干式厌氧反应器的制作方法

1.本实用新型涉及干式厌氧发酵，更具体地说，涉及一种干式厌氧反应器。


背景技术：

2.厌氧发酵根据固含率的差异可分为湿式厌氧与干式厌氧，行业中规定湿式厌氧发酵一般ts 《20%，而干式厌氧发酵ts含量通常在20%~40%。与湿式厌氧相比，干式厌氧具有容积负荷高、产气率高、发酵产物易处理等特点，可以避免沼液大量积累而无法处理的问题。广泛应用于餐厨垃圾处理、畜禽粪便处理、秸杆制气等方面。
3.根据所选干式厌氧发酵消化温度的不同，可以将干式厌氧发酵分为常温干式厌氧发酵、中温干式厌氧发酵和高温干式厌氧发酵三种工艺。根据研究，常温发酵工艺周期至少50~60天，而中温发酵工艺周期至少20~25天，高温厌氧发酵周期至少10~15天。所以，工程上优选中温发酵和高温发酵。
4.干式厌氧发酵的影响因素很多，其中温度是影响干式厌氧反应平稳运行并且提高产气率的主要参数。主要是因为厌氧菌在发酵时的活性与温度的变化密切相关，具有很强的敏感性，当温差变化较大时会抑制厌氧菌的活性，因此在设计发酵反应器时必须考虑维持库内物料温度的稳定性。在实际发酵中，通常要求温差控制在
∆
t≤1℃，如果环境温度的波动超出 l℃/d 就会对消化过程产生严重影响，甚至抑止菌种生长，反应停止。因此，为使发酵物料能快速的达到发酵所需的温度并且保持基本恒定，必须采用有效的加热措施，保证发酵温度在发酵工程中满足上述要求。
5.根据干式厌氧发酵的反应过程，可以将反应器筒体从进料侧至出料侧分为三个区域，即混合酸化区、发酵产气区和排气出料区。对于干式厌氧发酵，尤其是高温来说，反应器的前端的加热装置需要在最短的时间内将物料温度加热至高温发酵所需的温度。后段的发酵产气区和排气出料区，由于输送到此段的物料属于热的物料，所以对加热的要求不是很高，几乎属于保温区域。
6.目前厌氧反应器的加热装置大多数将发酵罐内视为一个整体进行保温加热，以保持罐内整体发酵温度恒定，而发酵过程中不同阶段的指标不同，罐内整体加热控温的方式能耗较高，热损失较大。有的是在反应器内部设有换热管，随着运行时间的增加，物料会粘在换热管外壁，导致换热效率下降。有的换热管设在壳体外部，但是用圆管设计，而圆管和壳体的接触面积较小，导致热介质和壳体之间的换热主要采用热辐射的方式，换热效率大大降低。况且采用的换热管是整根缠绕在反应器壳体上，导致长度较长，换热介质从进口到出口，流过的路程较长，导致尾部换热管中热介质的温度较低，起不到很好地换热效果。有的采用中空加热轴及加热叶片的方式，但是带来了泄露的风险，增加了检修的难度。


技术实现要素：

7.为解决上述问题，本实用新型提供一种干式厌氧反应器以降低能耗过大的问题。
8.本实用新型采用如下的技术方案。
9.一种干式厌氧反应器，所述干式厌氧反应器包括壳体及加热装置，所述壳体内形成混合酸化区、发酵产气区及排气出料区，所述加热装置，包括：
10.夹套加热组件，设于所述壳体的混合酸化区的外部，用于加热所述混合酸化区；
11.两个半管加热组件，分别设于所述壳体的发酵产气区及排气出料区的外部，用于加热所述发酵产气区及排气出料区。
12.进一步的，所述夹套加热组件包括：
13.夹套，围绕于所述壳体的混合酸化区的外部，与所述壳体间隔设置，所述夹套设有热介质进口及夹套热介质出口；
14.夹套隔板，设于所述夹套四周并连接所述壳体，所述夹套、壳体及夹套隔板形成夹层；
15.所述热介质进口用于通入热介质进入所述夹层以加热所述壳体的混合酸化区，所述夹套热介质出口用于流出换热后的热介质。
16.进一步的，所述夹套包括：
17.本体，围绕于所述壳体的混合酸化区的外部；
18.多个加强管，分别穿设于所述本体且其一端焊接于所述壳体，所述加强管用于加强与壳体的固定并对热介质起到扰流作用。
19.进一步的，所述夹套的截面为u型，所述热介质进口的数量为两个并分别设于所述夹套的两端，所述夹套热介质出口设于所述夹套的底部。
20.进一步的，所述半管加热组件包括：
21.热介质分配环管，围绕所述壳体设置，所述热介质分配环管端部设有堵板进行封闭形成热介质分配室，用于输入热介质；
22.冷介质收集环管，围绕所述壳体设置并与所述热介质分配环管相间隔，所述冷介质收集环管端部设有堵板进行封闭形成冷介质收集室，用于收集冷却后的热介质；
23.多个直管，两端分别连接所述热介质分配环管及所述冷介质收集环管，以将热介质由所述热介质分配环管输送到所述冷介质收集环管；
24.所述热介质分配环管、冷介质收集环管及直管均采用半管设计。
25.进一步的，所述热介质分配环管及冷介质收集环管均为u型，所述热介质分配环管的两端分别设有环管热介质进口，所述冷介质收集环管设有环管冷介质出口。
26.进一步的，所述热介质分配环管较所述冷介质收集环管更为接近所述夹套加热组件。
27.有益效果
28.相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：
29.（1）将反应器壳体从进料侧至出料侧分为至少三个加热区，采用不同的加热方式，既降低了能耗，又减少了加工成本；
30.（2）前段采用夹套加热的方式，可以在最短的时间内将物料温度加热至发酵，尤其是高温发酵所需的温度；
31.（3）壳体后段采用半管加热，增加了接触面积，提高了换热效率；
32.（4）前段夹套加热中设有的加强管，既可以起到加强筒体的作用，也可以对热介质起到扰流作用，提高加热效果；
33.（5）后段加热设有的热介质分配室，可以很好地分配热介质，提高加热效果。
附图说明
34.图1为本技术实施例的一种干式厌氧反应器的主视图；
35.图2为图1在a-a处的截面示意图；
36.图3为图1在b-b处的截面示意图；
37.图4为图2在i处的放大示意图。
38.图中：1-壳体；2-热介质进口；3-加强管；4-夹套；5-夹套隔板；6-堵板；7-环管热介质进口；8-热介质分配环管；9-直管；10-冷介质收集环管；11-环管冷介质出口；12-夹套热介质出口。
具体实施方式
39.下面结合具体实施例和附图对本实用新型进一步进行描述。
40.请参见图1至图4，本实用新型实施例提供一种干式厌氧反应器，所述干式厌氧反应器包括壳体1及加热装置，所述壳体1内形成混合酸化区、发酵产气区及排气出料区。
41.干式厌氧发酵为厌氧发酵的一种形式，发酵物中固含率大于15%；
42.厌氧发酵反应器为一种高效废弃物处理装置，利用厌氧微生物的自身代谢过程将废弃物中有机物消解产沼气。
43.可以理解，所述干式厌氧反应器还包括设于壳体1内的反应元件，如搅拌、输送组件等，其可以采用行业通用设计，在此不再赘述。物料由壳体入口进入，经由搅拌、输送组件的作用，移动至壳体出口出料。物料在壳体内进行厌氧发酵，其中在前端以水解酸化为主、后端以产甲烷为主。
44.所以壳体内可以沿进料至出料方向依次划分为混合酸化区、发酵产气区及排气出料区。
45.所述加热装置，包括：
46.夹套加热组件，设于所述壳体1的混合酸化区的外部，用于加热所述混合酸化区；
47.两个半管加热组件，分别设于所述壳体1的发酵产气区及排气出料区的外部，用于加热所述发酵产气区及排气出料区。
48.半管指管道的截面为半圆型。
49.所述夹套加热组件包括：
50.夹套4，围绕于所述壳体1的混合酸化区的外部，与所述壳体1间隔设置，所述夹套4设有夹套热介质进口2及夹套热介质出口12；
51.夹套隔板5，设于所述夹套4四周并连接所述壳体1，所述夹套4、壳体1及夹套隔板5形成夹层，夹层为腔体；
52.所述夹套热介质进口2用于通入热介质进入所述夹层以加热所述壳体1的混合酸化区，所述夹套热介质出口12用于流出换热后的热介质。
53.所述壳体1的截面大致为u型，夹套4的形状与壳体1相适配。夹套4的截面为略大于壳体1的u型。
54.所述夹套4包括：
55.本体，围绕于所述壳体1的混合酸化区的外部；
56.多个加强管3，分别穿设于所述本体且其一端焊接于所述壳体1，所述加强管3用于加强与壳体1的固定并对热介质起到扰流作用。
57.所述夹套4的截面为u型，所述夹套4热介质进口2的数量为两个并分别设于所述夹套4的两端，所述夹套热介质出口设于所述夹套4的底部。
58.所述半管加热组件包括：
59.热介质分配环管8，围绕所述壳体1设置，所述热介质分配环管8端部设有堵板6进行封闭形成热介质分配室，用于输入热介质；
60.冷介质收集环管10，围绕所述壳体1设置并与所述热介质分配环管8相间隔，所述冷介质收集环管10端部设有堵板6进行封闭形成冷介质收集室，用于收集冷却后的热介质；
61.多个直管9，两端分别连接所述热介质分配环管8及所述冷介质收集环管10，以将热介质由所述热介质分配环管8输送到所述冷介质收集环管10；
62.所述热介质分配环管8、冷介质收集环管10及直管9均采用半管设计。
63.所述热介质分配环管8、冷介质收集环管10沿着壳体1的径向布置，直管9沿着壳体1的轴向布置。
64.所述热介质分配环管8及冷介质收集环管10均为u型，所述热介质分配环管8的两端分别设有环管热介质进口7，所述冷介质收集环管10设有热介质出口。
65.所述热介质分配环管8较所述冷介质收集环管10更为接近所述夹套加热组件。
66.由于冷的物料从反应器壳体1前段进入，需要在极短的时间内升至反应所需的温度，所以在反应器第一个分区即混合酸化区采用夹套加热的方式，既可以在最短的时间内将物料升至发酵所需的温度，也可以保证热的均匀性。由于短管支撑式蜂窝夹套，不仅可以提高夹套4的压力，而且可以增加筒体的抗失稳能力，所以，筒体前段混合酸化区加热方式采用短管支撑式蜂窝夹套。后面属于发酵产气区和排气出料区，由于前段物料已经经过了充分的加热，况且反应过程中会有一定的热量产生，所以对加热的要求不是很高，几乎属于保温区域，设计半管伴热就可以满足条件。由于半管加热设计相对于夹套加热设计制作成本大大降低，这样在满足工艺条件的情况下，可以大大降低设备的投资。
67.本实用新型所述实例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的保护范围。