CN202912955U - 卧式厌氧反应器和厌氧反应系统 - Google Patents
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Abstract
一种卧式厌氧反应器和厌氧反应系统,包括:具有反应器壳体;搅拌装置,设置在所述反应器壳体内,所述搅拌装置的轴线与所述反应器壳体的轴线平行;驱动装置,设置在所述反应器壳体的第一端的外侧,用于驱动所述搅拌装置旋转;进料口,设置在所述反应器壳体的第一端的上部,用于向所述反应器壳体内输送反应物料;以及沼渣排放装置,从所述反应器壳体的与所述第一端相对的第二端的下部穿过所述反应器壳体的第二端向上延伸到所述反应器壳体的外部,以将所述反应物料反应后生成的沼渣排出。该装置能够满足湿法发酵和干法发酵工艺的要求,并能够适用于不同特性的物料。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种卧式厌氧反应器,特别是,涉及一种用于利用有机废弃物产生沼气的卧式搅拌厌氧反应器和厌氧反应系统。
背景技术
目前,沼气作为一种典型的可再生能源,正越来越多地受到重视。通过使用沼气技术,在处理畜禽类粪便、农业废弃物、生活垃圾及城市垃圾的同时,产生了绿色清洁能源,即沼气,并用于发电、制备生物天然气、或者直接用做燃气等。传统的生产沼气的技术主要采用湿法发酵(液体发酵)工艺,发酵固体浓度只有4-8%。湿法发酵工艺能耗高,沼气产率低,产生大量的沼液无法妥善利用,带来二次污染问题。
在专利公开号为CN101372659A的中国实用新型专利申请中,提出了一种卧式厌氧反应器,能够解决物料在厌氧发酵过程中的浮渣、沉渣混合与破壳、物料体系混合等技术问题,但这种反应器只能适用于低浓度、细颗粒的物料,因为高浓度、大颗粒的物料会堵塞装置中的上下搅拌管。若上下搅拌管上的喷射孔过大,则不能均匀的破渣和物料混合,会带来产气效率低、能耗高等问题,另外该反应器的排泥口过低,接渣不方便,而且也不能将反应器设置在地下。
在专利公开号为CN201610429U的中国实用新型专利中,提出了一种厌氧发酵反应器,该反应器实现了沼液的“零排放”,在实现高效厌氧发酵的同时,还能够只排出沼渣而不排出沼液。但当物料为高浓度或含固物质比较高时,物料流动性会较差,在重力作用小向下堆集的现象更加明显,如要物料混合均匀则需要更高的搅拌功率,导致能耗大、成本高。当物料为含水率较高的畜禽粪污时,为了保证反应器内水平衡,必须排出沼液,从而不能保证零沼液排放。另外,该反应器的使用场合受到限制,其主体部分设置在地下,而且反应器为立式结构,限制了反应器体积不能过大。
在专利公开号为CN201309931Y的中国实用新型专利中,提出一种基于有机废弃物固体发酵产沼气的卧式厌氧反应器,该反应器可适用于不同物理状态的有机废弃物,可实现物料混合均匀,热量分布均衡等特点。但该反应器体积较大,搅拌轴过长,使用过程中搅拌轴容易弯曲,导致整个搅拌装置运转不畅,能耗增加,搅拌电机容易烧坏,制作和运行成本太高。由于出料口设置在卧式筒体的下部,当规模化生产时,导致接料不方便。该反应器的卧式筒体不宜制成混凝土形式,限制了使用范围。
实用新型内容
为解决上述技术问题,本实用新型提供一种用于有机废弃物产沼气的卧式厌氧反应器和厌氧反应系统,能够满足湿法发酵和干法发酵工艺的要求,并且能够适用于具体不同特性的物料。
根据本实用新型的一个方面的实施例,提供一种卧式厌氧反应器,包括:反应器壳体;搅拌装置,设置在所述反应器壳体内,所述搅拌装置的轴线与所述反应器壳体的轴线平行;驱动装置,设置在所述反应器壳体的第一端的外侧,用于驱动所述搅拌装置旋转;进料口,设置在所述反应器壳体的第一端的上部,用于向所述反应器壳体内输送反应物料;以及沼渣排放装置,从所述反应器壳体的与所述第一端相对的第二端的下部穿过所述反应器壳体的第二端向上延伸到所述反应器壳体的外部,以将所述反应物料反应后生成的沼渣排出。
上述卧式厌氧反应器还包括沼渣储存部,在所述反应器壳体的第二端的下部向下凹陷形成,用于存储沼渣,所述沼渣排放装置的位于下部的入口设置在所述沼渣存储部中。
在上述卧式厌氧反应器中,所述沼渣排放装置的位于上部的出口包括圆弧形的管状部或者弧形的槽形结构。
在上述卧式厌氧反应器中,所述搅拌装置包括:支撑轴,所述支撑轴从所述反应器壳体的第一端延伸到所述反应器壳体的内部,并且所述支撑轴由所述驱动装置驱动;以及多组搅拌叶片,每组搅拌叶片在所述支撑轴的轴线方向上以预定的间隔固定在所述支撑轴上,并且每组搅拌叶片中的搅拌叶片沿所述支撑轴的轴向方向与所述支撑轴形成夹角,该夹角可为任意角度,以将从所述进料口输送的反应物料逐渐从反应器壳体的第一端推向第二端并发生厌氧反应。
在上述卧式厌氧反应器中,所述反应器壳体内的所述支撑轴的长度为所述反应器壳体长度的1/4至3/4。
在上述卧式厌氧反应器中,所述搅拌装置还包括支撑架,设置在所述反应器壳体的内部,用于支撑所述支撑轴的位于所述反应器壳体内部的一端。
在上述卧式厌氧反应器中,所述沼渣排放装置为螺旋输送装置、链板式输送装置、刮板输送装置、埋刮板输送装置、斗式提升机或者板式输送装置。
根据本实用新型的另一方面的实施例,提供一种厌氧反应系统,包括并排放置的多个上述实施例中的任一项所述的卧式厌氧反应器。
在上述厌氧反应系统中,所述多个卧式厌氧反应器的反应器壳体一体形成。
根据本实用新型的上述各种实施例所述的卧式厌氧反应器,能够满足湿法发酵和干法发酵工艺的要求,并且能够适用于具体不同特性的物料。此外,在发酵过程中能够实现浮渣破碎、物料混合均匀、容积产气率高、出渣方便、易于扩建等。
附图说明
为了使本实用新型的目的、特征及优点能更加明显易懂,下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明,其中:
图1是显示根据本实用新型的一种示例性实施例的卧式厌氧反应器的局部剖视图;
图2A、2B和2C是分别显示图1的卧式厌氧反应器的反应器壳体沿A-A线的3种实施例的截面示意图;
图3是显示图1的卧式厌氧反应器的俯视图;以及
图4是显示根据本实用新型的一种示例性实施例的厌氧反应系统的侧视图。
具体实施方式
虽然将参照含有本实用新型的较佳实施例的附图充分描述本实用新型,但在此描述之前应了解本领域的普通技术人员可修改本文中所描述的实用新型,同时获得本实用新型的技术效果。因此,须了解以上的描述对本领域的普通技术人员而言为一广泛的揭示,且其内容不在于限制本实用新型所描述的示例性实施例。
参见图1-3,本实用新型提供一种卧式厌氧反应器100,适用于将例如畜禽类粪便、农业废弃物、生活垃圾及城市垃圾通过发酵厌氧反应生成沼气,在净化处理废弃物的同时,还能够产生绿色清洁能源-沼气。根据本实用新型的一种示例性实施例的卧式厌氧反应器100,包括:具有一长度的大致筒形的反应器壳体1;搅拌装置,设置在反应器壳体1内,所述搅拌装置的轴线与反应器壳体1的轴线平行;驱动装置12,设置在反应器壳体1的第一端(图1中的左端)的外侧,并被构造成驱动搅拌装置旋转;进料口2,设置在反应器壳体1的第一端的上部,用于向反应器壳体1内输送例如畜禽类粪便、农业废弃物、生活垃圾及城市垃圾之类的反应物料;以及沼渣排放装置10,从反应器壳体1的与第一端相对的第二端的下部穿过反应器壳体1的第二端向上延伸到反应器壳体1的外部,以将反应物料反应后生成的沼渣排出。沼气出口4在反应器壳体1上部,产生的沼气通过沼气出口4到达下一个系统。
根据本实用新型的进一步实施例的卧式厌氧反应器100还包括沼渣储存部9,在反应器壳体1的与第一端相对的第二端的下部向下凹陷形成,用于存储沼渣,沼渣排放装置10的位于下部的入口设置在沼渣存储部9中,这样有利于将反应生成的沼渣尽可能完全地排出到反应器壳体1的外部。进一步地,沼渣排放装置10的位于上部的出口包括圆弧形的管状部11,管状部的开口向下,这样可以平稳地将沼渣排出到例如卡车、输送带之类的搬运装置上。
根据本实用新型的进一步实施例的卧式厌氧反应器100,搅拌装置包括:支撑轴7,所述支撑轴7从反应器壳体1的第一端大致平行地延伸到反应器壳体1的内部,并且支撑轴7由电动机之类的驱动装置12通过例如联轴器6之类的耦合装置驱动以进行旋转;以及多组搅拌叶片8,每组搅拌叶片8在支撑轴7的轴线方向上以预定的间隔固定在支撑轴7上,并且每组搅拌叶片中的搅拌叶片沿所述支撑轴的轴向方向与所述支撑轴形成夹角,以将从进料口2输送的反应物料逐渐从反应器壳体1的第一端推向第二端并在推进的同时发生厌氧反应。这种卧式的搅拌装置起到将反应物料破碎、均匀混合及推动轴向流动等作用。因为搅拌叶片8沿搅拌轴7的轴线方向与搅拌轴7形成一定夹角,当搅拌轴7旋转带动搅拌叶8片运行时,搅拌叶片8产生轴向推动力,把反应物料从反应器壳体1的第一端推流到第二端。因此,本实用新型的搅拌装置具有搅拌混合作用和推流作用,保证实现厌氧发酵过程的反应器壳体1内第一端的新物料和发酵混合液的充分搅拌混合,第二端的经反应的物料在搅拌叶片8的推动下流动,保证物料较长的停留时间,降解充分,提高产气量。例如,在一个卧式厌氧反应器中可以实现产生酸和产生甲烷的两相发酵,提高了系统能效。搅拌机叶片8的推流作用可以省却物料提升泵,降低了投资和维修成本。
进一步地,反应器壳体1内的支撑轴7的长度为反应器壳体1长度的1/4至3/4。此外,搅拌装置还包括支撑架13,支撑架13设置在反应器壳体1的内部,用于支撑支撑轴7的位于反应器壳体1内部的一端。支撑架13可以包括从反应器壳体1的内壁悬挂延伸形成的多个支撑臂、以及固定在多个支撑臂末端的轴承结构。这样,支撑轴7在一端由反应器壳体1的第一端的侧壁支撑,另一端由支撑架13进行支撑,从而可以在反应器壳体1内稳定地转动。
根据本实用新型的卧式厌氧反应器100的支撑轴没有占据反应器壳体1整个轴向方向上的长度,增加了支撑轴7的强度,降低了支撑轴在运行过程中发生弯曲的可能性,而且支撑轴7的加工容易,制造成本低。特别是,反应生成的沼渣在反应器壳体内存在一定的缓冲空间,容易聚集到沼渣储存部位9处,使得整个反应过程平稳运行。
沼渣排放装置10可以为螺旋输送装置(无轴或有轴)、或者链板式输送装置等。沼渣排放装置起到输出沼渣作用,避免沼渣沉积。可以自动或手动控制螺旋输送装置的操作过程,并根据沼渣实际情况设定时间,自动启动输出物料。同时,反应生成的沼气通过设置在反应器壳体1上部的沼气出口4输送到下一个系统如净化提纯系统以便于使用。为便于操作、管理和维修,在反应器壳体1的上部还设有用于观察反应器壳体1的运行状况的观察镜3、以及用于操作人员进出反应器壳体1的人孔5。
根据本实用新型的一种示例性实施例,反应器壳体1由例如不锈钢之类的金属材料或者混凝土之类的非金属材料制成。根据实际应用环境的不同,反应器壳体1可以采用地下、半地下、地上安装形式,以充分利用空间。例如,如果反应器壳体1安装在地下,可以利用土壤起到部分保温作用,而且向反应器壳体1内输送反应物料方便,减少能耗,降低成本。另外,反应器壳体1的外部带有保温结构,具有保温功能,以维持反应器壳体1内部的温度,保证反应器正常运行。本实用新型的反应器壳体1采用卧式结构、或者说采用具有较大尺寸的长度方向与地面基本上平行的结构。图2A、2B和2C是分别显示图1的卧式厌氧反应器的反应器壳体沿A-A线的3种实施例的截面示意图,反应器壳体1的截面形状可以是大致的矩形、圆形、椭圆形、以及这些形状的基部结合的形状的。如图3所示,反应器壳体1第二端(图3中的右端)可以是大致的锥形形状。
如图4所示,根据本实用新型的进一步的实施例,提供一种厌氧反应系统1000,包括并排放置的多个如上面的任一项实施例所述的卧式厌氧反应器100。多个卧式厌氧反应器100的反应器壳体1一体形成,多个卧式厌氧反应器100的内部空间通过共同的隔壁间隔开。可替换地,多个卧式厌氧反应器也可以分别是并排放置的独立的卧式厌氧反应器,或者通过螺栓之类的连接装置依次连接在一起。这样,可以根据沼气工程规模的大小自由组合不同数量的卧式厌氧反应器,例如单个卧式厌氧反应器独立运行,两个及以上的卧式厌氧反应器组合运行。多个卧式搅拌厌氧反应器具有相同的构造,可以标准化、模块化生产,提高反应器生产效率,减少设计和制造成本,便于运行和维护。
根据本实用新型的卧式厌氧反应器100的工作过程如下:
用送料装置,如泵、螺旋输送装置等,把发酵原料(活性污泥、畜禽粪便、经过预处理的秸秆、生活垃圾、餐厨垃圾及城市垃圾等)通过进料口2加入到卧式厌氧反应器100的反应器壳体1内,同时启动卧式搅拌装置进行搅拌混合,把发酵原料与反应器壳体1内的发酵混合液混合均匀。反应器壳体1内产生的沼气经沼气出口4输送到下一个系统如净化提纯系统。发酵后的沼渣经沼渣排放装置10被输送到运输沼渣的车上,沼渣可用于农业施肥。
根据本实用新型的上述各种实施例的卧式厌氧反应器,能够满足湿法发酵和干法发酵工艺的要求,并且能够适用于具体不同特性的物料。此外,在发酵过程中能够实现浮渣破碎、物料混合均匀、容积产气率高、出渣方便、易于扩建等。
本实用新型是一种用于有机废弃物产沼气的卧式搅拌厌氧反应器。该装置既能满足湿法发酵工艺,又能满足干法发酵工艺,具有适应不同物料,在发酵过程中能破浮渣、物料混合均匀、沼气产率高,出渣方便、能耗低及易于扩建等优点。
本领域的技术人员可以理解,上面所描述的实施例都是示例性的,并且本领域的技术人员可以对其进行改进,各种实施例中所描述的结构在不发生结构或者原理方面的冲突的情况下可以进行自由组合,从而在解决本实用新型的技术问题的基础上,实现更多种卧式厌氧反应器。
在详细说明本实用新型的较佳实施例之后,本领域的技术人员可清楚的了解,在不脱离随附权利要求的保护范围与精神下可进行各种变化与改变,且本实用新型亦不受限于说明书中所举示例性实施例的实施方式。
Claims (9)
1.一种卧式厌氧反应器,其特征在于,包括:
反应器壳体;
搅拌装置,设置在所述反应器壳体内,所述搅拌装置的轴线与所述反应器壳体的轴线平行;
驱动装置,设置在所述反应器壳体的第一端的外侧,用于驱动所述搅拌装置旋转;
进料口,设置在所述反应器壳体的第一端的上部,用于向所述反应器壳体内输送反应物料;以及
沼渣排放装置,从所述反应器壳体的与所述第一端相对的第二端的下部穿过所述反应器壳体的第二端向上延伸到所述反应器壳体的外部,以将所述反应物料反应后生成的沼渣排出。
2.如权利要求1所述的卧式厌氧反应器,其特征在于,还包括沼渣储存部,在所述反应器壳体的第二端的下部向下凹陷形成,用于存储沼渣,所述沼渣排放装置的位于下部的入口设置在所述沼渣存储部中。
3.如权利要求2所述的卧式厌氧反应器,其特征在于,所述沼渣排放装置的位于上部的出口包括圆弧形的管状部或者弧形的槽形结构。
4.如权利要求1-3中的任一项所述的卧式厌氧反应器,其特征在于,所述搅拌装置包括:
支撑轴,所述支撑轴从所述反应器壳体的第一端延伸到所述反应器壳体的内部,并且所述支撑轴由所述驱动装置驱动;以及
多组搅拌叶片,每组搅拌叶片在所述支撑轴的轴线方向上以预定的间隔固定在所述支撑轴上,并且每组搅拌叶片中的搅拌叶片沿所述支撑轴的轴向方向与所述支撑轴形成夹角,以将从所述进料口输送的反应物料从反应器壳体的第一端推向第二端并发生厌氧反应。
5.如权利要求4所述的卧式厌氧反应器,其特征在于,所述反应器壳体内的所述支撑轴的长度为所述反应器壳体长度的1/4~3/4。
6.如权利要求5所述的卧式厌氧反应器,其中,所述搅拌装置还包括支撑架,设置在所述反应器壳体的内部,用于支撑所述支撑轴的位于所述反应器壳体内部的一端。
7.如权利要求1-3中的任一项所述的卧式厌氧反应器,其特征在于,所述沼渣排放装置为螺旋输送装置、链板式输送装置、刮板输送装置、埋刮板输送装置、斗式提升机或者板式输送装置。
8.一种厌氧反应系统,其特征在于,包括并排放置的多个如权利要求1-7中的任一项所述的卧式厌氧反应器。
9.如权利要求8所述的厌氧反应系统,其特征在于,所述多个卧式厌氧反应器的反应器壳体一体形成。
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CX01 | Expiry of patent term | ||
CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20130501 |