一種半連續(xù)式加熱型沼氣發(fā)生罐的制作方法

一種半連續(xù)式加熱型沼氣發(fā)生罐的制作方法
【專利摘要】一種半連續(xù)式加熱型沼氣發(fā)生罐，罐體內(nèi)下部的發(fā)酵池分隔成等容積的中心區(qū)、中間區(qū)和邊緣區(qū)；發(fā)酵池設(shè)有加熱管路；發(fā)酵池上部有由驅(qū)動裝置驅(qū)動、可沿環(huán)形軌道轉(zhuǎn)動的一組酸化池；沿罐體中心軸向安裝有攪拌裝置；驅(qū)動裝置和攪拌裝置采取永磁屏蔽傳動方式；酸化池轉(zhuǎn)動時可被發(fā)酵池外間隔壁的頂板段作用下作90°翻轉(zhuǎn)，將酸化物料倒入發(fā)酵池中心區(qū)，繼而將中心區(qū)和中間區(qū)的物料依次向外推至邊緣區(qū)，通過進(jìn)出料裝置排出。該沼氣發(fā)生罐采取分批次半連續(xù)式投料，控制投料量和溫度可使產(chǎn)氣量均衡；不停產(chǎn)，不用清池；物料酸化和發(fā)酵分段進(jìn)行，且酸化分池，發(fā)酵分區(qū)，產(chǎn)氣時間短，產(chǎn)氣量高；不受氣候影響，可用于冬季寒冷地區(qū)居室采暖。
【專利說明】一種半連續(xù)式加熱型沼氣發(fā)生罐
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物能源【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種可在不同氣溫下應(yīng)用的農(nóng)村居民戶用半連續(xù)式加熱型沼氣發(fā)生罐。
【背景技術(shù)】
[0002]沼氣作為可再生綠色能源，不僅原料來源廣，污染小，而且使用時方便衛(wèi)生、熱效率高。因而沼氣成為世界上許多國家和地區(qū)資助推廣的生物能源項目。尤其在我國廣大農(nóng)村地區(qū)，能源、衛(wèi)生等公共資源相對缺乏，而用作沼氣生產(chǎn)原料的作物秸桿和牲畜糞便豐富，推廣戶用沼氣，首先能夠為廣大農(nóng)村居民家庭提供日常生活所需能源，減輕偏遠(yuǎn)地區(qū)能源壓力；其次提供一種清潔有效的處理廢棄農(nóng)作物的途徑，可改善居民的生活環(huán)境；最后，使用沼氣這種綠色能源，效率更高，更環(huán)保，利于保護(hù)環(huán)境?？傊褂谜託饽軌蛱岣咿r(nóng)村居民的生活水平和改善生活質(zhì)量，具有直接的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。
[0003]沼氣發(fā)生器(沼氣池或沼氣罐)是沼氣系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，幾十年來人們一直在不斷地對這一關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行探索和改進(jìn)。目前使用的沼氣發(fā)生器，大都為結(jié)構(gòu)比較簡單的封閉式罐體結(jié)構(gòu)，罐體內(nèi)下部為發(fā)酵池，罐體上部有進(jìn)料口和出氣口，為防止罐內(nèi)壓力過大發(fā)生安全事故，一般都在罐體頂部安裝監(jiān)測罐內(nèi)壓力的壓力計、報警器及防爆泄壓閥。這種沼氣發(fā)生器采取一次性投料，物料的酸化和發(fā)酵不分開，采用大氣溫度下或太陽能加熱發(fā)酵，無機(jī)械攪拌，使用過程中存在以下缺點:
[0004]1、由于采取一次性投料，在投入大量原料后，便密閉使其反應(yīng)，直到原料耗盡，在此期間無暫停和重啟，沼氣發(fā)生器的啟動和停車所需時間長，相應(yīng)的工作周期也較長。
[0005]2、整個產(chǎn)氣過程產(chǎn)氣量不均衡，投料初期需要很長的預(yù)備期使物料酸化，反應(yīng)末期物料基本消耗干凈，在這兩個階段產(chǎn)氣量少，而中期因物料充足且反應(yīng)條件良好，產(chǎn)氣量大。
[0006]3、沼氣發(fā)生器的運(yùn)行不能進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，反應(yīng)中期產(chǎn)氣量大，沼氣發(fā)生器的安全性差。
[0007]4、運(yùn)行周期結(jié)束后需要大出料，費(fèi)時費(fèi)力。
[0008]5、發(fā)生器體積龐大，使用不便，不利于保溫和加溫，即使是太陽能加熱，受氣候影響，冬季寒冷地區(qū)會停產(chǎn)或因產(chǎn)氣量不足導(dǎo)致無法用于農(nóng)村居室采暖。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有沼氣發(fā)生器的缺點，提供一種體積小、可隨時進(jìn)出料、產(chǎn)氣穩(wěn)定可控、不需停產(chǎn)清池、能夠在氣溫較低情況下運(yùn)行的半連續(xù)式加熱型沼氣發(fā)生罐。
[0010]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的半連續(xù)式加熱型沼氣發(fā)生罐，包括密封的罐體；發(fā)酵池位于罐體內(nèi)下部；罐體的上部有進(jìn)料口和出氣口，頂部安裝有壓力計、報警器及防爆泄壓閥；其特點是:[0011]所述發(fā)酵池由同軸布置的圓筒形內(nèi)間隔壁和外間隔壁將其分隔成容積大致相等的中心區(qū)、中間區(qū)和邊緣區(qū)；其中外間隔壁分為高度相等的平直段和高度凸起的頂板段，頂板段上沿具有平滑過渡的弧度；內(nèi)間隔壁的上沿略高于外間隔壁平直段上沿，內(nèi)間隔壁的下部設(shè)有一組使中心區(qū)與中間區(qū)相通的下開口 ；在邊緣區(qū)靠近外間隔壁的罐體底壁上開設(shè)有出料口 ；在發(fā)酵池內(nèi)鋪設(shè)有為發(fā)酵池中沼液加熱保溫用的加熱管路，該加熱管路密封穿過罐體底部,引出罐體外；
[0012]在罐體中部的內(nèi)壁上設(shè)有向內(nèi)凸出的水平平臺，平臺上鋪設(shè)有凹槽型的環(huán)形軌道，通過該平臺和環(huán)形軌道安裝有與所述發(fā)酵池相對應(yīng)的酸化池裝置；該酸化池裝置包括一組形狀相同的酸化池；每個酸化池為上端開口下底封閉的槽型容器，水平截面為扇環(huán)形，容積與所述發(fā)酵池的中心區(qū)的容積相等；在每個酸化池的兩側(cè)壁面上、沿通過其重心的直線方向?qū)ΨQ設(shè)有支撐轉(zhuǎn)軸，該支撐轉(zhuǎn)軸利用軸承和套筒架設(shè)在相鄰兩酸化池之間，安裝于每個酸化池兩側(cè)的支架桿上的凹槽內(nèi)；相鄰兩個酸化池共用一個支架桿，所有支架桿的內(nèi)端均固定于中心固定環(huán)上，外端固定于外固定環(huán)上，構(gòu)成連接為一體的酸化池支撐架；外固定環(huán)下面安裝有一組腳輪，腳輪置于所述環(huán)形軌道的凹槽內(nèi)；外固定環(huán)的上表面固定有大齒圈；酸化池由酸化池驅(qū)動裝置驅(qū)動，轉(zhuǎn)動到所述發(fā)酵池外間隔壁的頂板段位置時，其底部觸及頂板段上沿、并繞兩側(cè)支撐轉(zhuǎn)軸向內(nèi)側(cè)作90°翻轉(zhuǎn)；
[0013]所述酸化池驅(qū)動裝置包括位于罐體外部的電動機(jī)、減速器、聯(lián)軸器1、主動磁轉(zhuǎn)子和位于罐體內(nèi)部的從動磁轉(zhuǎn)子、驅(qū)動齒輪兩部分，通過屏蔽罩I將兩部分密封隔離；安裝于罐體外部的電動機(jī)通過減速器和聯(lián)軸器I帶動位于屏蔽罩I側(cè)壁外的主動磁轉(zhuǎn)子做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，主動磁轉(zhuǎn)子通過磁耦合作用驅(qū)動位于屏蔽罩I側(cè)壁內(nèi)的從動磁轉(zhuǎn)子做同步轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動固定于從動磁轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸上的驅(qū)動齒輪轉(zhuǎn)動；驅(qū)動齒輪與所述酸化池裝置中的大齒圈嚙合，驅(qū)動酸化池裝置整體旋轉(zhuǎn)；
[0014]沿罐體中心軸向安裝有攪拌裝置，該攪拌裝置由位于上部的永磁驅(qū)動器、位于中部的攪拌器軸桿和位于下部的攪拌器組成；其中永磁驅(qū)動器包括位于罐體外部的驅(qū)動電機(jī)、聯(lián)軸器I1、外磁轉(zhuǎn)子和位于罐體內(nèi)部的內(nèi)磁轉(zhuǎn)子及與內(nèi)磁轉(zhuǎn)子連成一體的攪拌器上段軸兩部分，通過屏蔽罩II將兩部分密封隔離；攪拌器上段軸通過十字滑塊聯(lián)軸器與攪拌器軸桿的上端連接，攪拌器軸桿的中部有一固定環(huán)，固定環(huán)下裝有推力軸承，推力軸承坐落于所述酸化池的中心固定環(huán)上，攪拌器軸桿穿過酸化池的中心固定環(huán)的中心孔伸入罐體下部，與攪拌器相連接；
[0015]所述攪拌器由內(nèi)攪拌器和外攪拌器組成，其中內(nèi)攪拌器為直葉渦輪式攪拌器，套裝在攪拌器軸桿的下端，位于所述發(fā)酵池中心區(qū)的中部；外攪拌器由一組垂直穿過攪拌器軸桿下部的水平橫桿和懸吊于水平橫桿兩端的垂直槳葉構(gòu)成，水平橫桿的高度略高于內(nèi)間隔壁的上沿，兩端的垂直槳葉位于發(fā)酵池中間區(qū)的中部。
[0016]位于罐體外有進(jìn)出料裝置，該進(jìn)出料裝置包括抽料混輸泵，與抽料混輸泵入口相連的出料管路和上料管路，與抽料混輸泵出口相連的進(jìn)料管路和排渣管路，以及分別設(shè)置在出料管路、上料管路、進(jìn)料管路和排洛管路上的閥門；出料管路與所述出料口相接，上料管路通往原料水解池，進(jìn)料管路與所述進(jìn)料口相接，排渣管路通往沼液殘渣收集處。
[0017]在罐體的外表面包覆由保溫材料制成的保溫層。
[0018]本發(fā)明半連續(xù)式加熱型沼氣發(fā)生罐，其工作過程和原理為:原料秸桿在進(jìn)入沼氣發(fā)生罐之前，先進(jìn)行粉碎和水解處理，即先將秸桿原料粉碎成尺寸合適的固體小顆粒，并在大氣環(huán)境下利用舊沼液浸泡適當(dāng)時間，進(jìn)行好氧水解反應(yīng)，使之成為熟料；然后用抽料混輸泵經(jīng)上料管路和進(jìn)料管路將熟料送入沼氣發(fā)生罐內(nèi)某一騰空的酸化池中，在密閉的沼氣發(fā)生罐內(nèi)開始厭氧酸化并發(fā)酵反應(yīng)產(chǎn)生少量沼氣；經(jīng)過適當(dāng)時間的酸化后，將該酸化池中的物料排放至發(fā)酵池的中心區(qū)中，通過調(diào)節(jié)發(fā)酵池溫度和攪拌器攪動時間及頻率，控制沼液中的發(fā)酵反應(yīng)，開始大量產(chǎn)氣；在系統(tǒng)下一次補(bǔ)充原料的作業(yè)過程中，這些已經(jīng)陳舊的物料被新補(bǔ)充進(jìn)入發(fā)酵池中心區(qū)的新物料推動進(jìn)入發(fā)酵池的中間區(qū)，進(jìn)而在又一次補(bǔ)充原料作業(yè)時被推入發(fā)酵池的邊緣區(qū)，繼續(xù)進(jìn)行著最后耗盡產(chǎn)氣物質(zhì)的殘余反應(yīng)，形成沼渣；最后，在沼氣發(fā)生罐再一次補(bǔ)充原料作業(yè)的起始步驟中，這些沼渣被抽料混輸泵經(jīng)出料管路和排渣管路從罐中抽出成為沼肥；原料發(fā)酵反應(yīng)產(chǎn)生的沼氣，平時儲存于沼氣發(fā)生罐的上部空間中備用，使用時經(jīng)由沼氣發(fā)生罐頂部的供氣管路輸出。在氣溫較低時，在沼氣發(fā)酵罐中的加熱管路中通入熱水，為發(fā)酵池加熱。通過調(diào)節(jié)加熱溫度和控制投放原料的多少，可精準(zhǔn)控制產(chǎn)氣量。
[0019]本發(fā)明所提供的半連續(xù)式加熱型沼氣發(fā)生罐，其每次向罐內(nèi)補(bǔ)充原料的作業(yè)流程如下:開啟抽料混輸泵，打開排渣管路閥和出料管路閥，將沼氣發(fā)生罐發(fā)酵池邊緣區(qū)中的沼渣抽出；關(guān)閉排渣管路閥和出料管路閥，停止抽料混輸泵；開動驅(qū)動系統(tǒng)，使酸化池裝置轉(zhuǎn)動一個酸化池區(qū)位，其中酸化時間最久的那個酸化池轉(zhuǎn)過罐底外間隔壁頂板段，被凸起的頂板推動向內(nèi)翻轉(zhuǎn)，將其內(nèi)的物料傾倒至發(fā)酵池的中心區(qū)中，并將該中心區(qū)中原有的物料經(jīng)內(nèi)間隔壁下部開口置換至中間區(qū)中，而中間區(qū)中原有物料經(jīng)外間隔壁平直段上沿溢出進(jìn)入已經(jīng)騰空的邊緣區(qū)；酸化池裝置完成一個區(qū)位的轉(zhuǎn)動后，翻轉(zhuǎn)的那個酸化池重新回到直立位置，并正好處于罐蓋的進(jìn)料口之下；再次開啟抽料混輸泵，打開進(jìn)料管路閥和出料管路閥，將發(fā)酵池邊緣區(qū)中的少量沼液送入酸化區(qū)中剛剛騰空的那個酸化池中，提供發(fā)酵菌種；關(guān)閉出料管路閥，開啟上料管路閥，將經(jīng)過粉碎和水解處理的熟化原料從罐外輸送到那個酸化池中，直至將其裝滿；關(guān)閉進(jìn)料管路閥和上料管路閥，停止抽料混輸泵，完成一次上料作業(yè)。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明半連續(xù)式加熱型沼氣發(fā)生罐的優(yōu)點是:
[0021]1、采取分批次半連續(xù)式投料，投料量和溫度均可人為控制，從而使整個產(chǎn)氣過程中產(chǎn)氣量均衡、可控，運(yùn)行安全。
[0022]2、可隨時進(jìn)料和出料，不必停產(chǎn)，產(chǎn)氣不間斷，且不用清池，使用方便。
[0023]3、酸化池酸化池驅(qū)動裝置和發(fā)酵池攪拌裝置采用永磁屏蔽傳動方式，在確保沼氣發(fā)生罐密封性能的前提下將物料的酸化和發(fā)酵分段進(jìn)行，且酸化分池，發(fā)酵分區(qū)，使物料酸化發(fā)酵充分，有利于提高物料的產(chǎn)氣量，縮短產(chǎn)氣時間。
[0024]4、沼氣發(fā)生罐體積小，便于保溫和加溫；配有加熱裝置，受氣候影響小，有利于冬季寒冷地區(qū)農(nóng)村居室采暖。`
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明半連續(xù)式加熱型沼氣發(fā)生罐實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2是圖1中A部的放大視圖；
[0027]圖3是圖1中B部的放大視圖；[0028]圖4是圖1中酸化池裝置的俯視圖；
[0029]圖5是圖4中C部的放大視圖；
[0030]圖6是圖1中酸化池驅(qū)動裝置的局部剖視圖；
[0031]圖7是圖1中攪拌裝置的局部剖視圖。
[0032]圖中:1 一罐體，101 —罐底，102 —筒體，103—罐體連接法蘭，104—內(nèi)間隔壁，105—外間隔壁，106—中心區(qū)，107—中間區(qū)，108—邊緣區(qū)，109—平直段上沿，110—下開口，111—頂板段上沿，112—出料口，113—加熱管路，114 一平臺，115—環(huán)形軌道，116—驅(qū)動器連接法蘭；2—iil蓋，201 一iil頂，202一iil蓋連接法蘭，203一攬祥器連接法蘭，204一進(jìn)料口，205—出氣口 ；3—酸化池裝置，301—酸化池，302—支架桿，303—中心固定環(huán)，304—外固定環(huán)，305—套筒，306—大齒圈，307—腳輪，308—支撐轉(zhuǎn)軸，309—軸承；4一酸化池驅(qū)動裝置，401—電動機(jī)，402—減速器，403—主動磁轉(zhuǎn)子，404—屏蔽罩I，405—從動磁轉(zhuǎn)子，406—驅(qū)動齒輪，407—聯(lián)軸器I，408—從動磁轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸；5—攪拌裝置，501—永磁驅(qū)動器，502—攪拌器軸桿，503—內(nèi)攪拌器，504—外攪拌器，505—驅(qū)動電機(jī)，506—聯(lián)軸器II，507—外磁轉(zhuǎn)子，508—屏蔽罩II，509—內(nèi)磁轉(zhuǎn)子，510—攪拌器上段軸，511—端面法蘭，512—垂直槳葉，513—十字滑塊聯(lián)軸器，514—固定環(huán)，515—推力軸承，516—水平橫桿；6—進(jìn)出料裝置，601—抽料混輸泵，602—出料管路，603—上料管路，604—進(jìn)料管路，605—排渣管路，606—出料閥門，607—上料閥門，608—進(jìn)料閥門，609—排渣閥門；7—保溫層；801—供氣管路，802—壓力計，803—防暴泄壓閥，804—沼氣泄漏報警器。
【具體實施方式】
[0033]以下結(jié)合附圖給出的實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
·[0034]結(jié)合圖1，本實施例半連續(xù)式加熱型的沼氣發(fā)生罐，包括罐體1，發(fā)酵池，酸化池裝置3，酸化池驅(qū)動裝置4，攪拌裝置5，進(jìn)出料裝置6，保溫層7和輔助裝置。
[0035]罐體I是由玻璃鋼材料制成的薄壁容器，由筒體102、罐底101和罐蓋2構(gòu)成；筒體102為圓柱形，上口有罐體連接法蘭103 ;罐底101呈橢球形，與筒體成一體，下部帶有底座；罐蓋2上部有橢球形封頭罐頂201，下部有罐蓋連接法蘭202，筒體102與罐蓋2通過帶有密封圈的罐蓋連接法蘭202和罐體連接法蘭103密封連接成一體。
[0036]在罐蓋2的頂部正中心設(shè)有攪拌器連接法蘭203，用以連接安裝攪拌裝置5的屏蔽罩508 ;罐蓋2上部兩側(cè)設(shè)有進(jìn)料口 204和出氣口 205，分別與進(jìn)出料裝置6的進(jìn)料管路604和供氣管路801相接；罐蓋2上還安裝有監(jiān)測罐內(nèi)沼氣壓力的壓力計802、防暴泄壓閥803和沼氣泄漏報警器804等輔助裝置。
[0037]發(fā)酵池位于罐體內(nèi)底部，由在罐體內(nèi)底部同軸布置的內(nèi)間隔壁104和外間隔壁105將其隔成容積均為Im3的三個區(qū)——中心區(qū)106、中間區(qū)107和邊緣區(qū)108 ;外間隔壁105分成高度相等的平直段和高度凸起的頂板段，其中頂板段上沿111具有平滑過渡的弧度，頂板段與平直段在圓周方向上的長度根據(jù)下述酸化池裝置3中酸化池301的數(shù)量和外形尺寸來確定；內(nèi)間隔壁104的上沿略高于外間隔壁105平直段上沿109，內(nèi)間隔壁104下部設(shè)有六個下開口 110，使中心區(qū)106與中間區(qū)107相通；在邊緣區(qū)108靠近外間隔壁105的罐底101壁上設(shè)有出料口 112 ;圍繞發(fā)酵池的外間隔壁鋪設(shè)加熱管路113，其進(jìn)出管口密封穿過罐底101引出罐外，加熱管路113內(nèi)流過熱水，為發(fā)酵池中的沼液加熱保溫；在筒體102中部內(nèi)壁圓周表面適當(dāng)高度設(shè)有向內(nèi)凸出的水平平臺114，平臺114上鋪設(shè)凹槽型的環(huán)形軌道115，用以支撐酸化池裝置3 ;在環(huán)形軌道115上方的筒體102 —側(cè)設(shè)有驅(qū)動器連接法蘭116，用以固定連接酸化池驅(qū)動裝置4的屏蔽罩I 404。
[0038]結(jié)合圖1至圖5，酸化池裝置3包括四個形狀相同的酸化池301，與酸化池301數(shù)量相等的四個支架桿302，中心固定環(huán)303，外固定環(huán)304，大齒圈306和一組腳輪307 ;酸化池301是由玻璃鋼材料制成、水平截面形狀為扇環(huán)形、上端開口下底封閉的槽型容器，每個酸化池的容積與發(fā)酵池一個區(qū)的容積相等；在每個酸化池的兩側(cè)壁面上，沿通過其重心的直線方向?qū)ΨQ設(shè)有支撐轉(zhuǎn)軸308，該支撐轉(zhuǎn)軸308利用軸承309和套筒305架設(shè)在相鄰兩酸化池301之間，安裝于每個酸化池兩側(cè)的支架桿302上的凹槽內(nèi)，酸化池301可繞兩側(cè)支撐轉(zhuǎn)軸308向內(nèi)側(cè)翻轉(zhuǎn)；相鄰兩個酸化池301共用一個它們之間的支架桿302 ;所有支架桿302的內(nèi)端均固定于中心固定環(huán)303之上,外端均固定于外固定環(huán)304之上,構(gòu)成連接為一體的酸化池支撐架；外固定環(huán)304下表面固定連接有一組腳輪307，腳輪307轉(zhuǎn)動前進(jìn)方向系沿外固定環(huán)304圓周切線方向，腳輪307布置在罐體I中部的環(huán)形軌道115內(nèi)，將整個酸化池裝置3支撐在罐體的中部；外固定環(huán)304上表面固定有大齒圈306，在酸化池驅(qū)動裝置4的驅(qū)動齒輪406驅(qū)動下，整個酸化池裝置4可繞罐體I的中軸線作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，當(dāng)某一酸化池轉(zhuǎn)至上述外間隔壁頂板段位置時，其池底可觸及頂板段上沿111觸及，在頂板段上沿作用下該酸化池可繞兩側(cè)支撐轉(zhuǎn)軸308向內(nèi)側(cè)做90°翻轉(zhuǎn)，將其中所盛已經(jīng)過充分酸化的物料倒入發(fā)酵池的中心區(qū)內(nèi)。
[0039]如圖6所示，酸化池驅(qū)動裝置4包括安裝在罐體外部的電動機(jī)401、減速器402、主動磁轉(zhuǎn)子403、屏蔽罩I 404和安裝在罐體內(nèi)部的從動磁轉(zhuǎn)子405、從動磁轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸408和驅(qū)動齒輪406 ;屏蔽罩404的端面法蘭固定密封連接于罐體中部的驅(qū)動器連接法蘭116上，將安裝在罐體內(nèi)外的酸化池驅(qū)動裝置的兩部分密封隔離開；安裝于罐體外部側(cè)壁上的電動機(jī)401通過減速器402和聯(lián)軸器I 407帶動位于屏蔽罩I 404側(cè)壁外的主動磁轉(zhuǎn)子403作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，主動磁轉(zhuǎn)子403通過磁耦合作用驅(qū)動位于屏蔽罩I 404側(cè)壁內(nèi)的從動磁轉(zhuǎn)子405作同步轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動固定于從動磁轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸408上的驅(qū)動齒輪406轉(zhuǎn)動；驅(qū)動齒輪406與酸化池裝置3的大齒圈306嚙合，驅(qū)動酸化池裝置3整體旋轉(zhuǎn)。
[0040]如圖7所示，攪拌裝置5由位于上部的永磁驅(qū)動器501、中部的攪拌器軸桿502和下部的內(nèi)攪拌器503及外攪拌器504組成；該永磁驅(qū)動器501包括驅(qū)動電機(jī)505、聯(lián)軸器II 506、外磁轉(zhuǎn)子507、屏蔽罩II 508、內(nèi)磁轉(zhuǎn)子509和與內(nèi)磁轉(zhuǎn)子509連成一體的攪拌器上段軸510，屏蔽罩II 508的端面法蘭511固定連接在罐蓋2頂部中央的攪拌器連接法蘭203上，形成完全密閉的動力傳遞；該攪拌器軸桿502為一細(xì)長直軸，其上端通過十字滑塊聯(lián)軸器513與攪拌器上段軸510的下端相連接，攪拌器軸桿502中部帶有一固定環(huán)514，固定環(huán)514下裝有推力軸承515，坐落于酸化池中心固定環(huán)303之上，攪拌器軸桿502下段穿過酸化池中心固定環(huán)303的中心孔伸入罐體的下部；內(nèi)攪拌器503為直葉渦輪式攪拌器，直接套裝在攪拌器軸桿502的下端，位于發(fā)酵池中心區(qū)106的中部；外攪拌器504由一組垂直穿過攪拌器軸桿502下部的水平橫桿516和懸吊于水平橫桿兩端的垂直槳葉512構(gòu)成，水平橫桿516的高度略高于內(nèi)間隔壁104的上沿，兩端的垂直槳葉位于發(fā)酵池中間區(qū)107的中部。
[0041]如圖1所示，進(jìn)出料裝置6包括抽料混輸泵601、與抽料混輸泵601入口相連接的出料管路602和上料管路603、與混輸泵601出口相連接的進(jìn)料管路604和排渣管路605、以及分別設(shè)置在四個管路上的閥門——出料閥門606、上料閥門607、進(jìn)料閥門608和排渣閥門609 ;出料管路602與罐底出料口 112相連接，上料管路603通往原料水解池，進(jìn)料管路604與罐蓋的進(jìn)料口 204相連接，排渣管路605通往沼液殘渣收集處。
[0042] 如圖1所示，在整個罐體的外表面包覆由保溫材料組成的保溫層7，將罐底加熱管路113的進(jìn)出水管、進(jìn)出料裝置6的上料管路603和出料管路602、供氣管路801以及其它罐體附屬裝置均包覆在保溫層7之內(nèi)；在保溫層7之外，還可以加裝用于保溫層防潮防傷的護(hù)甲(未圖示)。
[0043]本實施例的裝配順序如下:
[0044]首先，將支撐轉(zhuǎn)軸308的兩端頭部分別套上軸承309后與裝有套筒305的酸化池301連接，如此將四個酸化池301連成整體；將固定有腳輪307和大齒圈306的外固定環(huán)304上的缺口與支架桿302對齊配合并焊接；將之前組成的酸化池整體與支架裝配在一起，支撐轉(zhuǎn)軸308與支架桿302上的槽配合并用螺釘固定；將推力軸承515安放在中心固定環(huán)303的凹槽中，并將攪拌器軸桿502安放在推力軸承515上，使其上的固定環(huán)514壓在推力軸承515上；將內(nèi)攪拌器503和外攪拌器504裝配在攪拌器軸桿502上；將以上裝配而成的整體平穩(wěn)安放在沼氣池罐體I的內(nèi)部，使酸化池裝置3的腳輪307置于罐體內(nèi)的環(huán)形軌道115中；將從動磁轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸408和驅(qū)動齒輪406通過鍵配合連接，屏蔽罩I 404的端面法蘭與罐體中部的驅(qū)動器連接法蘭116密封連接，使從動磁轉(zhuǎn)子密封；將主動磁轉(zhuǎn)子403與聯(lián)軸器I 407連接，然后依次連接減速器402和電動機(jī)401 ;攪拌器上段軸510與內(nèi)磁轉(zhuǎn)子509連接，固定在罐蓋2頂部中央的攪拌器連接法蘭203上；屏蔽罩II 508的端面法蘭511與罐蓋2頂部的攪拌器連接法蘭203固定連接，將內(nèi)磁轉(zhuǎn)子密封；將驅(qū)動電機(jī)505與聯(lián)軸器
II506連接；將整個罐蓋2吊起，使攪拌器上段軸510下端通過十字滑塊聯(lián)軸器513與攪拌器軸桿502上端相連接；罐蓋2上的罐蓋連接法蘭202與罐體連接法蘭103密封連接；將出料管路602和上料管路603與抽料混輸泵601入口相連接，進(jìn)料管路604和排渣管路605與抽料混輸泵601的出口相連接，并分別在四條管路上安裝相應(yīng)的閥門；上料管路603另一端通往原料水解池，排渣管路605的另一端通往沼液殘渣收集處。
[0045]本實施例每次向罐內(nèi)補(bǔ)充原料的一次作業(yè)流程如下:
[0046]開啟抽料混輸泵601，打開排渣管路閥609和出料管路閥606，將發(fā)酵池邊緣區(qū)108中的沼渣抽出；關(guān)閉排渣管路閥609和出料管路閥606，停止抽料混輸泵601 ;開動酸化池驅(qū)動裝置4，使酸化池裝置301轉(zhuǎn)動一個酸化池區(qū)位，其中酸化時間最久的那一個酸化池轉(zhuǎn)過罐底外間隔壁頂板段，被凸起的頂板上沿111推動向內(nèi)翻轉(zhuǎn)，將其內(nèi)的物料傾倒至發(fā)酵池的中心區(qū)106中，并將該中心區(qū)106中原有的物料經(jīng)內(nèi)間隔壁的下開口置換至中間區(qū)107中，而中間區(qū)107中原有物料經(jīng)外間隔壁平直段上沿109溢出，進(jìn)入已經(jīng)騰空的邊緣區(qū)108中；酸化池裝置3完成一個區(qū)位的轉(zhuǎn)動后，翻轉(zhuǎn)的那個酸化池重新回到直立位置，并恰好處于進(jìn)料口 204之下；再次開啟抽料混輸泵601，打開進(jìn)料管路閥608和出料管路閥606，將發(fā)酵池邊緣區(qū)108中的少量沼液送入酸化區(qū)中剛剛騰空的那一個酸化池中，提供發(fā)酵菌種；關(guān)閉出料管路閥606，開啟上料管路閥607，將經(jīng)過粉碎和水解處理的熟料從罐外輸送到該酸化池301中，直至將其裝滿；關(guān)閉進(jìn)料管路閥608和上料管路閥607，停止抽料混輸泵601，完成一次上料作業(yè)。
【權(quán)利要求】
1.一種半連續(xù)式加熱型沼氣發(fā)生罐，包括密封的罐體(1);發(fā)酵池位于罐體內(nèi)下部；罐體的上部有進(jìn)料口(204)和出氣口(205)，頂部安裝有壓力計(801)、報警器(804)及防爆泄壓閥(803);其特征是: 所述發(fā)酵池由同軸布置的圓筒形內(nèi)間隔壁(104)和外間隔壁(105)將其分隔成容積大致相等的中心區(qū)(106)、中間區(qū)(107)和邊緣區(qū)(108);其中外間隔壁(105)分為高度相等的平直段和高度凸起的頂板段，頂板段上沿(111)具有平滑過渡的弧度；內(nèi)間隔壁(104)的上沿略高于外間隔壁(105)平直段上沿(109)，內(nèi)間隔壁的下部設(shè)有一組使中心區(qū)與中間區(qū)相通的下開口(110);在邊緣區(qū)(108)靠近外間隔壁(105)的罐體底壁上開設(shè)有出料口(112);在發(fā)酵池內(nèi)鋪設(shè)有為發(fā)酵池中沼液加熱保溫用的加熱管路(113)，該加熱管路密封穿過罐體底部,引出罐體外； 在罐體(1)中部的內(nèi)壁上設(shè)有向內(nèi)凸出的水平平臺(114)，平臺上鋪設(shè)有凹槽型的環(huán)形軌道(115)，通過該平臺和環(huán)形軌道安裝有與所述發(fā)酵池相對應(yīng)的酸化池裝置；該酸化池裝置包括一組形狀相同的酸化池(301);每個酸化池為上端開口下底封閉的槽型容器，水平截面為扇環(huán)形，容積與所述發(fā)酵池的中心區(qū)(106)的容積相等；在每個酸化池的兩側(cè)壁面上、沿通過其重心的直線方向?qū)ΨQ設(shè)有支撐轉(zhuǎn)軸(308)，該支撐轉(zhuǎn)軸利用軸承(309)和套筒(305)架設(shè)在相鄰兩酸化池之間，安裝于每個酸化池兩側(cè)的支架桿(302)上的凹槽內(nèi)；相鄰兩個酸化池共用一個支架桿，所有支架桿的內(nèi)端均固定于中心固定環(huán)(303)上,外端固定于外固定環(huán)(304)上，構(gòu)成連接為一體的酸化池支撐架；外固定環(huán)(304)下面安裝有一組腳輪(307)，腳輪置于所述環(huán)形軌道(115)的凹槽內(nèi)；外固定環(huán)的上表面固定有大齒圈(306)；酸化池由酸化池驅(qū)動裝置(4)驅(qū)動，轉(zhuǎn)動到所述發(fā)酵池外間隔壁(105)的頂板段位置時，其底部觸及頂板段上沿(111)、并繞兩側(cè)支撐轉(zhuǎn)軸向內(nèi)側(cè)作90°翻轉(zhuǎn)； 所述酸化池驅(qū)動裝置(4)包括位于罐體外部的電動機(jī)(401)、減速器(402)、聯(lián)軸器I(407),主動磁轉(zhuǎn)子(403)·和位于罐體內(nèi)部的從動磁轉(zhuǎn)子(408)、驅(qū)動齒輪(406)兩部分，通過屏蔽罩I (404)將兩部分密封隔離；安裝于罐體外部的電動機(jī)(401)通過減速器(402)和聯(lián)軸器I (407)帶動位于屏蔽罩I側(cè)壁外的主動磁轉(zhuǎn)子(403)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，主動磁轉(zhuǎn)子通過磁耦合作用驅(qū)動位于屏蔽罩I側(cè)壁內(nèi)的從動磁轉(zhuǎn)子(408)做同步轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動固定于從動磁轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸(408)上的驅(qū)動齒輪(406)轉(zhuǎn)動；驅(qū)動齒輪與所述酸化池裝置中的大齒圈(306)嚙合，驅(qū)動酸化池裝置整體旋轉(zhuǎn)； 沿罐體中心軸向安裝有攪拌裝置，該攪拌裝置由位于上部的永磁驅(qū)動器、位于中部的攪拌器軸桿(502)和位于下部的攪拌器組成；其中永磁驅(qū)動器包括位于罐體外部的驅(qū)動電機(jī)(505)、聯(lián)軸器II (506)、外磁轉(zhuǎn)子(507)和位于罐體內(nèi)部的內(nèi)磁轉(zhuǎn)子(509)及與內(nèi)磁轉(zhuǎn)子連成一體的攪拌器上段軸(510)兩部分，通過屏蔽罩II (508)將兩部分密封隔離；攪拌器上段軸(510)通過十字滑塊聯(lián)軸器(513)與攪拌器軸桿(502)的上端連接，攪拌器軸桿的中部有一固定環(huán)(514),固定環(huán)下裝有推力軸承(515),推力軸承坐落于所述酸化池的中心固定環(huán)(514)上，攪拌器軸桿穿過酸化池的中心固定環(huán)(303)的中心孔伸入罐體下部，與攪拌器相連接； 位于罐體外有進(jìn)出料裝置，該進(jìn)出料裝置包括抽料混輸泵(601 )，與抽料混輸泵入口相連的出料管路(602)和上料管路(603)，與抽料混輸泵出口相連的進(jìn)料管路(604)和排渣管路(605)，以及分別設(shè)置在出料管路、上料管路、進(jìn)料管路和排渣管路上的閥門；出料管路與所述出料口(112)相接，上料管路通往原料水解池，進(jìn)料管路與所述進(jìn)料口(204)相接，排渣管路通往沼液殘渣收集處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半連續(xù)式加熱型沼氣發(fā)生罐，其特征在于:所述攪拌器由內(nèi)攪拌器(503)和外攪拌器(504)組成，其中內(nèi)攪拌器(503)為直葉渦輪式攪拌器，套裝在攪拌器軸桿(502)的下端，位于所述發(fā)酵池中心區(qū)(106)的中部；外攪拌器由一組垂直穿過攪拌器軸桿下部的水平橫桿(516)和懸吊于水平橫桿兩端的垂直槳葉(512)構(gòu)成，水平橫桿的高度略高于內(nèi)間隔壁(104)的上沿，兩端的垂直槳葉位于發(fā)酵池中間區(qū)(107)的中部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半連續(xù)式加熱型沼氣發(fā)生罐，其特征在于:在罐體(1)的外表面包覆由保溫材料制成的保溫·層(J)。
【文檔編號】C12M1/107GK103589634SQ201310635429
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月29日
【發(fā)明者】丁濟(jì)琳, 張世偉, 呂繼東 申請人:東北大學(xué)