專利名稱：用于沼氣的全混合厭氧反應(yīng)循環(huán)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種沼氣的全混合厭氧反應(yīng)循環(huán)裝置，特別適用于以農(nóng)作物秸稈 和畜牧業(yè)糞便為主要原料的沼氣生產(chǎn)。
技術(shù)背景
厭氧發(fā)酵在有機物處理上得到了廣泛應(yīng)用，例如生產(chǎn)沼氣、處理有機廢棄物和富 含有機物的廢液等。沼氣池是厭氧發(fā)酵最為原始的應(yīng)用之一，其以農(nóng)作物秸稈和畜牧業(yè)糞便為主要原 料，生產(chǎn)供生活使用的沼氣。通常，將配置好的沼氣原料從沼氣池的頂部加入，由于混合不夠充分，易造成頂部 結(jié)塊現(xiàn)象，阻礙沼氣的產(chǎn)生。傳統(tǒng)的沼氣池不便于布置機械攪拌裝置。在工業(yè)化過程中，沼氣池由厭氧反應(yīng)罐 所替代，厭氧反應(yīng)罐便于設(shè)置機械攪拌裝置或機構(gòu)。大多數(shù)攪拌裝置或機構(gòu)在厭氧反應(yīng)罐 中采用豎直布置，也有攪拌裝置或機構(gòu)在厭氧反應(yīng)罐中呈水平布置，還有異形布置。攪拌不僅可以防止厭氧反應(yīng)罐頂部結(jié)塊，而且使得物料混合均勻，可增加沼氣的 產(chǎn)出率。然而，機械攪拌的實現(xiàn)也伴隨著能耗增加。然而能耗增加是人們所不愿意接受的，降低能耗自然成為業(yè)者渴望予以解決的目 標(biāo)。作為降低能耗的技術(shù)嘗試，中國實用新型專利ZL200820123345. 6公開了基于有 機廢棄物固體發(fā)酵產(chǎn)沼氣的臥式厭氧反應(yīng)器，包括帶有水平布置的攪拌器的臥式筒體，臣卜 式筒體外掛有控制溫度的循環(huán)水筒。上述臥式筒體對降低能耗起到一定作用，然而同樣不能避免采用機械攪拌器所帶 來的耗能高的弊端。中國發(fā)明專利申請200810063934. 4公開了一種沼氣發(fā)生裝置，通過將下流式厭 氧濾器與升流式厭氧發(fā)酵罐組成一套沼氣發(fā)酵設(shè)備，下流式厭氧濾器和升流式厭氧發(fā)酵罐 不僅可以單獨完成沼氣生產(chǎn)目的，而且相互之間有配合。上述下流式厭氧濾器和升流式厭氧反應(yīng)罐通過一套共用的帶有輸送泵的循環(huán)管 路，實現(xiàn)各自的自循環(huán)攪拌，同時，可以將厭氧發(fā)酵罐內(nèi)的活性污泥料液和上清液提供給下 流式厭氧濾器，實現(xiàn)發(fā)酵料液回流與新進(jìn)料液進(jìn)行混合。上述沼氣發(fā)生裝置在能耗降低方面作出了有益的嘗試，然而，帶有輸送泵的循環(huán) 管路設(shè)有很多閥門，操作控制較復(fù)雜。對于沼氣發(fā)生裝置來說，主要以農(nóng)業(yè)、農(nóng)村、農(nóng)民為主 要服務(wù)對象，復(fù)雜的操作控制勢必阻礙沼氣項目的推廣應(yīng)用。實際上，上述下流式厭氧濾器是富含有機物污水的常用的厭氧處理設(shè)備，內(nèi)部有 填料層，主要服務(wù)于污水處理領(lǐng)域，對于以秸稈和糞便為主的沼氣反應(yīng)原料的應(yīng)用來說，則 顯得有些“嬌貴”。中國發(fā)明專利申請200910064439. X公開了一種發(fā)酵罐，該發(fā)酵罐罐壁上設(shè)置有與罐內(nèi)空腔連通的循環(huán)管，循環(huán)管上端口位于發(fā)酵液液面之下，下端口靠近發(fā)酵罐底部，循 環(huán)管內(nèi)設(shè)有循環(huán)泵。上述發(fā)明專利申請公開的發(fā)酵罐，通過循環(huán)管可促進(jìn)沼氣原料的自循環(huán)攪拌，并 且操作復(fù)雜性大大降低簡化。在實施沼氣設(shè)備的過程中，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，上述沼氣設(shè)備在運行過程中，仍有諸多 不便。發(fā)酵罐由于體積太大，不方便加設(shè)換熱升溫裝置，故只能在溫室中運作或者在溫度適 宜的地方建造，這給沼氣設(shè)備的應(yīng)用帶來麻煩，特別是對于北方冬季較長的地區(qū)則難以適 應(yīng)。在發(fā)酵罐中沼氣反應(yīng)原料的PH值需要調(diào)節(jié)時，也很不方便。 另外，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過使沼氣反應(yīng)原料自循環(huán)，能耗水平仍然相當(dāng)高，而且，沼 氣反應(yīng)原料自循環(huán)的阻力比較大，對管道和泵的磨損較嚴(yán)重，同時有阻塞泵和管道的隱患。綜上所述，目前的厭氧過濾器在沼氣原料循環(huán)方面、原料的適應(yīng)性方面、沼氣產(chǎn)出 率方面和能耗方面不能同時兼顧，存在沼氣反應(yīng)原料循環(huán)不充分、原料單一、容積小，沼氣 產(chǎn)出率低(只能達(dá)到1.0)和耗費高中的一個或多個缺點。

實用新型內(nèi)容本實用新型目的在于提供一種用于沼氣的全混合厭氧反應(yīng)循環(huán)裝置，可適應(yīng)不同 的沼氣反應(yīng)原料，并可降低原料循環(huán)中的能效。為此，本實用新型提供了一種用于沼氣的全混合厭氧反應(yīng)循環(huán)裝置，包括全混合 厭氧反應(yīng)罐和循環(huán)罐，其中全混合厭氧反應(yīng)罐的頂部通過溢流管連接至循環(huán)罐；循環(huán)罐的 下部通過輸送管道和物料輸送泵連接至全混合厭氧反應(yīng)罐的下部；以及循環(huán)罐與提供沼氣 反應(yīng)原料的輸送管相連。 優(yōu)選地，上述循環(huán)罐內(nèi)設(shè)有熱交換器。優(yōu)選地，上述循環(huán)罐內(nèi)設(shè)置有中心筒，其中，溢流管連接至中心筒，中心筒的下端 具有出水管。優(yōu)選地，上述中心筒內(nèi)具有中心管，中心管與進(jìn)料管和出料管分別連通。優(yōu)選地，上述循環(huán)罐內(nèi)周壁上設(shè)有導(dǎo)流板。優(yōu)選地，上述全混合厭氧反應(yīng)罐的頂側(cè)設(shè)有凈氣筒，其中，溢流管連接至凈氣筒的 底部，全混合厭氧反應(yīng)罐和凈氣筒之間通過U型管連接。優(yōu)選地，上述全混合厭氧反應(yīng)罐的下部至少具有間隔開的兩進(jìn)料口與輸送管道相 連。優(yōu)選地，上述循環(huán)罐具有連接至全混合厭氧反應(yīng)罐下部的第二輸送管道和物料輸 送泵。優(yōu)選地，上述全混合厭氧反應(yīng)罐的容積為400 6000m3。優(yōu)選地，上述循環(huán)罐的容積為全混合厭氧反應(yīng)罐容積的1/10 1/20。優(yōu)選地，上述全混合厭氧反應(yīng)罐內(nèi)的頂部設(shè)有攔污罩。在本實用新型中，通過使用上清液作為工質(zhì)來循環(huán)，使得厭氧反應(yīng)罐中的沼氣反 應(yīng)原料可以得到充分混合，從而提高了沼氣產(chǎn)出率。與使用沼氣反應(yīng)原料作為循環(huán)工質(zhì) 相比，液體的流動阻力比較小，如此降低了對管道和泵的磨損，相應(yīng)地對系統(tǒng)的要求也降低 了。與使用沼氣作為循環(huán)工質(zhì)相比，避免了使用沼氣作為循環(huán)工質(zhì)所帶來的安全風(fēng)險。[0032]在本實用新型中，通過使用循環(huán)罐，同時兼顧了沼氣反應(yīng)原料的添加、沼氣反應(yīng)原 料的升溫、PH值的調(diào)節(jié)、沼液回收等功能，本實用新型的用于沼氣的全混合厭氧反應(yīng)循環(huán)裝 置適合于大型工業(yè)化 沼氣工程，而且能在寒冷地區(qū)推廣使用。除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本實用新型還有其它的目的、特征和優(yōu) 點。下面將參照圖，對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

構(gòu)成本說明書的一部分、用于進(jìn)一步理解本實用新型的附圖示出了本實用新型的 優(yōu)選實施例，并與說明書一起用來說明本實用新型的原理。圖中圖1示出了根據(jù)本實用新型優(yōu)選實施例的用于沼氣的全混合厭氧反應(yīng)罐和循環(huán) 裝置的示意圖；圖2示出了根據(jù)本實用新型優(yōu)選實施例的用于沼氣的全混合厭氧反應(yīng)罐和循環(huán) 裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3示出了圖2所示用于沼氣的全混合厭氧反應(yīng)罐和循環(huán)裝置的俯視圖；以及圖4示出了圖2所示用于沼氣的全混合厭氧反應(yīng)罐和循環(huán)裝置中的循環(huán)罐的半剖 視圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的實施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本實用新型可以由權(quán)利 要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。圖1示出了根據(jù)本實用新型的用于沼氣的全混合厭氧反應(yīng)循環(huán)裝置的工藝流程 圖。如圖1所示，全混合厭氧反應(yīng)循環(huán)裝置包括全混合厭氧反應(yīng)罐100和循環(huán)罐200。循環(huán)罐200接收來自輸送管309的沼氣反應(yīng)原料，該沼氣反應(yīng)原料可以是秸稈、畜 牧業(yè)糞便和有機廢水的混合物，例如以麥秸和牛糞為主要原料的混合物。循環(huán)罐200通過其底部的物料配送管303和泵305將循環(huán)罐內(nèi)的工質(zhì)泵送至全混 合厭氧反應(yīng)罐100的下部。循環(huán)罐200內(nèi)設(shè)有中心筒210，全混合厭氧反應(yīng)罐100頂部的上清液通過溢流管 301輸送至中心筒210中，上清液再由中心筒210流到循環(huán)罐200的內(nèi)腔中。循環(huán)罐200內(nèi)設(shè)有熱交換器230，該熱交換器230可與熱源相連，例如蒸汽源，以對 循環(huán)罐200內(nèi)的工質(zhì)進(jìn)行換熱升溫，使全混合厭氧反應(yīng)罐100內(nèi)的沼氣反應(yīng)原料保持在合 適反應(yīng)溫度，例如35°C 38°C之間。循環(huán)罐200的中心筒210的外殼211內(nèi)設(shè)有中心管212，該中心管212與出料管 307相連，多余的沼液可以通過該出料管307排到沼液池(圖中未示出)中。循環(huán)罐200的中心筒還連接有進(jìn)料管315(圖2中示出)，以補充沼液或補水。全混合厭氧反應(yīng)罐100的頂部具有沼氣管311，以將罐內(nèi)產(chǎn)生的沼氣導(dǎo)出，例如導(dǎo) 入到儲氣罐(圖中未示出)，全混合厭氧反應(yīng)罐100的底部設(shè)有排渣管313，發(fā)酵過的沼氣 反應(yīng)原料可通過該排渣管313排出罐外。圖2和圖3示出了根據(jù)本實用新型優(yōu)選實施例的用于沼氣的全混合厭氧反應(yīng)循環(huán) 裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。[0049]全混合厭氧反應(yīng)罐100內(nèi)的頂部設(shè)有攔污罩130、沼氣收集器110，攔污罩130用 于過濾全混合厭氧反應(yīng)罐100內(nèi)沼氣反應(yīng)原料的固體物質(zhì)。沼氣收集器110為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，在此不再贅述。上清液通過U型管導(dǎo)入凈氣筒319中，上清液中包含的少量沼氣可以溢出，方便上 清液在溢流管301中流動，當(dāng)然，也可以直接將上清液通過溢流管301流入循環(huán)罐200中。全混合厭氧反應(yīng)罐100的下部兩側(cè)設(shè)有總進(jìn)料管304、304’，總進(jìn)料管304、304’通 過若干支進(jìn)料管導(dǎo)入全混合厭氧反應(yīng)罐100內(nèi)部?？傔M(jìn)料管304、304’由泵305和配送管 303泵給沼氣反應(yīng)原料。 此外，總進(jìn)料管304、304，還可以由備用泵305，和配送管303，泵給沼氣反應(yīng)原料。通過在全混合厭氧反應(yīng)罐100底部的兩側(cè)進(jìn)工質(zhì)，可以使罐內(nèi)的沼氣反應(yīng)原料混 合更均勻。當(dāng)然，圍繞罐的四周，還可以設(shè)置更多的總進(jìn)料管304，以便物料循環(huán)無死角。循環(huán)罐200的優(yōu)選結(jié)構(gòu)在圖2至圖4中示意性地示出。循環(huán)罐200內(nèi)設(shè)置中心筒210，至少有兩方面的作用，一方面，形成容器，暫時容納 上清液，并將上清液和來自輸送管309的沼氣反應(yīng)原料隔開，方便調(diào)PH值和取用上清液等 操作；另一方面，便于設(shè)置中心管212。中心筒210支撐在循環(huán)罐200的上部，下部具有彎曲的出水管214，該出水管214 的出口朝向?qū)Я髌蛐髌?15，以造成水流旋流，從而實現(xiàn)物料的混合均勻。該出水管214可以是軟管，以使出口流出的上清液或水旋轉(zhuǎn)地噴射到導(dǎo)流片215 上?；蛘咴摮鏊?14繞中心筒210的中心軸線是可轉(zhuǎn)動的，其出口方向在以中心軸 線為中心的圓周的切向上，以在水流的反作用力下自動旋轉(zhuǎn)。循環(huán)罐200的頂部具有出氣管317，可以將循環(huán)罐200內(nèi)產(chǎn)生的沼氣導(dǎo)入儲氣罐中。同時，循環(huán)罐200頂部預(yù)留有PH值調(diào)節(jié)口，當(dāng)然還可以預(yù)留其它用途的口。在一實施例中，本實用新型的全混合厭氧反應(yīng)循環(huán)裝置為大型沼氣產(chǎn)生裝置，其 產(chǎn)氣率可達(dá)到1. 6立方。優(yōu)選地，循環(huán)罐為鋼結(jié)構(gòu)常壓容器，外形尺寸為<2 2. 6mX6m(H)，有 效液深為5. 7m，有效容積為30m3。厭氧反應(yīng)器碳鋼制作，內(nèi)外防腐并保溫，單臺尺寸為<2 6. 6mX 16m(H)，有效水深為15. 7m，有效容積為530m3，厭氧反應(yīng)原料停留時間為15d。在其它實施例中，全混合厭氧反應(yīng)罐和循環(huán)罐的外形尺寸和容積可以更改。根據(jù)本實用新型的裝置的操作過程如下原料首先填入循環(huán)罐，由泵將原料從厭 氧罐底部抽入其中。厭氧罐中原料充滿之后，隨著泵的不間斷工作，原料從厭氧罐頂部通過 管道溢流進(jìn)入循環(huán)罐。原料在循環(huán)罐與厭氧罐的不間斷循環(huán)中得到充分?jǐn)嚢琛８鶕?jù)本實用新型，循環(huán)充分；耗能??；產(chǎn)氣率高，可達(dá)到1. 6 ；原料廣泛。以上僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領(lǐng)域 的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)， 所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種用于沼氣的全混合厭氧反應(yīng)循環(huán)裝置，包括全混合厭氧反應(yīng)罐(100)，其特征在于，還包括循環(huán)罐(200)，其中所述全混合厭氧反應(yīng)罐(100)的頂部通過溢流管(301)連接至所述循環(huán)罐(200)；所述循環(huán)罐(200)的下部通過輸送管道(303)和物料輸送泵(305)連接至所述全混合厭氧反應(yīng)罐(100)的下部；所述循環(huán)罐(200)與提供沼氣反應(yīng)原料的輸送管(309)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于沼氣的全混合厭氧反應(yīng)循環(huán)裝置，其特征在于，所述循 環(huán)罐(200)內(nèi)設(shè)有熱交換器(230)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于沼氣的全混合厭氧反應(yīng)循環(huán)裝置，其特征在于，所述循 環(huán)罐(200)內(nèi)設(shè)置有中心筒(210)，其中，所述溢流管(301)連接至所述中心筒(210)，所述 中心筒(210)的下端具有出水管(214)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于沼氣的全混合厭氧反應(yīng)循環(huán)裝置，其特征在于，所述中 心筒(210)內(nèi)具有中心管(212)，所述中心管(212)與進(jìn)料管(315)和出料管(307)分別連通ο
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于沼氣的全混合厭氧反應(yīng)循環(huán)裝置，其特征在于，所述循 環(huán)罐(200)內(nèi)周壁上設(shè)有導(dǎo)流板(215)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于沼氣的全混合厭氧反應(yīng)循環(huán)裝置，其特征在于，所述全 混合厭氧反應(yīng)罐(100)的下部至少具有間隔開的兩進(jìn)料口與所述輸送管道(303)相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于沼氣的全混合厭氧反應(yīng)循環(huán)裝置，其特征在于，所述循 環(huán)罐(200)具有連接至所述全混合厭氧反應(yīng)罐(100)下部的第二輸送管道(303、)和物料 輸送泵(305、)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于沼氣的全混合厭氧反應(yīng)循環(huán)裝置，其特征在于，所述全 混合厭氧反應(yīng)罐(100)的容積為400 6000m3。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于沼氣的全混合厭氧反應(yīng)循環(huán)裝置，其特征在于，所述循 環(huán)罐(200)的容積為全混合厭氧反應(yīng)罐(100)容積的1/10 1/20。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于沼氣的全混合厭氧反應(yīng)循環(huán)裝置，其特征在于，所述全 混合厭氧反應(yīng)罐(100)內(nèi)的頂部設(shè)有攔污罩(130)。
專利摘要本實用新型公開了一種用于沼氣的全混合厭氧反應(yīng)循環(huán)裝置，包括全混合厭氧反應(yīng)罐和循環(huán)罐，其中全混合厭氧反應(yīng)罐的頂部通過溢流管連接至循環(huán)罐；循環(huán)罐的下部通過輸送管道和物料輸送泵連接至厭氧反應(yīng)罐的下部；以及循環(huán)罐與提供沼氣反應(yīng)原料的輸送管相連。循環(huán)罐內(nèi)設(shè)有熱交換器和中心筒，溢流管連接至中心筒，中心筒的下端具有出水管。在本實用新型中，通過使用循環(huán)罐，同時兼顧了沼氣反應(yīng)原料的添加、攪拌、沼氣反應(yīng)原料的升溫、PH值的調(diào)節(jié)、沼液回收等功能，本實用新型的用于沼氣的全混合厭氧反應(yīng)循環(huán)裝置適合于大型工業(yè)化沼氣工程，而且能在寒冷地區(qū)推廣使用。
文檔編號C12M1/107GK201610430SQ2009202747
公開日2010年10月20日 申請日期2009年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月17日
發(fā)明者熊益軍, 王偉, 王國林, 類成明, 蔣勇, 黃偉 申請人:中國南方航空工業(yè)(集團)有限公司;蔣勇