[实用新型]一种环中环交互式一体化厌氧发酵反应装置

说明书

本实用新型公开了一种环中环交互式一体化厌氧发酵反应装置，包括与外环发酵罐的顶部的外环沼气产气区相连通的沼气出口通道和外环进料管、与外环发酵罐的底部连通的外环出料管、设置在外环发酵罐底部的外环底板；设置在外环发酵罐内部的内环发酵罐，其包括覆盖在内环发酵罐顶端并与内环物料液位间形成内环沼气产气区的储气柜、与内环发酵罐的顶部的内环沼气产气区相连通的沼气出口通道和内环进料管、与内环发酵罐的底部连通的内环出料管、设置在内环发酵罐底部的内环底板；在竖直方向上，该内环底板高于外环底板，可实现内外环发酵罐等级顺序任意切换，寒冷冬天或寒冷地区，将内环作为主发酵罐，有效避免了热量损失；整个发酵罐体只需设计在地面上，省去了土方挖掘工程的成本。

技术领域

本实用新型属于厌氧发酵系统领域，具体涉及一种环中环交互式一体化厌氧发酵反应装置。

背景技术

问题1：目前大中型厌氧发酵领域利用两级厌氧发酵工艺，即由一个环中环两级发酵罐同时或两个单罐体串联独运行发酵，通常都是以先进物料的罐体做为第一级发酵罐，称为主发酵罐，后进物料的做为第二级发酵罐，称为次发酵罐 (如：CN201610548828.X专利名称：一种环中环两级一体化厌氧发酵方法)，经过主发酵罐将90％左右的进料发酵完毕，然后再泵送进入次发酵罐进一步发酵。上述环中环两级发酵罐是把外环做为第一级发酵罐，内环作为第二级发酵罐，由于内环和外环的底板设计成等高的，外环可以通过侧壁上的导管泵吸排料；而内环由于处于中心位置且面积大，而且进入内环的物料都含有大量固体沉降物，导致其排料非常困难，为了不影响产出率只能将其作为次发酵罐，外环作为主发酵罐，两者在设计构造上完全不能互换。但是在寒冷的冬季或者寒冷的地区，外环发酵罐则需要更多的加热能量来保持厌氧发酵所需的温度，虽然外环有保温层，但难免存在热量损失，不得不将厌氧发酵罐所产生的沼气，消耗很大一部分用于加热水，利用水力热循环为发酵罐加热，最终的沼气利用率很低；另外由于各地区的气候存在差异，寒冷的地区需要将内外两级发酵罐设计成全地下式或者部分地下式，会增加土方挖掘等工程的成本。因此如果能让内外环两级发酵罐可以任意相互切换，内环作为主发酵罐，在外环发酵罐的包围下保温效果好，且两级发酵罐体均可以设置在地面上，就可以解决上述问题。

问题2：问题1中提到的环中环两级发酵罐，目前由于内环发酵罐的顶部需要安装储气膜，因此其高度往往比外环发酵罐高出1米左右，为了最大化的利用内环发酵罐内的空间和提高产出率，因此内环发酵罐内的液位往往比外环发酵罐的液位高，这会产生2个问题：①由于内环产气汇集到外环产气管道统一输出，而内环产气管道设计上不可避免要比外环产气管道高，因此两者之间与外环产气管道也会产生压力差，简称压损，如果外环作为主发酵罐，其产气量相当于总产气量的80％，内外环的产气可以顺利输出，但是如果让内环作为主发酵罐时，外环产生的沼气会在压损的作用下排出困难，会影响内外环两级发酵罐的任意相互切换，因此想要内外环两级发酵罐任意相互切换，还需要解决上述问题。②此液位压力差会长期存在，导致在设计发酵罐罐体时必须考虑此压力差对内环侧壁产生的压力，增加了压差设计成本和安全风险。

问题3：问题1中提到的环中环两级发酵罐，目前所使用的搅拌器虽然可以从垂直方向调节搅拌器的位置来尽可能让发酵罐内的物料搅拌均匀，但是其存在 2个问题：①目前搅拌器只能安装在靠近发酵罐侧壁的位置上，发酵罐体的中心位置很难达到搅拌均匀的目的，另外，外环发酵罐和内环发酵罐为全封闭状态，发酵罐内部物料顶部很容易形成结壳，需要不定时将搅拌器提升至液面位置进行破壳处理；②由于储气膜是分内层和外层双层结构，顶部安装潜水推流搅拌器时，必须要在储气膜内层膜和外层膜上同时开孔后才能安装沼气集气装置和推流搅拌器，加上搅拌器工作时会产生很大的动力，很容易对储气膜的连接密封部位晃动，储气膜密封松动造成沼气的泄露。

发明内容

针对以上问题，本实用新型提供了一种环中环交互式一体化厌氧发酵反应装置，采用了内外环主次交互式设计、抬高内环底板设计、内外环液位等高设计、进料和出料流体力学设计、液位计交互控制设计等，有效的解决了上述各种问题。

其技术方案如下：