CN204702749U - 卧式厌氧发酵反应器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种卧式厌氧发酵反应器，卧式发酵罐体下方还设置有取样口、排沙口和进料口；卧式发酵罐体的一端封闭，另一端安装有驱动电机；驱动电机的轴连接搅拌轴的一端，搅拌轴的另一端连接卧式发酵罐体内封闭端的后封盖轴承座，卧式发酵罐体前段内壁1/3处设置有加热盘管，卧式发酵罐体壁上设置有加热管入口和加热管出口，加热盘管的两端分别连接加热管入口和加热管出口；搅拌轴上装有搅拌桨体。本实用新型产生的沼液量较少，基本用于物料预处理，无消纳压力。解决了物料传热、传质困难的问题。可作为全混式厌氧反应器的前端处理部分，与全混式厌氧反应器有机结合，提高物料转化率，提升沼气工程的运行效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种卧式厌氧发酵反应器，属于农业废弃物处理技术和生物质能源技术领域。
背景技术
厌氧发酵产沼气技术，其原理是以有机废弃物（农作秸秆、畜禽粪便、固体有机垃圾等）为发酵底料，在厌氧条件下，利用厌氧微生物将有机废弃物中的有机物转化成沼气，剩余的沼液沼渣可作为有机肥用于种植业。
采用推流工艺的厌氧反应器是利用新鲜发酵底物向圆形或方形截面的反应器进料时形成推流，底物在物料推流的垂直方向上采用桨叶或特殊设计的折板进行搅拌。推流反应器通过调整搅拌和输送设备可适宜干、湿两种发酵工艺；且推流可形成消化过程阶段的自动分离、无堆积和沉降层的形成、无短流现象；该反应器因结构紧凑，使得设备热损失和搅拌能耗较低，具有较好的经济性，尤其适用于中小型畜禽养殖场的有机废弃物处理。
近年来，随着我国现代农业的快速发展和城镇化战略的不断推进，有机废弃物的产生量增长迅速。尤其是在一次性能源日益枯竭和生态环境不断恶化的大背景下，生物质能源技术备受全球关注，其中又以厌氧发酵产沼气技术最为成熟、最具商业化运行基础。而提高发酵浓度、提升物料转化率、降低系统能耗一直是该领域内技术研究和设备研发的重要发展方向。
提高发酵物料浓度，直接导致搅拌难度和能耗加大，物料的传热、传质困难，进而影响微生物与物料的有效接触，造成发酵启动时间过长、物料易酸化、接种量大和产气不稳定等问题出现，严重制约了高浓度厌氧发酵技术的推广和应用。
综上所述，由于存在发酵底物浓度低，传统的湿法工艺中发酵底物固形物含量为6%，产气效率较低；而且沼液消纳压力大，传统的湿法工艺中含水率＞92%，沼液产量巨大，消纳不力极易形成二次污染。但是为提高发酵底物浓度，搅拌难度和能耗又随之增大，又极易导致物料传热、传质困难。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一套厌氧反应装置，采用水平推流工艺实现高浓混合厌氧发酵和高物料转化率，通过厌氧发酵生产沼气，进行农业有机废弃物的无害化、减量化、资源化处理，实现废弃物的循环利用，无大量沼液产生，减低沼液量大带来的二次污染和消纳压力。
本实用新型采取以下技术方案实现上述目的。一种卧式厌氧发酵反应器，包括卧式发酵罐体及其卧式发酵罐体下方装有的基座，卧式发酵罐体下方还设置有取样口、排沙口和进料口；卧式发酵罐体的上方设置有温度计、压力表、出料/排气口、出料口底座和观察口；卧式发酵罐体的一端封闭，另一端安装有驱动电机；驱动电机的轴连接搅拌轴的一端，搅拌轴的另一端连接卧式发酵罐体内封闭端的后封盖轴承座，卧式发酵罐体前段内壁1/3处设置有加热盘管，卧式发酵罐体壁上设置有加热管入口和加热管出口，加热盘管的两端分别连接加热管入口和加热管出口；搅拌轴上装有搅拌桨体。
所述卧式发酵罐体中轴线与地基面的水平线夹角为4-8°。
所述卧式发酵罐体内温度为30-40℃。
本实用新型产生的沼液量较少，基本用于物料预处理，无消纳压力。由于采用低转速的螺旋式搅拌方式，实现了高浓度（即TS%=12-18%）条件下的厌氧混合发酵和高物料转化率达50-65%，解决了物料传热、传质困难的问题。同时，本实用新型可作为全混式厌氧反应器的前端处理部分，与全混式厌氧反应器有机结合，提高物料转化率，提升沼气工程的运行效率。
附图说明
图1是本实用新型高浓度厌氧发酵装置的主视图。
图2是图1的A向结构示意图。
图中：101.驱动电机，102.前封盖，103.卧式发酵罐体，104.后封盖，105.加热管入口，106.加热盘管，107.加热管出口，108.搅拌轴，109.搅拌桨体，110.进料口，111.出料/排气口，112.温度计，113.压力表，114.观察口，115.取样口，116.排沙口，117.基座，118.出料口底座。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。参见图1和图2，一种高浓度卧式厌氧发酵罐，其卧式发酵罐体103长度为7800mm、直径为Ф1500mm、罐体壁厚为10mm，主要受压元件材料为低合金钢Q345R，最高承受压力为0.004MPa,最高耐受温度为45℃，罐体空重为3847kg。卧式发酵罐体103中心线与水平线夹角取5°。卧式发酵罐体103的基座117材质为Q235B型低合金钢。搅拌桨体109长度为1500mm、壁厚为12mm的Q345R型不锈钢条制作，采用包裹方式焊接在搅拌轴108上，搅拌轴108为20＃无缝钢管（钢管外径为Ф219mm、壁厚为12mm），且搅拌桨体109侧中线与搅拌轴108的轴线呈85°向后封盖104方向倾斜；搅拌桨体109绕搅拌轴108的轴向螺旋分布，搅拌桨体109之间以300mm的轴向螺旋间隔在搅拌轴上以螺旋式纵向延伸分布，两相邻的搅拌桨体109中心线间夹角取30°。在卧式发酵罐体103的进料端设置有前封盖102（盖体拱高尺寸为400mm、外径为Ф219mm、壁厚为12mm），驱动电机101规格为380V,1.1kw,转速为2.0转/分钟，扭矩为4300N/M,速比为7.7。驱动电机101轴穿过前封盖102与搅拌轴108（轴长为7800mm）连接，在出料端设后封盖104，其盖体拱高为400mm，并保证连接处密封。
压力表113安装于卧式发酵罐体103顶部距前封盖102中心线距离为4440mm处位置，用于实时监测卧式发酵罐体103的内部压力。
后封盖104位于搅拌轴尾端处，是搅拌轴的检修口。
加热管入口105位于卧式发酵罐体103中部左端距离前封盖102与卧式发酵罐体103连接处为250mm的位置，加热管入口105的尺寸外径为Ф32mm，壁厚为3.5mm，热水管伸出长度为150mm，用于循环热水的入口。
加热管出口107位于卧式发酵罐体103中部，距离前封盖102与卧式发酵罐体103连接处为2125mm的位置，其管口尺寸外径为Ф32mm，壁厚为3.5mm，热水管伸出长度为150mm，用于循环热水的出口。
加热盘管106以内盘绕方式焊接在卧式发酵罐体103内的左端1/3处，加热盘管106外周与卧式发酵罐体103内壁的间距为90mm。
卧式发酵罐体103的上方设置有二个观察口114；一个设置于卧式发酵罐体103的进料前段；另一个设置于出料/排气口111一侧。观察口114用于观察卧式发酵罐体103内不同阶段的物料发酵情况。
取样口115位于卧式发酵罐体103的中部偏下处位置，共设置有三处取样口115，分别距离前封盖102与卧式发酵罐体103连接处1750mm、3500mm和5250mm。取样口115用于检测不同发酵时期物料的消解信息，管口尺寸为直径为Ф32mm，管壁厚度为3.5mm，管口伸出长度为100mm。
排沙口116位于卧式发酵罐体103底部位置，共有二处排沙口116，分别位于前封盖102与卧式发酵罐体103连接处380mm、4750mm处位置。发酵物料多为畜禽粪便或农作物秸秆，带有沙砾等无法消解的颗粒状物质，此类物质在卧式发酵罐体103中累积容易产生以下两种问题：一是沙砾累积容易堵塞管理；二是加速搅拌装置（搅拌桨体）的磨损。因此加装排沙口116的目的是定期排放卧式发酵罐体103内的沙砾等物质。
本实用新型在驱动电机101运行下，通过转动搅拌轴108带动搅拌浆体109起到充分混合搅拌效果。卧式发酵罐体103内壁设有加热盘管106，加热盘管106采用20＃的无缝钢管，钢管直径为Ф219mm、壁厚为12mm。通过温度计112反馈温度控制，使卧式发酵罐体103内厌氧发酵稳定在37℃左右运行。卧式发酵罐体103头部下方设进料口110，进料口110(管口尺寸外径为Ф89mm、壁厚为4mm，管口伸出长度为150mm)沿罐壁切线进入，与外部加料管路连接。卧式发酵罐体103尾部上方设有出料/排气口111(管口尺寸外径为Ф219mm、壁厚为12mm)，沼气经由出料/排气口111与外接管路进入沼气储存罐。沼液沼渣采用溢流方式经由出料/排气口111处排出,此外,出料口底座118(底座尺寸外径为Ф650mm、壁厚为10mm)拆开后,可作为维护检修的人孔。
将有机废弃物中固形物含量调至12-20%范围内，经预热后，通过进料口110进入卧式发酵罐体103内，卧式发酵罐体103内的物料进料量介于60-70%之间，启动驱动电机101，随着搅拌装置的搅拌和新鲜物料进入形成推流，保证物料在卧式发酵罐体103内进行充分混匀。有机废弃物在微生物的作用下，厌氧发酵生产沼气，经由出料/排气口111管路进入储气罐加以贮存、利用。沼液、沼渣采用溢流方式通过外部管路流至沼液池或二级发酵罐。其中，沼液可通过管路回流，作为新鲜物料稀释水，以节约系统水资源消耗。卧式发酵罐体103内厌氧发酵在35℃的条件下工作，并通过加热管和温度计，保持温度条件稳定。
本实用新型主要适用于农业废弃物（农作物秸秆、畜禽粪便）的能源化利用，通过厌氧发酵生产沼气。可进行农业有机废弃物的无害化、减量化、资源化处理，实现废弃物的循环利用，无大量沼液产生，减低沼液量大带来的二次污染和消纳压力。由于采用低转速的螺旋式搅拌方式，实现高浓度条件下的厌氧混合发酵，解决物料传热、传质困难的问题。同时，本实用新型可作为全混式厌氧反应器的前端处理部分，与全混式厌氧反应器有机结合，提高物料转化率，提升沼气工程的运行效率。
Claims (3)
1. 一种卧式厌氧发酵反应器，包括卧式发酵罐体及其卧式发酵罐体下方装有的基座，其特征在于，卧式发酵罐体下方还设置有取样口、排沙口和进料口；卧式发酵罐体的上方设置有温度计、压力表、出料/排气口、出料口底座和观察口；卧式发酵罐体的一端封闭，另一端安装有驱动电机；驱动电机的轴连接搅拌轴的一端，搅拌轴的另一端连接卧式发酵罐体内封闭端的后封盖轴承座，卧式发酵罐体前段内壁1/3处设置有加热盘管，卧式发酵罐体壁上设置有加热管入口和加热管出口，加热盘管的两端分别连接加热管入口和加热管出口；搅拌轴上装有搅拌桨体。
2.根据权利要求1所述的卧式厌氧发酵反应器，其特征在于，所述卧式发酵罐体中轴线与地基面的水平线夹角为4-8°。
3. 根据权利要求1所述的卧式厌氧发酵反应器，其特征在于，所述卧式发酵罐体内温度为30-40℃。
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