CN105776532A - 一种高效稳定型厌氧反应器增温系统 - Google Patents

一种高效稳定型厌氧反应器增温系统 Download PDF

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Abstract

根据热管传热特性，即传热效率高，传热量大，传热稳定等温性能好的优点，将其应用在厌氧反应器增温系统中，能有效改善以往反应器增温系统的弊端，使反应器中厌氧菌获得更合适更稳定的活性温度。本发明结构上分四部分，螺旋供热通道，反应室，三相分离室，以及热管换热系统。热管在螺旋供热通道吸收热水热量，热管内的工质吸热蒸发成蒸汽，然后在反应室部分的热管内壁的冷凝段上放热凝结，液态工质再顺着热管内壁的槽道流回螺旋供热通道部分的加热段，继续吸热蒸发，完成一个循环，达到将螺旋供热通道的热量带到反应室的目的。由于热管换热效率非常高，这一过程很快，而且在冷凝段放热稳定，从而能够使整个反应器快速稳定的运行。

Description

一种高效稳定型厌氧反应器增温系统
技术领域
本发明涉及一种反应器的增温系统。
背景技术
环境污染和能源短缺是我国面临的两大难题。将厌氧消化技术用于环境污染污水处理领域，可达到水污染治理和能源回收的双重功效。厌氧反应器利用厌氧微生物的新陈代谢，降解污水中的有机物。厌氧微生物在这一过程中，受多种因素的影响-温度、酸碱度、容积负荷、碳氮比、有毒物质等，其中，厌氧细菌对温度的变化十分敏感，温度是影响反应器运行效率的最重要因素之一。厌氧细菌生长代谢最适温度是35-38℃，而生产性的厌氧反应器由于缺乏必要的保温增温措施，反应器床层温度常年低于最适温度，尤其在冬天，温度远低于此，故，厌氧反应器的运行效能普遍不高。因此，提高厌氧反应器效能，除保温外，厌氧反应器的增温必不可少。
传统的厌氧反应器的增温模式是对废水进行预加热后再泵入反应室，这样被加热后的废水路径变长，热损失大，不经济；也有些通过在反应室外部或内部增设加热盘管或蛇管对进料进行增温，但这些设备容易结垢，传热效率不高，且温度的控制不够稳定，影响厌氧反应器的正常运行。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提高厌氧反应器的增温效率，确保厌氧反应器内的温度稳定，防止温度过高导致厌氧微生物活性下降甚至死亡。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种高效稳定型厌氧反应器增温系统，其特征在于，包括由下至上依次布置的布水区、反应区及三相分离区，其中：
反应区包括反应室，反应室外设有沿反应室高度方向螺旋上升的螺旋供热通道，热流体入口及热流体出口分别设于螺旋供热通道的底部及顶部，反应室的容器壁上开有多个热管固定孔，热管固定孔分布位置为从反应室底部开始沿螺旋供热通道螺旋向上排布；在每个热管固定孔上均固定有一个热管，热管包括螺旋供热通道部分蒸发端和反应室冷凝端，螺旋供热通道部分蒸发端外分布均匀翅片，反应室冷凝端外分布有由容器壁至热管末端直径逐渐增大的翅片，热管内壁上开有方便热管内部工质回流的槽道。
在布水区、反应区及三相分离区的外部包裹有一层保温棉。
优选地，所述螺旋供热通道包括沿反应器床层高度方向螺旋上升的通道上侧板及通道下侧板，通道上侧板与通道下侧板间通过金属板密封。
优选地，所述金属板上开有与所述热管固定孔位置相对应的方孔，方孔外有对应的螺孔，盖板通过螺丝及螺孔对方孔进行固定密封。
优选地，所述热管固定孔分布位置为所述从反应室底部开始间隔90°沿所述螺旋供热通道螺旋向上排布。
优选地，在所述热管固定孔上设有带内螺纹的钢套一，在所述热管上设有带外螺纹的钢套二，钢套二配合钢套一将所述热管固定在所述热管固定孔上，钢套一轴向与水平方向成5°夹角，从而使得所述热管与水平方向成5°夹角。
优选地，所述翅片中的最小直径的翅片与最大直径的翅片的直径比为5∶12。
优选地，所述内部工质为水。
优选地，所述热管在所述螺旋供热通道的部分和在所述反应室的部分的长度比为1∶3。
优选地，在所述螺旋供热通道的通道中间的空隙中填入保温材料。
本发明设计出一种新型厌氧反应器增温系统，利用了热管换热的效率高、温度稳定易控、分布均匀的优点，改变以往厌氧反应器增温系统换热不稳定、效率低的问题。
相关资料显示，热管的热传导能力强就是因为热管的热导率高。例如工作温度在1000K下的钠热管，其相当热导率可达106W/(m·K)。钠热管管壳材料一般采用镍铬钢，在同温度下，热管管壳材料镍铬钢的热导率为25W/(m·K)，热管的传热系数是热管管壳材料的热导率的40000倍，比最好的金属导热体的热导率也要高1000-10000倍。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为封闭的螺旋供热通道结构示意图；
图3为热管部分放大图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
如图1所示，本发明提供的一种高效稳定的厌氧反应器增温系统，整个装置外部包裹一层保温棉8，防止热量散失，其包括三个部分：三相分离区III、布水区I、反应区II。三相分离区III及布水区I采用常规结构，本发明主要针对反应区II进行说明。
反应区II内部包括反应室18，螺旋供热通道6在反应室18外，其沿着反应室18的高度方向螺旋上升。螺旋供热通道6一方面作为热水通道为反应室18供热，另一方面能够起到对反应室18加固的作用。螺旋供热通道6包括两个通道侧板，分别为通道上侧板7及通道下侧板，均焊接在反应室18的容器壁1上，在两通道侧板的顶部焊接金属板19。结合图2，金属板19上开有与热管定位孔11位置相对应的方孔23，用来安装检修热管2。方孔23外有对应的螺孔21，盖板20通过螺丝22安装，对方孔23进行固定密封。
在螺旋供热通道6的通道中间的空隙中填入保温材料。螺旋供热通道6下部设有流体入口2，螺旋供热通道6上部设有流体出口9，流体出口9焊接在螺旋供热通道的上侧板7上。螺旋供热通道6内，在反应室18的反应室壁面1上开9个热管固定孔11。9个热管固定孔11在反应室壁面1上呈螺旋排布，从底部左侧第一个开始，间隔90°沿螺旋供热通道6螺旋向上排布。采用这样的结构一方面方便热管3的安装，另一方面使热管3形成螺旋排布结构，有利于反应室18内液体流态的改变，增大和内部热管2的换热，可以使加热更加均匀。
在每个热管固定孔11上都焊接有一个带有内螺纹的钢套一12，钢套一12轴向与水平方向成夹角5°。结合图3，热管3包括螺旋供热通道部分蒸发端14和反应室冷凝端17。在热管3上焊接有带有外螺纹的钢套二13，钢套二13配合钢套一12将热管3安装在热管固定孔11上后，使得热管3与水平方向成5°夹角，这样有利于热管3内部工质15从反应室冷凝端17回流至螺旋供热通道部分蒸发端14。热管3安装后，热管3在螺旋供热通道6部分和反应室18部分的长度比在1∶3左右。
螺旋供热通道部分蒸发端14外分布均匀翅片16。反应室冷凝端17外分布由反应室壁面1至热管3末端直径逐渐增大的翅片5，且最小翅片直径和最大翅片直径比为5∶12。上述翅片结构的设计目的是为了传热均匀。
热管内部工质15为水，热管3内壁上开有槽道4，方便内部工质15回流。

Claims (9)

1.一种高效稳定型厌氧反应器增温系统，其特征在于，包括由下至上依次布置的布水区(I)、反应区(II)及三相分离区(III)，其中：
反应区(II)包括反应室(18)，反应室(18)外设有沿反应室(18)高度方向螺旋上升的螺旋供热通道(6)，热流体入口(2)及热流体出口(9)分别设于螺旋供热通道(6)的底部及顶部，反应室(18)的容器壁(1)上开有多个热管固定孔(11)，热管固定孔(11)分布位置为从反应室(18)底部开始沿螺旋供热通道(6)螺旋向上排布；在每个热管固定孔(11)上均固定有一个热管(3)，热管(3)包括螺旋供热通道部分蒸发端(14)和反应室冷凝端(17)，螺旋供热通道部分蒸发端(14)外分布均匀翅片(16)，反应室冷凝端(17)外分布有由容器壁(1)至热管(3)末端直径逐渐增大的翅片(5)，热管(3)内壁上开有方便热管(3)内部工质(15)回流的槽道(4)。
在布水区(I)、反应区(II)及三相分离区(III)的外部包裹有一层保温棉(6)。
2.如权利要求1所述的一种高效稳定型厌氧反应器增温系统，其特征在于：所述螺旋供热通道(6)包括沿反应室(18)高度方向螺旋上升的通道上侧板(7)及通道下侧板，通道上侧板(7)与通道下侧板间通过金属板(19)密封。
3.如权利要求2所述的一种高效稳定型厌氧反应器增温系统，其特征在于：所述金属板(19)上开有与所述热管固定孔(11)位置相对应的方孔(23)，方孔(23)外有对应的螺孔(21)，盖板(20)通过螺丝(22)及螺孔(21)对方孔(23)进行固定密封。
4.如权利要求1所述的一种高效稳定的厌氧反应器增温系统，其特征在于：所述热管固定孔(11)分布位置为所述从反应室(18)底部开始间隔90°沿所述螺旋供热通道(6)螺旋向上排布。
5.如权利要求1所述的一种高效稳定的厌氧反应器增温系统，其特征在于：在所述热管固定孔(11)上设有带内螺纹的钢套一(12)，在所述热管(3)上设有带外螺纹的钢套二(13)，钢套二(13)配合钢套一(12)将所述热管(3)固定在所述热管固定孔(11)上，钢套一(12)轴向与水平方向成5°夹角，从而使得所述热管(3)与水平方向成5°夹角。
6.如权利要求1所述的一种高效稳定的厌氧反应器增温系统，其特征在于：所述翅片(5)中的最小直径的翅片与最大直径的翅片的直径比为5∶12。
7.如权利要求1所述的一种高效稳定的厌氧反应器增温系统，其特征在于：所述内部工质(15)为水。
8.如权利要求1所述的一种高效稳定的厌氧反应器增温系统，其特征在于：所述热管(3)在所述螺旋供热通道(6)的部分和在所述反应室(18)的部分的长度比为1∶3。
9.如权利要求1所述的一种高效稳定的厌氧反应器增温系统，其特征在于：在所述螺旋供热通道(6)的通道中间的空隙中填入保温材料。
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Inventor after: Li Chuang

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