CN117535125A - 厌氧发酵装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种厌氧发酵装置，其包括：沼液池，包括位于沼液池内的受料池、进料池，以及连接受料池和进料池的换热送料泵和沼液物料换热管，受料池中的物料经换热送料泵的泵送通过沼液物料换热管进入进料池内暂存；以及厌氧发酵罐，进料池内暂存的物料通过进料泵和进料管流入厌氧发酵罐，在厌氧发酵罐内厌氧消化后产生的高温沼液通过进池管返回沼液池，包围沼液物料换热管并与沼液物料换热管中的物料换热。相对于现有技术，本发明厌氧发酵装置通过进料泵和进料管使进料池内的物料流入厌氧发酵罐，厌氧发酵罐内的高温沼液通过进池管返回沼液池并与沼液物料换热管中的物料换热，可以低成本实现沼液的余热回收，确保厌氧发酵装置稳定运行。
Description
技术领域
本发明涉及沼气工程技术领域，更具体地说，本发明涉及一种厌氧发酵装置。
背景技术
沼气工程以农作物秸秆、人畜粪污、厨房垃圾等有机废弃物作为原料，经厌氧发酵产生沼气，并将沼气进一步生产为绿色电力或生物天然气，实现城乡有机废弃物无害化处理和资源化利用。
厌氧发酵技术是沼气工程的核心技术，为了达到稳定产气效果，沼气工程通常采用中高温发酵模式，通常需要外加热源，如沼气锅炉和热电联产等方式给系统加温，以确保厌氧发酵罐内的温度稳定在设计温度范围。无论哪种外加热源，均会增加沼气工程的运行成本，尤其在北方寒冷地区的冬季，由于增温系统设计不完善，增温成本高，进行厌氧发酵产生沼气需要大量的热量，整个厌氧系统产生的热量在难以达到热量平衡的同时追求最大化的经济效益，导致项目经济性差，冬季保温效果差，甚至无法运行。
另一方面，中高温厌氧发酵产生的沼液，如37℃的中温发酵后沼液一般还有30多度，根据目前的沼气工程工艺设计，厌氧发酵后排放出来的发酵沼液基本外排进入沼液池存放，无余热利用回收装置，沼液携带的热量只有散发到周围环境中，导致热能浪费。
因此，如何回收沼液中的热能，用于沼气工程厌氧发酵罐的增温保温，以高效开展沼液余热回收，以提供运行所需要的部分能量，实现沼气厌氧发酵工艺低成本稳定运行，是沼气工程行业亟需解决的问题。
发明内容
本发明的发明目的在于：克服现有技术的缺陷，提供一种厌氧发酵装置，其可以低成本实现沼液的余热回收，确保厌氧发酵装置稳定运行。
为了实现上述发明目的，本发明提供了一种厌氧发酵装置，其包括：
沼液池，包括位于所述沼液池内的受料池、进料池，以及连接所述受料池和所述进料池的换热送料泵和沼液物料换热管，所述受料池中的物料经所述换热送料泵的泵送通过所述沼液物料换热管进入所述进料池内暂存；以及
厌氧发酵罐，连接有进料泵和进料管，所述进料池内暂存的物料通过所述进料泵和所述进料管流入所述厌氧发酵罐，在所述厌氧发酵罐内厌氧消化后产生的高温沼液通过进池管返回所述沼液池，包围所述沼液物料换热管并与所述沼液物料换热管中的物料换热。
根据本发明厌氧发酵装置的一个实施方式，所述沼液池、受料池和进料池设置成一体化池，采用水泥池、玻璃钢或碳钢材料制成。
根据本发明厌氧发酵装置的一个实施方式，所述一体化池的侧壁包覆有聚苯板或聚氨酯保温层。
根据本发明厌氧发酵装置的一个实施方式，所述沼液物料换热管采用碳钢防腐制作。
根据本发明厌氧发酵装置的一个实施方式，所述沼液池内设有出沼液泵。
根据本发明厌氧发酵装置的一个实施方式，所述沼液物料换热管两侧设有换热挡板，从所述厌氧发酵罐出来未经换热的高温沼液和所述沼液物料换热管中的低温物料逆流换热。
根据本发明厌氧发酵装置的一个实施方式，所述沼液池与所述厌氧发酵罐之间设有沼液回流管，所述沼液池中的沼液与所述进料池中增温后的进料一起混合后打入所述厌氧发酵罐。
根据本发明厌氧发酵装置的一个实施方式，所述换热送料泵设置于所述受料池内，所述换热送料泵将物料经物料换热进口区打入所述沼液物料换热管。
根据本发明厌氧发酵装置的一个实施方式，所述沼液物料换热管平行排列布置，并沉浸在所述沼液池中。
相对于现有技术，本发明厌氧发酵装置通过进料泵和进料管使进料池内的物料流入厌氧发酵罐，厌氧发酵罐内的高温沼液通过进池管返回沼液池，并与沼液物料换热管中的物料换热，可以低成本实现沼液的余热回收，确保厌氧发酵装置稳定运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明厌氧发酵装置的结构示意图。
图中：1-沼液池，2-受料池，3-沼液池墙体，4-换热进料泵，5-物料换热入口区，6-沼液物料换热管，7-进料池，8-进料泵，9-进料管，10-厌氧发酵罐，11-进池管，12-罐内沼液进换热区入口，13-换热挡板，14-沼液换热后出口，15-出沼液泵，16-沼液回流管。
具体实施方式
为了使本发明的发明目的、技术方案和技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。
应当理解的是，本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的，而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当理解的是，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
请参照图1所示，本发明提供了一种厌氧发酵装置，其包括：
沼液池1，包括位于沼液池1内的受料池2、进料池3，以及连接受料池2和进料池3的换热送料泵4和沼液物料换热管6，受料池2中的物料经换热送料泵4的泵送通过沼液物料换热管6进入进料池7内暂存；以及
厌氧发酵罐10，连接有进料泵8和进料管9，进料池7内暂存的物料通过进料泵8和进料管9流入厌氧发酵罐10，在厌氧发酵罐10内厌氧消化后产生的高温沼液通过进池管11返回沼液池1，包围沼液物料换热管6并与沼液物料换热管6中的物料换热。
在图1所示实施方式中，原先分散式设计的沼液池1、受料池2、进料池7进行一体化设计，受料池2和进料池7布置在沼液池1内的两端，设计成一体化进料及沼液池，其中，沼液池1、受料池2和进料池7可以采用水泥、玻璃钢或碳钢材料制成。
可以理解的是，本发明厌氧发酵装置可布置在地下、半地下和地面，因此需对整个一体化池进行保温设计，上部、四周和底部墙体3用保温材料进行保温，保温材料可以采用聚苯板、聚氨酯或者其它材料，以和北方高寒地区冬季的冻土层隔离，上部和外界进行封闭隔离设计，用聚苯板等保温材料覆盖沼液池隔离外界，保温材料的厚度根据各地气候不同进行设计。
在图1所示的实施方式中，物料换热送料泵4设置于受料池2内，物料换热送料泵4可以采用污水切割泵等潜水泵，将物料打入物料换热入口区5。物料换热入口区5与沼液物料换热管6相连，进入物料换热入口区5的物料，在物料换热送料泵6的泵送作用下，进入沼液物料换热管6内进行换热。沼液物料换热管6采用碳钢防腐制作，沼液物料换热管6的数量、管径和长度按换热量进行计算依据套管换热进行计算。在图示实施方式中，沼液物料换热管6平行排列布置，沉浸在沼液池1中。
进料池7是物料在换热后的暂存池，物料在经过沼液物料换热管6换热后温度升高，在进料池7内由进料泵8(可以采用污水切割泵等潜水泵，也可以采用螺杆泵等池外布置的送料泵)打入进料管9，经进料管9从厌氧发酵罐10上部进入厌氧发酵罐10经厌氧消化产生沼气。
发酵液经厌氧消化后，从与厌氧发酵罐10相连的进池管11进入罐内沼液进换热区入口12，作为热源与沼液物料换热管6进行换热，提高沼液物料换热管6内的物料温度。
沼液物料换热管6两侧设有换热挡板13，从厌氧发酵罐10出来未经换热的高温沼液和沼液物料换热管6中的低温物料逆流换热。沼液在换热区进行余热换热交换后，经换热挡板13构成的逆流出口从沼液换热后出口14进入沼液池1内，储存在沼液池1内。由于整个沼液池1为封闭结构，沼液经换热后的部分余热仍然保持在沼液池1内，为受料池2和进料池7保持温度。
根据本发明厌氧发酵装置的一个实施方式，沼液池1内设有出沼液泵15，换热后的沼液通过出沼液泵15打出沼液池1，用于后续农田施肥等。沼液池1与厌氧发酵罐10之间设有沼液回流管16，沼液池1中的沼液与进料池7中增温后的进料一起混合后打入厌氧发酵罐10。通过回流设计，引导部分沼液直接进入匀浆池，利用沼液余热，提升进料温度，既降低罐体保温能源消耗，又减少沼液外排热量损失，确保冬季低成本稳定运行。
相对于现有技术，本发明厌氧发酵装置通过进料泵和进料管使进料池内的物料流入厌氧发酵罐，厌氧发酵罐内的高温沼液通过进池管返回沼液池，并与沼液物料换热管中的物料换热，可以低成本实现沼液的余热回收，确保厌氧发酵装置稳定运行。
根据上述原理，本发明还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
Claims (9)
1.一种厌氧发酵装置，其特征在于，所述厌氧发酵装置包括：
沼液池，包括位于所述沼液池内的受料池、进料池，以及连接所述受料池和所述进料池的换热送料泵和沼液物料换热管，所述受料池中的物料经所述换热送料泵的泵送通过所述沼液物料换热管进入所述进料池内暂存；以及
厌氧发酵罐，连接有进料泵和进料管，所述进料池内暂存的物料通过所述进料泵和所述进料管流入所述厌氧发酵罐，在所述厌氧发酵罐内厌氧消化后产生的高温沼液通过进池管返回所述沼液池，包围所述沼液物料换热管并与所述沼液物料换热管中的物料换热。
2.根据权利要求1所述的厌氧发酵装置，其特征在于，所述沼液池、受料池和进料池设置成一体化池，采用水泥池、玻璃钢或碳钢材料制成。
3.根据权利要求2所述的厌氧发酵装置，其特征在于，所述一体化池的侧壁包覆有聚苯板或聚氨酯保温层。
4.根据权利要求1所述的厌氧发酵装置，其特征在于，所述沼液物料换热管采用碳钢防腐制作。
5.根据权利要求1所述的厌氧发酵装置，其特征在于，所述沼液池内设有出沼液泵。
6.根据权利要求1所述的厌氧发酵装置，其特征在于，所述沼液物料换热管两侧设有换热挡板，从所述厌氧发酵罐出来未经换热的高温沼液和所述沼液物料换热管中的低温物料逆流换热。
7.根据权利要求1所述的厌氧发酵装置，其特征在于，所述沼液池与所述厌氧发酵罐之间设有沼液回流管，所述沼液池中的沼液与所述进料池中增温后的进料一起混合后打入所述厌氧发酵罐。
8.根据权利要求1所述的厌氧发酵装置，其特征在于，所述换热送料泵设置于所述受料池内，所述换热送料泵将物料经物料换热进口区打入所述沼液物料换热管。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的厌氧发酵装置，其特征在于，所述沼液物料换热管平行排列布置，并沉浸在所述沼液池中。
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