專利名稱：：用于生產(chǎn)生物氣和堆肥的組合設(shè)備及其發(fā)酵罐的切換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的根據(jù)干燥發(fā)酵原理由生物質(zhì)(Biomasse)生產(chǎn)生物氣和堆肥的、具有至少一個發(fā)酵罐的組合設(shè)備；以及一種根據(jù)權(quán)利要求13所述的用于在生物氣生產(chǎn)和堆肥處理之間切換這種設(shè)備中的發(fā)酵罐的方法。
背景技術(shù)：
：所謂的"干燥發(fā)酵"允許在不必將原料轉(zhuǎn)換為可泵送的液體基質(zhì)的情況下將來自農(nóng)業(yè)、生物廢物以及社區(qū)耕作區(qū)域的可裝料的(schiitt傷hige)生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為甲烷。最高含有50%的干燥物質(zhì)組分的生物質(zhì)可以被發(fā)酵。例如在專利文獻EP0934998中描述了此種干燥發(fā)酵方法。在"干燥"發(fā)酵的情況下，待發(fā)酵的原料不會像例如生物廢物的液體發(fā)酵情況那樣被攪拌成液態(tài)。而是，通過取出在發(fā)酵罐底部上的濾液并再將該濾液噴灑在生物質(zhì)上，以便使已裝入發(fā)酵罐內(nèi)的發(fā)酵基質(zhì)始終保持潮濕。這產(chǎn)生了最適合細菌生長的環(huán)境。在濾液的再循環(huán)過程中，還可以調(diào)節(jié)溫度并且可以加入添加劑以優(yōu)化過程。由專利文獻WO02/06439已知一種預(yù)制車庫形式的生物反應(yīng)器或者發(fā)酵罐，其根據(jù)干燥發(fā)酵原理采用所謂的分批處理方式工作。在這種情況下，在使用已經(jīng)發(fā)酵的原料播種(Animpftmg)之后，利用輪式裝載機(Radlader)用發(fā)酵基質(zhì)填充發(fā)酵罐。車庫狀結(jié)構(gòu)的發(fā)酵容器由氣密性的門封閉。生物質(zhì)在氣閉狀態(tài)下發(fā)酵，在該過程中并不進一步地全面混合，并且不供給附加的原料。從發(fā)酵的原料滲出的濾液通過排泄槽排出，暫時存儲在罐中，并再次噴灑在發(fā)酵基質(zhì)上，以使發(fā)酵基質(zhì)潮濕。發(fā)酵過程在嗜溫的(mesophil)溫度范圍34"C-37i:內(nèi)進行，溫度調(diào)節(jié)通過底部加熱和壁加熱設(shè)備來實現(xiàn)。所產(chǎn)生的生物氣可以在單元機組熱電廠(Blockheizkraftwerk)中用于產(chǎn)生電力和熱量。為了給單元機組熱電廠始終提供足夠的生物氣，在干燥發(fā)酵設(shè)備中有多個發(fā)酵容器在時間上交錯地工作。在停留時間末了，發(fā)酵罐室被完全排空，然后被重新填充。接下來輸送已發(fā)酵的基質(zhì)以進行堆肥處理，從而產(chǎn)生可與傳統(tǒng)的堆肥相媲美的有機肥料。也可由專利文獻DE20319847Ul以及專利文獻EP1681274A2已知這種用于根據(jù)干燥發(fā)酵原理生產(chǎn)生物氣的發(fā)酵罐。由專利文獻DE3438057已知從來自生物氣設(shè)備的用過的或已發(fā)酵的生物質(zhì)生產(chǎn)堆肥?；诜峙ぷ?，各個發(fā)酵罐必須時常地、即在位于發(fā)酵罐中的生物質(zhì)被完全轉(zhuǎn)化為厭氧之后停止運轉(zhuǎn)，也就是說，必須停止生物氣生產(chǎn)，將已發(fā)酵的生物氣從各發(fā)酵罐中排除，將新鮮的生物質(zhì)填充到發(fā)酵罐中，并再次進行生物氣生產(chǎn)。這里不利的是，出于安全技術(shù)的原因，必須在各個發(fā)酵罐的卸載和裝載期間防止產(chǎn)生易爆炸的生物氣/空氣混合物。為此，由專利文獻EP1301583B己知，在存在爆炸危險的情況下，即在空氣進入到發(fā)酵罐中的情況下，在運行的該發(fā)酵罐中充滿由通過生物氣工作的單元機組熱電廠產(chǎn)生的含二氧化碳的廢氣。接下來可以毫無危險地將已發(fā)酵的生物質(zhì)從發(fā)酵罐中取出，并輸送給堆肥處理設(shè)備。
發(fā)明內(nèi)容因此本發(fā)明的目的是，對例如由EP1301583B已知的生物氣設(shè)備加以改進，從而簡化對用過的生物質(zhì)的后堆肥處理。所述目的通過權(quán)利要求1和13的特征得以實現(xiàn)。發(fā)酵罐中用過的生物質(zhì)通過由厭氧的發(fā)酵處理切換至有氧的堆肥處理而被堆肥化，無需將用過的生物質(zhì)轉(zhuǎn)送至單獨的堆肥設(shè)備中。根據(jù)權(quán)利要求1的組合設(shè)備包括用于實現(xiàn)對發(fā)酵罐的可靠的切換、停止和卸載以及可靠的起動的必要部件。根據(jù)本發(fā)明的發(fā)酵罐設(shè)計如下由厭氧的發(fā)酵處理和有氧的堆肥處理組成的整個發(fā)酵過程可以在必須取出用過的生物質(zhì)和給發(fā)酵罐重新裝載新鮮的生物質(zhì)之前在該發(fā)酵罐內(nèi)進行(ablaufen)。根據(jù)按照權(quán)利要求10所述的本發(fā)明的一種優(yōu)選的設(shè)計，第一吹掃氣體入口通到發(fā)酵罐中生物質(zhì)上方的區(qū)域中。根據(jù)按照權(quán)利要求11所述的本發(fā)明的一種優(yōu)選的設(shè)計，發(fā)酵罐包括底板，在底板中設(shè)置有與第二吹掃氣體入口連接的多個吹掃氣體通道。根據(jù)按照權(quán)利要求12所述的本發(fā)明的一種優(yōu)選的設(shè)計，吹掃氣體通道被設(shè)計用于從生物質(zhì)中排出在生產(chǎn)生物氣期間所出現(xiàn)的滲液。采用根據(jù)權(quán)利要求13所述的措施，即使在發(fā)酵過程結(jié)束期間也可以通過用含有二氧化碳的廢氣進行吹掃來盡可能長時間地維持生物氣生產(chǎn)以及處理，也就是說，在發(fā)酵罐被切換至對其中所含有的已發(fā)酵的生物質(zhì)進行堆肥處理之前，發(fā)酵罐的生物氣/廢氣混合物被持續(xù)地輸送給生物氣用戶，直至混合物的品質(zhì)下降到預(yù)定的程度以下。僅在生物氣出口中的甲垸濃度下降到上限值以下時，才斷開通向生物氣用戶的生物氣管路與生物氣出口的連接。然后僅含有少量甲烷的生物氣/廢氣混合物經(jīng)由廢氣煙囪被排出。這樣一直進行至甲垸濃度下降到下限值，此時在生物氣/廢氣混合物中幾乎不再含有甲垸。然后利用新鮮空氣代替含有二氧化碳的廢氣吹掃發(fā)酵罐，且廢氣/生物氣/新鮮空氣混合物持續(xù)地經(jīng)由廢氣煙囪排出，直至廢氣/生物氣/新鮮空氣混合物中的二氧化碳濃度下降到第一極限值。僅在此后才將發(fā)酵罐切換至堆肥處理。在堆肥處理過程結(jié)束之后，可以打開發(fā)酵罐，以便卸載用過的生物質(zhì)并重新給發(fā)酵罐裝載新鮮的生物質(zhì)。通過緊接于發(fā)酵之后的堆肥處理，可以毫無危險地將發(fā)酵罐打開，以便對其卸載和重新裝載。根據(jù)按照權(quán)利要求14所述的本發(fā)明的一種優(yōu)選的設(shè)計，生物氣/廢氣混合物在甲烷濃度達到上限值時并不經(jīng)由廢氣煙囪排至周圍環(huán)境，而是被輸送給廢氣火炬并在那里燃燒。必要時可以向廢氣火炬提供額外的燃料以在任何情況下都能夠出現(xiàn)燃燒。生物氣/廢氣混合物一直燃燒至生物氣/廢氣混合物中的甲垸濃度低于在上限值和下限值之間的中間極限值。根據(jù)按照權(quán)利要求15和16所述的本發(fā)明的一種優(yōu)選的設(shè)計，通過調(diào)節(jié)經(jīng)由新鮮空氣管路輸送的新鮮空氣的量和/或溫度來控制堆肥處理過程，以便實現(xiàn)最佳的處理環(huán)境。根據(jù)按照權(quán)利要求17所述的本發(fā)明的一種優(yōu)選的設(shè)計，對從發(fā)酵罐排出的氣體混合物進行過濾。通過過濾，在最大程度上消除了可能損害用戶的物質(zhì)，這些物質(zhì)例如可能會導(dǎo)致閥堵塞。根據(jù)按照權(quán)利要求18和19所述的本發(fā)明的一種優(yōu)選的設(shè)計，能夠可靠地防止在起動時產(chǎn)生易爆炸的生物氣/空氣混合物。在甲烷濃度為第四極限值時將再次起動的所述發(fā)酵罐與生物氣管路連通，所述第四極限值等于上限值，如權(quán)利要求20所述。用于吹掃發(fā)酵罐的廢氣例如由內(nèi)燃機提供，如權(quán)利要求21所述。根據(jù)按照權(quán)利要求22所述的本發(fā)明的一種優(yōu)選的實施方式，含有二氧化碳的廢氣由連接于至少一個發(fā)酵罐下游的生物氣處理裝置提供。其余的從屬權(quán)利要求涉及了本發(fā)明的有利的設(shè)計。下面借助附圖對示例性實施方式的說明可以使本發(fā)明的其它細節(jié)、特征和優(yōu)點更為清楚。圖中示出圖1至7為根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式在組合設(shè)備的發(fā)酵罐中發(fā)酵過程結(jié)束期間和發(fā)酵罐(再次)起動期間各種不同工作狀態(tài)的示意圖8為具有一個發(fā)酵罐的本發(fā)明第二實施方式的示意圖9至圖15為在具有三個發(fā)酵罐的組合設(shè)備的發(fā)酵罐中發(fā)酵過程結(jié)束期間和發(fā)酵罐(再次)起動期間該組合設(shè)備的各種不同工作狀態(tài)的示意圖16為本發(fā)明第三實施方式的相應(yīng)于圖1的視圖，其中從發(fā)酵罐的底板輸送廢氣或新鮮空氣；圖17A為根據(jù)圖16的實施方式的帶有吹掃氣體通道的發(fā)酵罐的底板的俯視圖17B為沿著圖17A中的線A-A的帶有橫向通道和吹掃氣體通道的剖視圖；以及圖17C為沿著圖17A中的線C-C的帶有吹掃氣體通道的剖視圖。其中，附圖標記說明如下:<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>18202224252627282930323436384040-140-240-34244464850525456單元機組熱電廠廢氣煙囪廢氣火炬吹掃氣體入口第二吹掃氣體入口廢氣管路廢氣鼓風(fēng)機新鮮空氣管路新鮮空氣鼓風(fēng)機第一測量傳感器(甲烷濃度)第二測量傳感器(二氧化碳濃度)第三測量傳感器(體積流量)鼓風(fēng)機共用的生物廢氣管路第一分支生物廢氣管路第二分支生物廢氣管路第三分支生物廢氣管路共用的吹掃氣體入口排氣管路第二廢氣煙囪三通閥第四測量傳感器(甲烷濃度)吹掃氣體通道遮蓋格柵橫向通道具體實施例方式圖1至圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的組合設(shè)備的第一實施方式，其具有一個單獨的發(fā)酵罐2。發(fā)酵罐2為立方體形，且大致上構(gòu)造成預(yù)制車庫的構(gòu)型。生物質(zhì)6可以經(jīng)由在立方體形的發(fā)酵罐2的端面之一上延伸的裝載和卸載口4，由輪式裝載機填充到發(fā)酵罐2中并再次取出。就發(fā)酵罐2的詳細結(jié)構(gòu)而言，可以參見專利文獻WO02/06439。發(fā)酵罐2還包括生物氣出口8，該生物氣出口可通過閥10與生物氣管路12、第一生物廢氣管路14和第二生物廢氣管路16連接。生物氣管路12通向作為生物氣使用裝置的單元機組熱電廠18。第一生物廢氣管路14通向生物廢氣煙囪20。第二生物廢氣管路16通向廢氣火炬22。另外，發(fā)酵罐2包括吹掃氣體入口24，該吹掃氣體入口可通過閥10與廢氣管路26或者新鮮空氣管路28連接。在廢氣管路26中設(shè)置有廢氣鼓風(fēng)機27，通過該廢氣鼓風(fēng)機可以將廢氣泵送到發(fā)酵罐2中。在新鮮空氣管路28中設(shè)置有用于從周圍環(huán)境抽吸新鮮空氣的新鮮空氣鼓風(fēng)機29。通過廢氣管路26將含有二氧化碳的廢氣作為吹掃氣體引導(dǎo)到發(fā)酵罐2中，通過新鮮空氣管路28將新鮮空氣引導(dǎo)到發(fā)酵罐2中。閥10與控制裝置30連接，并由控制裝置30打開或關(guān)閉。控制裝置30還與第一測量傳感器32連接，該第一測量傳感器設(shè)置在生物氣出口8中并檢測在各階段的氣體混合物中的甲垸濃度?？刂蒲b置30還與第二測量傳感器34連接，該第二測量傳感器也設(shè)置在生物氣出口8中并檢測在各階段的氣體混合物中的二氧化碳濃度?？刂蒲b置30還與第三測量傳感器36連接，該第三測量傳感器設(shè)置在生物氣出口8中并檢測在生物氣出口中的氣體體積流量。必要時可以通過在生物氣出口中設(shè)置鼓風(fēng)機38來協(xié)助將氣體從發(fā)酵罐2中排出。在圖1至圖7中示出了發(fā)酵罐2中發(fā)酵過程結(jié)束和發(fā)酵罐2起動的各種不同的階段，其中用實線表示起作用的管路和組件的位置，而用虛線表示未起作用或截斷的管路和組件的位置。根據(jù)本發(fā)明，通過在發(fā)酵罐被打開、卸載、重新裝載并再次起動之前，將發(fā)酵罐以適當(dāng)?shù)姆绞角袚Q至堆肥處理，實現(xiàn)在發(fā)酵過程之后緊接著在同一發(fā)酵罐中對已發(fā)酵的生物質(zhì)進行有氧轉(zhuǎn)換。圖1示出了在發(fā)酵罐2中發(fā)酵過程結(jié)束的第一階段，其中含有二氧化碳的廢氣經(jīng)由廢氣管路26和吹掃氣體入口24被泵送到發(fā)酵罐2的內(nèi)部。生物氣出口8仍然與生物氣管路12連接，從而生物氣/廢氣混合物被進一步輸送至單元機組熱電廠18。如圖2所示，僅當(dāng)由生物氣出口8中的第一測量傳感器32所檢測的甲垸濃度下降到上限值以下時，才在第二階段中由控制裝置30將生物氣管路12中的閥10關(guān)閉，并將第二生物廢氣管路16中的闊IO打開。這是在發(fā)酵罐2中發(fā)酵過程結(jié)束期間的第二階段，在該第二階段中，在廢氣火炬22中燃燒生物氣/廢氣混合物。必要時，可通過加入額外的燃料來協(xié)助執(zhí)行這一燃燒過程。如圖3所示，在由生物氣出口8中的第一測量傳感器32所檢測的甲烷濃度下降到中間極限值以下時，在第三階段中由控制裝置30將第二生物廢氣管路16中的閥10關(guān)閉，并將第一生物廢氣管路14中的閥IO打開。這是在發(fā)酵罐2中發(fā)酵過程結(jié)束期間的第三階段，在該第三階段中，生物氣/廢氣混合物經(jīng)由廢氣煙囪20排放至周圍環(huán)境。如圖4所示，在由生物氣出口8中的第一測量傳感器32所檢測的甲垸濃度下降到下限值以下時，在第四階段中由控制裝置30將廢氣管路26中的閥10關(guān)閉，并將新鮮空氣管路28中的閥10打開。這是發(fā)酵罐2中發(fā)酵過程結(jié)束期間的第四階段，在該第四階段中，經(jīng)由新鮮空氣管路28和吹掃氣體入口24將新鮮空氣泵送到發(fā)酵罐2中。生物氣/廢氣混合物繼續(xù)經(jīng)由生物氣出口8和在廢氣煙囪20中的第一生物廢氣管路14排放至周圍環(huán)境。在由生物氣出口8中的第二測量傳感器34所檢測的二氧化碳濃度下降到第一極限值以下時，將發(fā)酵罐切換至有氧的處理過程，從而對位于仍然關(guān)閉的發(fā)酵罐中的已發(fā)酵的生物質(zhì)進行堆肥處理。如圖5所示，在堆肥處理結(jié)束時，由控制裝置30將新鮮空氣管路28中的閥10關(guān)閉，并將裝載和卸載口4打開。見圖6，如果已經(jīng)再次將新鮮的生物質(zhì)裝載到發(fā)酵罐2，則裝載和卸載口4關(guān)閉，通過第一生物廢氣管路14保持生物氣出口8和廢氣煙囪20之間的連接，且控制裝置30打開廢氣管路26中的閥10，從而將含有二氧化碳的廢氣泵送到發(fā)酵罐2中。這一過程會一直持續(xù)至由第二測量傳感器34所檢測的在生物氣出口8中的二氧化碳濃度達到或者超過第二極限值。如圖7所示，如果二氧化碳濃度達到該第二極限值，則由控制裝置30將廢氣管路26中的和第一生物廢氣管路14中的閥10關(guān)閉，并將生物氣管路12中的閥10打開。由此再次達到生物氣生產(chǎn)階段，且在發(fā)酵罐2中所產(chǎn)生的生物氣經(jīng)由生物氣管路12被輸送給單元機組熱電廠18。在前述實施方式中，所有的測量傳感器32、34、36都設(shè)置在生物氣出口8中?？蛇x地，根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式，第二和第三測量傳感器34、36也可以分別設(shè)置在第一或第二生物廢氣管路14、16上。圖8示出了本發(fā)明的一種替代設(shè)計，這種設(shè)計與根據(jù)圖1至圖7所示的實施方式的區(qū)別在于，第一和第二生物廢氣管路14、16在通到生物氣出口8之前匯集至一共用的生物廢氣管路40。用于檢測二氧化碳濃度的第二測量傳感器設(shè)置在該共用的生物廢氣管路40中，第三測量傳感器36設(shè)置在第一生物廢氣管路14中。在其它方面，本發(fā)明的該第二實施方式與第一實施方式相同。工作模式也相同。圖9至圖15示出了根據(jù)本發(fā)明的組合設(shè)備的第三實施方式，其中三個發(fā)酵罐2-l、2-2和2-3(下面統(tǒng)一標記為"2-i")并行工作地設(shè)置。同時，相應(yīng)的組件將以相同的附圖標記示出。就根據(jù)圖9至圖15的組合設(shè)備而言，這三個發(fā)酵罐2-i中的每一個發(fā)酵罐分別設(shè)有吹掃氣體入口24-1、24-2或24-3，這些吹掃氣體入口可分別通過閥10關(guān)閉。三個吹掃氣體入口24-i匯集至共用的吹掃氣體入口42?？煞謩e通過閥10關(guān)閉的廢氣管路26和新鮮空氣管路28通到共用的吹掃氣體入口42上。三個發(fā)酵罐2-i中的每一個發(fā)酵罐分別設(shè)有生物氣出口8-1、8-2或8-3，這些生物氣出口可分別通過閥IO關(guān)閉。通向廢氣煙囪20的第一生物廢氣管路14和通向廢氣火炬22的第二生物廢氣管路16匯集至共用的生物廢氣管路40，在該生物廢氣管路40中設(shè)置有鼓風(fēng)機38。在鼓風(fēng)機38之后，共用的生物廢氣管路40分成第一、第二和第三分支生物廢氣管路40-l、40-2或40-3。第一分支生物廢氣管路40-1在閥10和第一發(fā)酵罐2-1之間通到第一生物氣出口8-1中。第二分支生物廢氣管路40-2在闊10和第二發(fā)酵罐2-2之間通到第二生物氣出口8-2中。第三分支生物廢氣管路40-3在閥10和第三發(fā)酵罐2-3之間通到第三生物氣出口8-3中。三個分支生物廢氣管路40-l、40-2或40-3可分別通過閥10關(guān)閉。三個生物氣出口8-1、8-2和8-3通到共用的生物氣管路12中，該共用的生物氣管路12通向單元機組熱電廠18。來自單元機組熱電廠18的排氣管路44通向第二廢氣煙囪46。廢氣管路26通過三通閥48與排氣管路44連接，也就是說，利用在單元機組熱電廠18中產(chǎn)生的含有二氧化碳的廢氣對發(fā)酵罐2-i進行吹掃，該發(fā)酵罐2-i的發(fā)酵過程結(jié)束且該發(fā)酵罐2-i應(yīng)被切換至堆肥處理。通過三通闊可以調(diào)節(jié)經(jīng)由廢氣管路26對發(fā)酵罐2-i進行吹掃的廢氣的體積流量和經(jīng)由第二廢氣煙囪46被排放至周圍環(huán)境的廢氣的量。第一測量傳感器32被設(shè)置用于檢測在共用的生物氣管路12中的甲烷濃度。用于檢測二氧化碳濃度的第二測量傳感器34、用于檢測體積流量的第三測量傳感器36和用于檢測甲垸濃度的第四測量傳感器50設(shè)置在共用的生物廢氣管路40中并沿流動方向位于鼓風(fēng)機38的下游。四個測量傳感器32、34、36和50與控制裝置30連接。相似地，各個閥IO也與控制裝置連接。為清晰起見，相應(yīng)的控制裝置并未在圖9至圖15中示出。在圖9至圖15中示出了在發(fā)酵罐2-2中發(fā)酵過程結(jié)束的情況和在堆肥處理過程之后第二發(fā)酵罐2-2再次起動的情況，堆肥處理過程緊接于發(fā)酵過程之后且通過切換發(fā)酵罐2-2而起動，其中圖9至圖15示出了與圖1至圖7相同的階段和工作狀態(tài)。在第二發(fā)酵罐2-2中發(fā)酵過程結(jié)束和堆肥處理期間以及在第二發(fā)酵罐2-2再次起動期間，在第一和第三發(fā)酵罐2-1和2-3內(nèi)的生物氣生產(chǎn)連續(xù)地進行。圖9示出了在發(fā)酵罐2-2中發(fā)酵過程結(jié)束的第一階段，其中含有二氧化碳的廢氣從單元機組熱電廠18經(jīng)由三通閥48和廢氣管路26、廢氣鼓風(fēng)機27和第二吹掃氣體入口24-2被泵送到發(fā)酵罐2-2的內(nèi)部。第二生物氣出口8-2仍然與共用的生物氣管路12連接，從而將生物氣/廢氣混合物繼續(xù)輸送給氣體處理裝置44。如圖10所示，僅當(dāng)由共用的生物氣管路12中的第一測量傳感器32所檢測的甲垸濃度下降到上限值以下時，才在第二階段由控制裝置30將第二生物氣出口8-2中的閥IO關(guān)閉，并將第二分支生物廢氣管路40-2中的和第二生物廢氣管路16中的閥10打開。這是發(fā)酵罐2-2中發(fā)酵過程結(jié)束的第二階段，在該第二階段中，在廢氣火炬22中燃燒生物氣/廢氣混合物。必要時，可通過加入額外的燃料來協(xié)助該燃燒過程。如圖11所示，在由共用的生物廢氣管路40中的第四測量傳感器50所檢測的甲烷濃度下降到中間極限值以下時，在第三階段由控制裝置30將第二生物廢氣管路16中的閥10關(guān)閉，并將第一生物廢氣管路14中的閥10打開。這是在發(fā)酵罐2-2中發(fā)酵過程結(jié)束的第三階段，在該第三階段中，生物氣/廢氣混合物經(jīng)由廢氣煙囪20排放至周圍環(huán)境。如圖12所示，在由共用的生物廢氣管路40中的第四測量傳感器50所檢測的甲烷濃度下降到下限值以下時，在第四階段由控制裝置30將廢氣管路26中的閥10關(guān)閉，相應(yīng)地切換三通閥48，并將新鮮空氣管路28中的閥IO打開。這是在發(fā)酵罐2-2中發(fā)酵過程結(jié)束的第四階段，在該第四階段中，經(jīng)由新鮮空氣管路28和吹掃氣體入口24，由新鮮空氣鼓風(fēng)機29將新鮮空氣泵送到發(fā)酵罐2-2中。生物氣/廢氣混合物經(jīng)由第二生物氣出口8-2、第二分支生物廢氣管路40-2、共用的生物廢氣管路40和廢氣煙囪20中的第一生物廢氣管路14排放至周圍環(huán)境。必要時可以通過鼓風(fēng)機38協(xié)助這一過程。在由共用的生物廢氣管路40中的第二測量傳感器34所檢測的二氧化碳濃度下降到第一極限值以下時，切換發(fā)酵罐2-2，進行堆肥處理，并由控制裝置30將新鮮空氣管路28中的閥10關(guān)閉。在堆肥處理結(jié)束之后，可以打開發(fā)酵罐2-2，取出用過的生物質(zhì)，并裝入新鮮的生物質(zhì)。如圖14所示，如果對發(fā)酵罐2-2再次裝載新鮮的生物質(zhì)，則關(guān)閉裝載和卸載口，通過第二分支生物廢氣管路40-2、共用的生物廢氣管路和第一生物廢氣管路14保持第二生物氣出口8-2和廢氣煙囪20之間的連接，且控制裝置30打開廢氣管路26中的閥10，并切換在單元機組熱電廠18的排氣管路44中的三通閥48，從而含有二氧化碳的廢氣被泵送到發(fā)酵罐2-2中。這一過程會一直持續(xù)到由第二測量傳感器34所檢測的在共用的生物廢氣管路40中的二氧化碳濃度達到或者超過第二極限值。如圖15所示，如果二氧化碳濃度達到該第二極限值，則由控制裝置30將廢氣管路26中的閥IO關(guān)閉，切換三通閥48，關(guān)閉第二分支生物廢氣管路40-2中的閥10，并將第二生物氣出口8-2中的閥10打開。由此第二發(fā)酵罐2-2再次達到生物氣生產(chǎn)階段，且在發(fā)酵罐2-2中所產(chǎn)生的生物氣經(jīng)由生物氣管路12被輸送給氣體處理裝置44和單元機組熱電廠18。僅當(dāng)由第四測量傳感器50所檢測的甲烷濃度達到第四極限值時，才將生物氣出口8-2與共用的生物氣管路12接通。該第四極限值與上限值相同。由于通過三通閥48同樣可以實現(xiàn)廢氣管路26中的閥10的功能，因此可省略廢氣管路26中的閥10。下面示例性地給出不同極限值的數(shù)值甲烷濃度上限值中間極限值下限值第四極限值二氧化碳濃度第一極限值第二極限值根據(jù)發(fā)酵罐的大小和可供使用的廢氣量，使廢氣管路26中的廢氣體積流量在150mVh和1000mVh之間。新鮮空氣管路28中的新鮮空氣體積流量則在1000m3/h和5000m3/h之間。圖16為根據(jù)第四實施方式的組合設(shè)備的對應(yīng)于圖1的視圖，其與根據(jù)圖1至圖7的第一實施方式的區(qū)別在于，形式為廢氣或新鮮空氣的吹掃氣體在不同的工作狀態(tài)下不僅通過在生物質(zhì)6上方區(qū)域中的第一吹掃氣體入口24來輸送，而且附加地或者替代地通過在發(fā)酵罐2的底板區(qū)域中的第二吹掃氣體入口25來輸送。由此實現(xiàn)，使得在生物質(zhì)6中的生物氣也被可靠地"吹掃出去"。此外，這在很大程度上避免了在發(fā)酵罐的裝載和卸載期間甲垸泄漏(Methanschlupf)。圖17A為根據(jù)圖16的實施方式中發(fā)酵罐2的底板的俯視圖。在發(fā)酵罐2的底板中沿著縱向方向設(shè)置有吹掃氣體通道52，這些吹掃氣體通道被液體和氣體可通過的格柵54遮蓋。平行延伸的各個吹掃氣體通道52在一個或多個位置通過垂直于吹掃氣體通道52的縱向延伸的橫向通道56相互連接。第二吹掃氣體入口25通到所述橫向通道56中。圖17B為沿著圖17A的線A-A的剖視圖，其帶有橫向通道56和吹掃氣體通道52。圖17C為沿著圖17A的線C-C的剖視圖，其帶有吹掃氣體通道52。對于根據(jù)圖8和圖9至圖15的本發(fā)明的實施方式而言，對吹掃氣體的輸送還可以經(jīng)由發(fā)酵罐2底部的吹掃氣體通道52來進行。在這些不同的實施方式中，裝載和卸載口設(shè)置在發(fā)酵罐2的左側(cè)。裝載和卸載口也可以設(shè)置在相對側(cè)。30%至50%10%至20%0%至3%30%至50%0.5%至2%5%至15%權(quán)利要求1、一種用于生產(chǎn)生物氣和堆肥的組合設(shè)備，包括至少一個發(fā)酵罐(2)，其根據(jù)干燥發(fā)酵原理工作，用于以分批操作的方式生產(chǎn)生物氣，所述發(fā)酵罐(2)具有生物氣出口(8)和至少一個吹掃氣體入口(24、25)；生物氣管路(12)，其能夠與所述生物氣出口(8)連接；廢氣管路(26)，含有二氧化碳的廢氣能夠借助所述廢氣管路(26)輸送到所述至少一個吹掃氣體入口(24、25)；廢氣煙囪(20)，其能夠通過第一生物廢氣管路(14)與所述生物氣出口(8)連接；廢氣火炬(22)，其能夠通過第二生物廢氣管路(16)與所述生物氣出口(8)連接；新鮮空氣管路(28)，其能夠與所述至少一個吹掃氣體入口(24、25)連接；控制裝置(30)，其用于使所述生物氣出口(8)與所述生物氣管路(12)連接或者用于使所述生物氣出口(8)通過所述第一生物廢氣管路(14)與所述廢氣煙囪(20)連接，或者用于使所述生物氣出口(8)通過所述第二生物廢氣管路(16)與所述廢氣火炬(22)連接；并用于使所述吹掃氣體入口(24、25)與所述廢氣管路(26)連接或者用于使所述吹掃氣體入口(24、25)與所述新鮮空氣管路(28)連接；以及測量裝置(32、34)，其與所述控制裝置(30)連接，并包括第一測量傳感器(32)和第二測量傳感器(34)，所述第一測量傳感器(32)用于檢測從所述至少一個發(fā)酵罐(2)排出的氣體混合物中的甲烷濃度，所述第二測量傳感器(34)用于檢測從所述至少一個發(fā)酵罐(2)排出的氣體混合物中的二氧化碳濃度。2、如權(quán)利要求1所述的組合設(shè)備，其特征在于，所述測量裝置(32、34)設(shè)置在所述生物氣出口(8)中。3、如權(quán)利要求1或2所述的組合設(shè)備，其特征在于，設(shè)有多個發(fā)酵罐(2-i)，所述多個發(fā)酵罐的生物氣出口(8-i)通到共用的所述生物氣管路(12)中；并且用于檢測甲垸濃度的所述第一測量傳感器設(shè)置在共用的所述生物氣管路中。4、如權(quán)利要求3所述的組合設(shè)備，其特征在于，所述生物氣出口(8-0能通過共用的生物廢氣管路(40)選擇性地與所述廢氣煙囪(20)或者所述廢氣火炬(22)連接；并且用于檢測二氧化碳濃度的所述第二測量傳感器設(shè)置在共用的所述生物廢氣管路中。5、如前述權(quán)利要求中任一項所述的組合設(shè)備，其特征在于，所述廢氣管路(26)供給來自內(nèi)燃機的廢氣。6、如前述權(quán)利要求中任一項所述的組合設(shè)備，其特征在于，所述生物氣管路(12)與產(chǎn)生含有二氧化碳的廢氣的生物氣使用裝置連接。7、如權(quán)利要求6所述的組合設(shè)備，其特征在于，所述生物氣使用裝置包括單元機組熱電廠(18)。8、如權(quán)利要求6所述的組合設(shè)備，其特征在于，所述生物氣使用裝置包括燃料電池。9、如權(quán)利要求6所述的組合設(shè)備，其特征在于，所述生物氣使用裝置包括氣體處理裝置(44)。10、如前述權(quán)利要求中任一項所述的組合設(shè)備，其特征在于，在所述發(fā)酵罐(2)中的生物質(zhì)(6)上方的區(qū)域內(nèi)連通有一第一吹掃氣體入口(24)。11、如前述權(quán)利要求中任一項所述的組合設(shè)備，其特征在于，所述發(fā)酵罐包括底板；并且在所述發(fā)酵罐(2)的底板中設(shè)置有與一第二吹掃氣體入口(25)連接的多個吹掃氣體通道(52)。12、如權(quán)利要求11所述的組合設(shè)備，其特征在于，所述吹掃氣體通道(52)用于從生物質(zhì)中排出在生產(chǎn)生物氣期間所出現(xiàn)的滲液。13、一種在生物氣生產(chǎn)和堆肥處理之間切換根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的組合設(shè)備中的發(fā)酵罐的方法，包括如下方法步驟a)保持所述生物氣出口(8)和所述生物氣管路(12)之間的連接；b)連接所述廢氣管路(26)與待切換的發(fā)酵罐(2)的至少一個吹掃氣體入口(24、25);c)利用來自所述廢氣管路(26)的廢氣吹掃所述待切換的發(fā)酵罐(2)，直至由所述第一測量傳感器(32)檢測的甲烷濃度下降至上限值；d)斷開所述生物氣管路(12)與所述待切換的發(fā)酵罐(2)的生物氣出口(8)的連接；e)連接所述待切換的發(fā)酵罐(2)的生物氣出口(8)與所述第一生物廢氣管路(14)，并將廢氣/生物氣混合物輸送至所述廢氣煙囪(20)，直至由所述第一測量傳感器(32)檢測的甲烷濃度下降至下限值；f)斷開所述廢氣管路(26)與所述待切換的發(fā)酵罐(2)的吹掃氣體入口(24、25)的連接；g)連接所述新鮮空氣管路(28)與所述待切換的發(fā)酵罐(2)的吹掃氣體入口(24、25)，并將新鮮空氣輸送到所述待切換的發(fā)酵罐(2)中，直至由所述第二測量傳感器(34)檢測的二氧化碳濃度下降至第一極限值；以及h)在所述發(fā)酵罐(2)中對用過的生物質(zhì)進行堆肥處理。14、如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，在方法步驟d)和方法步驟e)之間進行如下方法步驟dl)連接所述待切換的發(fā)酵罐(2)的生物氣出口(8)與所述第二生物廢氣管路(16)，并將廢氣/生物氣混合物輸送至所述廢氣火炬(22)，直至由所述第一測量傳感器(32)檢測的甲烷濃度下降至處于該上限值與該下限值之間的中間極限值；以及d2)斷開所述待切換的發(fā)酵罐(2)的生物氣出口(8)與所述第二生物廢氣管路(16)的連接。15、如權(quán)利要求13或14所述的方法，其特征在于，對經(jīng)由所述新鮮空氣管路(28)輸送的新鮮空氣進行預(yù)熱。16、如權(quán)利要求13至15中任一項所述的方法，其特征在于，通過控制所輸送的新鮮空氣量來控制堆肥處理過程。17、如權(quán)利要求13至16中任一項所述的方法，其特征在于，對從所述發(fā)酵罐(2)排出的氣體混合物進行過濾。18、一種用于起動重新裝有生物質(zhì)的、根據(jù)前述權(quán)利要求1至13中任一項所述的發(fā)酵罐(2)的方法，具有如下方法步驟a)關(guān)閉裝載和卸載口(4);b)連接所述生物氣出口(8)與所述第一生物廢氣管路(14);c)連接所述廢氣管路(26)與待起動的發(fā)酵罐(2)的吹掃氣體入口(24、25)，并將廢氣輸送至所述待起動的發(fā)酵罐(2)，直至由所述第二測量傳感器(34)檢測的二氧化碳濃度達到第二極限值；d)斷開所述廢氣管路(26)與所述吹掃氣體入口(24、25)的連接；e)斷開所述第一生物廢氣管路(14)與所述生物氣出口(8)的連接；f)連接所述生物氣管路(12)與所述生物氣出口(8)。19、如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，在由所述第一測量傳感器(32)或第四測量傳感器(50)檢測的甲垸濃度高于第四極限值時執(zhí)行方法步驟f)。20、如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，甲烷濃度的所述第四極限值等于甲垸濃度的所述上限值。21、如前述權(quán)利要求13至20中任一項所述的方法，其特征在于，所述廢氣管路(26)與內(nèi)燃機的排氣裝置連接。22、如前述權(quán)利要求13至20中任一項所述的方法，其特征在于，所述廢氣管路(26)與產(chǎn)生含有二氧化碳的廢氣的生物氣處理裝置(44)的排氣裝置(48)連接。23、如前述權(quán)利要求13至20中任一項所述的方法，其特征在于，所述廢氣管路(26)與燃料電池的排氣裝置連接。全文摘要用于生產(chǎn)生物氣和堆肥的組合設(shè)備及其發(fā)酵罐的切換方法，該設(shè)備具有發(fā)酵罐，根據(jù)干燥發(fā)酵原理工作并以分批操作方式生產(chǎn)生物氣，具有生物氣出口和吹掃氣體入口；生物氣管路，與生物氣出口連接；廢氣管路，含二氧化碳的廢氣經(jīng)其輸送給吹掃氣體入口；廢氣煙囪，通過第一生物廢氣管路與生物氣出口連接；廢氣火炬，通過第二生物廢氣管路與生物氣出口連接；新鮮空氣管路，與吹掃氣體入口連接；控制裝置，使生物氣出口與生物氣管路，或通過第一生物廢氣管路與廢氣煙囪，或通過第二生物廢氣管路與廢氣火炬連接，并使吹掃氣體入口與廢氣管路或新鮮空氣管路連接；測量裝置，與控制裝置連接，包括用于檢測甲烷濃度、二氧化碳濃度的第一、第二測量傳感器。文檔編號C05F17/02GK101538176SQ200910128960公開日2009年9月23日申請日期2009年3月20日優(yōu)先權(quán)日2008年3月20日發(fā)明者彼得·盧茨申請人:貝肯能量科技兩合公司