用于制造生物气的方法以及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于制造生物气的方法以及装置。从有机的材料中获得生物气。在此，借助于供应系统(13)将基质输送到容器(1)处。在容器(1)中布置至少两个搅拌器(2)。通过驱动器将搅拌器(2)的螺旋桨(3)置于旋转中，并且螺旋桨(3)在容器(1)中产生容器内物质的主要水平的流动。在此，如此选择螺旋桨(3)的螺旋桨直径、螺旋桨几何形状以及位置，即在容器(1)中产生介质的共同的混合区间。根据本发明专利技术，探测用于确定在所述混合区间中的介质的平均速度和/或粘度的测量数据。将测量数据继续传送到调节单元(4)处。调节单元(4)改变这样的调整参数，即该调整参数改变引入到混合区间中的搅拌器(2)的功率输入和/或容器内物质的成分和/或流动特性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于从有机的材料中制造生物气(Biogas)的方法以及装置，其中，借助于供应系统(Aufgabesystem)将基质输送到容器处并且在容器中布置至少两个搅拌器，通过 Behjilterinhalt)的主要水平的流动(zumeist horizontale Stromung)。
技术介绍
该方法用于从有机的材料中产生生物气。应用在这种设备中以生产生物气的原料被称为基质。基质包含可通过生物活动(biogen)分解的生物质(Biomasse)(例如粪水、青贮饲料或生物垃圾(Bioabfall))。用于产生生物气而应用的容器也被称为生物反应器(Bioreaktor)或发酵桶。在生物气设备的连续的运行中，连续地将基质输送到容器处并且提取生物气以及发酵残余物(Gkrest)。通过不同类型的微生物使位于容器中的基质转化。该待转化的生物质被称为发酵基质(Gjirsubstrat)。由于微生物引起的(mikrobiell)降解(Abbau)，从发酵基质中产生作为生物气的主要组分的甲烷和二氧化碳。被输送的基质与容器内物质混合。大多借助于供料系统(Fiitterungssystem)通过点状的供应实现基质的输送。用于尽可能高的生物气产出所需的生物质的停留时间(Verweilzeit)决定性地取决于基质与发酵基质的混合。在这样的介质(即，其主要特征为提高的粘度)中，为了混合和/或混匀需要使容器内物质循环(UmWlzung)，这通常利用搅拌器实现。在厌氧生物的生物反应技术的领域中，在多种应用中使用带有大于O. 5的高度与直径的比例的发酵桶。在此，大多利用垂直搅拌器进行混合。在此，搅拌器螺旋桨位于中央的由外部驱动的轴上。驱动轴垂直地布置并且从上伸入容器之内，其中，驱动轴大多平行于容器壁伸延。例如，通过文件DE 199 47 339 Al已知这种发酵桶。与之不同，在根据本专利技术的用于制造生物气的方法中应用这样的容器形状，即其高度与直径的比例小于O. 5。优选地，容器的直径在16和40米之间。在该容器尺寸中，应用从外部被驱动的位于中央的垂直搅拌器不再是经济的。为了混合容器内物质主要应用布置在容器的边缘区域中且布置在容器中的搅拌器，其产生在容器中的介质的主要水平的流动。例如，通过文件WO 2008/104320 A2已知这种布置方案。通过文件DE 20 2007 002 835 Ul已知多个搅拌器以用于容器内物质的混匀，其中，两个相叠地布置的搅拌器布置成与单个的搅拌器相对。对于发酵过程的高的效率来说，在发酵液中尽可能均匀的生物质分布被视为必须的。附加地设置填充液位测量装置，利用其探测在容器中的填充高度并且产生相应的填充液位高度测量信号作为高度实际值信号。将填充液位测量信号输送到控制装置，该控制装置在探测到填充高度较小时如此操控用于构造成潜入式马达搅拌设备(Tauchmotorriihrgerjit)的搅拌器的高度调整马达(H5henstellmotor)，即使搅拌器下降并且由此使搅拌器的搅拌叶片进一步完全地浸入。为了产生生物气而应用的发酵基质通常具有结构粘性的(strukturviskose)流动特性。结构粘性意味着，随着剪切速度的增加，发酵基质的动态的粘度减小。由此，粘度不是值而是函数。对于每个引 发的(induziert)剪切速率(Scherrate)得到一个从属的粘度。由此，在容器中粘度局部地不同。粘度与局部地存在的剪切速率相关。其原因为在容器中影响流动的局部的速度。通过搅拌器的螺旋桨的运动产生剪切速率。在结构粘性的发酵基质时，在螺旋桨的周围局部的粘度减小。随着与螺旋桨的距离增加，剪切速度减小，并且粘度相应地上升。这导致，螺旋桨主要从螺旋桨附近的区域中吸入发酵基质，在该区域中发酵基质具有小的粘度。由此，产生这样的螺旋桨附近的区域，即在其中仅仅围绕螺旋桨自身输送具有小的体积的带有高的速度的基质。该螺旋桨附近的区域被称为空洞(Kaverne)。如果搅拌器仅仅局部地在空洞中工作，则不以优化的方式进行容器内物质的混匀，因为流动的产生限制在该区域上。所以，这导致相对于生物反应器的实际的容积而言可用的反应器体积减小。结果在较小的可用的反应器体积中产生较少的生物气并且由此也产生较少的可用的甲烷。甲烷份额或甲烷量对生物反应器的经济的运行有影响。
技术实现思路
本专利技术的目的为被转化的发酵基质量和为此所需的停留时间的最大化以及形成更大的有效的混合区间。另一目的为，提供这样的方法，即在其中多个搅拌器产生混合区间，其中，使为此所需的能量消耗最小化并且优化从混合区间中得到的甲烷产量。根据本专利技术，该目的通过以下方式实现，即如此选择螺旋桨的螺旋桨直径、螺旋桨几何形状及位置，即在容器中可产生介质的共同的混合区间，探测用于确定在混合区间中的介质的平均速度和/或粘度的测量数据，并且将测量数据传送到调节单元处，其中，可通过调节单元改变这样的调整参数，即该调整参数改变引入到混合区间中的搅拌器的功率输入(Leistungseintrag)和/或容器内物质的成分。目的为，增大反应体积。借助于该方法可能的是，在为此所需的能量输入最小化的同时使容器内物质的最优的混合成为可能。在此，第一搅拌器产生搅拌器射流(Rilhrwerksstrahl)。如此定位第二搅拌器，即其继续传传输(weitertransportieren)第一搅拌器的射流,并且由此自身产生射流。通过有目的地定位搅拌器以及搅拌器相互协调的运行，在单个的搅拌器之间的混合体积增大。根据本专利技术，为此也由调节单元接通附加的搅拌器运行或者调节单元改变被输送的基质和/或再循环物(Rezirkulat)的量和/或成分。此外，探测在混合区间中的发酵基质的流动的平均速度和/或在混合区间中的粘度。已证实为尤其有利的是，使用在混合区间中的平均速度作为用于优化的能量输入的标准。在根据本专利技术的方法中，借助于该参数在能量上优化过程。如果以过小的液压功率使搅拌器运行，则在混合区间中的发酵基质在搅拌器处存在的平均流出速度过小。这导致，混合区间分裂(zerfallen)成无效的单个区间。在这些区间中，平均速度由于高的局部剪切速率而再次提高，这在能量上是不经济的。如果以过高的液压的功率使搅拌器运行，则在混合区间中的平均速度上升超过用于混合区间形成所需的限度，由此或者不适宜地影响能量输入和/或不适宜地影响生物气中的甲烷产量。在这些不适宜的运行条件之间存在优化的速度，根据本专利技术其用作为用于在容器中的优化的能量引入和材料转化的调节参数。优化的速度取决于多种因素，例如搅拌器的位置和/或发酵基质的成分。由此，对于每种应用情况得到特定的优化的速度值，在其中，通过引入到共同的混合区间中的搅拌器的优化的功率和推力输入，实现内能的最小化。如此设计搅拌器的定位，即搅拌器以不在局部受到限制的方式工作，而是彼此对应地工作。在结构粘性的介质中，在速度和粘度之间存在直接的关系。由此，除了速度，备选地或补充地，也可为了在容器内物质的能量上优化的混匀方面必要的液压功率使用与剪切速率相关的粘度。为此，以电的或机械的测量数据为基础直接地或间接地确定一个或多个搅拌器的功率。可根据奥斯特瓦尔德-迪怀尔(Ostwald-De-Waele)公式(Ansatz)描述在速度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.01 DE 102010014239.51.一种用于从有机的材料中制造生物气的方法，其中，借助于供应系统(13)将基质输送到容器(I)处并且在所述容器(I)中布置至少两个搅拌器(2)，通过驱动器将搅拌器(2)的螺旋桨(3)置于旋转中，其中，所述螺旋桨(3)在所述容器(I)中产生容器内物质的主要水平的流动， 其特征在于， 如此选择所述螺旋桨(3)的螺旋桨直径、螺旋桨几何形状以及位置，即在所述容器(I)中可产生发酵基质的共同的混合区间，探测用于确定在所述混合区间中的发酵基质的平均速度和/或平均粘度的测量数据，并且将所述测量数据传送到调节单元(4)处，其中，可通过所述调节单元(4)改变这样的调整参数，即所述调整参数改变引入到所述混合区间中的搅拌器(2)的功率输入和/或所述容器内物质的成分和/或流动特性。2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述调节单元(4)改变作为调整参数的所述搅拌器(2)中的至少一个的转速。3.根据权利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述调节单元(4)接通至少一个附加的搅拌器(11)。4.根据权利要求I至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述调节单元(4)改变被输送的基质和/或再循环物的量和/或成分，和/或在生物化学方面或在物理方面改变所述发酵基质的流动特性。5.根据权利要求I至4中任一项所述的方法，其特征在于，由超声波探测器探测在所述混合区间中的平均速度。6.根据权利要求I至5中任一项所述的方法，其特征在于，通过一个或多个搅拌器(2)的功率消耗获取用于确定粘度的测量数据。7.根据权利要求I至6中任一项所述的方法，其特征在于，通过一个或多个搅拌器(2)的功率消耗获取用于确定流动特性的测量数据。8.根据权利要求I至7中任一项所述的方法，其特征在于，基于电的或机械的测量数据间接地或直接地确定一个或多个搅拌器(2)的功率。9.根据权利要求I至8中任一项所述的方法，其特征在于，利用粘度计探测用于确定粘度的测量数据。10.根据权利要求I至9中任一项所述的方法，其特征在于，探测用于确定浮渣层及其厚度的测量数据。11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在出现浮渣层时，接入至少一个附加的搅拌器(11)，其中，所述附加的...

【专利技术属性】
技术研发人员：K罗施塔尔斯基，P施普林格，
申请(专利权)人：KSB股份公司，
类型：
国别省市：