogas durch Trockenfermentation, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Rückführung vom Biogas aus dem Fermenter oder einem Biogasspeicher in den Fermenter, und/oder einer Vorrichtung zur Rückführung des Verbrennungsprodukts von Biogas aus einem Verbrennungsmotor in den Fermenter.