一种连续干法厌氧发酵反应器制造技术

本发明专利技术公开了一种连续干法厌氧发酵反应器，包括转鼓发酵罐、用于将物料进给转鼓发酵罐的螺旋进料器、用于保证厌氧发酵环境的密封装置、用于支撑转鼓发酵罐的支撑装置、包裹在转鼓发酵罐外部并用于加热转鼓发酵罐的蒸汽夹套、用于驱动转鼓发酵罐旋转的驱动装置和用于控制转鼓发酵罐内温度的自动温控装置、用于卸料和排放沼气的卸料仓。本发明专利技术适用于高含固量的干法中、高温厌氧发酵，以转鼓和扬料板方式强化传热传质，提高了设备的可靠性和沼气产率；特殊设计的密封结构，保证了厌氧环境；转鼓发酵罐的倾斜筒体的设计保证了物料传输和发酵过程同时进行，自动卸料和温控装置，提高了生物天然气的自动化生产水平。生物天然气的自动化生产水平。生物天然气的自动化生产水平。

【技术实现步骤摘要】
一种连续干法厌氧发酵反应器


[0001]本专利技术公开了一种连续干法厌氧发酵反应器，特别是一种回转式连续干法发酵生产沼气的装备，属于生物质能源生产装备


技术介绍

[0002]我国是世界上最大的农产品生产和消费国，每年产生的农业废弃物资源量巨大。截至2020年，我国每年产生的可收集秸秆约9亿吨，畜禽粪便总量约38亿吨，沼气资源化利用率低。生物天然气可有效替代化石燃料，是公认的绿色可再生能源，利用好秸秆、畜禽粪便、厨余垃圾等生产生物天然气，有利于解决我国农村环境和天然气短缺问题。
[0003]我国目前沼气厌氧发酵方法以CSTR湿法发酵为主，虽然技术较为成熟，但也有容积产气率低、高能耗、高水耗、生产废水产生量大且难以处理等诸多缺点。目前，国外较为先进的生物天然气项目多采用含固率大于20％的干法发酵技术，包括批序式和连续式两种。批序式以堆肥和淋滤为主要生产方式，传热传质困难、发酵产率低。连续式干法发酵又分为长轴推流式和气动搅拌式两种，受制于自动控制水平，我国目前已有连续式干法发酵项目，均为长轴搅拌推流式反应器。
[0004]长轴搅拌反应器主要问题包括：1)由于固体原料与搅拌桨直接接触，搅拌桨的磨损问题严重。2)搅拌轴密封端易出现失效，进而引起沼气泄漏。3)机械搅拌死角无法避免，影响产气效率，增加设备腐蚀。4)受制于长轴机械加工水平，设备国产化大型化困难，对各类复杂生物质原料适应性差。

技术实现思路

[0005]为解决以上问题，本专利技术设计了一种回转式厌氧发酵反应器，采用回转筒体和扬料板结构代替推流式长轴搅拌器，通过特殊设计的温度控制系统，可以使生物质原料在厌氧发酵过程中的高效传热传质，提高容积产气率，有利于实现农业废弃物干法连续发酵生产生物天然气的大规模商业化运营。
[0006]本专利技术提出了一种连续干法厌氧发酵反应器，用于生物质原料的发酵，具体采用如下技术方案：
[0007]一种连续干法厌氧发酵反应器，包括转鼓发酵罐、用于将物料进给转鼓发酵罐的螺旋进料器、用于保证厌氧发酵环境的进料密封和出料密封、用于支撑转鼓发酵罐的支撑装置、包裹在转鼓发酵罐外部并用于加热转鼓发酵罐的蒸汽夹套、用于驱动转鼓发酵罐旋转的驱动装置、用于卸料和排放沼气的卸料仓，
[0008]转鼓发酵罐充装系数为0.3～0.7，优选0.4～0.6，发酵罐本体向水平方向的倾斜角度为0.5～3
°
，优选1～2.5
°
，且进口端高于出口端。
[0009]转鼓发酵罐内设置有不同径向长度的扬料板，从转鼓发酵罐的内壁向转鼓发酵罐的中心延伸，分为若干组沿内壁周向间隔分布，优选均匀等间距分布，每组扬料板沿同一周向截面的数量为4～12块。扬料板包括长度较长的长扬料板和长度较短的短扬料板，长扬料
板为筒体直径的0.3～0.4倍，优选约0.375倍，短扬料板为筒体直径的0.2～0.3倍，优选约0.225倍，优选沿轴向分组分阶段等间距分布，其中长扬料板分组设置在转鼓发酵罐的前段，占转鼓发酵罐总长度的15～20％，布置为5～25组，优选8～22组，优选10～20组，优选10～15组；短扬料板分组设置在转鼓发酵罐的后段，占转鼓发酵罐总长度的80～85％布置，布置为15～50组，优选20～45组，优选25～40组，优选30～40组，扬料板结构形式为桨式，短边(桨柄)与发酵罐内壁连接，短边宽度为发酵罐筒体直径的0.075～0.015倍，优选0.01倍，长边(桨叶)宽度为短边宽度的4～8倍，优选5倍。
[0010]优选，转鼓发酵罐的内径为3～6米，转鼓发酵罐的长度为50～100米。
[0011]优选，螺旋进料器为固定部件，其上前端设有进料口，后端设有沼液回流口。
[0012]优选，进料密封包括进料密封仓、第一动摩擦环、第一静摩擦环、前端法兰压盖，进料密封仓将螺旋进料器与转鼓发酵罐的进口密封；进料密封仓为圆筒形固定部件，一端伸入转鼓发酵罐的进口端开口内，另一端与螺旋进料器的端部连接，在转鼓发酵罐的端口向外依次设置第一动摩擦环、第一静摩擦环、前端法兰压盖，第一静摩擦环与进料密封仓筒体外壁固定，第一动摩擦环随转鼓发酵罐筒体转动，围绕进料密封仓的外周固定有多个进料密封压板，进料密封压板进一步通过第一弹簧连接件将进料密封仓压压紧于前端法兰压盖，前端法兰压盖设有一变径段覆盖住第一动摩擦环、第一静摩擦环，变径段进一步覆盖一段第一密封毛毡与发酵罐外壁贴合。动摩擦环靠弹簧连接件和静摩擦环压紧，转动过程动静摩擦环配合形成摩擦副，密封间隙小于1mm，阻止气体泄漏。密封压板和进料密封仓通过螺栓连接，密封间隙通过弹簧连接件和螺栓调节。
[0013]优选地，进料密封压板环状布置于进料密封仓上，数量为8～20个，前端法兰压盖设置两道密封，内密封为由第一静摩擦环和第一动摩擦环组成的机械密封；优选地，第一静摩擦环材料为PTFE，固定于进料密封仓外壁，第一动摩擦环为硬质合金复合层，复合于转鼓发酵罐筒体前端部；外密封为在法兰变径段后部增加的一段密封毛毡，进一步减少了从内密封点逸出的沼气泄漏。
[0014]优选地，进料密封仓上进一步设有进料密封支架，固定于水泥基础，作用为固定进料密封仓。
[0015]优选，出料密封包括后端法兰压盖、第二动摩擦环、第二静摩擦环、第二密封毛毡、卸料密封压板和第二弹簧连接件，卸料仓设有一段圆筒形连接段，伸入转鼓发酵罐的出口端开口内，在转鼓发酵罐的出口端开口向外依次设置第二动摩擦环、第二静摩擦环、后端法兰压盖，第二静摩擦环与卸料仓出料段外壁固定，第二动摩擦环随转鼓发酵罐筒体转动，围绕卸料仓连接段的外周固定有多个卸料密封压板，卸料密封压板进一步通过第二弹簧连接件将卸料仓压紧于后端法兰压盖，后端法兰压盖设有一变径段覆盖住第二动摩擦环、第二静摩擦环，变径段进一步覆盖一段第二密封毛毡，并与转鼓发酵罐的出口端外壁贴合。第二动摩擦环靠弹簧连接件和第二静摩擦环压紧，转动过程动静环配合形成摩擦副，密封间隙小于1mm，阻止气体泄漏。
[0016]优选地，卸料密封压板环状布置于卸料仓连接段上，数量为8～20个，第一道为由第二静摩擦环和第二动摩擦环组成的机械密封；优选地，第二静摩擦环材料为PTFE，固定于后端法兰压盖，第二动摩擦环为硬质合金复合层，复合于转鼓发酵罐筒体后端部；第二道密封在法兰变径段后部增加一段第二密封毛毡，进一步减少从第一密封点泄漏出的沼气。进
料密封和出料密封保证了发酵罐内的厌氧环境，增加了密封的可靠性。
[0017]螺旋进料器伸入进料密封仓，螺旋进料器与进料密封仓之间用法兰连接。
[0018]稳态发酵后的回流沼液作为接种物，并调节进料含水量，后端固液分离后的沼液经过泵送加压由沼液回流口回流至进料端，同时具有冲洗润滑螺旋进料器作用。
[0019]支撑装置包括托轮和底座例如水泥底座，转鼓发酵罐通过托轮支撑于底座上，托轮设置在底座上可转动，支承环紧固于转鼓发酵罐的外周，转鼓发酵罐的支承环与托轮线接触，托轮由托轮轴承支承于底座上，一般为两组，一般分别位于转鼓本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种连续干法厌氧发酵反应器，其特征在于包括转鼓发酵罐(3)、用于将物料进给转鼓发酵罐的螺旋进料器(1)、用于保证厌氧发酵环境的进料密封和出料密封、用于支撑转鼓发酵罐的支撑装置、包裹在转鼓发酵罐外部并用于加热转鼓发酵罐的蒸汽夹套(5)、用于驱动转鼓发酵罐旋转的驱动装置、用于卸料和排放沼气的卸料仓(8)，转鼓发酵罐充装系数为0.3～0.7，发酵罐本体向水平方向的倾斜角度为0.5～3
°
，且进口端高于出口端，转鼓发酵罐内设置有不同径向长度的扬料板，从转鼓发酵罐的内壁向转鼓发酵罐的中心径向延伸，分为若干组沿内壁周向间隔分布，优选均匀等间距分布，每组扬料板沿同一周向截面的数量为4～12块；扬料板包括长度较长的长扬料板(301)和长度较短的短扬料板(302)，长扬料板(301)为筒体直径的0.3～0.4倍，优选约0.375倍，短扬料板(302)为筒体直径的0.2～0.3倍，优选约0.225倍，优选沿轴向分组分阶段等间距分布，其中长扬料板分组设置在转鼓发酵罐的前段，占转鼓发酵罐总长度的15～20％，布置为5～25组，优选10～20组，还优选10～15组；短扬料板分组设置在转鼓发酵罐的后段，占转鼓发酵罐总长度的80～85％，布置为15～50组，优选25～40组，还优选30～40组；优选地，扬料板结构形式为桨式，短边与发酵罐内壁连接，短边宽度为发酵罐筒体直径的0.075～0.015倍，优选0.01倍，长边宽度为短边宽度的2～10倍，优选4～8倍，优选5倍；优选地，螺旋进料器为固定部件，其上前端设有进料口(101)，后端设有沼液回流口(102)；优选地，转鼓发酵罐的内径为3～6米，转鼓发酵罐的长度为50～100米。2.根据权利要求1所述的连续干法厌氧发酵反应器，其特征在于，其进一步包括用于控制转鼓发酵罐内温度的自动温控装置(7)。3.根据权利要求1所述的连续干法厌氧发酵反应器，其特征在于，进料密封包括进料密封仓(2)、第一动摩擦环(3042)、第一静摩擦环(3041)、前端法兰压盖(304)，进料密封仓(2)将螺旋进料器(1)与转鼓发酵罐(3)的进口密封；进料密封仓(2)为圆筒形固定部件，一端伸入转鼓发酵罐的进口端开口内，另一端与螺旋进料器的端部连接，在转鼓发酵罐的端口向外依次设置第一动摩擦环(3042)、第一静摩擦环(3041)、前端法兰压盖(304)，第一静摩擦环(3041)与进料密封仓筒体外壁固定，第一动摩擦环(3042)随转鼓发酵罐筒体转动，围绕进料密封仓(2)的外周固定有多个进料密封压板(202)，进料密封压板(202)进一步通过第一弹簧连接件(2021)将进料密封仓压紧(2)于前端法兰压盖(304)，前端法兰压盖(3042)设有一变径段覆盖住第一动摩擦环(3042)、第一静摩擦环(3041)，变径段进一步覆盖一段第一密封毛毡(3043)，与转鼓发酵罐的进口端外壁贴合；优选地，第一动摩擦环(3042)靠第一弹簧连接件(2021)和第一静摩擦环(3041)压紧，转动过程动静摩擦环配合形成摩擦副，密封间隙小于1mm，阻止气体泄漏。4.根据权利要求3所述的连续干法厌氧发酵反应器，其特征在于，进料密封压板(202)环状布置于进料密封仓(2)上，数量为8～20个，前端法兰压盖设置两道密封，内密封是由第一静摩擦环(3041)和第一动摩擦环(3042)组成的机械密封，外密封为第一法兰变径段边缘的第一密封毛毡(3043)，进一步减少从内密封点逸出的沼气泄漏；优选地，第一静摩擦环材料为PTFE，固定于进料密封仓的外壁上，第一动摩擦环为硬质
合金复合层。5.根据权利要求1
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4中任一项所述的连续干法厌氧发酵反应器，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：李洪深，郑文平，门继军，郑文学，李大育，刘宪州，王少中，
申请(专利权)人：新地能源工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：