NL1016417C1 - Werkwijze en stelsel voor het drogen van mest. - Google Patents

Description

Werkwijze en stelsel voor het drogen van mest

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het drogen van biomassa, zoals mest, waarbij de biomassa wordt 5 gescheiden in een droge fractie en een natte fractie, waarna de droge fractie door een droogsysteem wordt gevoerd. Deze werkwijze is bekend en wordt veelvuldig toegepast, vooral om transportkosten te verminderen. Voor de vloeibare fractie van de biomassa verloopt de verwerking 10 tot een droog, verkoopbaar produkt veel moeizamer en het kost bovendien veel energie.

De onderhavige uitvinding heeft onder andere als doel de droge fractie in een biomassastroom te laten afnemen, 15 zonder dat dit extra energie kost. Ze heeft daartoe als kenmerk, dat de biomassa alvorens te worden gescheiden een vergistingsproces ondergaat. Bij het vergistingsproces vermindert de hoeveelheid droge stof met 30-70%, zodat er uiteindelijk veel minder droge stof in het droogsysteem 20 belandt dat bovendien rijker is aan mineralen en daarmee een beter mestprodukt vormt. Een belangrijk bijkomend voordeel van de inventieve werkwijze is dat tijdens het vergistingsproces onder andere condenswater en hoogwaardig biogas vrijkomt. Het condenswater kan eenvoudig worden 25 verzameld en vrijwel zonder nabewerking worden afgevoerd, waardoor er effectief water aan de biomassastroom wordt onttrokken. Een verder bijkomend voordeel van de inventieve werkwijze is dat tijdens de vergisting de in de biomassa voorkomende stankveroorzakende stoffen, zoals vluchtige 30 vetzuren, worden afgebroken, zodat er bij het drogen minder stank wordt geproduceerd en het droog, verkoopbaar produkt minder stinkt.

Een zeer gunstige realisatie van de uitvinding heeft als 10184 1 7 2 kenmerk, dat bij het vergistingsproces vrijkomend biogas wordt gebruikt voor het opwekken van electriciteit en warmte, welke warmte althans deels wordt benut voor het verwarmen van lucht die door het droogsysteem wordt 5 gevoerd. Door de grote hoeveelheid warmte die op deze wijze beschikbaar komt is het zelfs mogelijk om de gedroogde droge fractie steeds opnieuw een hoeveelheid natte fractie te laten opnemen en opnieuw te drogen, waardoor uiteindelijk de volledige biomassastroom in de vorm van een 10 mineralenrijk, droog, verkoopbaar produkt kan worden afgeleverd.

In een verdere gunstige realisatie van de inventieve werkwijze wordt de electriciteit althans deels benut voor 15 het aandrijven van het droogsysteem, zodat nagenoeg geen electriciteit afkomstig uit minerale brandstoffen wordt benut. Zelfs is het doorgaans mogelijk om een overmaat aan geproduceerde groene electriciteit aan het net te leveren.

20 Een verdere zeer gunstige realisatie van de inventieve werkwijze maakt gebruik van het feit dat warmte in overmaat aanwezig is en heeft als kenmerk, dat de warmte tevens wordt benut voor het steriliseren van de gedroogde biomassa, nadat deze het droogsysteem heeft verlaten. Dit 25 maakt het mogelijk om biomassa te verwerken en het produkt af te zetten zelfs als er bijvoorbeeld op een mestleverende boerderij een ziekte heerst. Ook maakt het de export van het droge produkt veel eenvoudiger en de afzetmarkt groter.

30 Een verdere gunstige realisatie van de inventieve werkwijze heeft als kenmerk, dat uit het droogsysteem vrijkomende lucht door een luchtwasser wordt gevoerd, waardoor er nagenoeg geen ammoniak en geurstoffen wordt uitgestoten.

Daarbij wordt bij voorkeur als waswater het water gebruikt 35 dat als condenswater is gewonnen tijdens het gistingsproces.

Λ ^ ·1' ΐ H

y | U Η l t 3

De uitvinding heeft tevens betrekking op een stelsel voor het drogen van biomassa, zoals mest. Het is gebruikelijk de biomassa te drogen in een drooginrichting, waarbij bij voorkeur gebruik wordt gemaakt van de relatief warme lucht 5 die tijdens het ventileren van een stal aan die stal wordt onttrokken. De beperkte hoeveelheid warmte die door de stal wordt afgegeven maakt dat alleen maar een droge fractie van de biomassa kan worden gedroogd, terwijl dan bovendien het eindprodukt nog relatief veel water bevat. Het inventieve 10 stelsel komt in belangrijke mate aan deze bezwaren tegemoet en heeft als kenmerk, dat het stelsel een kombinatie van tenminste een vergistingsinrichting, een althans in hoofdzaak door biogas aangedreven stroomgenerator en een droogtunnel omvat. Door het vergisten neemt de hoeveelheid 15 droge stof af en wordt er bovendien water aan de biomassa onttrokken. Bovendien komt er bij de vergisting biogas vrij die in electrische stroom kan worden omgezet, terwijl de grote hoeveelheid restwarmte, die onvermijdelijk vrijkomt bij de produktie van electrische stroom, met voordeel kan 20 worden gebruikt voor het drogen van de volledige biomassastroom die door de vergistingsinrichting wordt afgegeven. De electrische stroom kan worden gebruikt voor het bedrijven van het stelsel, terwijl overtollige stroom aan het net kan worden geleverd als groene stroom.

25

Een gunstige uitvoeringsvorm van het inventieve stelsel heeft als kenmerk, dat de vergistingsinrichting een silo omvat, rondom voorzien van een warmteisolerende buitenwand, aan een bovenzijde afgedekt door een voor gas doorlaatbare 30 warmteisolerende plaat en door een gasdicht, elastisch membraan. Als warmteisolerende plaat wordt bij voorkeur hout toegepast, eventueel voorzien van perforaties, omdat hout een goede voedingsbodem blijkt te zijn voor zwavelminnende microorganismen, die de passerende biogas- 10164»7 4 stroom vrijwel volledig ontdoen van zwavelwaterstof dat tijdens de gisting vrijkomt.

Een verdere gunstige uitvoeringsvorm van het inventieve 5 stelsel heeft als kenmerk, dat de silo tevens is voorzien van een opvanggoot, voor het opvangen van condenswater afkomstig van een binnenzijde van het membraan. Het zo gewonnen water wordt afgevoerd, wat resulteert in een verminderde, meer geconcentreerde hoeveelheid biomassa.

10 Bovendien kan het water met voordeel worden benut in een luchtwasser die bij voorkeur deel uitmaakt van het stelsel. De luchtwasser is als zodanig bekend in het vakgebied en wast de lucht die uit de stallen en/of uit het droogsysteem komt, waardoor wordt voorkomen dat ammoniak, stof en 15 geurstoffen in de atmosfeer worden geloosd.

Een verdere gunstige uitvoeringsvorm van het inventieve stelsel heeft als kenmerk, dat de silo is voorzien van separate ingangen voor vaste biomassa en voor vloeibare 20 biomassa. Dit is een belangrijke energiebesparende maatregel die het overbodig maakt de vloeibare biomassa en de droge biomassa vooraf te mengen om een pompbaar produkt te krijgen. In plaats daarvan wordt de vloeibare biomassa direct in de silo gepompt, terwijl de vaste biomassa, en 25 eventueel organisch afval, zoals snijmais, bremgras enz., met behulp van een hydraulisch aangedreven vulpers gekombineerd met een hydraulisch bediende klep direct in de silo wordt geperst, waardoor er vrijwel geen lucht in de silo kan lekken. Dit is van groot belang, omdat de 30 vergisting anaëroob van aard is en zuurstof het proces kan verstoren.

Samenvattend kan van het inventieve stelsel worden opgemerkt dat het zonder gebruik te maken van fossiele 35 brandstoffen een biomassastroom omzet in een droog, 1018417 5 verkoopbaar product en daarbij bovendien groene stroom levert.

De uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand 5 van de volgende figuren, waarbij:

Fig. 1 in de vorm van een blokschema een mogelijk stelsel volgens de uitvinding weergeeft;

Fig. 2 schematisch in doorsnede een vergistings-10 inrichting weergeeft;

Fig. 3 een mogelijke uitvoeringsvorm van een vulpers weergeeft.

Fig. 1 geeft in de vorm van een blokschema een mogelijk 15 stelsel volgens de uitvinding weer, waarbij vaste biomassa, vloeibare biomassa of organisch afval 1 wordt toegevoerd aan een vergistingssilo 2. In vergistingssilo 2 loopt een continu vergistingsproces dat in een tijdsbestek van 20-60 dagen het organische materiaal vergist. Organisch materiaal 20 dat niet verder aan het vergistingsproces kan deelnemen zakt naar de bodem van silo 2 en wordt in de vorm van vergiste biomassa 3 periodiek afgenomen. Daarnaast produceert vergistingssilo 2 methaangas 4, dat naar een in het vakgebied bekende warmtekrachtkoppeling 5 wordt 25 gevoerd, die in wezen bestaat uit een verbrandingsmotor en een daaraan gekoppelde dynamo. Warmtekrachtkoppeling 5 levert naast electriciteit 6 ook warmte 7, in de vorm van hete lucht, stoom of heet water. De vergiste biomassa 3 wordt bij voorkeur toegevoerd aan een in het vakgebied 30 bekende persscheider 8, die de vergiste biomassa 3 scheidt in een dikke fractie 9 en een dunne fractie 10. Dikke fractie 9 wordt toegevoerd aan een in het vakgebied bekend droogsysteem 11, dat doorgaans bestaat uit een poreuze transportband waar de dikke fractie 9 in korrelvorm op 35 wordt uitgespreid. Aan droogsysteem 11 wordt bij voorkeur β lucht 12, afkomstig uit de stallen van de mest producerende dieren toegevoegd, welke lucht relatief warm is en dus vocht kan opnemen. Daarnaast wordt warmte 7, afkomstig van warmtekrachtkoppeling 5 aan droogsysteem 11 toegevoegd. Dit 5 kan in de vorm van verwarmde lucht plaatsvinden, maar ook is het mogelijk om in droogsysteem 11 warmtewisselaars op te nemen en te verwarmen met stoom of met heet water. Als de dikke fractie op de transportband voldoende droog is, kan steeds een deel van de dunne fractie 10 over de korrels 10 op de transportband worden gesproeid, net zolang tot de hele dunne fractie is verbruikt. Dit resulteert in een product met ongeveer 85% droge stof 13, dat zeer mineralenrijk is en waarvoor afnemers bestaan.

15 Het is desgewenst ook mogelijk om een deel van de inhoud van vergistingssilo 2 direct op een op de transportband aanwezig droog produkt te sproeien. Dit deel hoeft dan niet door persscheider 8 te worden gevoerd.

20 Vergistingssilo 2 levert bovendien relatief schoon water 14, dat in de vorm van condensaat wordt opgevangen. Dit condensaat kan, afhankelijk van onder andere de buitentemperatuur, 10-30% bedragen van het in de aangevoerde biomassa aanwezige water. Water 14 wordt 25 toegevoerd aan een in het vakgebied bekende luchtwasser 15. In luchtwasser 15 wordt de lucht 16, afkomstig van droogsysteem 11, gewassen voordat de lucht wordt geloosd.

Op die wijze wordt de uitstoot van ammoniak, stof en geurstoffen vrijwel tot nul gereduceerd.

30

Droge stof 13 wordt bij voorkeur toegevoerd aan een in het vakgebied bekende sterilisator 17, bijvoorbeeld in de vorm van een tunnel, waarin een poreuze lopende band beweegt, waarin de droge stof wordt verhit, onder toepassing van 35 door warmtekrachtkoppeling 5 geleverde electriciteit 6 en 1016411 7 warmte 7, tot boven bij voorkeur honderd graden celsius, zodat het eindprodukt 18 het stelsel steriel en nagenoeg droog kan verlaten.

5 De bijprodukten bestaan uit electriciteit 6, die op een op zich bekende wijze aan het electriciteitsnet kan worden teruggeleverd en mogelijk uit warmte, die kan worden gebruikt om de boerderij of de stallen te verwarmen. Opgemerkt wordt nog dat een deel van de electriciteit en de 10 warmte worden teruggevoerd naar vergistingsinrichting 2, om bijvoorbeeld roerders aan te drijven en om de biomassa op een voorgeschreven temperatuur te houden.

Fig. 2 geeft schematisch in doorsnede een vergistings-15 inrichting 2 weer, bestaande uit een betonnen silo 19, waar een laag isolatiemateriaal 20 omheen is aangebracht. Binnen tegen de wand van betonnen silo 19 is een stelsel van buizen 21 aangebracht, waar warm water doorheen kan worden gevoerd, afkomstig van warmtekrachtkoppeling 5. Op die 20 wijze wordt in silo 19 aanwezige vloeibare biomassa 22 op een temperatuur van 30-42 graden celsius of van 50-60 graden celsius gehouden, afhankelijk van de soort micro-organismen die de vergisting moeten doorvoeren. Vaste biomassa wordt via een aanvoer 23 met behulp van een op 25 zich bekende, hier niet getoonde hydraulische pers in silo 19 gevoerd en vloeibare biomassa via een aanvoer 24. De aangevoerde biomassa blijft gedurende het vergistingsproces boven in silo 19, tengevolge van de produktie van methaangas dat de biomassa drijfvermogen verschaft. Stoffen 30 die niet verder vergist kunnen worden zakken naar de bodem en verlaten silo 19 via een uitgang 25. Silo 19 is aan de bovenzijde afgesloten met een membraan 26 uit bijvoorbeeld polyurethaanfolie, dat tengevolge van de produktie van methaangas bol gaat staan. Om aan de bovenzijde warmte-35 verlies te voorkomen is op silo 19 een houten vloer 27 1016417 8 gelegd, die voldoende poreus is om methaangas door te laten. In houten vloer 27 komen zwavelminnende micro-organismen tot ontwikkeling die in het methaangas aanwezige zwavelwaterstof omzetten in onschuldig zwavelpoeder. Verder 5 is op houten vloer 27 een goot 28 aangebracht, waarin water dat in de vorm van condens neerslaat op membraan 26 wordt opgevangen en afgevoerd via een uitlaat 29 voor verder gebruik. Methaangas wordt voor verder gebruik afgevoerd via een uitlaat 30.

10

De buitenkant van silo 19 is afgewerkt met een kunststof deklaag 31 om isolatiemateriaal 20 te beschermen en droog te houden. Verder is silo 19 nog voorzien van tenminste één op zich bekende roerder 32 om de gistende massa te 15 homogeniseren.

Fig. 3 geeft een mogelijke uitvoeringsvorm van een vulpers 33 weer, waarmee relatief vaste biomassa in vulopening 23 kan worden geperst zonder dat buitenlucht in silo 19 kan 20 doordringen. Vulpers 33 bestaat uit een vulbuis 34, met een opening 35 waarin biomassa kan worden gestort. Is vulbuis 34 voldoende gevuld, dan wordt een hydraulische cilinder 36 ingeschakeld, die de biomassa tegen een klep 37 drukt, waardoor nagenoeg alle lucht er uit wordt geperst.

25 Vervolgens wordt een tweede hydraulische cilinder 38 ingeschakeld die klep 37 opent, waarna cilinder 36 de biomassa in silo 19 drukt. Aan het einde van een persgang drukt cilinder 38 klep 37 naar beneden en wordt cilinder 36 weer in de oorspronkelijke stand gebracht.

4 Λ *; r' i t 7m

Claims (12)

1. Werkwijze voor het drogen van biomassa, zoals mest, waarbij de biomassa wordt gescheiden in een droge fractie 5 en een natte fractie, waarna de droge fractie door een droogsysteem wordt gevoerd, met het kenmerk, dat de biomassa alvorens te worden gescheiden een vergistingsproces ondergaat.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat bij het vergistingsproces vrijkomend biogas wordt gebruikt voor het opwekken van electriciteit en warmte, welke warmte althans wordt benut voor het verwarmen van lucht die door het droogsysteem wordt gevoerd. 15

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de electriciteit althans deels wordt benut voor het aandrijven van transportmiddelen in het droogsysteem.

4. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de warmte tevens wordt benut voor het steriliseren van de gedroogde biomassa.

5. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat 25 uit het droogsysteem vrijkomende lucht door een luchtwasser wordt gevoerd.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de luchtwasser als waswater gebruik maakt van condenswater, 30 gewonnen tijdens het vergistingsproces.

7. Stelsel voor het drogen van biomassa, met het kenmerk, dat het stelsel een kombinatie van tenminste een vergistingsinrichting, een althans in hoofdzaak door biogas 35 aangedreven stroomgenerator en een droogtunnel omvat. /». o ,* ? i n 1 ) 4 ;

8. Stelsel volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de vergistingsinrichting een silo omvat, rondom voorzien van een warmteisolerende buitenwand, aan een bovenzijde afgedekt door een voor gas doorlaatbare warmteisolerende 5 plaat en door een gasdicht, elastisch membraan.

9. Stelsel volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de silo tevens is voorzien van een opvanggoot, voor het opvangen van condenswater afkomstig van een binnenzijde van 10 het membraan.

10. Stelsel volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de silo is voorzien van separate ingangen voor vaste biomassa en voor vloeibare biomassa. 15

11. Stelsel volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat de ingang voor vaste biomassa is voorzien van een vulpers.

12. Stelsel volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de 20 vulpers een hydraulisch bediende pers en een hydraulisch bediende klep omvat. 11 fM P : 1 ? { w t w * »