[发明专利]用于产生生物气的发酵罐内生物质的输送装置

说明书

技术领域

本发明涉及如权利要求1所述的用于产生生物气的发酵罐内生物质的输送装置，本发明还涉及如权利要求7所述的由生物质产生生物气的大型发酵罐、以及如权利要求11所述的操作这种大型发酵罐的方法。

背景技术

生物气技术目前为止主要集中于来自城区(municipal sector)的粪液(manure)和生物废弃物的“湿发酵”。例如从专利文献AT 408230B、WO96/12789、DE 3228391 A1、AT 361885B和DE 19746636 A1中已知根据这种湿发酵过程由生物质产生生物气的设备和装置。

从专利文献DE 3228391 A1中已知一种弹性管形式的发酵器(digester)，在该发酵器中，通过人工产生的蠕动(peristalsis)将生物质传送通过该管。蠕动运动的产生的方式为：利用多个环部(loop)，将所述多个环部在该管上牵拉并拉紧；利用多个套管(sleeve)，将所述多个套管在该管上牵拉，并给所述套管提供压缩空气；或利用多个柱塞(plunger)，所述多个柱塞分布在该管的整个长度上，并依次压入该管中。

从DE 19746636 A1中已知一种圆贮料罐(round silo)形式的发酵器，实际的发酵器设置在圆储料罐的中心，并由环形中间区域围绕。

类似地，从AT 361885 B中也已知一种圆储料罐状的发酵器，所述发酵器包括筒形外壁和筒形内壁，从而形成了环形输送通道。供给液态生物质，所述液态生物质流过输送通道并且再被排出。从AT 361885 B中还已知在内壁和外壁间设置有筒形中心壁，从而形成内部输送通道环和外部输送通道环。

对于这类“液态”方法而言，仅能将具有高干物质含量的植物类可再生原料(vegetable renewable raw materials)(例如谷物、草类、全植物青贮饲料)或者粪肥堆混合到有限的程度。

“干发酵(dry fermentation)”允许在不必将原料转换为可泵送的液体基质的情况下将来自农业、生物废弃物以及社区耕作区域(cultivatedmunicipal area)的可流动的生物质转化为甲烷。含有最高50％的干物质组分的生物质可以被发酵。例如在专利文献EP 0 934 998中就描述了此种干发酵方法。

在“干”发酵过程中，待发酵的原料不会像例如生物废弃物的液体发酵情况那样被搅拌成液态。而是通过取出在发酵罐底部上的渗液(percolate)并再将该渗液喷洒在生物质上，使已放入发酵罐内的发酵基质始终保持潮湿。这产生了适合细菌的最优生长环境。在渗液的再循环过程中，还可以调节温度并且可以加入添加剂以优化过程。

专利文献WO 02/06439公中开了一种预制车库(prefabricated garage)形式的生物反应器或发酵罐，所述发酵罐使用干发酵原理以所谓的“分批处理”方式来操作。在这种情况下，在用已发酵的原料灌入(inoculation)后，利用轮式装载机(wheeled loader)将发酵罐用发酵基质填满。发酵容器构造为车库状并由气密性的门闭合。生物质在气闭状态下被发酵，在该过程中没有进一步发生混合，并且不供给附加的原料。从发酵原料渗出的渗液通过排水凹槽排出，随后暂时被存储在容器中，并再次喷洒在发酵基质上，以使发酵基质潮湿。发酵过程在34℃和37℃之间的(细菌)嗜温温度范围内进行，该温度调节是利用底部加热和壁加热来进行的。

从DE 3341691 A1中已知一种用于厌氧处理(anaerobic treatment)具有高固态物比例的有机物质的方法和装置，该方法和装置中也产生生物气。在这种情况下，在导槽(channel)内的生物质经受翻滚运动、蠕动运动并由此穿过发酵器输送。通过使该导槽的边缘执行彼此平行的上下运动来实现蠕动运动。同时，在上下运动过程中，从下方将多个袋(pocket)压入该导槽内，用于产生翻滚运动。

产生的生物气可以用在热电联产设施(combined heat and power plant)或热电联产系统(cogeneration system)中以产生电力和热能。在干发酵设施中以错开的周期来运转多个发酵容器，以便热电联产机组(unit)始终能获得充足的生物气。在停顿时间(dwell time)的末期，发酵罐空间被完全清空，并随后被重新装填。已发酵的基质用于随后的堆肥过程(composting)，从而产生类似于传统堆肥的有机肥料。这种设施在慕尼黑已经十分成功地运转多年。