CN101381159B - 一种立式厌氧反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立式厌氧反应器，立式厌氧反应器主要由进料口(1)、反应器底板(2)、反应器筒体(3)、锥形挡流圈(4)、集气罩(5)、推流器(6)、溢流槽(7)、锥形集渣器(8)、导流筒(9)、导流筒锥形导流器(10)、底板锥形导流器(11)、加热保温层(12)、生物燃气出气口(13)、出料口(14)和排泥口(15)组成。本发明可解决高固物料在厌氧发酵过程中存在的浮渣、沉渣混合、破壳及物料体系混合等问题，可提高高固物料的产气率，具有节能、高效、易实现自动化控制等优点。

Description

一种立式厌氧反应器

技术领域

本发明涉及大中型沼气工程中的主体发酵设备，尤其是一种立式厌氧反应器。

背景技术

大中型沼气工程是解决能源和环境污染问题的重要手段之一，而畜禽养殖场大中型沼气工程占到全国大中型沼气工程总量的90％以上。对于畜禽养殖场畜禽粪尿及冲洗水厌氧消化技术，国内除极少量采用干发酵技术之外，其余均采用湿发酵技术。由于畜禽粪便中大多含有较高的未消化完全的秸秆类饲料和饲料添加剂，致使采用全粪尿发酵时，在厌氧消化器中产生较多的浮渣和沉渣。大量浮渣漂浮在液体表面，不能和甲烷菌进行充分接触，因而导致产气率低且阻止了沼气的通过；沉渣造成厌氧消化器有效容积减少，混合十分困难。由于以上原因，国内大多采用先对畜禽粪尿进行固液分离的方法，固体部分干燥或堆沤后作为有机肥，而液体部分进入厌氧消化器进行发酵产生沼气。但此法存在沼气产率低、能耗高、二次污染等问题。国内虽然有部分沼气工程采用全粪尿发酵技术，但存在如下缺点：1.多采用全混合厌氧消化器，运行过程需要消耗大量的电能。2.没有真正解决浮渣与甲烷菌脱离的问题，因而产气率较低。3.有些沼气工程中的厌氧消化器采取了浮渣撇除技术，解决了浮渣的排出问题，但没解决浮渣作为产气原料的应用问题。4.大多没有解决好进料分布和沉渣的搅拌问题。由于沉渣分布面积大，导致进水只能对沉渣起到多点搅拌的效果，大面积沉渣仍处于静止状态，导致沉渣越来越厚，最后只能停止发酵，人工清除。本发明采用单点进料、推流导流、环形扩散、减小沉渣淤存面积的方法解决了上述问题，因而具有极大的应用和推广价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种立式厌氧反应器，以解决沼气产率低、能耗高、二次污染等问题。

本发明的目的通过下列技术方案实现：

一种立式厌氧反应器，由进料口1、反应器底板2、反应器筒体3、集气罩5和溢流槽7组成，其特征是所述反应器筒体3为立式圆柱筒体，在反应器筒体3的外壁上设有圆筒形溢流槽7，溢流槽7外壁上设有出料口14，在反应器筒体3上方设有圆筒形集气罩5，集气罩5的底端位于反应器筒体3与溢流槽7的间隙处，且集气罩5的上端为封闭结构，其上设有生物燃气出气口13；在反应器筒体3底端设有反应器底板2，反应器底板2底部连接有排泥口15，反应器底板2上方连接有底板锥形导流器11，底板锥形导流器11上方设有导流筒锥形导流器10，导流筒锥形导流器10的锥形顶端与导流筒9的底端相连；进料口1在反应器筒体3底部，进料口1顶端与底板锥形导流器11锥顶平齐。

所述集气罩5上设有推流器6，推流器6的推流装置位于导流筒9端口处。

所述反应器筒体3上端口处设有锥形挡流圈4，锥形挡流圈4上端直径小于反应器筒体3直径，锥形挡流圈4的材质为碳钢或不锈钢。

所述导流筒9上端口处设有锥形集渣器8，锥形集渣器8上端直径大于导流筒9直径，锥形集渣器8的材质为碳钢或不锈钢。

所述反应器筒体3外侧设有加热保温层12，加热保温层12为夹套结构，材质为碳钢或不锈钢；其换热面积为反应器筒体3外表面积的十分之一至二分之一。

所述进料口1、反应器底板2、反应器筒体3、集气罩5、溢流槽7、导流筒9、导流筒锥形导流器10、底板锥形导流器11、生物燃气出气口13、出料口14、排泥口15的材质为碳钢或不锈钢。

本发明有如下突出优点：

1、本发明采用单管进料，发生堵塞时清理比较方便；采用扩散器布料，料液分布均匀。

2、本发明的结构减少了沉渣的淤存范围，物料带动沉渣和活性污泥一起向上流动，实现了物料和活性污泥的充分接触与混合。

3、本发明的结构减小了浮渣的面积，提高了浮渣的收集程度。

4、本发明解决了沉渣、浮渣、料液混合的问题，降低了能耗。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

其中，1为进料口、2为反应器底板、3为反应器筒体、4为锥形挡流圈、5为集气罩、6为推流器、7为溢流槽、8为锥形集渣器、9为导流筒、10为导流筒锥形导流器、11为底板锥形导流器、12为加热保温层、13为生物燃气出气口、14为出料口、15为排泥口。

具体实施方式

一种立式厌氧反应器，由进料口1、反应器底板2、反应器筒体3、集气罩5和溢流槽7组成，反应器筒体3为立式圆柱筒体，在反应器筒体3的外壁上焊接或铆接圆筒形溢流槽7，溢流槽7外壁上设有出料口14，在反应器筒体3上方设有圆筒形集气罩5，集气罩5的底端位于反应器筒体3与溢流槽7的间隙处，且集气罩5的上端为封闭结构，其上设有生物燃气出气口13；在反应器筒体3底端焊接反应器底板2，反应器底板2底部连接有排泥口15，反应器底板2上方焊接有底板锥形导流器11，底板锥形导流器11上方设有导流筒锥形导流器10，导流筒锥形导流器10的锥形顶端与导流筒9的底端焊接；进料口1在反应器筒体3底部，进料口1顶端与底板锥形导流器11锥顶平齐。从进料口1进入的物料与从导流筒9经推流器6推流而下的物料混合后经扩散器排出。该结构能够解决高固物料进料与分布的难题。

集气罩5上通过螺栓安装有推流器6，推流器6的推流装置位于导流筒9端口处。

反应器筒体3上端口处设有锥形挡流圈4，锥形挡流圈4上端直径小于反应器筒体3直径，锥形挡流圈4的材质为碳钢或不锈钢。

导流筒9上端口处设有锥形集渣器8，锥形集渣器8上端直径大于导流筒9直径，锥形集渣器8的材质为碳钢或不锈钢。

进料口1采用碳钢管或不锈钢管制成。

反应器底板2采用碳钢板或不锈钢板冲压或电弧切割制得。

反应器筒体3由碳钢板或不锈钢板卷焊制得。

锥形挡流圈4采用碳钢板或不锈钢板卷焊而成。

集气罩5采用碳钢板或不锈钢板焊接制作，先将碳钢板或不锈钢板卷焊成圆柱筒体，再在圆柱筒体底端焊接上圆形端盖。

推流器6的桨叶采用推进式搅拌器结构，桨叶由电动机驱动，桨叶为碳钢或不锈钢材质。

溢流槽7采用碳钢板或不锈钢板焊接制作，先将碳钢板或不锈钢板卷焊成圆柱筒体，再在圆柱筒体底端焊接上圆环形端盖。

锥形集渣器8采用碳钢板或不锈钢板卷焊获得，再焊接到导流筒9上端口处。

导流筒9采用碳钢或不锈钢管制得，或采用碳钢板或不锈钢板卷焊而成。

导流筒锥形导流器10、底板锥形导流器11采用碳钢板或不锈钢板卷焊而成。锥壁与水平面的夹角为30°至45°之间；导流筒锥形导流器10锥顶与导流筒9底部焊接。

加热保温层12采用夹套盘管，由碳钢板或不锈钢板、管制作；其换热面积约为反应器筒体3外表面积的十分之一。

生物燃气出气口13、出料口14、排泥口15由碳钢管或不锈钢管制作。

导流筒锥形导流器10和底板锥形导流器11之间形成环隙，构成扩散器。减少了沉渣的淤存范围。在环隙中，物料带动沉渣和活性污泥一起向上流动，实现了物料和活性污泥的充分接触与混合。

反应器筒体3与导流筒9所构成的空腔形成升流室。锥形挡流圈4与锥形集渣器8之间形成环隙，向上流动的物料在此分成两路，一路向反应器筒体3外流出，一路流向锥形集渣器8；起到将浮渣向锥形集渣器8集中的作用；锥形挡流圈4的高度略高于锥形集渣器8的高度，锥形挡流圈4与锥形集渣器8之间形成环隙，目的在于减小浮渣的面积，提高浮渣的收集程度。

锥形集渣器8内的料渣通过推流器6推送至导流筒9，并经导流筒锥形导流器10和底板锥形导流器11构成的扩散器向反应器底部四周分散流向升流室；物料在升流室向上流动。由于导流筒9的直径较小，所配置的推流器6直径也较小，因此推流器6的功率配置及消耗也很小。从而既解决了沉渣、浮渣、料液混合的问题，又降低了能耗。

本发明的工作过程如下：

物料(牛粪、猪粪等)由进料口1进入扩散器内，与导流筒9内经推流器6推流而下的物料混合后经扩散器排出流至升流室，并与升流室中预先放置的甲烷菌接触后按常规方式厌氧发酵产生沼气、沼液和沼渣，沼气与沼液、沼渣分离后进入集气罩5，最后通过生物燃气出气口13排出反应器；沼液、沼渣通过锥形挡流圈4与锥形集渣器8之间形成环隙后分成两路，一路通过锥形挡流圈4顶部后顺锥形挡流圈4外壁流下，进入溢流槽7，并最终通过出料口14排出反应器；一路流向锥形集渣器8，通过推流器6流入导流筒9、扩散器、升流室，形成循环；沉渣通过排泥口15定期排出。

厌氧反应器利用热水、烟道气、热油等加热介质通过加热保温层12实现反应器内部物料的加热和保温。

本发明所述高固物料为夹杂物大于3％的发酵产沼气物料，如牛粪、猪粪、鸡粪、水生植物及陆生植物秸秆、城市生活垃圾、城市生活污水处理厂剩余污泥等。

Claims (6)

1.一种立式厌氧反应器，由进料口(1)、反应器底板(2)、反应器筒体(3)、圆筒形集气罩(5)、出料口(14)、生物燃气出气口(13)、排泥口(15)、底板锥形导流器(11)、导流筒锥形导流器(10)、导流筒(9)、推流器(6)、锥形挡流圈(4)、锥形集渣器(8)、加热保温层(12)和圆筒形溢流槽(7)组成，其特征是所述反应器筒体(3)为立式圆柱筒体，在反应器筒体(3)的外壁上设有圆筒形溢流槽(7)，圆筒形溢流槽(7)外壁上设有出料口(14)，在反应器筒体(3)上方设有圆筒形集气罩(5)，圆筒形集气罩(5)的底端位于反应器筒体(3)与圆筒形溢流槽(7)的间隙处，且圆筒形集气罩(5)的上端为封闭结构，其上设有生物燃气出气口(13)；在反应器筒体(3)底端设有反应器底板(2)，反应器底板(2)底部连接有排泥口(15)，反应器底板(2)上方连接有底板锥形导流器(11)，底板锥形导流器(11)上方设有导流筒锥形导流器(10)，导流筒锥形导流器(10)的锥形顶端与导流筒(9)的底端相连；进料口(1)在反应器筒体(3)底部，进料口(1)顶端与底板锥形导流器(11)锥顶平齐。

2.根据权利要求1所述的一种立式厌氧反应器，其特征是所述圆筒形集气罩(5)上设有推流器(6)，推流器(6)的推流装置位于导流筒(9)端口处。

3.根据权利要求1所述的一种立式厌氧反应器，其特征是所述反应器筒体(3)上端口处设有锥形挡流圈(4)，锥形挡流圈(4)上端直径小于反应器筒体(3)直径，锥形挡流圈(4)的材质为碳钢或不锈钢。

4.根据权利要求1所述的一种立式厌氧反应器，其特征是所述导流筒(9)上端口处设有锥形集渣器(8)，锥形集渣器(8)上端直径大于导流筒(9)直径，锥形集渣器(8)的材质为碳钢或不锈钢。

5.根据权利要求1所述的一种立式厌氧反应器，其特征是所述反应器筒体(3)外侧设有加热保温层(12)，加热保温层(12)为夹套结构，材质为碳钢或不锈钢；其换热面积为反应器筒体(3)外表面积的十分之一至二分之一。

6.根据权利要求1所述的一种立式厌氧反应器，其特征是所述进料口(1)、反应器底板(2)、反应器筒体(3)、圆筒形集气罩(5)、圆筒形溢流槽(7)、导流筒(9)、导流筒锥形导流器(10)、底板锥形导流器(11)、生物燃气出气口(13)、出料口(14)和排泥口(15)的材质为碳钢或不锈钢。

Images