CN105331520B - 一体式气水分离保护器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及沼气工程中厌氧发酵反应器的正负压保护及气水分离装置，具体地说是一种一体式气水分离保护器，筒体的下部与厌氧发酵罐相连通，上部与安装有排气管的盖板连接，排气管的下端位于筒体内、并连通有水封槽；冷凝底板安装在筒体内，冷凝底板中间开有中心孔，且与水封槽之间留有供带有水蒸气的沼气通过的空隙，冷凝底板上表面及盖板下表面分别设有延长带有水蒸气的沼气停留时间的折流筒；排气管及水封槽均与大气相通。本发明将正负压保护功能与气体冷凝集于一体，避免厌氧发酵反应受罐体内压力变化的影响，保证厌氧发酵正常运行；同时也避免在寒冷地区带有水汽的沼气因水汽冷凝、结冰，冻坏管道，降低维修成本。

Description

一体式气水分离保护器

技术领域

本发明涉及沼气工程中压氧发酵反应器的正负压保护及气水分离装置，具体地说是一种一体式气水分离保护器。

背景技术

近年来，厌氧发酵生产沼气技术由于能回收利用能源和能有效解决畜禽养殖等污染问题备受国内外学者的广泛研究。厌氧发酵反应器在正常运行过程中，受进出料、外界气温变化以及用气系统波动的影响，反应器内压力经常波动，为防止压力波动造成罐体失稳或涨裂，必须设置正压和负压保护装置。发酵产生的沼气带有水蒸汽，在寒冷地区容易在管道冷凝、结冰，导致管道冻裂。为了避免这种现象的出现和降低维修成本，在厌氧发酵反应器的出气口很有必要设置气水分离装置。目前采用的正压和负压保护装置与气水分离器都是独立的，存在投资高和管理繁锁的弊端；存在占地面积大，低温环境结冻问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种一体式气水分离保护器。该一体式气水分离保护器将正、负压保护功能和气体冷凝集于一体，避免传统正、负压保护器以及气水分离器因独立而造成的投资增加、管理繁琐、占地面积大、输气管道易冻裂的弊端，对厌氧发酵罐体及管道的保护有效可靠，适用于大型气水分离保护装置。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括排气管、盖板、筒体、水封槽及冷凝底板，其中筒体的下部与厌氧发酵罐相连通，上部与安装有排气管的盖板连接，所述排气管的下端位于筒体内、并连通有所述水封槽；所述冷凝底板安装在筒体内，冷凝底板中间开有中心孔，且与所述水封槽之间留有供带有水蒸气的沼气通过的空隙，所述冷凝底板上表面及所述盖板下表面分别设有延长带有水蒸气的沼气停留时间的折流筒；所述厌氧发酵罐内带有水蒸气的沼气由筒体下部进入，并由冷凝底板与水封槽之间所述空隙通过，冷凝下来的水沿所述冷凝底板由冷凝底板与水封槽之间所述空隙流入厌氧发酵罐，沼气通过安装在筒体上的排气口排出；所述排气管及水封槽均与大气相通；

其中：所述冷凝底板为圆环状、由外至内向下倾斜，该冷凝底板的外边缘与筒体的内壁连接，所述冷凝底板中间孔的边缘向上弯折形成溢流堰，该溢流堰与冷凝底板中间孔轴向中心线平行；所述盖板的下表面安装有第一折流筒，冷凝底板的上表面安装有第二折流筒，所述第一折流筒的下端与冷凝底板之间以及所述第二折流筒的上端与盖板之间均留有供带有水蒸气的沼气通过的空间；所述第二折流筒的下端沿周向均布有多个供冷凝下来的水通过的通孔；所述第一折流筒与第二折流筒相平行，第一折流筒位于第二折流筒的外侧，且该第一、二折流筒的轴向中心线与所述排气管、冷凝底板中心孔、水封槽及筒体的轴向中心线共线；

所述水封槽内放有水位高于排气管下端的水，该水封槽内的空腔通过水封槽内的水与所述排气管内的空腔分隔开；所述筒体的上部为圆柱体，下部为圆锥体，并在所述圆锥体的底部开有与所述厌氧发酵罐相连通的进气口；所述筒体的顶端设有与所述盖板相连接的筒体法兰，所述排气口位于筒体法兰的下方，沿径向设置在筒体上；所述筒体的底端设有与厌氧发酵罐相连接的连接法兰；

所述排气管的上端位于盖板的上方，并设有防雨罩；所述排气管分为上下两段，通过位于所述筒体内的膨胀节相连接。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明将正负压保护功能与气体冷凝集于一体，避免厌氧发酵反应受罐体内压力变化的影响，保证厌氧发酵正常运行；同时也避免在寒冷地区带有水汽的沼气因水汽冷凝、结冰，冻坏管道，降低维修成本。

2.本发明在盖板及冷凝底板上分别焊接了第一折流筒、第二折流筒，两个折流筒形成的循环空腔使气体停留时间变长，换热面积增加，从而使水汽冷凝析出，达到沼气与水蒸气分离的目的。

3.本发明的排气管及水封槽均与大气相通，水封槽内放有没过排气管下端的水，采用封闭水将水封槽的空腔与排气管的空腔分隔开，由于水具有流动性，由水封槽和排空管的液位压差为被保护的容器提供了保护压力。

4.本发明筒体的上部为圆柱形，下部为圆锥形，圆柱形结构保证了布气均匀，稳定了气体流态；圆锥形结构保证冷凝下来的水快速加到厌氧发酵罐内。

附图说明

图1为本发明的内部结构示意图；

图2为图1的A—A剖视图；

其中：1为防雨罩，2为排气管，3为盖板，4为筒体法兰，5为筒体，6为水封槽，7为连接法兰，8为第一折流筒，9为排气口，10为冷凝底板，11为第二折流筒，12为厌氧发酵罐，13为进气口，14为溢流堰，15为通孔，16为膨胀节。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1、图2所示，本发明包括防雨罩1、排气管2、盖板3、筒体5、水封槽6及冷凝底板10，其中筒体5的上部为圆柱体，下部为圆锥体，并在圆锥体的外表面固接有与厌氧发酵罐12相连的连接法兰7。筒体5的顶端固接有用于连接的筒体法兰4，底端开有插入厌氧发酵罐12内、并与厌氧发酵罐12相连通的进气口13，厌氧发酵罐12内产生带有水蒸气的沼气通过该进气口13进入筒体5内。

盖板3为圆形，中间固接有排气管2。盖板3与筒体法兰4相连接，排气管2的上端位于盖板3的上方、并设有防雨罩1，排气管2的下端位于筒体5内、并焊接有水封槽6，该水封槽6与排气管2相连通。在筒体法兰4下方的筒体5上，沿径向设有排气口9。

水封槽6为圆柱形，顶端开口，水封槽6焊接在排气管2下端的外表面，排气管2的下端位于水封槽6中，水封槽6内放有水位高于排气管2下端的水，水面高低保证厌氧发酵罐12内气压平衡。排气管2及水封槽6均与大气相通。

排气管2可为一整根，或分为上下两段；本实施例是将排气管2分为上下两段，上段的排气管上端位于盖板3的上方、并设有防雨罩1，上段的排气管下端位于筒体5内、并通过位于筒体5内的膨胀节16与下段的排气管上端相连，水封槽6焊接在下段的排气管下端的外表面。

在水封槽6的上方、靠近筒体5下部设有冷凝底板10。该冷凝底板10为圆环状，中间开有中间孔；冷凝底板10的外边缘与筒体5的内壁焊接，并由外至内向下倾斜，冷凝底板10中间孔的边缘向上弯折形成溢流堰14，该溢流堰14与冷凝底板10中间孔的轴向中心线平行。排气管2的下端及水封槽6由冷凝底板10的中间孔穿过，并与冷凝底板10的中间孔之间留有供带有水蒸气的沼气通过的空隙。

在盖板3的下表面焊接有第一折流筒8，冷凝底板10的上表面焊接有第二折流筒11，第一折流筒8与第二折流筒11均为中空圆柱、且两折流筒相平行，第一折流筒8位于第二折流筒11的外侧，且该第一、二折流筒8、11的轴向中心线与排气管2、冷凝底板10中心孔、水封槽6及筒体5的轴向中心线共线。第一折流筒8的下端与冷凝底板10之间以及第二折流筒11的上端与盖板3之间均留有供带有水蒸气的沼气通过的空间；第二折流筒11的下端沿周向均布有多个供冷凝下来的水通过的通孔15。第一、二折流筒8、11形成了循环空腔，沼气依次由第二折流筒11与排气管2之间、第一折流筒8与第二折流筒11之间、第一折流筒8与筒体5之间经过，延长了沼气停留的时间，增加了换热面积，从而使水蒸气冷凝析出，沼气通过排气口9排出。

本发明的工作原理为：

厌氧发酵罐12内产生带有水蒸气的沼气由进气口13进入筒体5的内部，由冷凝底板10的中间孔与水封槽6之间的空隙通过，再经过第二折流筒11与排气管2之间、第一折流筒8与第二折流筒11之间、第一折流筒8与筒体5内壁之间的循环空腔，在循环空腔滞留设定时间后，再经过筒体5上的排气口9进入输气管道。在停留时间过程中，由于气体与挡板进行换热而冷凝下来的水再沿冷凝底板10、通过第二折流筒11下端开设有通孔15流到溢流堰14处，溢过溢流堰14后，沿筒体5下部的圆锥体内壁由进气口进入厌氧发酵罐12内。

排气管2与水封槽6均与大气相通，当厌氧发酵罐12内的压力为正压、并高于2KPa时，水封槽6内的水面下降，排气管2内部的水面上升，压力降低到设定值后，排气管2内部的水面下降，水封槽的液面上升，完成正压保护过程。当厌氧发酵罐12内的压力为负压，并低于1.5KPa时，排气管2内部的水面下降，水封槽6内的水面上升，压力升到设定值后，排气管2内部的水面上升，水封槽的液面下降，完成负压保护过程。

本发明安装在厌氧发酵反应器的罐体上，特别适用于在寒冷地区的沼气工程，对于解决传统的正负压保护器和气水分离器存在的弊端有很好的效果。

Claims (7)

1.一种一体式气水分离保护器，其特征在于：包括排气管(2)、盖板(3)、筒体(5)、水封槽(6)及冷凝底板(10)，其中筒体(5)的下部与厌氧发酵罐(12)相连通，上部与安装有排气管(2)的盖板(3)连接，所述排气管(2)的下端位于筒体(5)内、并连通有所述水封槽(6)；所述冷凝底板(10)安装在筒体(5)内，冷凝底板(10)中间开有中心孔，且与所述水封槽(6)之间留有供带有水蒸气的沼气通过的空隙，所述冷凝底板(10)上表面及所述盖板(3)下表面分别设有延长带有水蒸气的沼气停留时间的折流筒；所述厌氧发酵罐(12)内带有水蒸气的沼气由筒体(5)下部进入，并由冷凝底板(10)与水封槽(6)之间所述空隙通过，冷凝下来的水沿所述冷凝底板(10)由冷凝底板(10)与水封槽(6)之间所述空隙流入厌氧发酵罐(12)，沼气通过安装在筒体(5)上的排气口(9)排出；所述排气管(2)及水封槽(6)均与大气相通；

所述冷凝底板(10)为圆环状、由外至内向下倾斜，该冷凝底板(10)的外边缘与筒体(5)的内壁连接，所述冷凝底板(10)中间孔的边缘向上弯折形成溢流堰(14)，该溢流堰(14)与冷凝底板(10)中间孔轴向中心线平行；

所述盖板(3)的下表面安装有第一折流筒(8)，冷凝底板(10)的上表面安装有第二折流筒(11)，所述第一折流筒(8)的下端与冷凝底板(10)之间以及所述第二折流筒(11)的上端与盖板(3)之间均留有供带有水蒸气的沼气通过的空间；

所述第二折流筒(11)的下端沿周向均布有多个供冷凝下来的水通过的通孔(15)。

2.按权利要求1所述的一体式气水分离保护器，其特征在于：所述第一折流筒(8)与第二折流筒(11)相平行，第一折流筒(8)位于第二折流筒(11)的外侧，且该第一、二折流筒(8、11)的轴向中心线与所述排气管(2)、冷凝底板(10)中心孔、水封槽(6)及筒体(5)的轴向中心线共线。

3.按权利要求1所述的一体式气水分离保护器，其特征在于：所述水封槽(6)内放有水位高于排气管(2)下端的水，该水封槽(6)内的空腔通过水封槽(6)内的水与所述排气管(2)内的空腔分隔开。

4.按权利要求1所述的一体式气水分离保护器，其特征在于：所述筒体(5)的上部为圆柱体，下部为圆锥体，并在所述圆锥体的底部开有与所述厌氧发酵罐(12)相连通的进气口(13)。

5.按权利要求4所述的一体式气水分离保护器，其特征在于：所述筒体(5)的顶端设有与所述盖板(3)相连接的筒体法兰(4)，所述排气口(9)位于筒体法兰(4)的下方，沿径向设置在筒体(5)上；所述筒体(5)的底端设有与厌氧发酵罐(12)相连接的连接法兰(7)。

6.按权利要求1所述的一体式气水分离保护器，其特征在于：所述排气管(2)的上端位于盖板(3)的上方，并设有防雨罩(1)。

7.按权利要求1或6所述的一体式气水分离保护器，其特征在于：所述排气管(2)分为上下两段，通过位于所述筒体(5)内的膨胀节(16)相连接。