CN102643739A - 一种干法厌氧发酵装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种干法厌氧发酵装置，包括发酵罐、第一支架、搅拌轴、电机、联轴器、搅拌臂和搅拌桨叶，第一支架设置在发酵罐的外侧，电机放置在第一支架上，发酵罐上开有搅拌轴孔，搅拌轴穿过搅拌轴孔连接到联轴器上，联轴器连接到电机上，搅拌臂的一端连接在搅拌轴上，另一端设置有搅拌桨叶。搅拌轴平均分布在发酵罐的内壁横截面上，搅拌轴与发酵罐径向成顺时针或逆时针15度至45度的偏转。本发明物料处理率高，发酵效果好，避免了物料因搅拌均匀度差造成的局部酸化现象和加温传热效果差的问题，同时解决上层浮渣、防止结壳等问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种干法厌氧发酵装置。
背景技术
厌氧发酵分为干法和湿法两种工艺技术。
湿法发酵工艺方法：物料含固率通常小于10％，因其发酵工艺技术比较成熟，物料流动性好，便于搅拌均匀；故广泛采用。但其物料含水量大，加温能耗高、与采用干法发酵的工艺相比需要更大容量的发酵罐，致使工程投资相应加大。而且，湿法发酵工艺方法的水耗和能耗大，发酵后产物量多，下游进行脱水及水处理工艺负担重，而且因为能源消耗高带来的运行成本也会提高。
干法发酵工艺方法：物料含固率相对较高，含固率一般可达15-40％，处理等同物料干物质，干法发酵工艺明显比湿法发酵工艺所需的罐体容积小，并且可以大量节约能耗和水资源消耗，并使得下游处理工艺的负担大大减轻，从而提高物料处理率及处理量。对于原本被发酵物料含水率较低的情况有很重要的意义；与湿法发酵工艺相比处理等量干物质可有效减少发酵罐容积及发酵后产物处理的工艺负担。但目前干法发酵工艺方法在现有的技术条件下，存在的问题有：对含固率且粘度大的物料，物料搅拌难度大，易造成局部酸化现象，物料加温传热差的问题。此外，发酵过程中物料液面易出现结壳导致无法产气。致使干法发酵工艺在应用推广中受到了限制。
发明内容
本发明提供了一种干法厌氧发酵装置，解决了干法发酵工艺过程中物料搅拌难度大、物料结壳问题及其发酵物加温传热效果差等缺点，还提高了发酵工艺的效率，节约了发酵过程的能耗。
技术内容如下：
一种干法厌氧发酵装置，包括发酵罐和第一支架，所述第一支架设置在所述发酵罐的外侧，其特征在于，还包括：搅拌轴、电机、联轴器、搅拌臂和搅拌桨叶，所述电机放置在所述第一支架上，所述发酵罐上开有搅拌轴孔，所述搅拌轴穿过所述搅拌轴孔连接到联轴器上，所述联轴器连接到所述电机上，所述搅拌臂的一端连接在所述搅拌轴上，另一端设置有所述搅拌桨叶。
进一步，还包括有第二支架和第三支架，所述第二支架和第三支架放置在所述发酵罐底部的上表面，所述搅拌轴的端部放置在所述第二支架上，所述第三支架放置在所述搅拌轴的中部，所述第二支架和所述第三支架的端部上分别设置有第二支架轴承和第三支架轴承，所述搅拌轴孔中设置有发酵罐轴承，所述搅拌轴依次穿过所述第二支架轴承、所述第三支架轴承和所述发酵罐轴承与所述联轴器相连接。
进一步，所述搅拌轴平均分布在所述发酵罐的内壁横截面上。
进一步，所述搅拌轴与所述发酵罐径向成顺时针或逆时针15度至45度的偏转。
进一步，所述搅拌轴的数量为2至4个。
进一步，所述搅拌臂等间距的设置在所述搅拌轴的侧壁上，所述搅拌臂在所述搅拌轴截面的夹角角度为90度至120度。
进一步，所述搅拌臂的数量为3至4个。
进一步，所述搅拌桨叶与所述搅拌轴轴截面的偏转角度为10度至70度。
进一步，所述电机为减速电机，接有变频调速装置。
进一步，所述发酵罐的外壁处还设置有隔热保温材料，所述发酵罐的内壁处还设置有加热盘管，所述发酵罐的罐体上还设置有进料口和出料口。
技术效果如下：
1、本发明物料处理率高，发酵效果好，效率高，单位容积日产气量可大于1.5，独特的搅拌系统充分混合物料，避免了物料因搅拌均匀度差造成的局部酸化现象和加温传热效果差的问题，同时解决上层浮渣、防止结壳等问题。搅拌效率高，能耗低。
2、本发明结构简单、制作工艺简便，造价低廉，运行可靠，维修维护基本上在发酵罐外，减少了清罐大修的情况。可以根据实际情况选择不同种类的搅拌轴和搅拌臂，易于推广。
3、本发明装置采用动态进出料连续发酵。进料采用上部进料，螺旋输送，出料口采用上部溢流。在规定容积液面位置后，进出料孔上部均略低于液面。罐体下方设置进人口，供清罐检修、施工安装使用。
4、本发明节能环保，无论是搅拌和加温能耗都更低，工艺过程无其他二次污染。
5、本发明可处理含固率在10％至35％的物料，有更好的发酵处理效果。
6、本发明采用间歇式搅拌，可以在更短时间内将物料搅拌均匀，降低了搅拌系统的能耗，有效提高干法发酵时的物料均匀度，避免出现局部“酸化”现象，解决了传热差的问题及避免了浮渣的形成和液面结壳。
7、本发明因其采用结构和工艺较为成熟，故其具有维护量低、使用寿命长等特点。
附图说明
图1是本发明中干法厌氧发酵装置的剖面结构示意图；
图2是本发明中干法厌氧发酵装置的双搅拌轴的结构示意图；
图3是本发明中干法厌氧发酵装置的三搅拌轴的结构示意图；
图4是本发明中干法厌氧发酵装置的四搅拌轴的结构示意图；
图5是本发明中干法厌氧发酵装置的三搅拌臂的结构示意图；
图6是本发明中干法厌氧发酵装置的四搅拌臂的结构示意图；
图7是本发明中干法厌氧发酵装置的搅拌轴与搅拌桨叶的局部放大图；
图8是本发明中干法厌氧发酵装置的搅拌轴的偏转角度示意图。
具体实施方式
下面参考附图和优选实施例，对本发明的技术方案做详细描述。
如图1所示，是本发明中干法厌氧发酵装置的剖面结构示意图。本发明包括：发酵罐101、搅拌轴102、第一支架103和电机104。发酵罐101的结构为圆柱体罐体，发酵罐101上开有搅拌轴孔，发酵罐101底部的上表面设置有第二支架105。搅拌轴102的一端部设置在第二支架105的上部，另一端部穿过搅拌轴孔。搅拌轴102露出在发酵罐101外的一端部上设置有联轴器106。发酵罐101的外侧还安装有第一支架103，电机104放置在第一支架103上，电机轴107的一端在电机104中，另一端设置在联轴器106中。搅拌轴102上还设置有搅拌臂108，搅拌臂108的一端部设置在搅拌轴102上，另一端部设置有搅拌桨叶109。若搅拌轴102长度过长而导致搅拌轴102转动不稳及跳动时，还可以在第二支架105到发酵罐101内壁之间设置有第三支架110，第三支架110和第二支架105一起支撑超长的搅拌轴102的作用。为了更好的带动搅拌轴102运转，在第二支架105和第三支架110的端部上分别设置有第二支架轴承111和第三支架轴承112，在发酵罐101的搅拌轴孔中设置有发酵罐轴承113，搅拌轴102依次穿过第二支架轴承111、第三支架轴承112和发酵罐轴承113与联轴器106相连接。
发酵罐101可采用水泥或金属材料制作而成，发酵罐101外部可采用10-20cm厚的隔热保温材料903安装于罐体外壁，隔热保温材料903用于保证发酵罐101罐内温度稳定。隔热保温材料903最外部用彩钢板或其它同类材料覆盖保护。发酵罐101罐内壁安装有加热盘管904，用于将物料温度控制在适宜的发酵温度，此加温工艺可采用余热利用方式，避免使用过多的能源。在发酵罐101的侧壁底部，还有设置维护口905，用于安装维护干法厌氧发酵装置。发酵罐101的侧壁上还开有进料口901和出料口902用于进出物料。进料采用上部螺旋输送至进料口901处，出料口902采用上部溢流。在规定容积液面位置后，进料口901和出料口902均略低于液面。
本发明选用的电机104为减速电机，接有变频调速装置，除可对搅拌轴102进行转速和旋转方向的灵活调整以外，还可有效的保护搅拌设备，避免搅拌装置启动时的大电流冲击造成能源的浪费及对设备的损坏，并可通过预留相关控制接口达到自动化控制的功能，通过安装各类相关采集传感装置等组成一套高精度的自动化控制系统，以此来更加有效地控制物料的均质时间，提高发酵效率并可有效解决发酵过程中的局部酸化现象的发生。
如图2所示，是本发明中干法厌氧发酵装置的双搅拌轴的结构示意图。其中搅拌轴102的数量为两个，搅拌轴102布置在发酵罐101的内壁横截面上，搅拌轴102在发酵罐101内壁的端点在发酵罐101的轴截面上按两等分布置。搅拌轴与发酵罐径向成顺时针或逆时针15度至45度的偏转。
如图3所示，是本发明中干法厌氧发酵装置的三搅拌轴的结构示意图。其中搅拌轴102的数量为三个，搅拌轴102布置在发酵罐101的内壁横截面上，搅拌轴102在发酵罐101内壁的端点在发酵罐101的轴截面上按三等分布置。搅拌轴与发酵罐径向成顺时针或逆时针15度至45度的偏转。
如图4所示，是本发明中干法厌氧发酵装置的四搅拌轴的结构示意图。其中搅拌轴102的数量为四个，搅拌轴102布置在发酵罐101的内壁横截面上，搅拌轴102在发酵罐101内壁的端点在发酵罐101轴截面上按四等分布置。搅拌轴与发酵罐径向成顺时针或逆时针15度至45度的偏转。
如图5所示，是本发明中干法厌氧发酵装置的三搅拌臂的结构示意图。搅拌臂108等间距的设置在搅拌轴102的侧壁上，搅拌臂108的数量为3个，搅拌臂108在搅拌轴102截面的夹角角度为120度。
如图6所示，是本发明中干法厌氧发酵装置的四搅拌臂的结构示意图。搅拌臂108等间距的设置在搅拌轴102的侧壁上，搅拌臂108的数量为4个，搅拌臂108在搅拌轴102截面的夹角角度为90度。
如图7所示，是本发明中干法厌氧发酵装置的搅拌轴与搅拌桨叶的局部放大图。搅拌桨叶109与搅拌轴102轴截面的偏转角度为10度至70度。
物料搅拌工作时，搅拌臂108和搅拌桨叶109总长度以搅拌桨叶109能超过物料液位为准，达到破除物料结壳的目的。
如图8所示，是本发明中干法厌氧发酵装置的搅拌轴的偏转角度示意图。搅拌轴102为了适应不同的物料特性，可以在设计前设定有不同的搅拌轴偏转角度。进一步来说，搅拌轴与发酵罐径向成顺时针或逆时针15度至45度的偏转。
Claims (10)
1.一种干法厌氧发酵装置，包括发酵罐和第一支架，所述第一支架设置在所述发酵罐的外侧，其特征在于，还包括：搅拌轴、电机、联轴器、搅拌臂和搅拌桨叶，所述电机放置在所述第一支架上，所述发酵罐上开有搅拌轴孔，所述搅拌轴穿过所述搅拌轴孔连接到联轴器上，所述联轴器连接到所述电机上，所述搅拌臂的一端连接在所述搅拌轴上，另一端设置有所述搅拌桨叶。
2.如权利要求1所述的一种干法厌氧发酵装置，其特征在于，还包括有第二支架和第三支架，所述第二支架和第三支架放置在所述发酵罐底部的上表面，所述搅拌轴的端部放置在所述第二支架上，所述第三支架放置在所述搅拌轴的中部，所述第二支架和所述第三支架的端部上分别设置有第二支架轴承和第三支架轴承，所述搅拌轴孔中设置有发酵罐轴承，所述搅拌轴依次穿过所述第二支架轴承、所述第三支架轴承和所述发酵罐轴承与所述联轴器相连接。
3.如权利要求1所述的一种干法厌氧发酵装置，其特征在于：所述搅拌轴平均分布在所述发酵罐的内壁横截面上。
4.如权利要求1所述的一种干法厌氧发酵装置，其特征在于：所述搅拌轴与所述发酵罐径向成顺时针或逆时针15度至45度的偏转。
5.如权利要求1、3或4所述的一种干法厌氧发酵装置，其特征在于：所述搅拌轴的数量为2至4个。
6.如权利要求1所述的一种干法厌氧发酵装置，其特征在于：所述搅拌臂等间距的设置在所述搅拌轴的侧壁上，所述搅拌臂在所述搅拌轴截面的夹角角度为90度至120度。
7.如权利要求1或6所述的一种干法厌氧发酵装置，其特征在于：所述搅拌臂的数量为3至4个。
8.如权利要求1所述的一种干法厌氧发酵装置，其特征在于：所述搅拌桨叶与所述搅拌轴轴截面的偏转角度为10度至70度。
9.如权利要求1所述的一种干法厌氧发酵装置，其特征在于：所述电机为减速电机，接有变频调速装置。
10.如权利要求1所述的一种干法厌氧发酵装置，其特征在于：所述发酵罐的外壁处还设置有隔热保温材料，所述发酵罐的内壁处还设置有加热盘管，所述发酵罐的罐体上还设置有进料口和出料口。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130605 |