DE20006467U1 - Biomass fermentation device - Google Patents
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Description
Günter HartnagelGünter Hartnagel
Haus Nr. 8House No. 8
88456 Hervetsweiler88456 Hervetsweiler
BIOMASSEN-FERMENTIER-VORRICHTUNGBIOMASS FERMENTATION DEVICE
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fermentieren von Biomasse, mit einem Kessel, in den die Biomasse einbringbar ist, wobei der Kessel von einer Grundfläche und einer die Grundfläche umschließenden Wand gebildet ist und von einem Deckel abgedeckt ist, der fest mit einem der Grundfläche fernen Bereich der Wand verbunden ist, mit einer Rühreinrichtung zum Rühren der Biomasse sowie mindestens einer Öffnung zum Einfüllen bzw. Entnehmen von Biomasse.The invention relates to a device for fermenting biomass, with a boiler into which the biomass can be introduced, wherein the boiler is formed by a base area and a wall enclosing the base area and is covered by a lid which is firmly connected to a region of the wall remote from the base area, with a stirring device for stirring the biomass and at least one opening for filling or removing biomass.
Vorrichtungen zum Fermentieren von Biomasse werden im Stand der Technik verwendet, um aus biologischen, d.h. sowohl tierischem als auch pflanzlichem Abfallmaterial brennfähige Gase, insbesondere Methan, zu bilden, wobei die Biomasse zum überwiegenden Teil von ca. 80% Gülle und 20% pflanzlicher Stärke oder Cellulose wie beispielsweise Mais und Gras- bzw. Strohmaterial gebildet ist. Die Kessel, in die die Biomasse eingebracht ist, sind in der RegelDevices for fermenting biomass are used in the state of the art to form combustible gases, in particular methane, from biological, i.e. both animal and plant waste material, whereby the biomass is predominantly made up of approx. 80% liquid manure and 20% plant starch or cellulose such as corn and grass or straw material. The boilers into which the biomass is introduced are usually
beheizbar und werden auf einer Temperatur von etwa 40° gehalten, um einen Fermentierungsprozess in Gang zu setzen bzw. zu beschleunigen, wobei die Biomasse zwecks Homogenisierung von einer Rühreinrichtung verrührt wird. Die dabei entstehenden Biogase werden im Stand der Technik aus dem Kessel ausgeleitet und einer Verbrennungseinrichtung zwecks Energieerzeugung zugeführt. Es hat sich dabei gezeigt, dass die Produktion von Biogas in einem Kessel trotz regelmäßigen Rührens der Biomasse mittels der Rühreinrichtung im zeitlichen Verlauf starken Schwankungen unterlegen ist, welcher Umstand sich nachteilig beim Betrieb einer Energiegewinnungseinrichtung auswirkt, da deren Wirkungsgrad nur bei einem auf konstantem Niveau gehaltenen Betrieb optimierbar ist und die Energiegewinnungseinrichtung bei einer starken Abnahme an produziertem Biogas ausgeht und anschließend wieder von Hand gestartet werden muss.can be heated and are kept at a temperature of around 40° in order to start or accelerate a fermentation process, whereby the biomass is stirred by a stirring device for the purpose of homogenisation. In the state of the art, the biogases produced are discharged from the boiler and fed to a combustion device for the purpose of generating energy. It has been shown that the production of biogas in a boiler is subject to strong fluctuations over time, despite regular stirring of the biomass by means of the stirring device. This has a disadvantageous effect on the operation of an energy generation device, since its efficiency can only be optimised when operation is kept at a constant level and the energy generation device switches off if there is a strong decrease in the amount of biogas produced and then has to be started again manually.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Fermentieren von Biomasse zu schaffen, bei der ein zeitlich konstanter Ausfluss an Biogasen sichergestellt ist.The object of the invention is to provide a device for fermenting biomass in which a temporally constant outflow of biogases is ensured.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Deckel mindestens teilweise von einem elastischen Material gebildet ist.This object is achieved according to the invention in that the lid is at least partially formed from an elastic material.
Bei der erfindungsgemäßen Biomassen-Fermentier-Vorrichtung wird durch das Merkmal, dass der Deckel mindestens teilweise von einem elastischen Material gebildet ist, erreicht, dass ein sich im oberen Bereich des Kessels der erfindungsgemäßen Vorrichtung sammelndes Biogas bei verstärkter Biogas-Produktion und somit erhöhtem Innendruck des Kessels den Deckel aufgrund seiner Elastizität nach außen wölbt, wodurch sich der zur Aufnahme von Biogas bereitstehende Raumbereich vergrößert und der Druck desIn the biomass fermentation device according to the invention, the feature that the lid is at least partially made of an elastic material ensures that a biogas collecting in the upper area of the boiler of the device according to the invention, with increased biogas production and thus increased internal pressure of the boiler, bulges the lid outwards due to its elasticity, whereby the space available for the absorption of biogas is increased and the pressure of the
Biogases innerhalb des Kessels entsprechend mindert, so dass bei einer verstärkten Produktion von Biogas disproportional weniger Biogas aus dem Kessel ausgeleitet wird. Bei einer anschließenden Minderproduktion von Biogas wirkt der aufgrund der elastischen Ausbildung einer Deckelfläche vergrößerte Raumbereich als Puffer, so dass wiederum eine der Minderproduktion an Biogas disproportionale Menge von Biogas aus dem Kessel ausgeleitet wird.Biogas within the boiler is reduced accordingly, so that when biogas production increases, disproportionately less biogas is discharged from the boiler. When biogas production subsequently decreases, the increased space area due to the elastic formation of a cover surface acts as a buffer, so that a disproportionate amount of biogas is discharged from the boiler to the reduced biogas production.
Gemäß einer wichtigen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Deckel von mindestens einer festen, im wesentlichen geschlossenen Materialschicht gebildet, die einen vorherbestimmten Bereich enthält, der von einer Fixiereinrichtung für eine elastische Hülle umschlossen ist, wobei der vorherbestimmte Bereich mindestens eine Bohrung enthält, die eine Kommunikationsverbindung zwischen dem Inneren des Kessels und dem Äußeren des Kessels herstellt. Bei dieser Ausführungsform wird eine elastische Hülle in der Fixiereinrichtung gasdicht fixiert, so dass die elastische Hülle aufgrund der Kommunikationsverbindung zwischen dem Inneren des Kessels und dem Äußeren des Kessels die eigentliche Außenwandung des Kessels bildet. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass sie aufgrund einer festen, im wesentlichen geschlossenen Materialschicht des Deckels sehr robust und belastungsfähig ausgebildet ist. Die Fixiereinrichtung ist bei dieser Ausführungsform vorzugsweise als Säga-Einrichtung ausgebildet.According to an important embodiment of the device according to the invention, the lid is formed by at least one solid, essentially closed material layer which contains a predetermined region which is enclosed by a fixing device for an elastic cover, wherein the predetermined region contains at least one hole which creates a communication connection between the interior of the boiler and the exterior of the boiler. In this embodiment, an elastic cover is fixed in the fixing device in a gas-tight manner, so that the elastic cover forms the actual outer wall of the boiler due to the communication connection between the interior of the boiler and the exterior of the boiler. This embodiment has the advantage that it is very robust and resilient due to a solid, essentially closed material layer of the lid. The fixing device in this embodiment is preferably designed as a sawing device.
Die elastische Hülle der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial gebildet. Alternativ kann die elastische Hülle auch aus einem Gummimaterial bzw. Latex hergestellt sein.The elastic cover of the device according to the invention is preferably made of a plastic material. Alternatively, the elastic cover can also be made of a rubber material or latex.
Insbesondere in dem Fall, dass der Deckel der erfindungsgemäßen Vorrichtung von mindestens einer festen, im wesentlichen geschlossenen Materialschicht gebildet ist, weist der Deckel vorzugsweise drei Materialschicht auf, wobei auf einer ersten, der Grundfläche nahen Schicht aus Beton eine Schicht aus Styropor gelagert ist, die nach außen von einer Schicht aus Estrich abgedeckt ist. Zum Herstellen einer Biogas-Kommunikationsverbindung vom Inneren des Kessels in den Raumbereich unterhalb der elastischen Hülle sind dabei vorzugsweise zwei bis zehn Bohrungen innerhalb des vorherbestimmten Bereichs des Deckels vorgesehen. Die Bohrungen weisen dabei vorzugsweise einen Durchmesser von etwa 3 bis 5 cm auf.In particular, in the case where the cover of the device according to the invention is formed by at least one solid, essentially closed material layer, the cover preferably has three material layers, with a layer of polystyrene being placed on a first layer of concrete close to the base surface and covered on the outside by a layer of screed. To create a biogas communication connection from the inside of the boiler to the space below the elastic casing, preferably two to ten holes are provided within the predetermined area of the cover. The holes preferably have a diameter of about 3 to 5 cm.
Die Rühreinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie die mindestens eine Öffnung zum Einfüllen bzw. Entnehmen von Biomasse sind vorzugsweise in dem Deckelbereich außerhalb des vorherbestimmten Bereiches angeordnet. Im Falle der Rühreinrichtung ist dadurch ein erleichterter Zugriff von Hand für die Reinigung bzw. für den Betrieb sowie eine sichere Lagerung der Rühreinrichtung sichergestellt, und im Falle der Öffnung ist dadurch eine leichte, direkte Erreichbarkeit von Hand gewährleistet.The stirring device of the device according to the invention and the at least one opening for filling or removing biomass are preferably arranged in the lid area outside the predetermined area. In the case of the stirring device, this ensures easier manual access for cleaning or operation as well as safe storage of the stirring device, and in the case of the opening, this ensures easy, direct manual accessibility.
Zum Ausleiten von Biogasen aus der erfindungsgemäßen Vorrichtung heraus ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform derselben eine Biogas-Kommunikationsverbindung aus dem Raumbereich zwischen der Hülle und dem vorherbestimmten Bereich des Deckels zum Ausleiten eines Biogases aus diesem Raumbereich heraus vorgesehen, wobei die Biogas-Kommunikationsverbindung vorzugsweise als Rohr ausgebildet ist, das durch die mindestens eine Materialschicht des vorherbestimmten Bereichs des Deckels sowie durch die Wand des Kessels hindurch nach außen geführt ist. Dadurch istIn order to discharge biogases from the device according to the invention, according to a preferred embodiment of the device, a biogas communication connection is provided from the space between the casing and the predetermined area of the lid for discharging a biogas from this space, wherein the biogas communication connection is preferably designed as a pipe which is led out through the at least one material layer of the predetermined area of the lid and through the wall of the boiler. This makes it possible
sichergestellt, dass ein Eindringen von Biomasse, die innerhalb des Kessels aufgrund der Rühreinrichtung ein Aerosol bilden kann, verhindert ist. Das Ende des Rohres steht dabei vorzugsweise über die Außenfläche des Deckels hervor, um zu verhindern, dass Kondenswasser in das Rohr eindringen kann und ist darüber hinaus vorzugsweise von einem gasdurchlässigen Käfig abgedeckt, um zu verhindern, dass die elastische Hülle bei Nichtbetrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung an das Rohrende angrenzt und dieses verstopft.ensure that the penetration of biomass, which can form an aerosol inside the boiler due to the stirring device, is prevented. The end of the tube preferably protrudes beyond the outer surface of the cover in order to prevent condensate from penetrating the tube and is also preferably covered by a gas-permeable cage in order to prevent the elastic sleeve from adjoining the end of the tube and clogging it when the device according to the invention is not in operation.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird im folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform erläutert, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt ist. Darin zeigen:The device according to the invention is explained below using a preferred embodiment which is shown in the figures of the drawing. Therein show:
Fig.l eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Querschnittsansicht;Fig.l shows a preferred embodiment of the device according to the invention in a cross-sectional view;
Fig.2 die in Figur 1 dargestellte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Ansicht von oben;Fig.2 shows the preferred embodiment of the device according to the invention shown in Figure 1 in a view from above;
Fig. 3 eine Detailansicht der in Figur 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Querschnittsansicht von oben.Fig. 3 is a detailed view of the preferred embodiment of the device according to the invention shown in Figure 1 in a cross-sectional view from above.
Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Vorrichtung 10 zum Fermentieren von Biomasse 11 weist einen Kessel 12 auf, in den die Biomasse 11 einbringbar ist, wobei der Kessel 12 von einer Grundfläche 13 und einer die Grundfläche 13 umschließenden Wand 14 gebildet ist und von einem Deckel 15 abgedeckt ist, der fest mit einem der Grundfläche 13 fernen Bereich der Wand 14 verbunden ist. Die Vorrichtung 10 ist mit einer herkömmlichen Rühreinrichtung 16 zum Rühren der Biomasse 11 sowie zweier Öffnungen 17 und 17' zum EinfüllenThe device 10 for fermenting biomass 11 shown in Figures 1 and 2 has a vessel 12 into which the biomass 11 can be introduced, the vessel 12 being formed by a base 13 and a wall 14 enclosing the base 13 and being covered by a lid 15 which is firmly connected to a region of the wall 14 remote from the base 13. The device 10 is provided with a conventional stirring device 16 for stirring the biomass 11 and two openings 17 and 17' for filling
bzw. Entnehmen von Biomasse 11 versehen. Der Deckel 15 der Vorrichtung 10 ist teilweise von einem elastischen Material gebildet, derart, dass der Deckel 15 zu einem Teil von einer festen, schichtartig ausgebildeten, im wesentlichen geschlossenen Materialschicht 15' gebildet ist, die einen vorherbestimmten Bereich 15'' enthält, der von einer Fixiereinrichtung 18 für eine elastische Hülle 15''' umschlossen ist, die den anderen Teil des Deckels 15 bildet. Der vorherbestimmte Bereich 15'' enthält dabei Bohrungen 16, die eine Kommunikationsverbindung zwischen dem Inneren des Kessels 12 und dem Äußeren des Kessels 12 herstellen.or removal of biomass 11. The lid 15 of the device 10 is partially formed from an elastic material, such that the lid 15 is partly formed from a solid, layered, essentially closed material layer 15' which contains a predetermined region 15'' which is enclosed by a fixing device 18 for an elastic sheath 15''' which forms the other part of the lid 15. The predetermined region 15'' contains bores 16 which establish a communication connection between the interior of the boiler 12 and the exterior of the boiler 12.
Die Fixiereinrichtung 18 der Vorrichtung 10 ist, wie insbesondere in Figur 3 dargestellt, als eine ein Hohlprofil enthaltende, sogenannte Säga-Verbindung ausgebildet, bei der in dem Hohlprofil ein aufblasbarer Schlauch gelagert ist, wobei die elastische Hülle 15'"' zwischen dem Hohlprofil und dem Schlauch gasdicht fixierbar ist. Die elastische Hülle 15''' der Vorrichtung 10 ist aus einem elastischen Kunststoffmaterial gebildet und die schichtartig ausgebildete Materialschicht 15'' des Deckels 15 ist von drei Materialschichten 20, 21, 222 gebildet, wobei auf einer ersten, der Grundfläche nahen Schicht 20 aus Beton eine Schicht 21 aus Styropor gelagert ist, die nach außen von einer Schicht 22 aus Estrich abgedeckt ist.The fixing device 18 of the device 10 is, as shown in particular in Figure 3, designed as a so-called saw-joint connection containing a hollow profile, in which an inflatable tube is mounted in the hollow profile, wherein the elastic cover 15''' can be fixed in a gas-tight manner between the hollow profile and the tube. The elastic cover 15''' of the device 10 is made of an elastic plastic material and the layered material layer 15'' of the cover 15 is formed by three material layers 20, 21, 222, wherein a layer 21 of polystyrene is mounted on a first layer 20 of concrete close to the base surface, which is covered on the outside by a layer 22 of screed.
Sowohl die Rühreinrichtung 16 als auch die Öffnung 17 zum Einfüllen bzw. Entnehmen von Biomasse 11 sind in dem Deckelbereich außerhalb des vorherbestimmten Bereiches 15'' angeordnet. Die Vorrichtung 10 enthält eine Biogas-Kommunikationsverbindung 23 aus dem Raumbereich zwischen der Hülle 15'"' und dem vorherbestimmten Bereich 15' ' des Deckels 15, zum Ausleiten eines Biogases aus diesem Raumbereich heraus, wobei diese Biogas-Both the stirring device 16 and the opening 17 for filling or removing biomass 11 are arranged in the lid area outside the predetermined area 15''. The device 10 contains a biogas communication connection 23 from the space area between the shell 15'"' and the predetermined area 15" of the lid 15, for discharging a biogas from this space area, said biogas
Kommunikationsverbindung als Rohr 23 ausgebildet ist, das durch die drei Materialschichten 20, 21, 22 des vorherbestimmten Bereichs 15'' des Deckels 15 sowie durch die Wand 14 des Kessels 12 hindurch nach außen geführt ist. Das die Biogas-Kommunikationsverbindung bildende Rohr 23 ist innerhalb des Raumbereichs zwischen der Hülle 15''' und dem vorherbestimmten Bereich 15" des Deckels 15 von einem von zwei rechtwinklig zueinander angeordneten Drähten gebildeten gasdurchlässigen Käfig 24 umschlossen ist, wobei das Ende 24' des Rohres über den äußeren Rand des Deckels 15 hervorsteht.Communication connection is designed as a pipe 23 which is led out through the three material layers 20, 21, 22 of the predetermined area 15'' of the lid 15 and through the wall 14 of the boiler 12. The pipe 23 forming the biogas communication connection is enclosed within the space between the casing 15''' and the predetermined area 15" of the lid 15 by a gas-permeable cage 24 formed by two wires arranged at right angles to one another, the end 24' of the pipe protruding beyond the outer edge of the lid 15.
Das oben erläuterte Ausführungsbeispiel der Erfindung dient lediglich dem Zweck eines besseren Verständnisses der durch die Ansprüche vorgegebenen erfindungsgemäßen Lehre, die als solche durch das Ausführungsbeispiel nicht eingeschränkt ist.The embodiment of the invention explained above serves only for the purpose of a better understanding of the inventive teaching specified by the claims, which as such is not limited by the embodiment.
Claims (11)
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2000
- 2000-04-07 DE DE20006467U patent/DE20006467U1/en not_active Expired - Lifetime
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 20000824 |
|
| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20030725 |
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| R157 | Lapse of ip right after 6 years |
Effective date: 20061101 |