CN104450504A - 干发酵试验反应器 - Google Patents

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郑吉澍
龙翰威
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Abstract

本发明公开了一种干发酵试验反应器，包括发酵罐体，在发酵罐体的上端设有顶盖，发酵罐体包括外罐体和安装于外罐体内的内罐体，内罐体和外罐体之间有间隙，内罐体和外罐体之间的间隙为真空室，外罐体的外壁上包覆有一层保温棉，内罐体的底部沿径向设有过滤板，内罐体的底端设有沼液出口，该沼液出口通过管道与沼液罐相连，沼液罐放置在恒温加热装置上，沼液罐与顶盖上的压力平衡口和沼液进口相连，沼液进口与螺旋喷头相连。本发明通过过滤板和螺旋喷头的方式解决发酵试验中固液分离困难，管壁结垢以及喷头易堵的问题；通过压力平衡口与沼液罐连接，解决了产气量过大，沼液量增加，罐体内压力过大时的安全问题。

Description

干发酵试验反应器
技术领域
本发明涉及一种发酵反应器，特别涉及一种干发酵试验反应器。
背景技术
厌氧发酵技术分为湿法厌氧发酵和干法厌氧发酵两种。沼气干发酵是指以固体有机废物为原料，在无流动水的条件下进行沼气发酵的工艺，可以将传统的厌氧消化工艺中干物质含量由低于8％提高到25～30％左右。沼气干发酵技术可以有效的解决秸秆沼气发酵的技术难题。传统的秸秆发酵技术都是采用湿发酵技术，即将秸秆与人畜粪便、工业废水等有机物混合，在厌氧菌的作用下生成沼气。而秸秆干发酵技术与传统的发酵技术相比具有耗能低、不需要大量接种物、运行处理费用低、池容产气率高、不需要大量水、后续处理容易等优点。目前干发酵技术已经广泛应用于处理城市垃圾、禽畜粪便、农作物秸秆等方面，成为厌氧发酵技术的研究热点。
目前国内干发酵试验及相关专利主要采用两种方式，一种是将发酵原料与厌氧污泥混合，另一种是采用沼液喷淋的方式将发酵原料与厌氧菌接触。前者存在物料与微生物混合不均，产气率低的问题；后者发酵过程中滤液分离困难、喷头易堵，管壁结垢，影响了试验进度。同时干发酵试验的温度与湿发酵相比较难调控。
发明内容
针对现有的问题，本发明的目的在于提供一种发酵过程中滤液易分离，温度易控制的干发酵试验反应器。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种干发酵试验反应器，包括发酵罐体，在发酵罐体的上端设有顶盖(6)，其特征在于：所述发酵罐体包括外罐体(1)和安装于外罐体(1)内的内罐体(2)，所述内罐体(2)和外罐体(1)之间有间隙，所述内罐体(2)和外罐体(1)之间的间隙为真空室(3)，所述外罐体(1)的外壁上包覆有一层保温棉(10)，所述内罐体(2)的底部沿径向设有过滤板(4)，所述内罐体(2)的底端设有沼液出口(1a)，该沼液出口(1a)通过管道与沼液罐(5)相连，所述沼液罐(5)放置在恒温加热装置(8)上，所述沼液罐(5)与顶盖(6)上的压力平衡口(6a)和沼液进口(6b)相连，所述沼液进口(6b)与螺旋喷头(9)相连。
采用上述方案，物料堆放在过滤板上，过滤板下方为沼液室，发酵过程中，喷淋的沼液经过原料之间的间隙从过滤板漏到沼液室内，使得沼液与物料能充分接触，漏下的沼液再进入沼液罐，我们将沼液通过恒温加热装置加热后再喷淋到物料上，同时，通过真空保温和表层保温棉的保温，使得发酵过程中温度变化小，沼液的温度恒定，从而可以保证发酵罐内温度在试验设计所需的范围内。
通过过滤板将发酵区固体物料与沼液分离，同时，配合沼液罐的静止沉淀作用以及螺旋喷头的喷淋，可以实现固体物与沼液的有效分离，避免沼渣进入沼液中，解决了管道结垢和固体残渣导致的喷头堵塞现象。
在顶盖上设置压力平衡口，该压力平衡口与沼液罐相连，随着发酵过程的进行，沼液量增加，沼液罐内的沼液进入内罐体内，相当于形成一个水封安全装置，能有效保护罐体。同时当产气量增大时，沼液罐内产生的沼气也可以进入发酵室，并收集在储气袋中。
在上述技术方案中：在发酵罐体的底端设有底盖(7)，所述底盖(7)上设有过滤板支撑架(11)，所述过滤板(4)安装在过滤板支撑架(11)上。这样方便安装过滤板。
在上述技术方案中：所述顶盖(7)上还设有出气口(6c)和传感器插入口(6d)，所述出气口(6c)与储气袋(12)相连。采用储气袋储存沼气，在一定压力范围内可保证发酵罐、沼液罐以及储气袋三者压力平衡。
在上述方案中：所述真空室(3)设有与其相通的真空抽气口(3a)。这样方便抽放气。
在上述技术方案中：所述过滤板(4)上贴有尼龙网。贴尼龙网，使得过滤效果更好，避免渣进入沼液中。
在上述技术方案中：所述内罐体(2)包括第一内罐体(2-1)和第二内罐体(2-2)，第一内罐体(2-1)和第二内罐体(2-2)之间有间隙，所述出气口(6c)位于第一内罐体(2-1)和第二内罐体(2-2)之间，所述第一内罐体(2-1)的整个罐壁上分布有排气孔。这样，第一内罐体作为发酵室，其里面产生的沼气通过排气孔进入第一内罐体和第二内罐体之间，即使是罐底产生的不易排出的气体也可从侧面的排气孔顺利排出。
在上述技术方案中：所述顶盖(6)的中部设有进料筒(6e)，所述进料筒(6e)上设有盖板，所述沼液进口(6b)位于该盖板上，所述螺旋喷头(9)位于进料筒(6e)内，所述发酵罐体的下部设有出渣口(1b)，所述出渣口(1b)位于过滤板(4)上方。这样，干物料从顶盖上的进料筒进入，再从出渣口出来，可以实现连续进出料。
本发明的有益效果是：本发明通过过滤板和螺旋喷头的方式解决发酵试验中固液分离困难，管壁结垢以及喷头易堵的问题；采用沼液回流加热、真空保温和表层保温材料的方式解决干发酵过程中温度变化较大，影响实验温度调控的问题。通过压力平衡口与沼液罐连接，解决了产气量过大，沼液量增加，罐体内压力过大时的安全问题。
附图说明：
图1为本发明实施1的结构示意图；
图2为实施例2的结构示意图
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的描述：
实施例1
如图1所示：本发明的干发酵试验反应器由发酵罐体(外罐体1、内罐体2)、真空室3、过滤板4、沼液罐5、顶盖6、底盖7、恒温加热装置8、螺旋喷头9、保温棉10、过滤板支撑架11、储气袋12等部件组成。
发酵罐体由亚克力制成。发酵罐体由外罐体1和内罐体2组成，内罐体2放置在外罐体1内，内罐体2和外罐体1之间有间隙，内罐体2和外罐体1之间的间隙为真空室3，外罐体1上设有与真空室3相通的真空抽气口3a。外罐体1外覆盖有一层保温棉10。
发酵罐体的顶端设有顶盖6，顶盖6通过螺栓与发酵罐体紧密相连，顶盖6上设有压力平衡口6a、沼液进口6b、出气口6c和传感器插入口6d，压力平衡口6a、沼液进口6b、出气口6c和传感器插入口6d均位于内罐体2上端的顶盖6上。出气口6c与储气袋12相连。pH传感器或/和温度传感器13的探头从传感器插入口6d插入。
内罐体2的底部设有过滤板4，过滤板4上设有滤孔，过滤板4沿径向设置，发酵罐体的底端设有底盖7，底盖7也通过螺栓与发酵罐体紧密相连，底盖7上设有过滤板支撑架11，过滤板4通过支撑架11支撑在内罐体2内，过滤板4上方的内罐体2内为发酵室，过滤板4下方为沼液室，过滤板4上贴有一层100目的尼龙网，这样可以避免沼渣进入沼液中。
内罐体2的底端设有沼液出口1a，该沼液出口1a通过管道与沼液罐5相连，沼液罐5放置在恒温加热装置8上，恒温加热装置8对沼液进行恒温加热。沼液罐5与顶盖6上的压力平衡口6a和沼液进口6b相连，沼液罐5与沼液进口6b相连的管道上设有回流泵14，沼液进口6b与螺旋喷头9相连。螺旋喷头9固定在顶盖6的中心。压力平衡口6a与沼液罐5相连，解决了产气量过大，沼液量增加，罐体内压力过大时的安全问题。
使用时，物料堆放在过滤板4上，沼液从沼液进口6b、螺旋喷头9喷洒到物料上，经过物料间的间隙和过滤板4进入沼液室，实现沼液和物料的分离，同时过滤板4和尼龙网能避免沼渣进入沼液中，这样可以有效解决管道结垢和固体残渣导致喷头堵塞的问题。沼液进入沼液罐5进行恒温加热，使得沼液恒温喷入，同时，加上真空保温和保温棉10保温，可以保证罐体内的温度在试验设计的温度范围内。
实施例2
如图2所示，其它与实施例1相同，不同的是内罐体2包括第一内罐体2-1和第二内罐体2-2，第一内罐体2-1和第二内罐体2-2之间有间隙，出气口6c位于第一内罐体2-1和第二内罐体2-2之间，第一内罐体2-1的罐壁上分布有排气孔(图中未画出，就是第一内罐体2-1的罐壁上整个分布有排气孔)。这样，第一内罐体2-1作为发酵室，其里面产生的沼气通过排气孔进入第一内罐体2-1和第二内罐体2-2之间，再从出气口6c排出，即使是罐底产生的不易排出的气体也可从侧面的排气孔顺利排出。压力平衡口6a、传感器插入口6d均位于第一内罐体2-1上方，顶盖6的中部设有进料筒6e，进料筒6e上设有盖板，沼液进口6b位于该盖板上，螺旋喷头9位于进料筒6e内，发酵罐体的下部设有出渣口1b，出渣口1b位于过滤板4上方。这样，干物料从进料筒6e进入，从出渣口1b卸料，可以方便实现连续进出料。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种干发酵试验反应器，包括发酵罐体，在发酵罐体的上端设有顶盖(6)，其特征在于：所述发酵罐体包括外罐体(1)和安装于外罐体(1)内的内罐体(2)，所述内罐体(2)和外罐体(1)之间有间隙，所述内罐体(2)和外罐体(1)之间的间隙为真空室(3)，所述外罐体(1)的外壁上包覆有一层保温棉(10)，所述内罐体(2)的底部沿径向设有过滤板(4)，所述内罐体(2)的底端设有沼液出口(1a)，该沼液出口(1a)通过管道与沼液罐(5)相连，所述沼液罐(5)放置在恒温加热装置(8)上，所述沼液罐(5)与顶盖(6)上的压力平衡口(6a)和沼液进口(6b)相连，所述沼液进口(6b)与螺旋喷头(9)相连。
2.根据权利要求1所述干发酵试验反应器，其特征在于：在发酵罐体的底端设有底盖(7)，所述底盖(7)设有过滤板支撑架(11)，所述过滤板(4)安装在过滤板支撑架(11)上。
3.根据权利要求1所述干发酵试验反应器，其特征在于：所述顶盖(7)上还设有出气口(6c)和传感器插入口(6d)，所述出气口(6c)与储气袋(12)相连。
4.根据权利要求1所述干发酵试验反应器，其特征在于：所述真空室(3)设有与其相通的真空抽气口(3a)。
5.根据权利要求1-4任一项所述干发酵试验反应器，其特征在于：所述过滤板(4)上贴有尼龙网。
6.根据权利要求3所述干发酵试验反应器，其特征在于：所述内罐体(2)包括第一内罐体(2-1)和第二内罐体(2-2)，第一内罐体(2-1)和第二内罐体(2-2)之间有间隙，所述出气口(6c)位于第一内罐体(2-1)和第二内罐体(2-2)之间，所述第一内罐体(2-1)的整个罐壁上分布有排气孔。
7.根据权利要求6所述干发酵试验反应器，其特征在于：所述顶盖(6)的中部设有进料筒(6e)，所述进料筒(6e)上设有盖板，所述沼液进口(6b)位于该盖板上，所述螺旋喷头(9)位于进料筒(6e)内，所述发酵罐体的下部设有出渣口(1b)，所述出渣口(1b)位于过滤板(4)上方。
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