CN104893959B - 沼气发酵罐中的换热搅拌装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种沼气发酵罐中的换热搅拌装置，包括：至少一组换热管和由驱动装置驱动的中空的旋转中心管，旋转中心管横向支承于沼气发酵罐中，在旋转中心管中设置有密封件，密封件将旋转中心管分隔成互不连通的进水旋转中心管和出水旋转中心管，伸出沼气发酵罐外的进水旋转中心管通过第一旋转接头与进水管相连接，伸出沼气发酵罐外的出水旋转中心管通过第二旋转接头与出水管相连接；每组换热管设置与旋转中心管上，每组换热管的进水口均与进水旋转中心管相连通，每组换热管的出水口均与出水旋转中心管相连通。该沼气发酵罐中的换热搅拌装置既能将沼液搅拌均匀，又能使各换热管与沼液很好地进行换热。

Description

沼气发酵罐中的换热搅拌装置

技术领域

本发明涉及到沼气发酵设备技术领域，尤其涉及一种对沼气发酵罐中的沼液进行搅拌并对沼液进行加热或降温的换热搅拌装置。

背景技术

分批投料的沼气发酵罐，沼气发酵罐中的沼液常常自然沉淀分成四层，从上至下依次为浮渣层、上清液层、活性层和沉渣层，厌氧微生物活动较为旺盛的场所仅限于活性层，而其它各层或因可被利用进行厌氧发酵的有机物缺乏，或因条件不适宜微生物的生存，而使厌氧发酵难以在其它各层进行，因而位于其它各层的有机物就得不到充分利用，沼液的利用不理想。此外，在厌氧发酵的过程中，需要对沼气发酵罐中的沼液进行降温或加热从而使沼液温度满足厌氧微生物的不断新陈代谢和生殖繁殖，目前常采用的方法是在沼气发酵罐的罐底及罐壁四周设置换热管，通过换热管对沼气发酵罐中的沼液进行加热，但是由于沼液的导热性能较差，这样就会导致位于沼气发酵罐中部的沼液与位于换热管附近的沼液的存在较大的温差，因而换热管与沼液的换热效果不是很理想；另外，由于沼液的导热性能较差，而换热管又只设置在沼气发酵罐的罐底及罐壁，这样发酵罐的形状和大小就受到了限制。除此之外，由于沼液的黏度较高，在长期厌氧发酵过程中，换热管的管壁容易结垢，这样会进一步降低换热管与沼液的换热效果，从而影响沼气产率。

发明内容

本发明所需解决的技术问题是：提供一种具有搅拌功能、且能使换热管与沼液换热均匀的沼气发酵罐中的换热搅拌装置。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：所述的沼气发酵罐中的换热搅拌装置，包括：至少一组换热管和由驱动装置驱动转动的中空的旋转中心管，旋转中心管通过设置于沼气发酵罐两侧罐壁上的轴承横向支承于沼气发酵罐中，且其两端分别穿过沼气发酵罐两侧罐壁上的通孔后伸出沼气发酵罐外；在旋转中心管中设置有密封件，密封件将旋转中心管分隔成互不连通的进水旋转中心管和出水旋转中心管，伸出沼气发酵罐外的进水旋转中心管通过第一旋转接头与进水管相连接，伸出沼气发酵罐外的出水旋转中心管通过第二旋转接头与出水管相连接；每组换热管均设置于旋转中心管上，每组换热管的进水口均与进水旋转中心管相连通，每组换热管的出水口均与出水旋转中心管相连通，从进水管进入的带一定温度的水流通过第一旋转接头、进水旋转中心管进入各组换热管，而后通过出水旋转中心管、第二旋转接头后从出水管输出。

进一步地，前述的沼气发酵罐中的换热搅拌装置，其中，所述的密封件为设置于旋转中心管中部的盲板，盲板将旋转中心管分隔成互不连通的进水旋转中心管和出水旋转中心管。

进一步地，前述的沼气发酵罐中的换热搅拌装置，其中，在各组换热管与旋转中心管之间还固定设置有若干固定圆盘。

进一步地，前述的沼气发酵罐中的换热搅拌装置，其中，每组换热管均由二个循环换热管组成，每个循环换热管均包括与进水旋转中心管连通的进水管道、与出水旋转中心管连通的出水管道以及连接进水管道和出水管道的循环管道，所述的循环管道由若干横向设置的U形管首尾连接构成，进水管道、循环管道和出水管道构成位于同一平面的循环换热管，二个循环换热管对称设置于旋转中心管两侧，且二个对称设置的循环换热管与旋转中心管位于同一平面内。

进一步地，前述的沼气发酵罐中的换热搅拌装置，其中，设置于沼气发酵罐外侧的驱动电机，驱动电机的输出端通过减速机与传动装置相连接，传动装置的输出端与进水旋转中心管或出水旋转中心管相连接，驱动电机通过减速机、传动装置能驱动旋转中心管转动。

进一步地，前述的沼气发酵罐中的换热搅拌装置，其中，所述的传动装置为链传动，链传动的主动链轮与减速机的输出端相连接，链传动的从动链轮与进水旋转中心管或出水旋转中心管相连接。

进一步地，前述的沼气发酵罐中的换热搅拌装置，其中，所述的旋转中心管及各组换热管均设置于处于分层状态中的沼液的活性层中。

进一步地，前述的沼气发酵罐中的换热搅拌装置，其中，在进水旋转中心管与沼气发酵罐的罐壁上的通孔之间以及出水旋转中心管与沼气发酵罐的罐壁上的通孔之间设置有密封装置，密封装置能防止沼液从进水旋转中心管与沼气发酵罐的罐壁上的通孔之间以及出水旋转中心管与沼气发酵罐的罐壁上的通孔之间的间隙向外泄出。

进一步地，前述的沼气发酵罐中的换热搅拌装置，其中，所述的密封装置为机械密封环，机械密封环分别设置于出水旋转中心管与沼气发酵罐的罐壁上的通孔之间以及进水旋转中心管与沼气发酵罐的罐壁上的通孔之间。

将本发明所述的换热搅拌装置设置于沼气发酵罐中沼液的活性层中，通过驱动装置驱动旋转中心管带动各组换热管对沼液进行搅拌，打破沼液的分层现象，将浮渣层、上清液层和活性层中的沼液混匀，让适合厌氧微生物的生存环境扩大到沉渣层上方的所有沼液中，提高了沼液的利用率。

本发明的有益效果是：一、设置于活性层中的换热搅拌装置工作时能打破沼液的分层现象，从而将沼液的活性层、上清液层和浮渣层搅拌混匀，让适合厌氧微生物的生存环境扩大到沉渣层上方的所有沼液中，同时对沼液进行搅拌还能促进沼气与沼液的分离；二、另外换热管在对沼液进行搅拌的同时还能对沼液进行间接换热，这样就能使沼气发酵罐1中的沼液各处温度分布均一，有效改善换热管与沼液的换热效果；三、此外，换热管在搅拌换热过程中与沼液一直处于相对运动状态，因而在换热管的管壁不易出现结垢现象，这样就保障了换热管与沼液的换热效果，保证厌氧发酵的稳定性，从而大大提高了沼气生产率；在实际使用过程中可以根据沼气发酵罐的形状和大小以及沼液所需能量相应增加多组换热管以增大换热管与沼液的换热面积，沼气发酵罐的形状和大小基本不受限制。

附图说明

图1是本发明所述的沼气发酵罐中的换热搅拌装置的结构示意图。

图2是图1中旋转中心管与换热管的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及优选实施例对本发明所述的技术方案作进一步详细的说明。

如图1和图2所示，本实施例所述的沼气发酵罐中的换热搅拌装置，包括：至少一组换热管6和由驱动装置驱动转动的中空的旋转中心管2，旋转中心管2通过设置于沼气发酵罐1两侧罐壁上的轴承横向支承于沼气发酵罐1中，且其两端分别穿过沼气发酵罐1两侧罐壁上的通孔后伸出沼气发酵罐1外，用于支承旋转中心管2的轴承可采用滚动轴承53。在旋转中心管2中设置有密封件，本实施例中采用的密封件为盲板51，盲板51设置于旋转中心管中部，盲板51将旋转中心管2分隔成互不连通的进水旋转中心管21和出水旋转中心管22，伸出沼气发酵罐1外的进水旋转中心管21通过第一旋转接头71与进水管81相连接，伸出沼气发酵罐1外的出水旋转中心管22通过第二旋转接头72与出水管82相连接；本实施例中，在进水旋转中心管21与沼气发酵罐1的罐壁上的通孔之间以及出水旋转中心管22与沼气发酵罐1的罐壁上的通孔之间设置有密封装置，密封装置能防止沼液10从进水旋转中心管21与沼气发酵罐1的罐壁上的通孔之间以及出水旋转中心管22与沼气发酵罐1的罐壁上的通孔之间的间隙向外泄出。本实施例中所述的密封装置为机械密封环54，机械密封环54分别设置于出水旋转中心管22与沼气发酵罐1的罐壁上的通孔之间以及进水旋转中心管21与沼气发酵罐1的罐壁上的通孔之间。所述的每组换热管6均设置在旋转中心管2上，每组换热管6的进水口均与进水旋转中心管21相连通，每组换热管6的出水口均与出水旋转中心管22相连通，从进水管81进入的带一定温度的水流通过第一旋转接头71、进水旋转中心管21进入各组换热管6，而后通过出水旋转中心管22、第二旋转接头72从出水管82输出。在实际使用过程中，可以根据沼气发酵罐1的形状及大小以及沼液所需能量，增加多组换热管6以增大换热管6与沼液的换热面积，当在旋转中心管2上设置有二组以上的换热管6时，可以将每组换热管6对称分布于旋转中心管外围圆周方向，这样能够使各组换热管6与沼液10更好地、更加充分地换热，从而使沼气发酵罐1中各处沼液10的温度基本维持一致，促进沼液中的厌氧微生物不断新陈代谢和生殖繁殖，大大提高了厌氧发酵的沼气生产率。本实施例中在各组换热管6与旋转中心管2之间还固定设置有若干固定圆盘52，固定圆盘52用于支撑各组换热管6，从而巩固各组换热管6与旋转中心管2之间的连接强度，使各组换热管6与旋转中心管2在转动过程中依然保持良好的连接性能。

本实施例中，如图2所示，每组换热管6均由二个循环换热管组成，每个循环换热管均包括与进水旋转中心管21连通的进水管道61、与出水旋转中心管22连通的出水管道62以及连接进水管道61和出水管道62的循环管道63，所述的循环管道63由若干横向设置的U形管首尾连接构成，进水管道61、循环管道63和出水管道62构成位于同一平面的循环换热管，二个循环换热管对称设置于旋转中心管2的两侧，且二个对称设置的循环换热管与旋转中心管2位于同一平面内。

如图1所示，本实施例中所述的驱动装置包括：设置于沼气发酵罐1外侧的驱动电机9，驱动电机9的输出端通过减速机91与传动装置相连接，传动装置的输出端与进水旋转中心管21相连接，在实际使用过程中，传动装置的输出端也可以与出水旋转中心管22相连接，驱动电机9通过减速机91、传动装置能驱动旋转中心管2转动，从而带动各组换热管6将沼液10混匀。本实施例中所述的传动装置为链传动，链传动的主动链轮92与减速机91的输出端相连接，链传动的从动链轮93与进水旋转中心管21相连接，在实际使用过程中也可以采用其他形式的传动装置，如带传动等。

将本发明所述的换热搅拌装置设置于沼气发酵罐1中沼液的活性层中，工作时，通过驱动电机9驱动旋转中心管2带动各组换热管6转动，打破沼液10的分层现象，将浮渣层、上清液层和活性层中的沼液10混匀，让适合厌氧微生物的生存环境扩大到沉渣层上方的所有沼液中，提高沼液10的利用率。

本发明的有益效果是：一、设置于活性层中的换热搅拌装置工作时能打破沼液10的分层现象，从而将沼液10的活性层、上清液层和浮渣层搅拌混匀，让适合厌氧微生物的生存环境扩大到沉渣层上方的所有沼液中，而若将换热搅拌装置设置于沼液10的其它层则难以获得该技术效果，同时对沼液10进行搅拌还能促进沼气与沼液10的分离；二、另外换热管6在对沼液10进行搅拌的同时还能对沼液10进行间接换热，这样就能使沼气发酵罐1中的沼液各处温度分布均一，有效改善换热管6与沼液10的换热效果；三、此外，换热管6在搅拌换热过程中与沼液10一直处于相对运动状态，因而在换热管6的管壁不易出现结垢现象，这样就保障了换热管6与沼液10的换热效果，保证厌氧发酵的稳定性，从而大大提高了沼气生产率；在实际使用过程中可以根据沼气发酵罐1的形状和大小以及沼液10所需能量相应增加多组换热管6以增大换热管6与沼液10的换热面积，沼气发酵罐1的形状和大小基本不受限制。

Claims (7)

1.沼气发酵罐中的换热搅拌装置，包括：至少一组换热管，其特征在于：还包括：由驱动装置驱动转动的中空的旋转中心管，旋转中心管通过设置于沼气发酵罐两侧罐壁上的轴承横向支承于沼气发酵罐中，且其两端分别穿过沼气发酵罐两侧罐壁上的通孔后伸出沼气发酵罐外；所述的旋转中心管及各组换热管均设置于处于分层状态中的沼液的活性层中；每组换热管均由二个循环换热管组成，每个循环换热管均包括与进水旋转中心管连通的进水管道、与出水旋转中心管连通的出水管道以及连接进水管道和出水管道的循环管道，所述的循环管道由若干横向设置的U形管首尾连接构成，进水管道、循环管道和出水管道构成位于同一平面的循环换热管，二个循环换热管对称设置于旋转中心管两侧，且二个对称设置的循环换热管与旋转中心管位于同一平面内；在旋转中心管中设置有密封件，密封件将旋转中心管分隔成互不连通的进水旋转中心管和出水旋转中心管，伸出沼气发酵罐外的进水旋转中心管通过第一旋转接头与进水管相连接，伸出沼气发酵罐外的出水旋转中心管通过第二旋转接头与出水管相连接；每组换热管均设置于旋转中心管上，每组换热管的进水口均与进水旋转中心管相连通，每组换热管的出水口均与出水旋转中心管相连通，从进水管进入的水流通过第一旋转接头、进水旋转中心管进入各组换热管，而后通过出水旋转中心管、第二旋转接头后从出水管输出。

2.按照权利要求1所述的沼气发酵罐中的换热搅拌装置，其特征在于：所述的密封件为设置于旋转中心管中部的盲板，盲板将旋转中心管分隔成互不连通的进水旋转中心管和出水旋转中心管。

3.按照权利要求1所述的沼气发酵罐中的换热搅拌装置，其特征在于：在各组换热管与旋转中心管之间还固定设置有若干固定圆盘。

4.按照权利要求1所述的沼气发酵罐中的换热搅拌装置，其特征在于：所述的驱动装置包括：设置于沼气发酵罐外侧的驱动电机，驱动电机的输出端通过减速机与传动装置相连接，传动装置的输出端与进水旋转中心管或出水旋转中心管相连接，驱动电机通过减速机、传动装置能驱动旋转中心管转动。

5.按照权利要求4所述的沼气发酵罐中的换热搅拌装置，其特征在于：所述的传动装置为链传动，链传动的主动链轮与减速机的输出端相连接，链传动的从动链轮与进水旋转中心管或出水旋转中心管相连接。

6.按照权利要求1、2、3或4所述的沼气发酵罐中的换热搅拌装置，其特征在于：在进水旋转中心管与沼气发酵罐的罐壁上的通孔之间以及出水旋转中心管与沼气发酵罐的罐壁上的通孔之间设置有密封装置，密封装置能防止沼液从进水旋转中心管与沼气发酵罐的罐壁上的通孔之间以及出水旋转中心管与沼气发酵罐的罐壁上的通孔之间的间隙向外泄出。

7.按照权利要求6所述的沼气发酵罐中的换热搅拌装置，其特征在于：所述的密封装置为机械密封环，机械密封环分别设置于出水旋转中心管与沼气发酵罐的罐壁上的通孔之间以及进水旋转中心管与沼气发酵罐的罐壁上的通孔之间。