專利名稱：用于沼氣的全混合厭氧反應循環(huán)裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種沼氣的全混合厭氧反應循環(huán)裝置，特別適用于以農作物秸稈 和畜牧業(yè)糞便為主要原料的沼氣生產。
技術背景
厭氧發(fā)酵在有機物處理上得到了廣泛應用，例如生產沼氣、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)酵最為原始的應用之一，其以農作物秸稈和畜牧業(yè)糞便為主要原 料，生產供生活使用的沼氣。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 結塊現(xiàn)象，阻礙沼氣的產生。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，沼氣池由厭氧反應罐 所替代，厭氧反應罐便于設置機械攪拌裝置或機構。大多數(shù)攪拌裝置或機構在厭氧反應罐 中采用豎直布置，也有攪拌裝置或機構在厭氧反應罐中呈水平布置，還有異形布置。攪拌不僅可以防止厭氧反應罐頂部結塊，而且使得物料混合均勻，可增加沼氣的 產出率。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。作為降低能耗的技術嘗試，中國實用新型專利ZL200820123345. 6公開了基于有 機廢棄物固體發(fā)酵產沼氣的臥式厭氧反應器，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)酵料液回流與新進料液進行混合。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) 管路設有很多閥門，操作控制較復雜。對于沼氣發(fā)生裝置來說，主要以農業(yè)、農村、農民為主 要服務對象，復雜的操作控制勢必阻礙沼氣項目的推廣應用。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備，內部有 填料層，主要服務于污水處理領域，對于以秸稈和糞便為主的沼氣反應原料的應用來說，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)酵罐罐壁上設置有與罐內空腔連通的循環(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)管內設有循環(huán)泵。上述發(fā)明專利申請公開的發(fā)酵罐，通過循環(huán)管可促進沼氣原料的自循環(huán)攪拌，并 且操作復雜性大大降低簡化。在實施沼氣設備的過程中，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，上述沼氣設備在運行過程中，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，這給沼氣設備的應用帶來麻煩，特別是對于北方冬季較長的地區(qū)則難以適 應。在發(fā)酵罐中沼氣反應原料的PH值需要調節(jié)時，也很不方便。 另外，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過使沼氣反應原料自循環(huán)，能耗水平仍然相當高，而且，沼 氣反應原料自循環(huán)的阻力比較大，對管道和泵的磨損較嚴重，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、原料的適應性方面、沼氣產出 率方面和能耗方面不能同時兼顧，存在沼氣反應原料循環(huán)不充分、原料單一、容積小，沼氣 產出率低(只能達到1.0)和耗費高中的一個或多個缺點。

實用新型內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循環(huán)裝置，可適應不同 的沼氣反應原料，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循環(huán)裝置，包括全混合 厭氧反應罐和循環(huán)罐，其中全混合厭氧反應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罐的下部；以及循環(huán)罐與提供沼氣 反應原料的輸送管相連。 優(yōu)選地，上述循環(huán)罐內設有熱交換器。優(yōu)選地，上述循環(huán)罐內設置有中心筒，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，上述中心筒內具有中心管，中心管與進料管和出料管分別連通。優(yōu)選地，上述循環(huán)罐內周壁上設有導流板。優(yōu)選地，上述全混合厭氧反應罐的頂側設有凈氣筒，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罐的下部至少具有間隔開的兩進料口與輸送管道相 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罐容積的1/10 1/20。優(yōu)選地，上述全混合厭氧反應罐內的頂部設有攔污罩。在本實用新型中，通過使用上清液作為工質來循環(huán)，使得厭氧反應罐中的沼氣反 應原料可以得到充分混合，從而提高了沼氣產出率。與使用沼氣反應原料作為循環(huán)工質 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，相應地對系統(tǒng)的要求也降低 了。與使用沼氣作為循環(huán)工質相比，避免了使用沼氣作為循環(huán)工質所帶來的安全風險。[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原料的添加、沼氣反應原 料的升溫、PH值的調節(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，對本實用新型作進一步詳細的說明。

構成本說明書的一部分、用于進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罐和循環(huán) 裝置的結構示意圖；圖3示出了圖2所示用于沼氣的全混合厭氧反應罐和循環(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
以下結合附圖對本實用新型的實施例進行詳細說明，但是本實用新型可以由權利 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循環(huán)裝置的工藝流程 圖。如圖1所示，全混合厭氧反應循環(huán)裝置包括全混合厭氧反應罐100和循環(huán)罐200。循環(huán)罐200接收來自輸送管309的沼氣反應原料，該沼氣反應原料可以是秸稈、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)罐內的工質泵送至全混 合厭氧反應罐100的下部。循環(huán)罐200內設有中心筒210，全混合厭氧反應罐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的內腔中。循環(huán)罐200內設有熱交換器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內的工質進行換熱升溫，使全混合厭氧反應罐100內的沼氣反應原料保持在合 適反應溫度，例如35°C 38°C之間。循環(huán)罐200的中心筒210的外殼211內設有中心管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料管315(圖2中示出)，以補充沼液或補水。全混合厭氧反應罐100的頂部具有沼氣管311，以將罐內產生的沼氣導出，例如導 入到儲氣罐(圖中未示出)，全混合厭氧反應罐100的底部設有排渣管313，發(fā)酵過的沼氣 反應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循環(huán) 裝置的結構示意圖。[0049]全混合厭氧反應罐100內的頂部設有攔污罩130、沼氣收集器110，攔污罩130用 于過濾全混合厭氧反應罐100內沼氣反應原料的固體物質。沼氣收集器110為本領域技術人員所公知，在此不再贅述。上清液通過U型管導入凈氣筒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。全混合厭氧反應罐100的下部兩側設有總進料管304、304’，總進料管304、304’通 過若干支進料管導入全混合厭氧反應罐100內部?？傔M料管304、304’由泵305和配送管 303泵給沼氣反應原料。 此外，總進料管304、304，還可以由備用泵305，和配送管303，泵給沼氣反應原料。通過在全混合厭氧反應罐100底部的兩側進工質，可以使罐內的沼氣反應原料混 合更均勻。當然，圍繞罐的四周，還可以設置更多的總進料管304，以便物料循環(huán)無死角。循環(huán)罐200的優(yōu)選結構在圖2至圖4中示意性地示出。循環(huán)罐200內設置中心筒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的沼氣反應原料隔開，方便調PH值和取用上清液等 操作；另一方面，便于設置中心管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 的出口朝向導流片或旋流片215，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地噴射到導流片215 上?；蛘咴摮鏊?14繞中心筒210的中心軸線是可轉動的，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。循環(huán)罐200的頂部具有出氣管317，可以將循環(huán)罐200內產生的沼氣導入儲氣罐中。同時，循環(huán)罐200頂部預留有PH值調節(jié)口，當然還可以預留其它用途的口。在一實施例中，本實用新型的全混合厭氧反應循環(huán)裝置為大型沼氣產生裝置，其 產氣率可達到1. 6立方。優(yōu)選地，循環(huán)罐為鋼結構常壓容器，外形尺寸為<2 2. 6mX6m(H)，有 效液深為5. 7m，有效容積為30m3。厭氧反應器碳鋼制作，內外防腐并保溫，單臺尺寸為<2 6. 6mX 16m(H)，有效水深為15. 7m，有效容積為530m3，厭氧反應原料停留時間為15d。在其它實施例中，全混合厭氧反應罐和循環(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)中得到充分攪拌。根據(jù)本實用新型，循環(huán)充分；耗能?。划a氣率高，可達到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，對于本領域 的技術人員來說，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， 所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求一種用于沼氣的全混合厭氧反應循環(huán)裝置，包括全混合厭氧反應罐(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罐(100)的下部；所述循環(huán)罐(200)與提供沼氣反應原料的輸送管(309)相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于沼氣的全混合厭氧反應循環(huán)裝置，其特征在于，所述循 環(huán)罐(200)內設有熱交換器(230)。
3.根據(jù)權利要求1所述的用于沼氣的全混合厭氧反應循環(huán)裝置，其特征在于，所述循 環(huán)罐(200)內設置有中心筒(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)權利要求3所述的用于沼氣的全混合厭氧反應循環(huán)裝置，其特征在于，所述中 心筒(210)內具有中心管(212)，所述中心管(212)與進料管(315)和出料管(307)分別連通ο
5.根據(jù)權利要求1所述的用于沼氣的全混合厭氧反應循環(huán)裝置，其特征在于，所述循 環(huán)罐(200)內周壁上設有導流板(215)。
6.根據(jù)權利要求1所述的用于沼氣的全混合厭氧反應循環(huán)裝置，其特征在于，所述全 混合厭氧反應罐(100)的下部至少具有間隔開的兩進料口與所述輸送管道(303)相連。
7.根據(jù)權利要求1所述的用于沼氣的全混合厭氧反應循環(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罐(100)下部的第二輸送管道(303、)和物料 輸送泵(305、)。
8.根據(jù)權利要求1所述的用于沼氣的全混合厭氧反應循環(huán)裝置，其特征在于，所述全 混合厭氧反應罐(100)的容積為400 6000m3。
9.根據(jù)權利要求1所述的用于沼氣的全混合厭氧反應循環(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罐(100)容積的1/10 1/20。
10.根據(jù)權利要求1所述的用于沼氣的全混合厭氧反應循環(huán)裝置，其特征在于，所述全 混合厭氧反應罐(100)內的頂部設有攔污罩(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循環(huán)裝置，包括全混合厭氧反應罐和循環(huán)罐，其中全混合厭氧反應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罐的下部；以及循環(huán)罐與提供沼氣反應原料的輸送管相連。循環(huán)罐內設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原料的添加、攪拌、沼氣反應原料的升溫、PH值的調節(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