[实用新型]高固体浓度反应器全机械驱动式进料的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种进料的装置，更具体地说，本实用新型涉及一种主要应用于厌氧发酵工程，与高固体浓度（TS≥8%）厌氧反应器配套使用的全机械驱动式进料的装置。

背景技术

有机废弃物中含有大量的有机质成分，如碳水化合物、蛋白质、脂肪和纤维素等，是来源广泛、量大质优的生物质资源，建造大中型沼气工程——运用厌氧消化技术处理有机废弃物是促进城乡经济建设的持续发展，实现能源环保双重效益的重要手段。目前，在欧洲超过10%以上的有机固体废弃物采用厌氧发酵技术处理。

厌氧反应器包括其附属设备（进出料系统、工艺管道等）是沼气工程的核心处理装置，对工程的整体运行效率、使用寿命、经济效益等产生直接影响，应根据处理规模、原料种类、发酵工艺等综合因素进行设计和优化。厌氧发酵按发酵总固体浓度可分为液态发酵（TS≤8%）、高固体浓度发酵（8%<TS<20%）和固态发酵（TS≥20%）三类；按反应器设计类型可分为上流式、完全混合式和活塞式等。TS≥8%的高固体浓度厌氧发酵，凭借其高有机负荷、高池容产气率、高反应器利用率以及低用水量（降低沼液处理压力）等显著优势成为厌氧发酵处理有机废弃物的发展方向，对应的反应器多为完全混合式（CSTR）。目前欧洲发达国家（如瑞典、德国）多采用此类厌氧发酵工艺和反应器，在国内尚处于起步阶段。

在厌氧反应器方面，目前的研究和报道基本都是围绕反应器内部结构进行，作为附属设备的进料系统和取样装置则很少涉及。采用高固体浓度厌氧发酵工艺，尤其是以高纤维类植物（秸秆、能源草等）为原料，由于其密度低、易粘附等特性，其进料系统如采用传统的调节池+泵送的方式，则很容易出现原料挂池壁、料水泵送比例不当、泵堵塞等诸多问题；柱塞泵不适合松散原料的输送。国外对于此类原料的进料方式多采用料、水分别输送，而物料的输送基本采用螺旋输送机，但目前国内外采用的螺旋输送进料系统只有提升阶段采用机械驱动，之后则完全靠重力使原料自行滑落进入反应器内部，此方式的弊端在于：自行滑落阶段由于没有机械驱动，如果提升阶段输送原料（尤其是密度低且松散的高纤维类原料）的速度大于滑落阶段，则很容易形成进料下行段堵塞，从而导致进料系统运转失常，以至于整体运行停顿；如果利用降低提升阶段输送原料速度的方法来避免上述现象的发生，则会使进料系统效率低下。另外，目前国内外使用的螺旋输送系统，进料管与反应器上方直接连通，需要对螺旋输送系统采取必要的密封措施，以防止气体由原料输送系统泄漏，从而提高了成本；再者，原料是直接由反应器上部自由散落在厌氧发酵料液的上表面，即使反应器是CSTR，通过搅拌会使物料与发酵料液混为一体，但时间较长。必须有一种更先进的方法和装置被研发和应用，以解决以上的各种目前应用于高浓度厌氧发酵反应器（尤其是原料中包含高纤维类原料）的进料系统的缺点和弊端。

取样是沼气工程中必不可少的一个环节，是获取厌氧发酵系统中料液参数的必要手段。在目前国内外的大中型沼气工程中，基本都是采用“阀门+管道”的方式，利用液压和重力排出反应器内部料液，收集后进行分析。但该方式应用在TS≥8%甚至更高的高固体浓度厌氧发酵系统中，会有如下弊端：①收集的液体多、固体少，不能反应取样层的真实组成；②阀门（常用的有蝶阀和闸阀）非常容易锈蚀，从而使得操作难度变大，甚至无法取样，且锈蚀后的阀门容易导致密封不良；③高固体浓度物料在管道中的流动性差，容易形成暂留，并可能堵塞管道；④不易控制取样量。因此，研发一种能够反映取样反应层的真实料液组成，且密封性好、不易锈蚀、操作简便、易于控制取样量的取样方法和装置就成为了解决问题的关键。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种全机械驱动式进料的装置，为厌氧发酵系统，尤其是高固体浓度厌氧发酵系统及其反应器提供高效率、低成本、易操作、故障率低、结构更科学、配套更合理的附属装置。