用于制造生物氣的方法以及裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及一種用于制造生物氣的方法以及裝置。從有機的材料中獲得生物氣。在此，借助于供應系統(13)將基質輸送到容器(1)處。在容器(1)中布置至少兩個攪拌器(2)。通過驅動器將攪拌器(2)的螺旋槳(3)置于旋轉中，并且螺旋槳(3)在容器(1)中產生容器內物質的主要水平的流動。在此，如此選擇螺旋槳(3)的螺旋槳直徑、螺旋槳幾何形狀以及位置，即在容器(1)中產生介質的共同的混合區間。根據本發明專利技術，探測用于確定在所述混合區間中的介質的平均速度和/或粘度的測量數據。將測量數據繼續傳送到調節單元(4)處。調節單元(4)改變這樣的調整參數，即該調整參數改變引入到混合區間中的攪拌器(2)的功率輸入和/或容器內物質的成分和/或流動特性。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種用于從有機的材料中制造生物氣(Biogas)的方法以及裝置，其中，借助于供應系統(Aufgabesystem)將基質輸送到容器處并且在容器中布置至少兩個攪拌器，通過 Behjilterinhalt)的主要水平的流動(zumeist horizontale Stromung)。
技術介紹
該方法用于從有機的材料中產生生物氣。應用在這種設備中以生產生物氣的原料被稱為基質。基質包含可通過生物活動(biogen)分解的生物質(Biomasse)(例如糞水、青貯飼料或生物垃圾(Bioabfall))。用于產生生物氣而應用的容器也被稱為生物反應器(Bioreaktor)或發酵桶。在生物氣設備的連續的運行中，連續地將基質輸送到容器處并且提取生物氣以及發酵殘余物(Gkrest)。通過不同類型的微生物使位于容器中的基質轉化。該待轉化的生物質被稱為發酵基質(Gjirsubstrat)。由于微生物引起的(mikrobiell)降解(Abbau)，從發酵基質中產生作為生物氣的主要組分的甲烷和二氧化碳。被輸送的基質與容器內物質混合。大多借助于供料系統(Fiitterungssystem)通過點狀的供應實現基質的輸送。用于盡可能高的生物氣產出所需的生物質的停留時間(Verweilzeit)決定性地取決于基質與發酵基質的混合。在這樣的介質(即，其主要特征為提高的粘度)中，為了混合和/或混勻需要使容器內物質循環(UmWlzung)，這通常利用攪拌器實現。在厭氧生物的生物反應技術的領域中，在多種應用中使用帶有大于O. 5的高度與直徑的比例的發酵桶。在此，大多利用垂直攪拌器進行混合。在此，攪拌器螺旋槳位于中央的由外部驅動的軸上。驅動軸垂直地布置并且從上伸入容器之內，其中，驅動軸大多平行于容器壁伸延。例如，通過文件DE 199 47 339 Al已知這種發酵桶。與之不同，在根據本專利技術的用于制造生物氣的方法中應用這樣的容器形狀，即其高度與直徑的比例小于O. 5。優選地，容器的直徑在16和40米之間。在該容器尺寸中，應用從外部被驅動的位于中央的垂直攪拌器不再是經濟的。為了混合容器內物質主要應用布置在容器的邊緣區域中且布置在容器中的攪拌器，其產生在容器中的介質的主要水平的流動。例如，通過文件WO 2008/104320 A2已知這種布置方案。通過文件DE 20 2007 002 835 Ul已知多個攪拌器以用于容器內物質的混勻，其中，兩個相疊地布置的攪拌器布置成與單個的攪拌器相對。對于發酵過程的高的效率來說，在發酵液中盡可能均勻的生物質分布被視為必須的。附加地設置填充液位測量裝置，利用其探測在容器中的填充高度并且產生相應的填充液位高度測量信號作為高度實際值信號。將填充液位測量信號輸送到控制裝置，該控制裝置在探測到填充高度較小時如此操控用于構造成潛入式馬達攪拌設備(Tauchmotorriihrgerjit)的攪拌器的高度調整馬達(H5henstellmotor)，即使攪拌器下降并且由此使攪拌器的攪拌葉片進一步完全地浸入。為了產生生物氣而應用的發酵基質通常具有結構粘性的(strukturviskose)流動特性。結構粘性意味著，隨著剪切速度的增加，發酵基質的動態的粘度減小。由此，粘度不是值而是函數。對于每個引 發的(induziert)剪切速率(Scherrate)得到一個從屬的粘度。由此，在容器中粘度局部地不同。粘度與局部地存在的剪切速率相關。其原因為在容器中影響流動的局部的速度。通過攪拌器的螺旋槳的運動產生剪切速率。在結構粘性的發酵基質時，在螺旋槳的周圍局部的粘度減小。隨著與螺旋槳的距離增加，剪切速度減小，并且粘度相應地上升。這導致，螺旋槳主要從螺旋槳附近的區域中吸入發酵基質，在該區域中發酵基質具有小的粘度。由此，產生這樣的螺旋槳附近的區域，即在其中僅僅圍繞螺旋槳自身輸送具有小的體積的帶有高的速度的基質。該螺旋槳附近的區域被稱為空洞(Kaverne)。如果攪拌器僅僅局部地在空洞中工作，則不以優化的方式進行容器內物質的混勻，因為流動的產生限制在該區域上。所以，這導致相對于生物反應器的實際的容積而言可用的反應器體積減小。結果在較小的可用的反應器體積中產生較少的生物氣并且由此也產生較少的可用的甲烷。甲烷份額或甲烷量對生物反應器的經濟的運行有影響。
技術實現思路
本專利技術的目的為被轉化的發酵基質量和為此所需的停留時間的最大化以及形成更大的有效的混合區間。另一目的為，提供這樣的方法，即在其中多個攪拌器產生混合區間，其中，使為此所需的能量消耗最小化并且優化從混合區間中得到的甲烷產量。根據本專利技術，該目的通過以下方式實現，即如此選擇螺旋槳的螺旋槳直徑、螺旋槳幾何形狀及位置，即在容器中可產生介質的共同的混合區間，探測用于確定在混合區間中的介質的平均速度和/或粘度的測量數據，并且將測量數據傳送到調節單元處，其中，可通過調節單元改變這樣的調整參數，即該調整參數改變引入到混合區間中的攪拌器的功率輸入(Leistungseintrag)和/或容器內物質的成分。目的為，增大反應體積。借助于該方法可能的是，在為此所需的能量輸入最小化的同時使容器內物質的最優的混合成為可能。在此，第一攪拌器產生攪拌器射流(Rilhrwerksstrahl)。如此定位第二攪拌器，即其繼續傳傳輸(weitertransportieren)第一攪拌器的射流,并且由此自身產生射流。通過有目的地定位攪拌器以及攪拌器相互協調的運行，在單個的攪拌器之間的混合體積增大。根據本專利技術，為此也由調節單元接通附加的攪拌器運行或者調節單元改變被輸送的基質和/或再循環物(Rezirkulat)的量和/或成分。此外，探測在混合區間中的發酵基質的流動的平均速度和/或在混合區間中的粘度。已證實為尤其有利的是，使用在混合區間中的平均速度作為用于優化的能量輸入的標準。在根據本專利技術的方法中，借助于該參數在能量上優化過程。如果以過小的液壓功率使攪拌器運行，則在混合區間中的發酵基質在攪拌器處存在的平均流出速度過小。這導致，混合區間分裂(zerfallen)成無效的單個區間。在這些區間中，平均速度由于高的局部剪切速率而再次提高，這在能量上是不經濟的。如果以過高的液壓的功率使攪拌器運行，則在混合區間中的平均速度上升超過用于混合區間形成所需的限度，由此或者不適宜地影響能量輸入和/或不適宜地影響生物氣中的甲烷產量。在這些不適宜的運行條件之間存在優化的速度，根據本專利技術其用作為用于在容器中的優化的能量引入和材料轉化的調節參數。優化的速度取決于多種因素，例如攪拌器的位置和/或發酵基質的成分。由此，對于每種應用情況得到特定的優化的速度值，在其中，通過引入到共同的混合區間中的攪拌器的優化的功率和推力輸入，實現內能的最小化。如此設計攪拌器的定位，即攪拌器以不在局部受到限制的方式工作，而是彼此對應地工作。在結構粘性的介質中，在速度和粘度之間存在直接的關系。由此，除了速度，備選地或補充地，也可為了在容器內物質的能量上優化的混勻方面必要的液壓功率使用與剪切速率相關的粘度。為此，以電的或機械的測量數據為基礎直接地或間接地確定一個或多個攪拌器的功率。可根據奧斯特瓦爾德-迪懷爾(Ostwald-De-Waele)公式(Ansatz)描述在速度本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.04.01 DE 102010014239.51.一種用于從有機的材料中制造生物氣的方法，其中，借助于供應系統(13)將基質輸送到容器(I)處并且在所述容器(I)中布置至少兩個攪拌器(2)，通過驅動器將攪拌器(2)的螺旋槳(3)置于旋轉中，其中，所述螺旋槳(3)在所述容器(I)中產生容器內物質的主要水平的流動， 其特征在于， 如此選擇所述螺旋槳(3)的螺旋槳直徑、螺旋槳幾何形狀以及位置，即在所述容器(I)中可產生發酵基質的共同的混合區間，探測用于確定在所述混合區間中的發酵基質的平均速度和/或平均粘度的測量數據，并且將所述測量數據傳送到調節單元(4)處，其中，可通過所述調節單元(4)改變這樣的調整參數，即所述調整參數改變引入到所述混合區間中的攪拌器(2)的功率輸入和/或所述容器內物質的成分和/或流動特性。2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述調節單元(4)改變作為調整參數的所述攪拌器(2)中的至少一個的轉速。3.根據權利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述調節單元(4)接通至少一個附加的攪拌器(11)。4.根據權利要求I至3中任一項所述的方法，其特征在于，所述調節單元(4)改變被輸送的基質和/或再循環物的量和/或成分，和/或在生物化學方面或在物理方面改變所述發酵基質的流動特性。5.根據權利要求I至4中任一項所述的方法，其特征在于，由超聲波探測器探測在所述混合區間中的平均速度。6.根據權利要求I至5中任一項所述的方法，其特征在于，通過一個或多個攪拌器(2)的功率消耗獲取用于確定粘度的測量數據。7.根據權利要求I至6中任一項所述的方法，其特征在于，通過一個或多個攪拌器(2)的功率消耗獲取用于確定流動特性的測量數據。8.根據權利要求I至7中任一項所述的方法，其特征在于，基于電的或機械的測量數據間接地或直接地確定一個或多個攪拌器(2)的功率。9.根據權利要求I至8中任一項所述的方法，其特征在于，利用粘度計探測用于確定粘度的測量數據。10.根據權利要求I至9中任一項所述的方法，其特征在于，探測用于確定浮渣層及其厚度的測量數據。11.根據權利要求10所述的方法，其特征在于，在出現浮渣層時，接入至少一個附加的攪拌器(11)，其中，所述附加的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：K羅施塔爾斯基，P施普林格，
申請(專利權)人：KSB股份公司，
類型：
國別省市：