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Aufzeichnungen Biogaserzeugung: Formulierung der Ration einer Biogasanlage

1. Einleitung

Der Zweck einer Biogasanlage ist, Strom und Wärme in einer kostengünstigsten Art und Weise zu produzieren. Es sollte auch langfristige Rentabilität sein, dies bedeutet dass:

- der Vergärer einen präzisen Biogas Durchfluss (nicht mehr und nicht weniger) haben sollte damit die KWK volle Leistung erbringt.

- die Biologie der Biogasanlagen langfristig stabil bleibt.

- einige der zur Verfügung stehenden Ressourcen, nicht nur die niedrigsten kosten/m3 Biogas beinhalten, dennoch keine schädlichen Auswirkungen auf das Substrat in den Vergärern haben. Sonst entsteht Biogas billig, aber nur für sehr kurze Zeit...

Bei der Formulierung der Fermentierungssrationen einer Biogasanlage sind drei Aspekte zuberücksichtigen.

Unser Ernährungswissenschaftler Verein hat eine Formulierungmethodologie Verfahren, dass alle diese Faktoren berücksichtigt.

2. Rationsberechnungsschritte in der richtigen Reihenfolge

Wir stellen fest, dass die meisten bei der Vorbereitung einer Ration-Mischung nicht in der richtigen Reihenfolge handeln. Es wird zunächst auf die Rohstoffe, die verfügbar sind geachtet. Mann nimmt die billigste Ware hier (Euro/m3 Biogas / t) und größere oder kleinere Mengen davon um die entsprechende Biogasmasse zu erhalten.
Das Ergebnis dieses Verfahrens ist, das es schwankungen gibt:

  • suboptimale Biogasproduktion (Reaktor bekommt zu wenig Kraftstoff)
  • Entzündung der Fackel ein paar Tage nach dem Anstieg der Rohstoff zufügung.

Also eine Kettenreaktion in der Produktivität ihrer Biogasanlage. Komplikationen in der Biologie (Versauerung, alcalose, explosive H2S-Produktion, Schaumbildung, Rückgang der Methan-Anteile, etc. ..)

Warum?

Wenn man mit einer einzigen Ration arbeitet muss mann ausreichend Ballaststoffe und Hemicellulosen (langsam verdauliche Komponenten) zur Versauerung der Biogasanlage zu vermeiden.

Dies bedeutet dass eine Erhöhung dieser Ration zu spät ist (einige Tage). In der Zwischenzeit arbeitet der Reaktor nicht optimal (jede Stunde die verloren ist kann nicht mehr eingeholt werden).

Dann wird die produktionsspitze des verabreichteten Produkts erreicht (nach 3, 4, 5 Tage!). Nun gibt es plötzlich zu viel produziertes Biogas. sowie Der Brenner schlägt Alarm. Diese organische Substanz wird verschwendet.

In diesem Ernährungsgebiet ist es unmöglich eine Ration mit einer schnellen kurzen Produktionszeit fest zu stellen. Dies würde schnell Ansäurungen der Biogasanlage mit sich bringen. Dies ist aufgrund der Tatsache, dass die Bakterienflora Hydrolysiert sehr schnell. eine Dosierung anzupassen, weil sie sich schnell vermehren können (produziert eine Menge von organischen Säuren mit der Nahrung die sie plötzlich bekommt). Aber das Problem liegt in der methanogenen Flora

Diese Tiere vermehren sich sehr langsam und können nicht mithalten. Diese haben die organischen Säuren in CO2 + CH4 (wenn der pH-Wert nicht niedriger wird durch das Verschwinden der Säuren zu verringern). Weil sie nicht verschwinden, verstärken die organischen Säuren zu Versauerung. Die Methanogenen vertragen den Säurungsgrad nicht und sterben (die hydolysierenden Bakterien sind dagegen beständig und können weiterhin Säuren produzieren).

Alsoeine einzige Dosierung kann keine schwankungen ausgleichen.in im Biogasfluss.

Lösung:

Die einzige Lösung für dieses Problem ist eine virtuelle Ernährunsration in zwei Teile:

  • Eine Grundration: gezielt die biologische Stabilität in der Biogasanlage zu erhalten, währe 80% der Biogas-Flow notwendige Pflege zu versorgen. Diese Ernährung ist eine Ration mit geringer Leistung. Die langsame Verarbeitung ist in diesem Fall kein Handicap, weil diese Ration steds in den gleichen mengen wird zugefügt.
  • Eine Regulierungs Ration mit schneller Kontrollzeit (mit frühen und kurzen Peak-Flow). Diese Ernährung besteht ausschließlich aus schnell verdauliche Produkte (einfache Zucker, Disaccharide, Polysaccharide in alpha-1, 4, Alkohole, etc. ..). Diese Ration muss nicht ausgewogen sein im Ernährungsgebiet da diese nur die letzten 20 Prozent Gas zu produzieren hat.
    Dieses Verfahren hat den Vorteil gleichzeitig die Biologie stabiel zu halten und Oszillationen in der Erzeugung von Biogas zu halten um mit einem hohen Grad an Genauigkeit zu absorbieren. Die Reaktoren Arbeiten kontinuierlich optimal und die Zündung des Brenners wird minimiert.

In den folgenden Abschnitten versuchen wir dies in der Praxis zu konvertieren.

3. Wie funktioniert die Praxis?

Die durchführung der folgenden Aufgaben in der richtigen Reihenfolge:

1. Den geforderten Methan Durchfluss (m3), um die BHKWs mit voller Leistung arbeiten zu lassen.

2. Sammeln von Rohdaten (Verfügbarkeit, Preis, Nährwert-, Biogas-Potenzial und Abbaukinetik).

3. Die Grundration berechnen, dass 80% des Biogas-Volumenstroms notwendig ist zu decken. Biogas mit Hilfe des gesamten Potenzials (die Kinetik hat kein Interesse). Mann achtet auf ausgeglichende Ernährungsmittel.

4. Die Regulierungsration berechnen, der 20% des Biogas-Stroms deckt. Hier ist die Abbaukinetik sehr wichtig. Die ernährungsinhalte hier sind weniger bedeutend.

3.1 Bestimmungen des erforderlichen Methanstroms

Dies ist eine einfache Aufgabe. Es genügt, technische Daten BHKW zu übernehmen.

 

3.2 Bestimmung der Verfügbarkeit von Rohstoffen

Diese Aufgabe wird kompliziert und erfordert eine große Menge an Informationen, die für die Berechnung der zwei Rationen benötigt werden sollte. Ohne diese Informationen, die Berechnungen bleibt es unrealistische sowohl hinsichtlich der Abdeckung des Nährstoffbedarfs als auf wirtschaftlichem Gebiet.

3.2.1 Zutaten für die mögliche Verfügbarkeit von Rohstoffen in den Rationen eingesetzt werden können

Hier wird man den Eindruck bekommen, dass diese verlorene Arbeitszeit, weil sie viele Daten über Rohstoffe sammeln müssen, letztlich nicht in der Ration auftreten wird. Je mehr Zutaten gedefinieert sind, desto optimaler die letzte Ration (sowohl ökonomisch als auch in Bezug auf die biologische Stabilität und Gesundheit).
Für jeden potenziellen Rohstoff werden volgende Daten gesammelt:

  • Tägliche Mengen verfügbar, saisonale Schwankungen ...
  • Preis pro Tonne geliefert
  • Lagerungs Optionen (Anhängekupplung, pumpfähige, Verderb Fähigkeit ...)
  • Die Möglichkeit die Behandlungskosten für jede Behandlung (Brechen, Zerkleinern, Mahlen, Mischen, etc. ..) oder bereit für die Injektion in der Biogasanlage.
  • Analytische Daten des Ernährungsinhalts (siehe nächster Abschnitt).

3.2.2 Analysen der Nährstoffe

Erweiterte Nährstoff-Analyse für jede Ware. Diese Analysen sind kostspielig. Wir nutzen unsere Datenbank (mehr als 8000 analysierte Rohstoffe), um Kosten zu sparen. Zum Beispiel wird ein feuchter Weizen nicht mehr Untersucht, da er bereits in unserer Datenbank vorhanden ist.

Eine große Reihe von Nebenprodukten der Belgischen Agro-Industrie ist bereits in der Datenbank vorhanden. Oft ist es nur notwendig, einen Trockensubstanzgehalt zu bestimmen und die insgesamte menge der Asche durch zu führen um den Ernährungsgehalt einzustellen.
Die Notwendigen Zahlen:

  • Trockenstoff
  • Totale Asche
  • Rohfaser (manchmal auch als NDF, ADF, ADL
  • Rohfett
  • Rohprotein
  • Zucker und Stärke (nicht immer erforderlich)
  • Gesamtschwefel (zB Mineralöl in Form von organischen Sulfaten in Form von Schwefel-enthaltenden Aminosäuren mit Met+Cys). Diese Bestimmung ist äußerst wichtig, nicht nur die Gesundheit der Kolben und Ventile der BHKWs, jedoch das Biogas-Potenzial, um effizient zu Methan umzuwandeln anstelle von CO2.
  • Makro-Elemente: Calcium, Magnesium, Phosphor, Natrium, Kalium, Chlor (nicht nur für die Berechnung der Abdeckung erforderlich, dennoch müssen Toxizität einschränkungen in der Ration verarbeitet werden.)
  • Spurenelemente: Eisen, Kupfer, Zink, Mangan, Kobalt, Selen, Jude, Molybdän, Nickel, Fluorid, Chrom. Genau wie bei Makroelemente, werden diese Daten benötigt, um Toxizität Probleme und Bedürfnisse zu vermeiden.
  • Vorhanden sein von tierischen Proteinen, die Pasteurisierung erfordern. Das hat nur mit Gesetzgebung zu tun, nicht zu ernährungsphysiologischen Zwecken.
  • Unerwünschte Stoffe und Erzeugnisse (vgl. VLAREA oder Landesgesetzgebung).

3.2.3 Biogas-Potenzial und Abbaukinetik

Beachten Sie, dass nicht nur die potenzielle Bedeutung von Biogas, aber dennoch die genauen Abbaukinetik. Genaue Zerfallskinetik impliziert:

  • Genaue Position des Biogasproduktions Peak (auf einer Stunde und nicht auf einem Tag wie von den meisten Biogaslabors)
  • Biogas Flow (Nm3/Stunde/t) auf den genauen Zeitpunkt des Peaks (mittlere Strömungsgeschwindigkeit des Tages des Peaks ist nicht ausreichend)
  • Reduzierung Parameter der Biogasanlage nach dem Peak Flow.
  • Allgemeine bekannten kinetischen Parameter (T25, T50, T75, T90)
  • Wie sind "präzise kinetische Daten" zu verstehen? Warum sind die Daten von den meisten anderen Biogaslabors nicht sinnvoll?

Der Analysator wurde entwickelt, um nach dem winfo VDI4630 Standard zu arbeiten. (Die meisten) Labors, die diese Norm erfassen, fangen die Gase in Gassäcke (oder Wasser Siphon-Rohre) und bestimmen manuell jeden Tag die Menge des Gases. (in der Regel 1x pro Tag, denn diese Arbeit ist arbeitsintensiv)

Unsere Ausrüstung ist automatisiert und folgt dem Biogas fluss kontinuierlich. Für die Bestandteile der Kontroll-Ration (Anfang und kurzzeitige Spitzenleistung, die Erzeugung von Biogas) ist es wichtig, die Spitze mit der genauen Durchflussmenge von weniger als einer Stunde nach (und nicht einen Tag nach) zu bestimmen. Wenn eine konventionelle Analyse angewendet werden muss würde man wissen an welchen Tag sie vorkommt aber nicht in welcher Zeit sie auftritt.Noch wichtiger ist der genaue flow / Tonne Produkt zu diesem Zeitpunkt, da sonst der Brenner zündet. Siehe Beispiel nicht verfeinertes Glycerin.

3.2 Berechnungen der Grundration

Die Grundnahrung, muss volgende Funktionen erfüllen:

  • Biogas- 80% der benötigde Menge zu erhalten der Kapazität der BHKW.
  • Alle Nährstoffe zur Ernährungsbiologie der Biogasanlage gesund zu halten.
  • Kein toxisches Niveau erreichen für jeden Nährstoff (Mineralien und organische)

Diese Ration ist eigentlich in der gleichen Weise als eine einzelne Gesamtration berechnet. Beide Rationen beinhalten Inhaltsstoffe mit schnelle oder langsameAbbaukinetik (Bis so weit die erste keine säurebildenden Effekte bei der Verwirklichung der grundlegenden Ration erreichen).

Im Idealfall wird diese Ration nicht über die Zeit variieren. Das gleiche gilt für die tägliche Menge die verabreicht wird. Mit anderen Worten, wenn mehr oder weniger Biogas Notwendig sein sollte beachten Sie immer die Beträge der Steurungsration aber niemals das grundlegende Verhältnis von der Basis- Ernährungsration!!!

Es ist klar, dass diese Situation den Idealfall stell.t Außerhalb des Betriebes Kulturpflanzen (maïs.) oder teure Getreide und edle Produkte, die Industrieerzeugnisse produzieren diese Produkte haben oft saisonalen Schwankungen. In diesem Fall wird die Grundration schrittweise angepasst (nicht schroffe), und die Kontrollration als die biogasfluss absorbieren muss.

Unserer Ernährungs-Service ist eine kostengünstige Möglichkeit, um Sie in Ihren Berechnungen zu helfen, Ihre Biogasanlage in einem Top-Zustand zu halten.

 

3.3 Berechnungen der Steurungsration.

Nachdem die Grundration berechnet wurde muss nur noch für die Regulierungsration entschieden werden:

  • Welche Zutaten dürfen eingesetzt werden in der Ration? (nur Produkte mit kurzen Produktions-Gipfel und Anfang dürfen zugefügt werden).
  • Wie hoch der Biogas-Volumenstrom pro Tonne Ration beinhaltet, so dass jederzeit die verabreichte Menge in Abhängigkeit des Momentes fließen und berechnet werden kann.
  • Bestimmen Sie die maximale Menge die zugefügt werden darf ohne die globale Ration schwenken zu lassen.Somit Sie ihre Biogasanlage immer optimal benutzen.

Nach der Rationsberechnung wird alles einfacher:

Sie dosieren die gleiche Menge, Basisration + Regulierung Ration die eine bestimmte Menge an Energie benötigt, um 95-100% BHKW leistung zu erhalten. Wenn die maximale Menge in der Regulierung Ration überschritten wird, dann stimmt etwas nicht im Fermenter und muss so schnell wie möglich eine Diagnose gemacht werden im verhältnis zu den Gärresten.

Am besten ist es pumpbare Zutaten, in der Regulierung-Ration zu verwenden. Dann wird die Dosierung auch leicht automatisierbar (Pumpe EIN, Pumpe AUS gemäß des vorliegenden Biogas Durchstrom, oder bezüglich des druckes in der Biogasanlage).

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mise à jour: 26-Apr-2012