RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP 2275525 (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: 13.07.2009 09009128.1 (13) (51) T3 Int.Cl. C12M 1/107 (2006.01) C12M 1/04 (2006.01) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: 27.02.2013 Europejski Biuletyn Patentowy 2013/09 EP 2275525 B1 (54) Tytuł wynalazku: Przyrząd do uzyskiwania biogazu (30) Pierwszeństwo: (43) Zgłoszenie ogłoszono: 19.01.2011 w Europejskim Biuletynie Patentowym nr 2011/03 (45) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: 30.08.2013 Wiadomości Urzędu Patentowego 2013/08 (73) Uprawniony z patentu: KOMPOFERM GmbH, Marienfeld, DE (72) Twórca(y) wynalazku: PL/EP 2275525 T3 KARLGÜNTER EGGERSMANN, Marienfeld, DE (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Jan Niewieczerzał POLSERVICE KANCELARIA RZECZNIKÓW PATENTOWYCH SP. Z O.O. ul. Bluszczańska 73 00-712 Warszawa Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).
1 42P32186PL00 EP 2 275 525 B1 Opis 5 10 15 20 25 30 [0001] Wynalazek dotyczy urządzenia do uzyskiwania biogazu według części nieznamiennej zastrzeżenia 1. [0002] W odpowiednich instalacjach biogazowych, które są zwłaszcza stosowane w dziedzinie suchej fermentacji, biomasa jest przefermentowywana najczęściej przez perkolację z perkolatem w skrzyniowej kadzi fermentacyjnej, tak że powstaje biogaz. Przy tym według wszelkich reguł perkolat jest wyłapywany i przetransportowywany do zewnętrznego zbiornika perkolatu, skąd jest recyrkulacyjnie wysyłany ponownie do kadzi fermentacyjnej z perkolatem. [0003] Ważne jest przy tym, żeby temperatura substratu względnie perkolatu nie spadała nadmiernie, ponieważ w przeciwnym razie powstrzymywana jest fermentacja. W znanych instalacjach jednak występujące straty ciepła odgrywają istotną rolę. [0004] Dla rozwiązania problemu stosuje się z jednej strony ogrzewanie perkolatu w zbiorniku perkolatu albo również ogrzewanie substratu w kadzi fermentacyjnej. Urządzenie według części nieznamiennej zastrzeżenia 1 znane jest z DE 20 2006 002 757 U1. Jest tam opisana kadź fermentacyjna w postaci gotowego garażu. Dla ogrzewania substratu przewidziane jest w dnie kadzi fermentacyjnej ogrzewanie podłogowe. [0005] Obie wymienione wskazówki dotyczące postępowania wymagają jednak ostatecznie doprowadzania energii, tak że w punkcie efektywności energetycznej dotychczasowe środki okazują się niezadowalające. [0006] Zadaniem niniejszego wynalazku z tego powodu jest dostarczenie urządzenia określonego na wstępie rodzaju, w którym te wady występują w stopniu
2 5 10 15 20 25 30 zredukowanym i które pracuje bardziej opłacalnie pod względem bilansu energetycznego. [0007] Zadanie to zostało rozwiązane za pomocą cech zastrzeżenia 1. Korzystne postacie wykonania znajdują się w zastrzeżeniach zależnych. [0008] Zgodnie z wynalazkiem przewidziany jest co najmniej po drugiej stronie powierzchni dna co najmniej jednej kadzi fermentacyjnej urządzenie do zbierania perkolatu i rezerwuar ciepła. Korzystnie zbiornik perkolatu służy jako rezerwuar ciepła. Dzięki usytuowaniu w pobliżu kadzi fermentacyjnej urządzenia do zbierania perkolatu i rezerwuaru ciepła, w szczególności pod kadzią fermentacyjną, przewody rurowe w szczególności dla połączenia chwytacza piasku, kadzi fermentacyjnej i zbiornika perkolatu mogą praktycznie odpaść bez ich zastąpienia, tak że usunięte zostaje istotne w przeszłości źródło strat ciepła. Do tego urządzenie do zbierania perkolatu i w szczególności zbiornik perkolatu mogą same spełniać rolę rezerwuaru ciepła. Perkolat, który w trakcie procesu z kadzi fermentacyjnej dostaje się do zbiornika perkolatu służy jako źródło ciepła i jako ogrzewanie dla znajdującego się w kadzi fermentacyjnej substratu. W zbiorniku perkolatu może być korzystnie przewidziane ogrzewanie do podgrzewania perkolatu. [0009] Korzystnie urządzenie do zbierania perkolatu utworzone jest jako chwytacz piasku i/lub przewód zbiorczy dla strumieni perkolatu. [0010] Według szczególnie korzystnej postaci wykonania instalacja zbudowana jest modułowo, przy czym każdy moduł zbudowany jest przy tym z kadzi fermentacyjnej, fragmentu chwytacza piasku i/lub fragmentu zbiornika perkolatu. Moduły zbudowane są korzystnie w formie skrzyniowej, tak że mogą być ustawiane jeden obok drugiego i fragmenty
3 5 10 15 20 25 30 chwytacza piasku i/lub fragmenty zbiornika perkolatu mogą się przy tym składać razem na jeden chwytacz piasku względnie zbiornik perkolatu. Zbiornik perkolatu ma przy tym wlot i wylot, a między wlotem i wylotem ma korzystnie fragmenty ścian, które usytuowane są tak, że perkolat w zbiorniku perkolatu prowadzony jest meandrowo między wlotem i wylotem, i w ten sposób umożliwia więc stałe wymieszanie się perkolatu. [0011] Wynalazek zostanie teraz schematycznie bliżej objaśniony na podstawie przykładów wykonania na figurach 1 do 3b. Poniżej jedynie przykładowo omawiany jest chwytacz piasku. Jest to jedynie pewne specjalne ukształtowanie urządzenia do zbierania perkolatu. Poniższy opis obowiązuje alternatywnie także dla przewodu zbierania albo dla innego urządzenia do oddzielania materiałów stałych albo im podobnych. Figura 1 - pokazuje przekrój przez urządzenie według wynalazku, figura 2 - pokazuje powiększenie wycinka figury 1, figura 3A pokazuje rzut główny pierwszego piętra urządzenia według wynalazku z wieloma kadziami fermentacyjnymi, figura 3B pokazuje piętro leżące poniżej pierwszego piętra urządzenia według wynalazku z wieloma kadziami fermentacyjnymi. [0012] Przekrój na figurze 1 pokazuje kadź fermentacyjną 1, która tu jest utworzona jako skrzyniowa kadź fermentacyjna i znajduje się na poziomie gruntu, aby była załadowywana substratem 2 do przefermentowania, na przykład ładowarką kołową. Kadź fermentacyjna ma dno 1a, na którym leży substrat 2. Pod fragmentem dna 1a przewidziany jest po pierwsze chwytacz piasku 5 w obszarze czołowego końca kadzi fermentacyjnej 1. Z
4 5 10 15 20 25 30 chwytaczem piasku pod fragmentem dna 1a kadzi fermentacyjnej 1 graniczy zbiornik perkolatu 3. Zarówno chwytacz piasku 5 jak również zbiornik perkolatu 3 mają wyloty biogazu, aby powstający tam biogaz odprowadzić przez przewody 6a, 6b. Odpowiednie wyloty ma także kadź fermentacyjna 1 (tu nie pokazano). Chwytacz piasku 5 i zbiornik perkolatu 3 są co najmniej częściowo osadzone w gruncie, tak że powstające tam ciepło odpadowe nie może w pierwszym rzędzie być oddawane do atmosfery. Powierzchnia dna 1a kadzi fermentacyjnej 1 wykonana jest pochyło, w pokazanym przykładzie powierzchnia dna 1a, na której leży substrat 2, opada ku końcowi kadzi fermentacyjnej 1, w którym to obszarze usytuowany jest chwytacz piasku 5. Tak więc, przesączony w procesie przez substrat 2 perkolat płynie dzięki temu po dnie 1a kadzi fermentacyjnej 1 aż do wspomnianego końca i może być tam doprowadzany do chwytacza piasku 5. [0013] Jak pokazano na figurze 2, w tym końcu kadzi fermentacyjnej 1 przewidziany jest dający się odcinać wylot 1b w dnie 1a. Ten wylot prowadzi do chwytacza piasku 5 poprzez krótki przewód rurowy 1c, a mianowicie tak, że żaden gaz nie może być wymieniany poprzez przewód 1c. Pozostałe kilka metrów długości przewodu 1c między kadzią fermentacyjną i chwytaczem piasku 5 zredukowane zostaje do kilku centymetrów przez zgodne z wynalazkiem usytuowanie chwytacza piasku 5. [0014] Ponadto między chwytaczem piasku 5 i zbiornikiem perkolatu 3 przewidziane jest dające się odcinać połączenie (tu nie pokazano), przez które oczyszczony w chwytaczu piasku 5 perkolat 3 dostaje się do zbiornika perkolatu 3 i stąd może być recyrkulowany znowu do kadzi fermentacyjnej 1. Jak pokazano na figurze 1, osadzony w gruncie 4 zbiornik perkolatu 3 rozpościera się przez istotną część długości kadzi fermentacyjnej 1,
5 5 10 15 20 25 30 tak że do dyspozycji stoi duża powierzchnia wymiany ciepła między kadzią fermentacyjną 1 i zbiornikiem perkolatu 3. Zbiornik perkolatu i także w pewnych granicach istotnie mniejszy powierzchniowo chwytacz piasku 5 mogą zgodnie z wynalazkiem pełnić rolę rezerwuaru ciepła i zostać zastosowane i wykorzystane do nagrzewania substratu 2 w kadzi fermentacyjnej. Przez nagrzewanie perkolatu w zbiorniku perkolatu 3 może więc zostać ogrzany także substrat 2 poprzez postawioną do dyspozycji powierzchnię wymiany ciepła. Przewody rurowe do transportu perkolatu prawie nie są wymagane. [0015] Wynalazek umożliwia ponadto oszczędne pod względem miejsca wykonanie w porównaniu z konwencjonalnymi instalacjami. Jest to przede wszystkim umożliwione przez budowę piętrową, a poza tym rozbudowa może następować modułowo, przy czym odpowiadając wymaganiom zbiornik perkolatu może przy rosnącej instalacji rosnąć razem z nią. [0016] Na figurach 3A i 3B przedstawiona jest taka instalacja w rzucie poziomym pierwszego piętra z kadzią fermentacyjną 1 (parter, EG) i leżącego pod nim piętra z chwytaczem piasku 5 i zbiornikiem perkolatu 3 (suteryna, UG), która w pokazanym przykładzie zmontowana jest z 6 modułów. W przekroju wzdłużnym EG odpowiada w zasadzie przedstawionemu na figurze 1 przekrojowi. Każda kadź fermentacyjna 1 ma wylot 1b, przez który wyłapany perkolat jest prowadzony do chwytacza piasku 5, tak że perkolat pod każdą kadzią fermentacyjną 1 dostaje się do przynależnego fragmentu chwytacza piasku 5. Z każdym fragmentem chwytacza piasku 5, które razem tworzą chwytacz piasku 5, na którego końcu przewidziany jest zamykany otwór 5a, graniczy fragment zbiornika perkolatu 3. Moduł tworzony jest więc przez kadź fermentacyjną 1 i znajdujący się pod nią fragment chwytacza piasku 5 i
6 5 10 15 20 25 30 fragment zbiornika perkolatu 3. Fragmenty zbiornika perkolatu 3 tworzą natomiast zbiornik perkolatu 3, który ze swojej strony ma jeden wlot 3c dla połączenia z wylotem 5a chwytacza piasku 5 i wylot 3b do pobierania perkolatu, który ewentualnie może być wtedy znowu wprowadzany do kadzi fermentacyjnej 1. [0017] Korzystnie przewidziano teraz, że przewidziane są jedynie jeden wlot 3c i wylot 3b dla modułowo zbudowanego zbiornika perkolatu 3. Korzystnie przewidziano poza tym, że droga przepływu między wlotem i wylotem w zbiorniku perkolatu jest możliwie jak najdłuższa. W tym celu, w zbiorniku perkolatu 3 rozciągnięte są ściany pośrednie, które w pionowym kierunku Z zbiegają się w zasadzie z wzdłużnymi bokami kadzi fermentacyjnej 1. Ściany pośrednie 3a rozpościerają się korzystnie we wzdłużnym kierunku X rozprzestrzeniania się kadzi fermentacyjnej, poprzecznie do kierunku Y usytuowanych jeden obok drugiego modułów względnie poprzecznie do wzdłużnego kierunku zbudowanych modułowo chwytaczy piasku 5. Ściany pośrednie nie rozciągają się jednak przy tym na całej długości między czołowymi bokami 3e, 3d fragmentu zbiornika perkolatu 3, lecz pozostawiają pewien otwarty odstęp 3f do każdorazowo jednego czołowego boku 3e, 3d, tak że perkolat może płynąć przez zbiornik perkolatu 3 jak wskazano strzałką P meandrowo między wlotem 3c i wylotem 3b. Przez to jest osiągany równomierny czas przebywania perkolatu, tak że umożliwiony zostaje w szczególności homogeniczny rozkład temperatury w perkolacie. [0018] Dzięki niniejszemu wynalazkowi można po pierwsze zbiornik perkolatu zastosować synergicznie do wyrównywania temperatury substratu 2; a poza tym ze względu na tego rodzaju budowę uzyskać efekty synergii, które prowadzą do zaprojektowania bardziej kompaktowych i
7 oszczędzających energię odpowiednich instalacji fermentacyjnych i do umożliwienia budowy modułowej takich instalacji. KOMPOFERM GmbH Pełnomocnik:
8 42P32186PL00 EP 2 275 525 B1 Zastrzeżenia patentowe 1. Urządzenie do uzyskiwania biogazu z co najmniej jedną kadzią fermentacyjna (1) dla przyjęcia substratu (2) do perkolacji, jak również ze zbiornikiem perkolatu (3), przy czym kadź fermentacyjna (1) i zbiornik perkolatu (3) są wzajemnie ze sobą tak połączone, że perkolat przesączający się w kadzi fermentacyjnej (1) przez substrat (2) dostaje się do zbiornika perkolatu (3) i stąd ewentualnie może znowu być z powrotem doprowadzany do kadzi fermentacyjnej (1), przy czym co najmniej częściowo po drugiej stronie powierzchni dna (1a) kadzi fermentacyjnej (1) usytuowane są rezerwuar ciepła (3) i jedno urządzenie do zbierania perkolatu (5), znamienne tym, że urządzenie do zbierania perkolatu (5) jest włączone między kadzią fermentacyjną (1) i zbiornikiem perkolatu (3) i usytuowane pod powierzchnią dna (1a) kadzi fermentacyjnej (1). 2. Urządzenie według zastrzeżenia 1, znamienne tym, że rezerwuar ciepła utworzony jest przez zbiornik perkolatu (3). 3. Urządzenie według zastrzeżenia 1 albo 2, znamienne tym, że zbiornik perkolatu (3) przewidziany jest pod kadzią fermentacyjną (1) co najmniej częściowo w gruncie (4). 4. Urządzenie według jednego z poprzednich zastrzeżeń, znamienne tym, że przewidziane jest urządzenie do zbierania perkolatu (5) graniczące ze zbiornikiem perkolatu (3). 5. Urządzenie według jednego z poprzednich zastrzeżeń, znamienne tym, że kadź fermentacyjna (1) ma powierzchnię
9 dna (1a), która co najmniej fragmentarycznie jest utworzona pochyło, tak że perkolat przesączający się przez substrat może płynąć w kierunku ściany i/lub naroża kadzi fermentacyjnej. 6. Urządzenie według jednego z poprzednich zastrzeżeń, znamienne tym, że kadź fermentacyjna (1) ma co najmniej jeden wylot (1b) do wypuszczenia perkolatu. 7. Urządzenie według jednego z poprzednich zastrzeżeń, znamienne tym, że przewidziana jest większa liczba kadzi fermentacyjnych (1), które usytuowane są jedna obok drugiej i pod którymi przewidziany jest wspólny zbiornik perkolatu (3). 8. Urządzenie według zastrzeżenia 7, znamienne tym, że w zbiorniku perkolatu (3) przewidziane są ściany pośrednie (3a), które tak są usytuowane, że perkolat trafiający do zbiornika perkolatu (3) jest przeprowadzany przez zbiornik perkolatu (3) meandrując między wlotem perkolatu (3c) i wylotem perkolatu (3b). 9. Urządzenie według zastrzeżenia 7 albo 8, znamienne tym, że wyloty (1b) kadzi fermentacyjnej (1) uchodzą do wspólnego urządzenia do zbierania perkolatu (5), które rozpościera się wzdłuż kadzi fermentacyjnej (1) i ma zbiorczy wylot (5a), który uchodzi do wlotu perkolatu (3c) zbiornika perkolatu (3). 10. Urządzenie według zastrzeżenia 9, znamienne tym, że ma on większą liczbę modułów, przy czym co najmniej dwa moduły mają kadź fermentacyjną (1), fragment urządzenia do zbierania perkolatu (5 ) i fragment zbiornika perkolatu (3 ), przy czym każda kadź fermentacyjna (1) ma wylot (1a) uchodzący do przynależnego fragmentu urządzenia do zbierania perkolatu (5 ).
10 11. Urządzenie według jednego z poprzednich zastrzeżeń, znamienne tym, że urządzenie do zbierania perkolatu (5) utworzone jest jako przewód zbiorczy lub/i jako chwytacz piasku. KOMPOFERM GmbH Pełnomocnik: