一种防止沼气倒吸装置的制作方法

1.本实用新型涉及发酵设备领域，具体涉及一种发酵罐防止沼气倒吸装置。


背景技术：

2.在有机固废及有机高浓度污水处理领域，厌氧发酵产沼气是一种非常常见的技术。沼气是一种优质的生物质能源，经脱硫后的沼气具有热值高、燃烧后无二次污染物排放的特点。将沼气进行收集并进行处理后进行综合利用是有机固废及有机高浓度污水处理领域常见的处置方式。
3.通常，沼气储囊是厌氧发酵的沼气主要储存设备，通过管道将厌氧罐与沼气储囊进行连接进而完成沼气从厌氧罐向沼气储囊的输送。由于畜禽养殖属于农业领域，在该领域工程建设上节约投资是企业考虑的最重要的因素之一，因此，不少环保企业为降低投资额，在厌氧发酵及沼气储存等环节中，将很多关键设施及监测仪表省去，给现场运行带来不小的难度。例如厌氧罐沼气出气管道与沼气储囊相连时通常会设置水封罐，既起到沼气隔断的作用，又能保证厌氧罐和沼气储囊内的压力在一定范围内波动。沼气是一种易燃易爆气体，保障沼气安全是工程运营中极为关键的安全事项之一。uasb(升流式厌氧污泥床)厌氧反应器是一种全封闭式的畜禽养殖粪污处理中应用最常见的反应器之一，三相分离器是该反应器最大的特点之一，其主要设置于反应器的上部，主要作用是将气体(沼气)、固体(污泥)和液体(被处理的废水)三相加以分离。然而，现在有不少企业在工程设计中，为节省投资，将原有uasb厌氧罐顶省去，改为无顶的，上液面与大气相通的厌氧池，仅靠液面下三相分离器内很小的集气室形成的压力向沼气储囊供气，且中间将水封罐给省去。在运行过程中，当厌氧排泥时，随着厌氧罐内的液位下降，三相分离器内的沼气压力也随之降低甚至直接露出液面，出现储囊内沼气因厌氧罐沼气压力降低倒吸，顺着沼气管道反流经三相分离器向大气直接外泄的情况，给现场运行带来巨大的安全隐患。基于这种无顶的厌氧罐，三相分离器上方与大气相通，即使增加原有的水封罐，也解决不了厌氧负压后沼气倒吸从厌氧罐顶直排情况。为此，针对这一问题，需要发明一种防止厌氧负压沼气倒吸的装置，既避免沼气储囊的大量沼气外泄引起重大安全隐患问题，又能有效处理厌氧负压的补气平衡问题，有效保障现场的设施及运行人员安全。


技术实现要素：

4.为解决上述项问题，本实用新型提供一种适用防止无顶厌氧罐沼气倒吸问题装置，目的在于解决现有沼气储囊内大量沼气向无顶厌氧罐倒吸直排的问题，保障现场设施及运行人员安全。
5.本实用新型提供了一种防止沼气倒吸装置，其特征在于，包括主体(1)、隔板(6)、补气室(111)、出气室(112)、进气管(2)、出气管(3)、负压补气管(4)、内部沼气连通管(5)；
6.所述隔板(6)将主体(1)分割为补气室(111)和出气室(112)两个部分；
7.所述隔板(6)底部设置开口，所述补气室(111)和出气室(112)通过所述开口连通；
8.所述内部沼气连通管(5)安装于出气室(112)内，所述内部沼气连通管(5)上部管口安装于所述隔板(6)上部与补气室(111)形成连通，所述内部沼气连通管(5)下部管口b垂直向下朝向地面；
9.所述进气管(2)密封安装于主体(1)侧壁上部，并连通至补气室(111)的内部向下延伸，所述进气管2在主体(1)外部设置进气口n1，所述进气管(2)在补气室(111)内部设置管口a，所述管口a垂直向下朝向地面；
10.所述负压补气管(4)密封安装于主体(1)的顶部，连通至补气室(111)内部并向下延伸，所述负压补气管(4)在所述主体(1)外部设置开放管口，所述负压补气管(4)在补气室(111)内部管口c垂直向下朝向地面；
11.所述出气管(3)密封安装于主体(1)的上部与出气室(112)连通，所述出气管(3)在主体(1)外部的一端设置出气口n2；
12.所述管口c的水平位置高于管口b和管口a。
13.进一步，所述的防止沼气倒吸装置还包括液位计(9)、补水管(10)、排空管(7)，所述排空管(7)一端安装于主体(1)的底部与主体(1)连通，另一端为管口n3，所述管口n3设置阀门(11)；所述液位计(9)和补水管(10)分别垂直安装于排空管(7)上并与排空管(7)连通。
14.进一步，所述液位计(9)与主体(1)之间的补水管(10)上安装有阀门(8)。
15.进一步，所述负压补气管(4)在主体(1)外部管口上部设置防雨帽(12)。
16.进一步，所述的防止沼气倒吸装置还包括厌氧发酵罐和沼气储囊，所述进气口n1一端与所述厌氧发酵罐连接，所述出气口n2一端与沼气储囊连接。
17.进一步，当所述主体1注入液体后，所述管口a、b、c均位于液面(13)以下。
18.进一步，所述管口b距离液面(13)的距离为10～25cm，所述管口c距离液面(13)的距离为5～15cm。
19.进一步，所述管口c相对于管口a的水平位置的距离不大于3cm。
20.优选地，所述管口b距离液面(13)的距离为15～25cm，所述管口c距离液面(13)的距离为10～15cm。
21.优选地，所述管口b距离液面(13)的距离为15cm，所述管口c距离液面(13)的距离为10cm。
22.本实用新型的有益效果如下：
23.1、本实用新型通过液封、内部的隔板及连通管的巧妙设置，既能保证沼气储囊或其他设施与厌氧罐液封阻断的作用，满足正常的正压出气功能，又能防止厌氧负压时储囊内沼气倒吸外泄的问题；
24.2、本实用新型在已实施的无顶的uasb罐项目改造中通过增设该装置，能够解决之前工程安全设计不合理问题，起到保护现场设施及运行人员安全的作用；
25.3、本实用新型装置进出口为标准法兰，连接方便；使用时操作简便，无人人工过多干预。
附图说明
26.图1为本实用新型装置正视图；
27.图2为本实用新型装置俯视图；
28.1、主体；2、进气管；3、出气管；4、负压补气管；5、内部沼气连通管；6、隔板；7、排空管；8、阀门一；9、液位计；10、补水管；11、阀门二；12、防雨帽；13、液面；补气室111、出气室112。
具体实施方式
29.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
30.在本实用新型实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本实用新型实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
31.在本实用新型实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或者两个以上，例如，多个元件是指两个或者两个以上的元件等。
32.实施例1
33.如图1所示，本实用新型提供了一种防止沼气倒吸装置，包括主体(1)、隔板(6)、补气室(111)、出气室(112)、进气管(2)、出气管(3)、负压补气管(4)、内部沼气连通管(5)；
34.所述隔板(6)将主体(1)分割为补气室(111)和出气室(112)两个部分；
35.所述隔板(6)底部设置开口，所述补气室(111)和出气室(112)通过所述开口连通；
36.所述内部沼气连通管(5)安装于出气室(112)内，所述内部沼气连通管(5)上部管口安装于所述隔板(6)上部与补气室(111)形成连通，所述内部沼气连通管(5)下部管口b垂直向下朝向地面；
37.所述进气管(2)密封安装于主体(1)侧壁上部，并连通至补气室(111)的内部向下延伸，所述进气管2在主体(1)外部设置进气口n1，所述进气管(2)在补气室(111)内部设置管口a，所述管口a垂直向下朝向地面；
38.所述负压补气管(4)密封安装于主体(1)的顶部，连通至补气室(111)内部并向下延伸，所述负压补气管(4)在所述主体(1)外部设置开放管口，所述负压补气管(4)在补气室(111)内部管口c垂直向下朝向地面；
39.所述出气管(3)密封安装于主体(1)的上部与出气室(112)连通，所述出气管(3)在主体(1)外部的一端设置出气口n2；
40.所述管口c的水平位置高于管口b和管口a。
41.所述的防止沼气倒吸装置还包括液位计(9)、补水管(10)、排空管(7)，所述排空管(7)一端安装于主体(1)的底部与主体(1)连通，另一端为管口n3，所述管口n3设置阀门(11)；所述液位计(9)和补水管(10)分别垂直安装于排空管(7)上并与排空管(7)连通。
42.所述液位计(9)与主体(1)之间的补水管(10)上安装有阀门(8)。
43.所述负压补气管(4)在主体(1)外部管口上部设置防雨帽(12)。
44.所述防止沼气倒吸装置还包括厌氧发酵罐和沼气储囊，所述进气口n1一端与所述厌氧发酵罐连接，所述出气口n2一端与沼气储囊连接。
45.所述进气口n1和出气口n2安装法兰，进气口n1和出气口n2分别通过法兰与厌氧发酵罐和沼气储囊连接。
46.在本实施例中，所述阀门(8)处于常开状态，所述阀门(11)处于常闭状态，液位计(9)用于主体(1)内液位测量，液位高了排液，液位低了通过补水管(10)补水，使厌氧罐内沼气压力在一定范围内波动。
47.在本实施例中，所述补水管(10)向所述主体(1)注入液体，保证液面(13)在隔板(6)的中下部。运行时，所述管口a、管口b和管口c均位于液面(13)以下。
48.进一步，当所述主体1注入液体后，所述管口a、b、c均位于液面(13)以下。
49.进一步，所述管口b距离液面(13)的距离为10～25cm，所述管口c距离液面(13)的距离为5～15cm。
50.进一步，所述管口c相对于管口a的水平位置的距离不大于3cm。
51.优选地，所述管口b距离液面(13)的距离为15～25cm，所述管口c距离液面(13)的距离为10～15cm。
52.优选地，所述管口b距离液面(13)的距离为15cm，所述管口c距离液面(13)的距离为10cm。
53.在本实施例中，管口到液面的距离代表管内气体所能够承受的压力(绝对值)。通常厌氧发酵罐本身最大承受正压是5kpa(50cm水柱)，所能够承受的最大负压是-2.5kpa(25cm水柱)。在生产运行时，为适应厌氧发酵沼气产生的波动性和排料时所引起的压力变化，通常会将厌氧罐沼气正负压分别控制在+1.5～2.5kpa和-1.0～1.5kpa以内，即管口b和管口c分别到液面(13)的距离值。
54.作为本实施例的一种优选的实施方式，使用本装置时，管口b到液面(13)的距离为厌氧罐正压出气的压力范围，应当控制在25cm以内。管口c到液面(13)的距离为本装置防止厌氧负压沼气倒吸的保护范围，应当控制在15cm以内。
55.实施例2
56.如图1和图2所示，本实用新型的一种实施方式，主体(1)采用圆柱体结构，隔板(6)上端及两侧与主体(1)顶部及侧面焊接在一起，将补气室(111)和出气室(112)隔断，隔板(6)下端距主体(1)底部空出一定距离，例如1～3cm，该距离低于管口b距底面的高度，从而使补气室(111)和出气室(112)连通。其他设置参照实施例1，其中液面高度在25cm，管口b距离主体(1)底面的距离为5cm，管口c距离主体(1)底面的距离为15cm，管口a距离主体(1)底面的距离为13cm。
57.具体使用过程：
58.1)关闭阀门(11)，打开阀门(8)，通过补水管(9)向所述主体(1)内腔注入液体，其中液体一般为清水，也可以选择其他不与沼气产生物理或者化学反应的其他液体。主体(1)内的液面(13)不断升高达到25cm，补气室(111)和出气室(112)在液面上方形成密封的空间，液面高度根据厌氧发酵罐保护压力值来确定，可通过液位计(9)来观测液面高度；
59.2)将本实施例的沼气防倒吸装置安装在厌氧罐和沼气储囊之间的沼气管道上；将进气管(2)的进气口n1法兰与发酵罐厌氧沼气出气管道连接，出气管(3)的出气口n2法兰与沼气储囊管道或其他沼气装置连接开始储气。
60.压进气管(2)内的液柱高度减去管口b距主体(1)底面的高度即为发酵罐正压保护
的压力值；负压补气管(4)的液柱高度减去管口c距主体(1)底面的高度即为发酵罐负压保护的压力值；例如生产制作时需要将管口c距底面的距离控制在15cm、管口b距底面的距离控制在5cm，据管口a距底面的距离控制在13cm，如果液面(13)高度为25cm时，则厌氧罐的出气压力为﹢2.0kpa，负压补气压力值为-1.0kpa；
61.当发酵罐内的沼气压力高于装置内处理压力值时，沼气将进气管(2)内的液体压出管口a，让发酵罐内多余的气体排至补气室，然后通过沼气连通管(5)从管口b排出至出气室(112)，然后从出气管(3)进入到沼气储囊或者其他沼气装置，完成厌氧罐的沼气出气过程；
62.当发酵罐内的压力下降形成负压时，会先将装置内的液体由进气管(2)从管口a吸入到厌氧罐内，从而引起装置内的液面(13)下降，由于管口c离液面(13)距离最近，因此管口c最先露出液面(13)，此时外界空气已与补气室相通；当厌氧罐的压力继续降低时，液面(13)继续降低，直至管口a露出液面(13)，此时外界空气可通过负压补气管(4)由管口c进入到补气室(111)内，然后从管口a顺着进气管(2)反向进入到厌氧罐中；由于管口b仍在液面(13)以下，即便因负压室的压力降低在外界空气没有补充进来之前，连通管(5)内的液位有一定的上升但不足以达到向上返流的高度，然而到当负压补气管(4)内的空气补充到负压室之后，负压室内的压力马上恢复平衡，连通管(5)内仍有液封作用，因此沼气储囊的沼气不会因厌氧罐的压力降低而被倒吸，从而引起外泄影响厂区安全的情况发生。
63.当需要对主体(1)内部进行清理时，打开阀门(8)和阀门(10)，主体(1)内部的水沿排空管(6)从排空口(10)流出。