[发明专利]一种恒温式厌氧发酵装置

权利要求书

1.一种恒温式厌氧发酵装置，其特征在于，包括装置本体，所述的装置本体的外围设置有换热夹套，所述的装置本体内设置有搅拌装置，所述的搅拌装置包括转轴和搅拌桨；所述的转轴沿装置本体的高度方向上固定连接有一个或多个搅拌桨；所述转轴为重力式热管结构，其内部中空，并部分填充介质且抽真空后构成热管结构；所述的搅拌桨的每个浆叶均为平板式径向回转热管结构，桨叶内部采用中空设计，并部分填充介质且抽真空后构成热管结构；

所述的换热夹套包括三层结构，由内至外分别为内层、隔热层和外壳层，其中内层为空腔结构，且在空腔内设有换热盘管，换热盘管的进、出水口连接热水循环系统，内层空腔内填充有储热介质；

所述换热装置本体内部的壁面上设置有多个挡板，其中一块挡板为中空挡板，其设置在换热盘管进水口所在位置处的装置本体内侧壁面上，该中空挡板内部填充满膨胀剂，该中空挡板具有一个与内部空腔连通的开口；开口处设置有一个活塞结构，所述活塞结构包括活塞通道和位于活塞通道内的活塞，所述活塞通道连通换热盘管进水口和中空挡板内部空腔；所述活塞通过一拉簧与中空挡板内部壁面相连以复位其位置；当膨胀剂膨胀时，可推动所述活塞沿活塞通道移动；所述活塞移动到其最大行程位置时，可完全阻塞换热介质从进水口进入换热盘管；

所述装置本体上设置有物料进口、物料出口和气体出口；所述气体出口上设置有流量计；所述的装置内设置有温度传感器。

2.根据权利要求1所述的恒温式厌氧发酵装置，其特征在于，所述的转轴充液率为18-23%，长径比为20-25，内部介质为水，控制转轴中空结构内部压强使水的沸点为35℃。

3.根据权利要求1所述的恒温式厌氧发酵装置，其特征在于，所述的搅拌桨采用四斜叶桨，倾斜角度为45°，桨叶内部填充水，充液率为10-15%，控制内部压强使水的沸点为35℃。

4.根据权利要求3所述的恒温式厌氧发酵装置，其特征在于，所述的搅拌桨的桨叶厚度为3-5mm，宽长比为0.2-0.25。

5.根据权利要求1所述的恒温式厌氧发酵装置，其特征在于，所述的换热盘管进、出水口通过阀门连接热水循环系统；所述的热水循环系统的循环水温度为35-55℃。

6.根据权利要求1所述的恒温式厌氧发酵装置，其特征在于，所述的温度传感器包括用于检测物料不同高度温度的温度传感器组。

7.根据权利要求1所述的恒温式厌氧发酵装置，其特征在于，转轴上设置有两层或三层搅拌桨。

8.根据权利要求1所述的恒温式厌氧发酵装置，其特征在于，所述的储热介质为Na₂HPO₄·12H₂O；所述的膨胀剂为乙醇。

9.一种权利要求1-8任一所述装置的恒温式厌氧发酵方法，其特征在于包括如下步骤：

物料通过物料进口投入恒温式厌氧发酵装置内，换热夹套通过阀门连接热水循环系统，搅拌装置连接电机，安装用于检测装置中部物料温度的第一传感器和用于检测物料不同高度温度的第二传感器组；打开电机，控制阀门使换热夹套连接热水循环系统，循环水温度为35-55℃；换热夹套内层的储热介质使换热盘管中循环水的温度更均匀的传递到装置本体内；

当气体出口的流量计检测到有气体产生时，即认为发酵过程已经发生；在发酵过程中，中空挡板内的膨胀剂体积将随装置本体内部温度变化而变化，当温度过高时，中空挡板内的膨胀剂受热膨胀将推动活塞部分或全部阻塞换热盘管，从而可以改变循环水流量甚至完全关断循环水；在温度回落时，活塞可在拉簧拉力作用下向初始位置复位；

在发酵过程中，物料经搅拌带动混合，设置在内壁上的挡板通过与物料碰撞进一步强化混合，转轴和桨叶内水的相变温度均控制在35℃，搅拌桨上设置的热管结构提高物料在径向方向的温度均一性，转轴提高物料在高度方向的温度均一性；

发酵过程中实时监测第二传感器组中各传感器的温度，当不同高度的检测温度差值大于设定阈值时，增加电机转速，提高物料的搅拌均匀度；

当气体出口流量计检测到产气速度平均产气速度的四分之一时，打开卸料口排出废弃底物污泥，投入新料进行厌氧发酵作业。