[发明专利]一种恒温式厌氧发酵装置

说明书

本发明公开了一种恒温式厌氧发酵装置。恒温式厌氧发酵装置外围设置有换热夹套，装置本体内设置有搅拌装置，搅拌装置包括转轴和搅拌桨；所述转轴为重力式热管结构，所述的搅拌桨的每个浆叶均为平板式径向回转热管结构；换热夹套的内层为填充有储热介质的空腔结构，且在空腔内设有换热盘管；装置本体内设有一中空挡板，中空挡板内部填充满膨胀剂，出口设置有可用于堵住进水口的活塞结构。本发明可以通过热管原理对装置本体内的温度在径向和轴向上进行快速传递，起到均温作用，改善温度均匀性；换热夹套的储热介质使装置本体壁面的温度趋于均一并保持稳定，中空挡板通过热胀冷缩原理可自适应调节进水流量或关闭进水。

技术领域

本发明属于厌氧发酵设备领域，具体涉及一种恒温式厌氧发酵装置。

背景技术

厌氧微生物对发酵罐内温度相当敏感，维持发酵罐内的恒温环境对于实现甲烷产量最大化是至关重要的。目前人们普遍采用盘管加热，但盘管加热清洗比较困难，而且过高的温度会杀死厌氧菌，也有的使用夹套加热，但是夹套加热对于比较靠近壁面的反应物有比较好的加热作用，而靠近正中间的部分则温度不均。再者，当厌氧发酵到一定程度后会自身产生热量，这时候需要合适的散热以及均匀的罐内反应物温度。

现有技术的缺点就是难以维持发酵罐里的恒温状态，由于温度控制不好导致的无法保证甲烷产量的最大化。为了进一步提高生物质能源转换效率，新型沼气设备的研发设计和发酵工艺过程的优化改进是不可或缺的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种恒温式厌氧发酵装置。本发明使用了中间镂空的四斜叶桨，以及中间镂空的转轴，转轴采用的是重力式热管结构，转轴和桨叶中间充入液体且抽真空后封装，极大的增加了导热性，在旋转的时候可以把靠近壁面的温度更加快速的传递到桨叶上，桨叶与混合物接触能够增加反应物的温度均匀度，同时当底部反应物温度高于顶部时，转轴也可把底部温度传递到顶部，起到一个很好的均温作用，当静止时桨叶也可以起到一个很好的均温作用。这极大的改善了反应物的温度均匀性问题，同时不耗费能量。

本发明的换热夹套采用特殊结构设计，其内层有换热盘管和储热介质构成，换热盘管用于与外部循环水系统进行热量交换，储热介质则增加换热盘管与装置本体的换热面积，并使装置本体壁面的温度趋于均一，在发酵罐内温度过低时(例如低于35℃)，储热介质发生相变，放出热量。换热夹套的中间层采用隔热材料减少热损失。

本发明进一步设计有换热盘管内流量的自适应调节系统，其具体是由中空挡板配合活塞结构实现的。通过该结构，当装置本体内温度升高时，中空挡板内的膨胀液即可根据装置本体内温度的情况发生体积的变化，继而推动活塞；装置本体内温度越高，活塞被推出的程度越大。当装置本体内的温度高于一定值后，活塞就将完全堵死进水口，而当温度降低时，活塞可在拉簧的拉力作用下打开进水口。

本发明的技术方案如下：

本发明首先提供了一种恒温式厌氧发酵装置，其包括装置本体，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，内层空腔内填充有相变材料；

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；