本发明专利技术涉及一种在运转包括至少一沼气发酵机的沼气系统时减少甲烷残料的方法，以及实施该方法的沼气系统。在新装载物料的发酵机启动时，所产生的沼气中甲烷含量起始相当低，且二氧化碳与氮的含量相当高，以至于无法在电共生（ＣＨＰ）装置中直接利用该沼气。以往在新装载物料的发酵机启动阶段，将所产生的低甲烷含量沼气直接排放到大气中，如果甲烷含量较高则加以烧除。这种作法会导致无法利用一部份的甲烷产物，甲烷残料。为避免这个结果，本发明专利技术将该启动阶段所产生的低甲烷含量沼气，送入气体处理单元，在此单元中将气体混合物中的非甲烷成分部分分离，所余的气体混合物甲烷含量提高，则返回到该沼气发酵机，这种操作持续到甲烷含量已足够高时为止。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术是关于一种在沼气发酵系统操作时减少甲烷残料的方法，该沼气发酵系统包括至少一沼气发酵机。
技术介绍
所谓的「干式发酵」是一种可以让由农业、由有机废弃物，以及从公共花园及公园地区产生的可倾倒生物物质甲烷化，而不须将上述物质转化成为可泵送的液态物质。将干燥物质部分高达50%的生物物质发酵已经成为可能。这种干式发酵方法发表于例如欧洲专利EP0934998号专利中。在「干式」发酵的技术中，要用来发酵的材料并不搅拌成为液相，而如进行例如有机废弃物的液态发酵一般，反而是将引进发酵机的要发酵的底物，并通过在发酵机底部抽除渗透液然后从该生物物质上方喷洒的方式，使其永久保持潮湿。利用这种方式可以达到细菌所需的最佳化生存条件。在该渗透液的再度循环过程中，也可另外调控其温度，同时也可以加入添加物，以达到工序的最佳化。从国际专利申请W002/06439号专利中可知，可以一种生物反应器或者发酵机，具有称为预制型车库(pre-fabricated garage)，可以遵照该干式发酵的原理，以所谓批次化作业方式运转。先以预先发酵的材料接种，再将要发酵的物质使用轮式装载机装入发酵机。 该发酵槽具有车库型的构造，以气密闸门关闭。该生物物质在与空气隔离的环境内发酵，过程中不再搅拌，并且也不再加入其它的材料。该发酵材料所产生的渗透液是从排放通道排出，暂时存放在桶中，然后又从该待发酵物质上方喷洒，以进行加湿。该发酵过程是在34到 37摄氏度的中等温度范围内发生，而温度的调控则是使用地板及隔墙加温方式达成。所产生的沼气可以在热电共生单元(BlockheizkrafVerk-BHKW)中加以利用，用来产生电能及热能。为能确保沼气能够不中断、充足的供应到该热电共生单元，可以在该干式发酵工厂中使用几个发酵槽。在滞留末期，发酵机容积是完全空的，然后重新装载物质。 发酵后的基质将供应到较后的堆肥工序，以形成有机肥料，而与传统的堆肥相似。由于采用批次化作业，单个发酵机必须要经常停机，S卩，沼气的生产必须中断。停机后将发酵后的生物物质从各个发酵机中移除，将新的生物物质加入到发酵机中，然后再重新开始沼气的生产。在新加入的生物物质开始发酵的启始阶段，在所产生的沼气中起始甲烷含量会相当低，且二氧化碳以及氮的含量会相当高，以至于无法在热电共生单元中直接使用该沼气。此外，对该批次化作业已经运转中的并联发酵机中的混合也不可能，因为在刚刚加入新物料的发酵机内所产生的沼气量过低，结果总气体流量不足以供应在热气共生单元中利用。取决于容器尺寸以及沼气的种类与特性不同而有差异，新加入物料的发酵机须花费5到12小时，所产生的沼气才能达到够供热电共生单元利用的量，或者达到能够与已经运转较长时间的发酵机所产生的沼气混合。在该新加入物料的发酵机的启动阶段，所产生的沼气具有较低的甲烷含量，因此在作法上是将沼气直接排放到大气中，如果甲烷含量较高，则将之烧除。因此，所产生的甲烷中有一部份未加利用，成为所谓甲烷残料。欧洲专利申请DE 10 2007 0M911. 1以及欧洲专利EP 08 156 915. 4都是由本案申请人所申请，根据德国专利法第3( 条规定，构成本案的先前技术。其中揭示以多数的发酵机并行运转，并以共同的沼气管线将所产生的沼气输送到气体处理装置。在该气体处理装置中，通过将氮以及二氧化碳滤除的方式提高甲烷的含量。由于该气体处理装置设置在共同的沼气管线，因此只能用来提高在该共同沼气管线内的混合沼气的气体质量，而无法提高在各个发酵机内直接产生的沼气质量。结果，并无法降低所产生的甲烷残料量，特别是在新加入物料的发酵机启始阶段。在德国专利申请DE 10047^4A1中揭示一种含有甲烷的沼气的利用方法，其中利用气体处理单元将沼气分成甲烷含量较高的分流，以及甲烷含量较低的分流。该甲烷含量较高的分流乃是供应到气体发动机作为燃料，而该甲烷含量较低的分流则是循环回到该沼气产生工序中。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的乃是提供一种减少甲烷残料的方法，以及一种使用这种方法的沼气系统。上述目的可由权利要求1、5、6、8、10、13以及14所述的技术特征加以达成。在沼气发酵机加入新生物物质而启动时，存在该沼气发酵机流漏出来的气体混合物中的甲烷含量会逐渐提高，经过数小时后才达到足够高以将所产生的沼气供应到预定用途。本专利技术并不将甲烷含量过低的气体混合物加以烧除或者直接排放到大气中，而是将其供应到气体处理单元，在其中将该气体混合物中的非甲烷成分部分分离，并将所余甲烷含量较高的气体混合物循环回到该沼气发酵机中，直到其甲烷含量达到相当高为止。本专利技术其余的从属权利要求则是关于本专利技术的优异方面。附图说明本专利技术的其它细节，特征及优点由以下对例示性实施例的说明，并参照附图而呈现。其中图1是显示本专利技术含有沼气发酵机的第1实施例的概要图。图2是显示本专利技术含有沼气发酵机的第2实施例的概要图。图3到图5显示沼气发酵机加入新生物物料时的启动时的不同阶段。图6到图14显示本专利技术含有多数沼气发酵机的第3实施例的概要示意图，其中各个沼气发酵机在不同运转状态中是并行运转。具体实施例方式图1显示根据本专利技术含有单一发酵机2的沼气系统的基本第1实施例。该发酵机 2形成矩形体并具有接近于预制型车库的结构。生物物质6可以使用轮式装载机，经由装载及清空开口 4加入该发酵机2并从该发酵机2移出，该装载及清空开口 4延伸出该矩形体发酵机2的一侧端。至于该发酵机2的详细构造，请参考国际专利申请WO 02/06439号专利的内容。该发酵机2另外包括沼气排出口 8，连接到气体处理单元20的入口。该气体处理单元20的出口则连接到沼气管线12，其末端设三向阀13。该三向阀13设置成经由沼气返回管线14连接到该沼气发酵机2的气体入口 16，连接沼气利用或沼气处理单元18例如热电共生单元。该气体入口 16结合于该沼气发酵机2的底部区域。测量与控制装置22连接到测量传感器32，用来探测该气体处理单元20出口处的甲烷浓度，同时也连接到该三向阀 13。在该三向阀13与该气体处理单元20的出口之间，设置气体输送单元M，该气体输送单元M具有例如为送风机的型式。该气体处理单元20的功用在于以加压水清洗，过滤或以薄膜过滤，以提高所产生的沼气质量，用来将其中的非甲烷成分，特别是二氧化碳部分分离排除。通过这种方式可以提高该气体处理单元20出口处的气体混合物中的甲烷浓度。经过分离排除的非甲烷成分则经由排气组件25输送到环境中。在该新加入生物物质的沼气发酵机2启动阶段，新加入的生物物质6是以渗滤方式喷洒，此时只有极少量的沼气含在该沼气发酵机2内。由该沼气发酵机2的沼气排出口 8所逸出的气体混合物中，甲烷的浓度在该气体处理单元20升高。只要由该测量传感器32 所测得的甲烷浓度在气体处理单元20的出口低于预定下限(C )，该测量与控制装置22都会控制该三向阀，使该气体处理单元20的排出口连接到该沼气返回管线14。因此，甲烷含量过低的沼气只能经过该沼气返回管线14以及该气体入口 16，循环回到该沼气发酵机2。 仅该沼气处理单元20的排出口处的沼气甲烷浓度高于该预定下限Csro，该沼气即会经由该三向阀13而供应到该热电共生单元18。如此一来，即可减少所谓的甲烷残料量。以下将以图2到本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种在沼气发酵机（２）启动期间减少甲烷残料的方法，包括以下步骤：ａ）将新装载物料的沼气发酵机（２）所产生的沼气供应到气体处理单元（２０）；ｂ）从该气体处理单元（２０）内的沼气中分离移除非甲烷成分，以提高该沼气内甲烷含量；ｃ）测量在该经处理沼气内的甲烷浓度；及ｄ）如所测量得的甲烷浓度低于预定极限值（ＣＭＯ），则将该经处理沼气循环回到该沼气发酵机（２）。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：P·卢茨，
申请(专利权)人：贝肯能量科技股份两合公司，
类型：发明
国别省市：DE
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