專利名稱：具有防堵塞布?xì)饽芰Φ沫h(huán)流反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)流反應(yīng)器，它具有設(shè)置在環(huán)流反應(yīng)器內(nèi)腔中且用于循環(huán) 反應(yīng)物的導(dǎo)流裝置，導(dǎo)流裝置具有至少一個中心供氣機(jī)構(gòu)，在中心供氣機(jī) 構(gòu)上裝^L有多個布?xì)鈾C(jī)構(gòu)，用于使氣體進(jìn)入導(dǎo)流裝置。
背景技術(shù)：
環(huán)流反應(yīng)器常被用于過程工程。此時，流體或可流動物質(zhì)在反應(yīng)器中 在反應(yīng)物循環(huán)流動的情況下被處理。反應(yīng)物在反應(yīng)器內(nèi)腔中通過中心導(dǎo)流 裝置如豎立的導(dǎo)管例如從下往上被引導(dǎo)并且在導(dǎo)管外向下繼續(xù)流動。為了 在導(dǎo)管中引入上升流，氣體在導(dǎo)管的下部區(qū)域被輸入。反應(yīng)物因而能以環(huán) 流形式在反應(yīng)器中^皮循環(huán)。
這種帶有內(nèi)循環(huán)的環(huán)流反應(yīng)器通常被用作全混型懸浮物厭氧反應(yīng)器， 尤其用于從含生物可降解物的懸浮物中，如從生物垃圾或再生原材料中，
獲得生物氣體。此方法例如還在瑞士專利CH316767或德國專利申請公開 號DE19725823A1中加以描述了 。在這里，生物氣體潛于液面下祐_吹入中 心導(dǎo)管。由于導(dǎo)管中的混合物密度相對外界液面是減小的，所以在液體中 產(chǎn)生壓差，此壓差導(dǎo)致導(dǎo)管中的上升流。吹入的生物氣體應(yīng)在導(dǎo)管橫截面 內(nèi)獲得盡量均勻 一致的微小氣泡分布，以保證有效地形成混合物。
當(dāng)導(dǎo)管比較細(xì)時，通常會在外面加裝一條輸氣環(huán)路，氣體在導(dǎo)管周圍 在內(nèi)側(cè)經(jīng)過孔從輸氣環(huán)路流出。此工作原理不適用于較粗的導(dǎo)管，因?yàn)闊o 法實(shí)現(xiàn)在橫截面范圍內(nèi)的布?xì)?。在反?yīng)器底部上的位于導(dǎo)管入口下方的中 心噴嘴同樣不適用于大型發(fā)酵反應(yīng)器，因?yàn)楫?dāng)在比液面下約14米更深的 深處噴入氣體時，大型發(fā)酵反應(yīng)器因靜壓的緣故而不再對驅(qū)動壓差帶來顯 著貢獻(xiàn)?？墒?，在相應(yīng)深度輸入氣體所需要的壓縮機(jī)功率是必須要付出的。
基于這些原因，在大型反應(yīng)器中經(jīng)常采用從反應(yīng)器頂部潛沒的噴管， 該噴管優(yōu)選在液面下7米到12米的深處輸入生物氣體。此時，現(xiàn)有技術(shù) 中存在具有以下優(yōu)缺點(diǎn)的兩個可選方案
一個可選方案擬使用中心供氣管，其底部裝設(shè)有3根到7根且最好是 5根比較細(xì)的布?xì)夤?。這些布?xì)夤鼙ＷC氣體在導(dǎo)管內(nèi)^^姿所期望的出氣圓圈
流出，因而應(yīng)該有助于混合物的有效形成。此系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是可采用大口徑 的供氣管，該供氣管可被構(gòu)造成通過潛沒較深來防止彎曲和震動。但在實(shí) 踐中，側(cè)伸出的細(xì)的布?xì)夤苁遣焕模瑥闹衅趤砜?，這樣的布?xì)夤軐Ω邼?度懸浮物如爛污泥而言會被粘著物和附著結(jié)殼堵塞。氣體由此以非對稱方 式從仍敞口的管中排出，這導(dǎo)致液力系統(tǒng)易受損。
在另一個可選方案中，單獨(dú)在一個圓圈上采用許多朝下延伸的單噴 管。這提供更好的清潔可能性，因?yàn)樗鼈儚姆磻?yīng)器頂部到出氣口地在整個 長度范圍內(nèi)被清潔。但此方案的問題是，較細(xì)的單管相對于工作中的動態(tài) 應(yīng)力和由漂浮覆層所產(chǎn)生的剪切力而言無法提供足夠高的機(jī)械強(qiáng)度。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的任務(wù)是在環(huán)流反應(yīng)器中如此設(shè)計供氣機(jī)構(gòu)和布?xì)鈾C(jī) 構(gòu)，即一方面保證抗縱彎強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度，另一方面，在不容易出現(xiàn)堵塞 的同時，保證有效布?xì)狻?br> 按照本發(fā)明，如此完成該任務(wù)，布?xì)鈾C(jī)構(gòu)以朝下開口的導(dǎo)氣件的形式 構(gòu)成，所述導(dǎo)氣件布置在中心供氣機(jī)構(gòu)的出氣口的上方。
迄今為止的構(gòu)造的出發(fā)點(diǎn)在于，氣體通過管道被一直送往排氣點(diǎn)。然 而，本發(fā)明提出這樣一種構(gòu)造，它具有至少一個中心供氣機(jī)構(gòu)，中心供氣 機(jī)構(gòu)例如可以由堅固的中心管構(gòu)成，該中心管在環(huán)流反應(yīng)器內(nèi) 一直到達(dá)所 期望的通氣深度地伸至液面下方。與現(xiàn)有技術(shù)不同，氣體在導(dǎo)流裝置中按 所期望的出氣圓圏從中心供氣機(jī)構(gòu)散布流出不是通過布?xì)夤軄韺?shí)現(xiàn)，而是 通過不會被堵塞的、下開口的導(dǎo)氣件來實(shí)現(xiàn)。該導(dǎo)氣件最好以朝下開口且 彎成半圓形的金屬薄板的形式構(gòu)成。中心供氣機(jī)構(gòu)適當(dāng)?shù)爻守Q直供氣管的 形式，它一直伸到環(huán)流反應(yīng)器內(nèi)的液面的下方。導(dǎo)氣件最好外裝在中心供 氣管上。例如，如果供氣管由金屬制成且導(dǎo)氣件以彎成半圓形的金屬薄板
的形式制成，則導(dǎo)氣件可被焊接在供氣管上。根據(jù)應(yīng)用場合的不同，3個 至7個且一般是5個導(dǎo)氣件在出氣口高度上散布在管周圍地被安裝在供氣 管上。供氣管中的出氣口因而實(shí)現(xiàn)了氣體穿流到導(dǎo)氣件下方。這些導(dǎo)氣件 優(yōu)選相對水平方向以介于5度到45度之間的角度向上傾斜，在這里，介 于IO度到20度之間的傾斜角度是特別有利的。通過浮力，氣體在優(yōu)選呈 隆凸形的導(dǎo)氣件的下方一直流到外邊沿，氣體在外邊沿處以連串氣泡的形
式中斷。這些導(dǎo)氣件具有側(cè)導(dǎo)向面是合適的，所述側(cè)導(dǎo)向面在中心供氣機(jī) 構(gòu)的出氣口區(qū)域里被向下拉長，由此避免氣體在氣體湍旋穿流區(qū)內(nèi)在導(dǎo)氣 件下方側(cè)向流出。因而，氣體能可靠地順著導(dǎo)氣件的導(dǎo)流輪廓流動。
在大范圍的反應(yīng)器循環(huán)流動開始后，導(dǎo)流裝置中的流體升流速度與過
程相關(guān)地介于0.5米/秒到約1.4米/秒之間，此流體升流速度促進(jìn)導(dǎo)氣件下 方的氣體流動，并且在輪廓斷流邊緣上的剪切應(yīng)力使所期望的10毫米到 約30毫米的小直徑氣泡范圍的形成變得穩(wěn)定。與此同時，沿導(dǎo)氣件的液 體_氣體流動產(chǎn)生自清潔作用，借此洗去導(dǎo)氣件的附著結(jié)殼和粘著物。
本發(fā)明裝置的主要優(yōu)點(diǎn)尤其在于通氣系統(tǒng)的堅固耐用性和防堵塞能 力，這尤其在處理富含固體的懸浮物時允許經(jīng)濟(jì)的長期運(yùn)行。可以呈堅固 的中心管形式的中心供氣機(jī)構(gòu)與安置在中心供氣機(jī)構(gòu)上的下開口狀導(dǎo)氣 件的連同使用得到了 一種抗縱彎強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度都高的通氣系統(tǒng)。中心供 氣機(jī)構(gòu)可以通過簡單方式例如通過伸入管刷或高壓清潔頭被清潔。下開口 的導(dǎo)氣件不會被堵塞，從而可以總體降低通氣系統(tǒng)的維護(hù)成本。
本發(fā)明適用于所有可想到的、其中的反應(yīng)物通過導(dǎo)流裝置被循環(huán)的環(huán) 流反應(yīng)器，上述導(dǎo)流裝置接受氣體以形成驅(qū)動氣流。本發(fā)明可以特別有利 地被用于生物氣體反應(yīng)器，其用于處理含生物可降解物的懸浮物，在這種 反應(yīng)器內(nèi)，生物垃圾或再生原材料等被發(fā)酵。尤其當(dāng)在生物氣體反應(yīng)器中 處理再生原材料時，由于待處理的懸浮物富含固體，所以供氣系統(tǒng)被堵塞 的風(fēng)險更高。此時，本發(fā)明顯示出重大的優(yōu)勢。


以下，結(jié)合附閨示意所示的實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明，其中 圖l是表示用于環(huán)流反應(yīng)器的供氣系統(tǒng)的橫截面圖； 圖2是表示導(dǎo)氣件的局部的視圖。
具體實(shí)施例方式
圖l表示環(huán)流反應(yīng)器的局部，此環(huán)流反應(yīng)器例如可以被用作用于處理 生物垃圾或再生原材料的全混型懸浮物厭氧反應(yīng)器。在環(huán)流反應(yīng)器的局部 圖中示出了呈導(dǎo)管形狀的導(dǎo)流裝置7,用于在環(huán)流反應(yīng)器內(nèi)形成內(nèi)部環(huán)流。 在導(dǎo)管7中設(shè)有中心供氣管1，用于將氣體通入導(dǎo)管7。供氣管1以噴管 形式從上方穿過反應(yīng)器8。在位于環(huán)流反應(yīng)器內(nèi)的液面的下方，供氣管1
具有孔狀的出氣口 3。在此區(qū)域內(nèi)，在供氣管1上焊接有多個導(dǎo)氣件2， 這些導(dǎo)氣件以朝下開口且彎成半圓形的金屬薄板的形式制成。通過這些導(dǎo) 氣件2，實(shí)現(xiàn)了氣體在導(dǎo)管7中按所期望的出氣圓圏9從中心供氣管1散 布流出。在此情況下，中心供氣管l上的出氣口 3實(shí)現(xiàn)了氣體流至導(dǎo)氣件 2的下方，這些導(dǎo)氣件以介于IO度到20度之間的角度向上指。氣體通過 浮力在隆凸?fàn)顚?dǎo)氣件的下方一直流到導(dǎo)氣件的外邊沿，氣體在外邊沿處以 連串氣泡的形式中斷。此時，沿著導(dǎo)氣件2的液體-氣體流動會產(chǎn)生自清 潔作用，借此洗去導(dǎo)氣件上的附著結(jié)殼和粘著物。中心供氣管l以及在導(dǎo) 氣件2下方的出氣口 3區(qū)域在工作中容易清潔。為此，下開口的中心供氣 管1在出氣口 3的下方延長100毫米至300毫米，作為導(dǎo)向^R4。中心供 氣管1以眾所周知的方式以無孔法蘭盤5結(jié)束于反應(yīng)器8的上方，在無孔 法蘭盤5的下面，氣體供應(yīng)管道6從側(cè)面^皮4妄入供氣管1中。在清潔作業(yè) 的情況下，此管道可以通過閥門與氣體系統(tǒng)隔斷開。然后，經(jīng)因取掉無孔 法蘭盤5而露出的入口探入清潔工具，如管刷或高壓清潔頭， 一直下探到 出氣口 3區(qū)域。通過這種方式，可以采用機(jī)械方式/液壓方式可靠除去堵塞。 在清潔過程中，不會發(fā)生大量氣體從供氣管1逸出，因?yàn)闅怏w在下部區(qū)域 內(nèi)通過環(huán)流反應(yīng)器的液面被可靠封閉。中心供氣管l上的下開口的導(dǎo)向段 4防止了清潔工具在出氣口 3高度進(jìn)行清潔作業(yè)時掛住。清掃下來的固體 不會堆積在供氣管l中，而是通過下開口沉入反應(yīng)液中。在這里，在工作 狀態(tài)下不會出現(xiàn)氣體的排出，因?yàn)殪o液柱迫4吏通入的氣體從高位的出氣口 3流到導(dǎo)氣件2的下方。
圖2涉及導(dǎo)氣件的局部視圖。在這里，導(dǎo)氣件是彎成隆凸形狀的朝下 開口的金屬薄板。在出氣口區(qū)域內(nèi)，導(dǎo)氣件的側(cè)導(dǎo)向面10被向下拉長。 這樣一來，避免氣體在氣體湍旋穿流區(qū)內(nèi)在導(dǎo)氣件2的下面經(jīng)出氣口 3側(cè) 向流出。因此，氣體可靠地順著導(dǎo)氣件2的導(dǎo)流輪廓流動。
權(quán)利要求
1.一種環(huán)流反應(yīng)器，具有設(shè)置于所述環(huán)流反應(yīng)器的內(nèi)腔中且用于循環(huán)反應(yīng)物的導(dǎo)流裝置(7)，所述導(dǎo)流裝置(7)具有至少一個中心供氣機(jī)構(gòu)(1)，所述中心供氣機(jī)構(gòu)上裝設(shè)有多個布?xì)鈾C(jī)構(gòu)(2)，用于使氣體進(jìn)入所述導(dǎo)流裝置(7)，其特征在于，所述布?xì)鈾C(jī)構(gòu)(2)以朝下開口的導(dǎo)氣件的形式構(gòu)成，所述導(dǎo)氣件布置在所述中心供氣機(jī)構(gòu)(1)的出氣口(3)的上方。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)流反應(yīng)器，其特征在于，所述導(dǎo)氣件(2) 以朝下開口且彎成半圓形的金屬薄板的形式構(gòu)成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l或2所述的環(huán)流反應(yīng)器，其特征在于，所述中心供 氣機(jī)構(gòu)(l)以 一直延伸到所述環(huán)流反應(yīng)器內(nèi)的液面的下方的豎直的供氣管 的形式構(gòu)成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的環(huán)流反應(yīng)器，其特征在于，所述導(dǎo)氣件(2) 外裝在所述供氣管(l)上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的環(huán)流反應(yīng)器，其特征在于，3至7個導(dǎo)氣 件(2)在所述出氣口(3)的高度分散于管周圍地安裝在所述供氣管(1)上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的環(huán)流反應(yīng)器，其特征在于，所
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的環(huán)流反應(yīng)器，其特征在于，所 述導(dǎo)氣件(2)具有側(cè)導(dǎo)向面(10),所述側(cè)導(dǎo)向面(IO)在所述中心供氣機(jī)構(gòu)(I) 的出氣口 (3)的區(qū)域內(nèi)被向下拉長。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的環(huán)流反應(yīng)器，其特征在于，所 述環(huán)流反應(yīng)器以用于處理含生物可降解物的懸浮物尤其是生物垃圾或再 生原材料的生物氣體反應(yīng)器的形式構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明提供環(huán)流反應(yīng)器，它具有設(shè)置在環(huán)流反應(yīng)器內(nèi)腔中的用于循環(huán)反應(yīng)物的導(dǎo)流裝置(7)。導(dǎo)流裝置(7)具有至少一個中心供氣機(jī)構(gòu)(1)，中心供氣機(jī)構(gòu)上裝設(shè)有多個布?xì)鈾C(jī)構(gòu)(2)，用于使氣體進(jìn)入導(dǎo)流裝置(7)。這種環(huán)流反應(yīng)器例如被用作用于處理生物垃圾或再生原材料的生物氣體反應(yīng)器。布?xì)鈾C(jī)構(gòu)(2)以朝下開口的導(dǎo)氣件的形式構(gòu)成，所述導(dǎo)氣件布置在所述中心供氣機(jī)構(gòu)(1)的出氣口(3)的上方。
文檔編號B01J4/00GK101360551SQ200680051245
公開日2009年2月4日 申請日期2006年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月5日
發(fā)明者G·蘭漢斯, T·邁耶 申請人:林德-Kca-德累斯頓有限公司