ES2871012T3 - Reactor de biogás - Google Patents

Abstract

Un reactor de biogás, que tiene un piso (12) y una pared (10), piso (12) y pared (10) que forman una cubeta sustancialmente estanca al líquido, un piso intermedio permeable al gas (16) que cubre de forma sustancialmente completa la cubeta y una estructura de tejado por encima del piso intermedio (16), caracterizado por que dicho piso intermedio (16) comprende una capa de aislamiento térmico porosa y vigas de madera de soporte (18), y en la cubeta hay un pilar de soporte (14), que tiene un primer extremo, que está soportado en el piso (12), y dichas vigas de soporte (18) tienen un primer extremo, mediante el que la viga de soporte (18) está soportada en la pared (10), y un segundo extremo, mediante el que la viga de soporte (18) está soportada en el pilar de soporte (14).

Description

DESCRIPCIÓN

Reactor de biogás

La invención se refiere a un reactor de biogás, que tiene un piso y paredes, piso y paredes que forman una cubeta sustancialmente estanca al líquido, un piso intermedio permeable al gas que cubre de forma sustancialmente completa la cubeta y una estructura de tejado por encima del piso intermedio.

El biogás puede producirse por digestión de biomasa orgánica, tal como estiércol de lodo separado, en condiciones anóxicas. En las instalaciones de producción de biogás, la digestión se realiza en un reactor de biogás hermético fabricado para este fin. Un reactor de biogás convencional tiene una losa de piso de hormigón estanca al agua, sobre la parte superior de cuyo hormigón se construyen paredes, de modo que la losa de hormigón y las paredes forman juntas una cubeta estanca al líquido. Una campana de gas estanca al gas está unida al borde superior de las paredes, lo que forma el techo del reactor. La biomasa se alimenta a la cubeta, produciéndose el proceso de digestión en el que se forma biogás que contiene, por ejemplo, metano. Generalmente, la biomasa que se digiere en el reactor de biogás es lodo en forma líquida, que pueden moverse por bombeado. El biogás formado llena el espacio entre la superficie de la biomasa de la biomasa y la campana de gas, por lo que la campana de gas se eleva en forma de cúpula debido a la presión del gas. A medida que desciende la presión de biogás, por ejemplo en relación con retirada de gas, la campana desciende. Para que la campana de gas no descienda sobre el lodo de biomasa de la cubeta, se dispone una red que cubre la cubeta completa a nivel del borde superior de las paredes. En el medio de la cubeta hay un pilar de soporte para soportar la red, del que emergen radialmente correas de pilares, correas que están unidas por el otro extremo al borde superior de las paredes. Uno de tales reactores de biogás se presenta en el documento de publicación EP 1867712 A1.

Varios problemas están asociados a los reactores de biogás conocidos. Además de gases combustibles, tales como metano, también se forma, entre otros, sulfuro de hidrógeno venenoso en el proceso de producción de biogás. El sulfuro de hidrógeno corroe las estructuras del reactor de biogás, por lo que los pilares de soporte de acero y los refuerzos de las estructuras de hormigón deben hacerse de un acero resistente a los ácidos o inoxidable más caro. Debido al sulfuro de hidrógeno contenido en el biogás, deben usarse motores de gas que puedan soportar combustibles corrosivos, que son sustancialmente más caros que los motores convencionales, como motores giratorios de los generadores de electricidad de las instalaciones de biogás. La campana de gas del reactor del biogás, hecha de una película delgada, aísla mal el calor, lo que aumenta las necesidades de calentamiento de la biomasa. Un objetivo de la invención es proporcionar un reactor de biogás, mediante el que puedan reducirse los problemas relacionados con los reactores de biogás conocidos. Los objetivos de la invención pueden obtenerse con un reactor de biogás, que se caracteriza por lo que se presenta en las reivindicaciones independientes. Algunas realizaciones ventajosas de la invención se presentan en las reivindicaciones dependientes.

La invención se refiere a un reactor de biogás, que tiene un piso y una pared, que forman una cubeta sustancialmente estanca al líquido. La cubeta funciona como un espacio de digestión para la biomasa que se alimenta al reactor de biogás. El reactor de biogás tiene además un piso intermedio permeable al gas que cubre de forma sustancialmente completa la cubeta y una estructura de tejado encima del piso intermedio. Dicho piso intermedio comprende vigas de soporte, material que está hecho de madera. El piso intermedio está situado en el espacio entre la biomasa y la estructura de tejado, en cuyo espacio se forma sulfuro de hidrógeno corrosivo. Las vigas de soporte hechas de madera sólida no tienen costuras ni juntas de pegado, que puedan romperse en condiciones exigentes.

En una realización ventajosa del biorreactor de acuerdo con la invención, dicho piso intermedio comprende además una capa de aislamiento térmico porosa. La capa de aislamiento térmico ralentiza el escape de calor del biorreactor, por lo que la temperatura de la biomasa permanece a un nivel óptimo para producción de biogás con muy poco calentamiento externo.

En una segunda realización ventajosa del biorreactor de acuerdo con la invención, dicha capa de aislamiento térmico esta hecha al menos parcialmente de material de fibra de madera. La capa de aislamiento térmico esta hecha ventajosamente al menos parcialmente de virutas de corte. Además, o alternativamente, la capa de aislamiento térmico puede estar hecha al menos parcialmente de poliuretano granular. Se ha descubierto que una capa de aislamiento térmico porosa, en particular una capa de virutas de corte, disminuye la cantidad de sulfuro de hidrógeno formada en el reactor de biogás. Se supone que esto se debe en parte al hecho de que la capa de aislamiento térmico porosa ofrece un caldo de cultivo para bacterias que usan sulfuro de hidrógeno como nutrición. Pueden alimentarse pequeñas cantidades de aire con tuberías de aire al espacio entre la capa de aislamiento térmico y la biomasa, por lo que el oxígeno del aire y el sulfuro de hidrógeno formado en el proceso de biogás reaccionan conjuntamente y el azufre del sulfuro de hidrógeno precipita en azufre en las superficies porosas de la capa de aislamiento térmico. El azufre precipitado puede caer en la biomasa y salir del reactor en conexión con la retirada de la biomasa usada. La capa de aislamiento térmico hecha de virutas de corte ofrece una superficie muy grande para la aparición de las reacciones mencionadas anteriormente, por lo que una pequeña cantidad de aire alimentado a la capa de aislamiento térmico no altera la producción de biogás que requiere condiciones anóxicas.

En una tercera realización ventajosa del biorreactor de acuerdo con la invención hay un pilar de soporte en la cubeta, pilar que tiene un primer extremo, que está soportado en el piso. Las vigas de soporte tienen un primer extremo, mediante el que la viga de soporte está soportada en el piso, y un segundo extremo, mediante el que la viga de soporte está soportada en el pilar de soporte.

Otra realización ventajosa más del biorreactor de acuerdo con la invención comprende una campana de gas estanca al gas, que está soportada en el segundo extremo del pilar de soporte.

En otra realización ventajosa más del biorreactor de acuerdo con la invención, dicha pared tiene una superficie interior, un borde superior y un borde inferior, y la superficie interior de las paredes tiene una película protectora estanca al gas que se extiende desde el borde superior al borde inferior.

En otra realización ventajosa más del biorreactor de acuerdo con la invención, la campana de gas tiene un borde y la película protectora tiene un borde superior y el borde superior de la película protectora y el borde de la campana de gas están conectados conjuntamente de forma estanca al gas. La película protectora tiene ventajosamente un borde inferior, que está conectado al piso de forma estanca al líquido.

Una ventaja de la invención es que mejora la durabilidad de las estructuras de las partes interiores del reactor de biogás y aumenta la vida de servicio.

Una ventaja de una realización de la invención es que mejoran las condiciones operativas de los microbios productores de biogás y de ese modo aumenta la cantidad de biogás formada.

Una ventaja de una realización de la invención es que además se reduce la cantidad de sulfuro de hidrógeno del biogás, lo que hace más fácil el uso del biogás como combustible en motores de gas.

En lo sucesivo, la invención se describirá con detalle. En la descripción, se hace referencia a los dibujos adjuntos, en los que

la figura 1 muestra a modo de ejemplo un reactor de biogás de acuerdo con la invención en vista abierta parcialmente cortada y

la figura 2 muestra una pared del reactor del biogás mostrado en la figura 1 en vista en sección transversal.

La figura 1 muestra a modo de ejemplo un reactor de biogás de acuerdo con la invención visto desde el exterior. El reactor de biogás tiene una estructura de tejado, una pared 10 y un piso 12. En la figura 1, se han retirado una parte de la estructura de tejado, la pared y el piso para apreciar mejor la estructura de la parte interior del reactor de biogás. El piso del reactor de biogás es a su forma una losa de hormigón de fibra redonda. Las paredes del reactor de biogás están construidas a partir de elementos de pared, que están erigidas sobre una capa de aislamiento térmico 11 formada en la parte superior de una capa de tierra nivelada, de modo que formen una pared exterior sólida sustancialmente cilíndrica. Las paredes y el piso forman una cubeta, a la que se alimenta la biomasa en forma líquida o de pasta, generalmente estiércol de lodo, que se usa como materia prima en la producción de biogás. En la superficie interior de las paredes hay un sistema de tuberías de calentamiento 15, con la ayuda del cual se calienta la biomasa del reactor de biogás a una temperatura óptima para la producción de gas.

En el centro del espacio delimitado por las paredes hay un pilar de soporte 14, que está soportado por su primer extremo en el piso. El material del pilar de soporte es acero galvanizado por inmersión en caliente. A nivel del borde superior de las paredes hay un piso intermedio 16, estructura de soporte que está formada por vigas de soporte de madera sólida 18. Las vigas de soporte están soportadas por su primer extremo en el borde superior de la pared y por su segundo extremo en el pilar de soporte. Un tablero de aglomerado medio 17 está unido al borde inferior de las vigas de soporte. La anchura de separación entre las tablas del tablero de aglomerado intermedio puede ser de 5-20 mm. En la parte superior del tablero de aglomerado intermedio hay una capa de aproximadamente 30 cm de grosor de virutas de corte, que forma una capa de aislamiento térmico permeable al gas en el piso intermedio (la capa de aislamiento térmico no se muestran las figuras). En la superficie exterior de la pared hay un cuarto de control 28, que contiene las máquinas y dispositivos que controlan y monitorizan la operación del reactor de biogás.

La estructura de tejado del reactor de biogás comprende una lona de cubierta 20 que protege de la intemperie y una campana de gas estanca al gas 22 debajo de la lona de cubierta. La campana de gas y la lona de cubierta están soportadas por sus bordes de forma estanca al gas al borde superior de la pared 10. La campana de gas es una película, que se eleva en forma de cúpula debido a la presión del gas formado debajo de la misma. El segundo extremo del pilar de soporte soporta la campana de gas por su parte media, de modo que cuando disminuya la presión, la campana de gas no pueda caer sobre el piso intermedio. El espacio entre la campana de gas y el piso intermedio se denomina espacio de gas 24. El biogás formado en el reactor de biogás se recoge en el espacio de gas, desde donde se conduce a lo largo de una tubería colectora para procesamiento adicional. Entre la lona de cubierta y la campana de gas hay un espacio de aire 26, que mejora la capacidad de aislamiento térmico de la estructura de tejado. La presión de aire en el espacio de aire se mantiene con un compresor en el cuarto de control 28, de modo que la lona de cubierta retenga continuamente su forma de cúpula, independientemente de la magnitud de la presión que prevalezca en el espacio de gas.

El reactor de biogás comprende además medios de alimentación para alimentar la biomasa, medios de descarga para retirar la biomasa usada, es decir, desechar, y medios de mezcla para mezclar la biomasa en el reactor. Sin embargo, estos no están dentro del alcance de la presente invención, y por tanto no se describen adicionalmente a este respecto.

El tamaño del reactor de biogás puede seleccionarse de acuerdo con la cantidad y calidad de la biomasa que se procesa y los objetivos de producción de biogás. El diámetro del reactor de biogás puede ser de 12-16 metros y la altura de la pared de 3-5 metros. La altura del biorreactor, es decir, la distancia desde el nivel del suelo al punto más alto de la lona de cubierta puede ser de 8-15 metros. Preferentemente, el diámetro del reactor de biogás es aproximadamente 15,6 metros, la altura de la pared aproximadamente 4,4 metros y la altura total aproximadamente 9,2 metros.

La figura 2 muestra una pared del reactor de biogás mostrado en la figura 1 en vista en sección transversal. El piso 12 del reactor de biogás comprende una losa inferior de soporte 13, que está hecha de hormigón de fibra y moldeada sobre una capa de aislamiento duradera 11. La pared 10 del biorreactor está construida sobre la capa de aislamiento, de modo que el borde inferior de la pared descanse sobre la superficie superior de la capa de aislamiento. La pared comprende un manto interior de acero de soporte 30 con una estructura de elemento, un aislamiento térmico 32 y una cubierta exterior 31. El aislamiento térmico está unido a una estructura de peine para elementos de acero del manto interior. La cubierta exterior está hecha de material corrugado, que está unido a la estructura de peine que une el aislamiento. En la superficie interior del borde superior de la pared hay un soporte de esquina 36 la longitud del borde superior entero de la pared, a cuyos soportes de viga 38 está unido para soportar los extremos de las vigas de soporte 18. Un dobladillo de agua de lluvia 46 rodea el borde superior de la pared, que está soportado por un extremo de forma estanca al agua a la superficie de la lona de cubierta 20.

En la superficie interior de la pared hay una película protectora 34, que se extiende desde el borde superior de la pared al borde inferior de la pared en la longitud completa de la pared. El borde superior de la película protectora está doblado en la parte superior del borde superior de la pared superpuesto por el borde de la lona de cubierta 20 y el borde de la campana de gas 22. Los bordes superpuestos están presionados firmemente contra el borde superior de la pared con la ayuda de un reborde de montaje 40 que rodea el borde superior de la pared. El reborde de montaje está unido a su lugar en el borde superior de la pared con medios de unión en forma de C 42. El reborde de montaje, los medios de unión y los bordes superpuestos de la lona de cubierta 20, la campana de gas 22 y la película protectora 34 permanecen ocultos debajo del dobladillo de agua de lluvia 46. El borde inferior de la película protectora se extiende en el borde inferior de la pared a la superficie superior de la capa de aislamiento y sus bordes están doblados sobre la superficie superior de la capa de aislamiento. El borde inferior de la película protectora queda clavado de ese modo entre la losa inferior 33 para moldearse sobre la capa de aislamiento 11 después del aislamiento de las paredes y la superficie superior de la capa de aislamiento. La junta entre el borde inferior de la película protectora y el piso queda de ese modo estanca al gas. En el interior de la película protectora, hay soportes verticales en forma de listón 44 a una distancia entre sí, a los que están unidas las tuberías de calentamiento de biomasa 15.

Claims (8)

REIVINDICACIONES

1. Un reactor de biogás, que tiene un piso (12) y una pared (10), piso (12) y pared (10) que forman una cubeta sustancialmente estanca al líquido, un piso intermedio permeable al gas (16) que cubre de forma sustancialmente completa la cubeta y una estructura de tejado por encima del piso intermedio (16), caracterizado por que dicho piso intermedio (16) comprende una capa de aislamiento térmico porosa y vigas de madera de soporte (18), y en la cubeta hay un pilar de soporte (14), que tiene un primer extremo, que está soportado en el piso (12), y dichas vigas de soporte (18) tienen un primer extremo, mediante el que la viga de soporte (18) está soportada en la pared (10), y un segundo extremo, mediante el que la viga de soporte (18) está soportada en el pilar de soporte (14).

2. El reactor de biogás de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que dicha capa de aislamiento térmico está hecha al menos parcialmente de material de fibra de madera.

3. El reactor de biogás de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que la capa de aislamiento térmico está hecha al menos parcialmente de virutas de corte.

4. El reactor de biogás de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizado por que la capa de aislamiento térmico está hecha al menos parcialmente de poliuretano granular.

5. El reactor de biogás de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado por que dicha estructura de tejado comprende una campana de gas estanca al gas (22), campana de gas (22) que está soportada en el segundo extremo del pilar de soporte (14).

6. El reactor de biogás de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizado por que dicha pared (10) tiene una superficie interior, un borde superior y un borde inferior, y la superficie interior de las paredes tiene una película protectora estanca al gas (34) que se extiende desde el borde superior al borde inferior.

7. El reactor de biogás de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado por que la campana de gas (22) tiene un borde y la película protectora (34) tiene un borde superior y el borde superior de la película protectora (34) y el borde de la campana de gas (22) están conectados conjuntamente de forma estanca al gas.

8. El reactor de biogás de acuerdo con la reivindicación 6 o 7, caracterizado por que la película protectora (34) tiene un borde inferior, que está conectado al piso (12) de forma estanca al líquido.