[发明专利]一种复合型高含固拼装式厌氧发酵装置

权利要求书

1.一种复合型高含固拼装厌氧发酵装置，其特征在于，反应器由多个呈卧式圆柱形结构的罐体I、罐体II…罐体(n-1)、罐体n端口依次串联组装成一体，罐体I的左封头和罐体n的右封头相互连接；每个罐体包括三层结构，最内层为钢制结构层，最外层为混凝土加固层，钢制结构层和混凝土加固层之间设有空隙，加热盘管安装于空隙内钢制结构层外表面；在混凝土加固层的外面还设有保温层；罐体I设置有进料口，罐体II…罐体(n-1)设置有出气口；罐体n设置有出料口和出气口；同时每个罐体上部还分别均设置1个检查口和三个仪表口；反应器中轴线设有拼装式中空搅拌轴，不同罐体的搅拌轴由联轴器连接成一体，整体的搅拌轴有搅拌电机进行驱动旋转，搅拌轴上设置桨叶，每个罐体内设有多个桨叶；各罐体分别预留与加热盘管连接的热水进水口和热水出水口；n≥2；每个罐体的底部设有一个卸料口；罐体I的左端设有左封头和罐体n的右端设有右封头。

2.按照权利要求1所述的一种复合型高含固拼装厌氧发酵装置，其特征在于，每个罐体的加热盘管设有一个循环泵和一个热水调节阀，同时每个罐体内还设有温度传感器，所有的循环泵、热水调节阀、温度传感器均与控制系统连接，控制系统能够通过控制加热盘管的热水流量等进而控制每个罐体的温度。

3.按照权利要求1所述的一种复合型高含固拼装厌氧发酵装置，其特征在于，所述罐体直径为4～10m，长度为3～15m。

4.按照权利要求1所述的一种复合型高含固拼装厌氧发酵装置，其特征在于，考虑卧式容器静压，腐蚀裕度取1.5mm，所述罐体钢板厚度为4mm～8mm。

5.按照权利要求1所述的一种复合型高含固拼装厌氧发酵装置，其特征在于，所述混凝土强度为C20或C25，混凝土层厚度δ₁为180mm～300mm。

6.按照权利要求1所述的一种复合型高含固拼装厌氧发酵装置，其特征在于，钢制结构层和混凝土加固层之间空隙的厚度为加热盘管直径的1.2-1.5倍。

7.权利要求1-6任一项所述的厌氧发酵装置的应用，其特征在于，可通过调节热源量及温度，适用于厌氧反应工艺，换热热源即热水条件、热源进量及流速、物料温度等按照下列方法计算：

热源采用60～85℃热水，罐外璧散热无伴管加热，则发酵装置所需总热量Q：

Q＝Q₁+Q₂；

说明：Q₁——物料加热到所需温度所需的热量，Q₁＝mC(t-t_s)，m为每日进料量，t、ts分别为物料进料温度、物料所需加热到的温度，C为物料的比热容；

Q₂——圆筒形沼气罐的热量损失；D₀、D₁、D₂——分别为钢罐罐体外径、内层绝热层外径(此处指混凝土层外径)、外层绝热层外径(此处指保温层外径)；λ₁，λ₂——分别为混凝土与保温层的导热系数；T₀、T_a——分别为钢罐外表面、保温层外表面温度；α_s——保温层外表面与空气的换热系数；

根据总热量Q，热源进出口温度，可算得热源流量q＝Q/[Cp×(t₁-t₂)]，Cp为水的定压比热容，t₁、t₂为热源进水、出水温度；盘管内热水设计流速v为0.35～0.5m/s，由此可计算盘管直径d＝(4q/πv)^1/2；

所述的外层绝热层外径D₂应满足下式的要求：

式中：D₀、D₂——分别为钢罐罐体、外层绝热层外径；λ₁，λ₂——分别为混凝土与保温层的导热系数；[Q]——允许最大热损失量，根据GB50264-2013《工业设备及管道绝热工程设计规范》附录B取值；T₀、T₁、T_a——分别为钢罐外表面、混凝土层外表面、保温层外表面温度；α_s——保温层外表面与空气的换热系数；

根据上述参数计算出D₂lnD₂/D₀后，再根据GB50264-2013《工业设备及管道绝热工程设计规范》附录D，计算出保温层和混凝土层的总厚度δ；则保温层厚度δ₂＝δ-δ₁，其中δ₁为混凝土层厚度。