一种卧式干式厌氧发酵反应器进出料及回流系统的制作方法

1.本发明涉及卧式干式厌氧发酵反应器领域，尤其涉及一种卧式干式厌氧发酵反应器进出料及回流系统。


背景技术：

2.厌氧消化是利用兼性菌和厌氧菌进行厌氧生化反应，分解有机物质，实现稳定化、资源化非常有效的一种处理工艺。
3.按照厌氧底物含固率的高低，厌氧发酵被分为湿式、半干式和干式发酵。一般认为：干物质含量低于15％均为湿式发酵，干物质含量25％-40％为干式发酵，干物质含量间于湿式和干式之间的为半干式。
4.干式厌氧发酵有很多优势，沼液产生量小、容积产气率高、能耗低、对预处理要求低等。同时也由于含固率高、容杂率高，造成进出料对设备要求较高，反应器内物料发生沉降时，需要考虑杂质的排除问题；另外，不同于湿式反应器物料可以完全混合，干式发酵反应器物料进入反应器无法与内部消化物进行充分混合。尤其卧式干发酵反应器，物料在横向方向上移动，进料和出料区域距离较长，一定需要物料的回流接种才能达到较好的厌氧效果。
5.有鉴于此，特提出本发明。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供了一种卧式干式厌氧发酵反应器进出料及回流系统，，进而解决现有技术中存在的上述技术问题。
7.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
8.本发明实施例提供一种卧式干式厌氧发酵反应器进出料及回流系统，包括：
9.进料螺旋输送机、进料螺旋检修阀、出料螺旋输送机、出料螺旋检修阀、出料柱塞泵、出料柱塞泵检修阀、出料管线组件和回流管线组件；其中，
10.所述进料螺旋输送机斜向下方插设入卧式干式厌氧发酵反应器的进料端，所述进料螺旋输送机上设置所述进料螺旋检修阀；
11.所述出料螺旋输送机设置在所述卧式干式厌氧发酵反应器的出料端底部出料口的正下方，与所述底部出料口连接；
12.所述出料螺旋输送机的末端通过所述出料柱塞泵检修阀与所述出料柱塞泵连接，所述出料柱塞泵的出料口分别连接出料管线组件和回流管线组件，所述回流管线连接至所述卧式干式厌氧发酵反应器的进料端。
13.与现有技术相比，本发明所提供的卧式干式厌氧发酵反应器进出料及回流系统，其有益效果包括：
14.通过设置斜向下方插设入卧式干式厌氧发酵反应器的进料端的进料螺旋输送机，可以避免反应器内沼气通过螺旋逃逸至进料侧，出料螺旋输送机设置在所述卧式干式厌氧
发酵反应器的出料端底部出料口的正下方，能可以有效地去除沉积物料和杂质，避免反应器内杂质越积越多的情况；回流管线连接至所述卧式干式厌氧发酵反应器的进料端，能将沉积杂质冲洗出来，并通过搅拌器达到接种的效果。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
16.图1为本发明实施例提供的卧式干式厌氧发酵反应器进出料及回流系统的构成示意图。
17.图2为本发明实施例提供的系统的进料螺旋输送机处的结构示意图。
18.图3为本发明实施例提供的出料柱塞泵处的结构示意图。
19.图4为本发明实施例提供的回流管线组件末端处的示意图。
20.图中：1-进料螺旋；2-进料螺旋检修阀；3-搅拌器；4-反应器仓体；5-出料螺旋检修阀；6-出料螺旋；7-出料柱塞泵检修阀；8-出料柱塞泵；9-出料半球阀；10-出料流量计；11-回流半球阀；12-回流流量计；13-回流管线；14-泵坑。
具体实施方式
21.下面结合本发明的具体内容，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，这并不构成对本发明的限制。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
22.首先对本文中可能使用的术语进行如下说明：
23.术语“和/或”是表示两者任一或两者同时均可实现，例如，x和/或y表示既包括“x”或“y”的情况也包括“x和y”的三种情况。
24.术语“包括”、“包含”、“含有”、“具有”或其它类似语义的描述，应被解释为非排它性的包括。例如：包括某技术特征要素(如原料、组分、成分、载体、剂型、材料、尺寸、零件、部件、机构、装置、步骤、工序、方法、反应条件、加工条件、参数、算法、信号、数据、产品或制品等)，应被解释为不仅包括明确列出的某技术特征要素，还可以包括未明确列出的本领域公知的其它技术特征要素。
25.术语“由
……
组成”表示排除任何未明确列出的技术特征要素。若将该术语用于权利要求中，则该术语将使权利要求成为封闭式，使其不包含除明确列出的技术特征要素以外的技术特征要素，但与其相关的常规杂质除外。如果该术语只是出现在权利要求的某子句中，那么其仅限定在该子句中明确列出的要素，其他子句中所记载的要素并不被排除在整体权利要求之外。
26.除另有明确的规定或限定外，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如：可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连
通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本文中的具体含义。
27.当浓度、温度、压力、尺寸或者其它参数以数值范围形式表示时，该数值范围应被理解为具体公开了该数值范围内任何上限值、下限值、优选值的配对所形成的所有范围，而不论该范围是否被明确记载；例如，如果记载了数值范围“2～8”时，那么该数值范围应被解释为包括“2～7”、“2～6”、“5～7”、“3～4和6～7”、“3～5和7”、“2和5～7”等范围。除另有说明外，本文中记载的数值范围既包括其端值也包括在该数值范围内的所有整数和分数。
28.术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是明示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本文的限制。
29.下面对本发明所提供的卧式干式厌氧发酵反应器进出料及回流系统进行详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本发明实施例中未注明具体条件者，按照本领域常规条件或制造商建议的条件进行。本发明实施例中所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
30.如图1所示，本发明实施例提供一种卧式干式厌氧发酵反应器进出料及回流系统，包括：
31.进料螺旋输送机、进料螺旋检修阀、出料螺旋输送机、出料螺旋检修阀、出料柱塞泵、出料柱塞泵检修阀、出料管线组件和回流管线组件；其中，
32.所述进料螺旋输送机斜向下方插设入卧式干式厌氧发酵反应器的进料端，所述进料螺旋输送机上设置所述进料螺旋检修阀；
33.所述出料螺旋输送机设置在所述卧式干式厌氧发酵反应器的出料端底部出料口的正下方，与所述底部出料口连接；将出料螺旋输送机进口设置在反应器正下方，可以有效地去除沉积物料和杂质，避免反应器内杂质越积越多的情况。
34.所述出料螺旋输送机的末端通过所述出料柱塞泵检修阀与所述出料柱塞泵连接，所述出料柱塞泵的出料口分别连接出料管线组件和回流管线组件，所述回流管线连接至所述卧式干式厌氧发酵反应器的进料端。出料螺旋输送机的末端紧接出料柱塞泵，通过阀门切换，可以进行出料和回流，出料管线和回流管线上均设置流量计进行流量的统计；回流管线直通反应器进料端的底部，可以有效的将沉积杂质冲洗出来，并通过搅拌器达到接种的效果。
35.上述系统中，所述进料螺旋输送机按与水平方向保持45
°
角斜向下方插设入卧式干式厌氧发酵反应器的进料端；
36.该进料螺旋输送机插入到所述卧式干式厌氧发酵反应器内的出料口处于该卧式干式厌氧发酵反应器内的液位以下。这种将进料螺旋输送机以斜向下45
°
插入反应器内液位以下，可以避免反应器内沼气通过螺旋逃逸至进料侧。同时设置进料螺旋检修阀门，可以在进料螺旋故障时封死反应器内物料，减小检修风险，还可以在反应器启动物料液位较低时，进行沼气空间的切断。
37.上述系统中，处于所述卧式干式厌氧发酵反应器内的进料螺旋输送机部分未设有
螺旋叶片。
38.上述系统中，所述出料柱塞泵设置在所述卧式干式厌氧发酵反应器的出料端的底部出料口下方设置的泵坑内。
39.上述系统中，所述回流管线组件的末端插设进所述卧式干式厌氧发酵反应器的进料端的底部。
40.上述系统中，所述回流管线组件由回流管路，和依次设置在所述回流管路上的回流半球阀和回流流量计组成。
41.上述系统中，所述出料管线组件由出料管路，和依次设置在所述出料管路上的出料半球阀和出料流量计组成。
42.上述系统中，所述进、出料螺旋输送机的螺旋叶片形式采用全叶式，所述进、出料螺旋输送机的螺旋直径d通过以下公式确定：
[0043][0044]
其中，q为螺旋输送机的输送量；k
l
为物料综合特性系数，k
l
取30～50；；为填充系数，取值0.25～0.35；ρs为物料堆积密度，单位为t/m3；c为输送机倾斜修正系数。
[0045]
为了更加清晰地展现出本发明所提供的技术方案及所产生的技术效果，下面以具体实施例对本发明实施例所提供的卧式干式厌氧发酵反应器进出料及回流系统进行详细描述。
[0046]
实施例1
[0047]
如图1所示，本发明实施例提供一种卧式干式厌氧发酵反应器进出料及回流系统，包括：
[0048]
进料螺旋输送机、进料螺旋检修阀、出料螺旋输送机、出料螺旋检修阀、出料柱塞泵、出料柱塞泵检修阀、出料管线组件和回流管线组件；其中，
[0049]
所述进料螺旋输送机斜向下方插设入卧式干式厌氧发酵反应器的进料端，所述进料螺旋输送机上设置所述进料螺旋检修阀；
[0050]
所述出料螺旋输送机设置在所述卧式干式厌氧发酵反应器的出料端底部出料口的正下方，与所述底部出料口连接；
[0051]
所述出料螺旋输送机的末端通过所述出料柱塞泵检修阀与所述出料柱塞泵连接，所述出料柱塞泵的出料口分别连接出料管线组件和回流管线组件，所述回流管线连接至所述卧式干式厌氧发酵反应器的进料端。
[0052]
由于干式厌氧消化含固率较高、杂质较多，本发明采用螺旋输送机进料输送，既可以输送畜禽粪便、餐厨垃圾等湿滑的物料，也可以输送农作物秸秆、干牛粪等无法通过管道传输的物料。参见图2，进料螺旋输送机以45
°
插入反应器内液位以下，可以避免反应器内沼气通过螺旋逃逸至进料侧。同时设置检修阀门，可以在螺旋故障时封死反应器内物料，减小检修风险，还可以在反应器启动物料液位较低时，进行沼气空间的切断。
[0053]
物料进入反应器后，通过搅拌器推送向出料端，在此过程中物料含水率逐渐升高，物料中的杂质会慢慢沉积到反应器底部；搅拌器的浆液与反应器底部之间的缝隙控制在非常小的范围内，可以尽可能减少杂质的沉积，同时将反应器底部设置成一定的坡度，可以让沉积的物料逐步向出料端移动。
[0054]
出料端同样采用螺旋输送机进行物料的排出，将出料螺旋输送机的进口设置在反应器正下方，可以有效地去除沉积物料和杂质，避免反应器内杂质越积越多的情况；出料螺旋输送机末端紧接出料柱塞泵的末端连接出料管线组件和回流管线组件，通过出料管线组件和回流管线组件的阀门切换，可以进行出料和回流，出料管线和回流管线上均设置流量计(即出料流量计和回流流量计)进行流量的统计。参见图4，回流管线直通反应器进料端的底部，可以有效的将沉积杂质冲洗出来，并通过搅拌器达到接种的效果。
[0055]
具体的，上述系统中，进料螺旋输送机以与水平方向呈45
°
夹角的斜向下方向插入反应器的进料端，进入反应器后的部分没有螺旋叶片，以便作为进料螺旋检修阀的电动闸板阀，可以在反应器外侧对螺旋进行检修关闭。
[0056]
出料螺旋输送机在反应器正下方，出料柱塞泵根据高程，设置到泵坑内(参见图3)。
[0057]
回流管插入进料端反应器底部，可以防止杂质沉淀。
[0058]
本发明系统的进、出料螺旋输送机，按以下方式选项：
[0059]
根据以下公式确定进、出料螺旋输送机的输送能力，公式为：
[0060][0061]
其中，d为螺旋直径(m)；s为螺距(m)，n为螺旋转速(r/min)，为物料填充系数，ρs为物料堆积密度(t/m3)，c为输送机倾斜修正系数。
[0062]
螺旋输送机倾斜修正系数c值
[0063]
输送倾角≤-45
°
≤-30
°
≤-15
°0°
≤5
°
≤10
°
≤15
°
≤20
°
c1.501.301.101.000.900.800.700.65
[0064]
若螺旋转速太低，则输送量不大；若转速过高，物料受过大的切向力而被抛起，输送能力下降而且磨损增加。因此，螺旋轴转速不能超过某一极限。螺旋轴的极限转速经验公式为：
[0065][0066]
其中，k
l
为物料综合特性系数。
[0067]
因此，确定进、出料螺旋输送机的输送量
[0068]
由于，干式发酵物料种类较多，多为粒装级小块料，推荐填充系数为0.25～0.35，k
l
取30～50，物料颗粒越大越难输送，两个参数数据越小。螺旋叶片形式采用全叶式，s＝0.8d。因此得到：
[0069][0070]
下面以实际工程中确定进、出料螺旋输送机的螺旋直径，说明本发明系统是如何对进、出螺旋输送机选型的，具体如下：
[0071]
若反应器处理规模100t/d，输送秸秆和畜禽粪便混合物，调节成含水率75％，每天
工作10小时，则进料能力10t/h，填充系数取0.25，k
l
取30，物料混合均匀的情况下ρs为0.3t/m3。
[0072]
进料螺旋输送机方向向下，角度-45
°
，因此：
[0073][0074]
根据标准螺旋的型号，进料螺旋输送机的螺旋直径应取200mm以上。
[0075]
由于厌氧反应后，物料性质会发生变化，填充系数取0.4，k
l
取50，物料混合均匀的情况下ρs为1t/m3。
[0076]
出料螺旋输送机方向为水平，角度0
°
，因此：
[0077][0078]
根据标准螺旋的型号，进料螺旋输送机的螺旋直径应取150mm以上。
[0079]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。本文背景技术部分公开的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。