CN213085970U - 一种干式厌氧反应器搅拌装置及干式厌氧反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种干式厌氧反应器搅拌装置及干式厌氧反应器，所述干式厌氧反应器搅拌装置包括：搅拌轴，所述搅拌轴沿径向分为搅拌轴前段和搅拌轴后段；沿所述搅拌轴设置的多个单叶桨，所述搅拌轴带动所述单叶桨旋转；扰流杆，设置在所述搅拌轴前段的所述单叶桨之间；扰流叶片，设置在所述单叶桨的桨杆上；以及搅拌电机，用于驱动所述搅拌轴旋转。本实用新型提供的干式厌氧反应器搅拌装置及干式厌氧反应器能够使得反应器前段物料混合强度大、同时消除搅拌轴附近的死区。

Description

一种干式厌氧反应器搅拌装置及干式厌氧反应器

技术领域

本实用新型涉及废弃物处理技术领域，具体地，本实用新型涉及一种干式厌氧反应器搅拌装置及干式厌氧反应器。

背景技术

随着城乡有机垃圾逐年增加，通过厌氧发酵技术消耗垃圾的有机物部分产生甲烷等，可以实现对其减量化、资源化处理。传统的湿法厌氧发酵处理需加入大量稀释水，处理体系中的含固体量低，容积产气率低，增加了厌氧消化处理量和沼液产生量，增大厌氧消化、后期沼渣、沼液的处理成本，另外，湿法厌氧消化对有机垃圾的预处理要求较高，所需要的反应器装置容积大，增加投资成本。

与湿法厌氧发酵相比，利用干法厌氧发酵可在保持垃圾在原始状态进行厌氧消化，不需补水稀释，保持较高的固体物浓度，节约水资源和能耗，沼液产生量少，易实现循环利用，可达到发酵***沼液零排放。另外干式厌氧耐惰性杂物强，对进入发酵体系的物料预处理要求低，可降低预处理成本。

目前工业上采用的干式厌氧反应器多为卧式反应器，物料的混合是反应器稳定运行的关键。目前干式厌氧反应器一般采用卧式搅拌装置实现物料混合，由于物料呈平推流的特性，反应器前段主要以水解酸化为主，反应器后段主要以产甲烷为主。反应器前段物料含固率大，粘度高，随着发酵的进行以及物料向后的推流，反应器后段物料的含水率逐渐增加，物料粘度逐渐减小。因此，反应器前段需要较强的搅拌强度，后段搅拌强度可适当地降低。此外，发酵的物料属于非牛顿流体，随着剪切速率的增加，流体粘度会出现降低。搅拌轴附近流场剪切速率较小，物料表观粘度大，搅拌轴附近液相速度很小，容易形成死区，对物料均匀混合会产生一定的影响。

实用新型内容

在实用新型内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型的实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

针对现有技术的不足，本实用新型实施例一方面提供了一种干式厌氧反应器搅拌装置，所述干式厌氧反应器搅拌装置包括：

搅拌轴，所述搅拌轴沿径向分为搅拌轴前段和搅拌轴后段；

沿所述搅拌轴设置的多个单叶桨，所述搅拌轴带动所述单叶桨旋转；

扰流杆，设置在所述搅拌轴前段的所述单叶桨之间；

扰流叶片，设置在所述单叶桨的桨杆上；以及

搅拌电机，用于驱动所述搅拌轴旋转。

示例性地，所述单叶桨在所述搅拌轴上按照螺旋线等间距分布。

示例性地，相邻的所述单叶桨之间的夹角为30°-90°。

示例性地，所述搅拌轴前段的长度与所述搅拌轴的长度之比为1/4～1/3。

示例性地，所述扰流杆与其相邻两个所述单叶桨之间的距离相等。

示例性地，所述扰流杆与其相邻两个所述单叶桨之间的夹角相等。

示例性地，所述扰流杆的横截面为圆柱形、矩形或正方形。

示例性地，所述扰流叶片与所述搅拌轴之间的距离与所述桨杆的长度之比为1/4～1/2。

示例性地，所述扰流叶片与所述桨杆之间的夹角为30°～60°。

本实用新型实施例另一方面提供一种干式厌氧反应器，所述干式厌氧反应器包括反应器壳体以及上述的干式厌氧反应器搅拌装置。

本实用新型提供的干式厌氧反应器搅拌装置及干式厌氧反应器在单叶桨之间设置扰流杆、并在单叶桨的桨杆上设置扰流叶片，从而能够使得反应器前段物料混合强度大、同时消除搅拌轴附近的死区。

附图说明

本实用新型的下列附图在此作为本实用新型的一部分用于理解本实用新型。附图中示出了本实用新型的实施例及其描述，用来解释本实用新型的装置及原理。在附图中，

图1为包括本实用新型实施例的干式厌氧反应器搅拌装置的干式厌氧反应器的示意图；

图2为本实用新型的一个实施例中的单叶桨的示意图。

附图标记：

101：搅拌轴；

102：单叶桨；

103：扰流杆；

104：扰流叶片；

105：搅拌电机；

106：反应器壳体；

102a：桨杆；

102b：末端叶片。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本实用新型，将在下列的描述中提出详细的步骤，以便阐释本实用新型提出的干式厌氧反应器搅拌装置。显然，本实用新型的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本实用新型的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。

应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。

为了彻底理解本实用新型，将在下列的描述中提出详细的结构，以便阐释本实用新型提出的技术方案。本实用新型的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。

卧式搅拌干式厌氧反应器中物料呈平推流运动，反应器前段物料固含率高，所需要的混合强度大。并且，由于物料为非牛顿流体，搅拌轴附近剪切速率小，表观粘度大，容易形成死区。常规的卧式搅拌干式厌氧反应器采用等间距螺旋分布搅拌装置，忽略了前后物料特性的差异，且对搅拌轴附近死区消除不明显。即使通过改变桨叶前后分布密度或者采用分段搅拌桨的形式对搅拌器进行改进，也会存在能耗高或者对生产、加工及稳定运行造成影响的问题。

因此，本实用新型实施例提供一种新型干式厌氧反应器搅拌装置及干式厌氧反应器，通过在单叶桨之间设置扰流杆、并在单叶桨的桨杆上设置扰流叶片，从而能够使得反应器前段物料混合强度大、同时消除搅拌轴附近的死区。

下面结合附图对本实用新型的干式厌氧反应器搅拌装置和干式厌氧反应器做进一步的说明。

如图1所示，本实用新型一实施例的干式厌氧反应器搅拌装置包括：搅拌轴101，所述搅拌轴101沿径向分为搅拌轴前段和搅拌轴后段；沿所述搅拌轴101设置的多个单叶桨102，所述搅拌轴101带动所述单叶桨102旋转；扰流杆103，设置于位于所述搅拌轴前段的所述单叶桨102之间；扰流叶片104，设置在所述单叶桨102的桨杆上；以及搅拌电机105，用于驱动所述搅拌轴101旋转。

如图2所示，单叶桨102包括桨杆102a和末端叶片102b。末端叶片102b与桨杆102a垂直设置。桨杆102a远离末端叶片102b的一端固定在搅拌轴101上。

在一个实施例中，所述单叶桨102在所述搅拌轴上按照螺旋线等间距分布。通过使单叶桨102按照螺旋线分布，即，使相邻的单叶桨102之间依次偏转一定角度，能够在搅拌的同时使物流向后推流。通过将单叶桨102设置为等距分布，能够使得对物料的搅拌更加均匀。

作为示例，对于按照螺旋线等距分布的单叶桨102来说，相邻的两个单叶桨102之间的夹角为30°-90°，以实现较好的搅拌和推流效果。

干法厌氧发酵能够处理含固率较高的有机废弃物，物料的含固率可达25～35％，其发酵前的原材料预处理成本低。示例性地，厌氧发酵过程可分为水解、酸化、产甲烷等阶段，干式厌氧反应器的前段主要以水解酸化为主，反应器后段主要以产甲烷为主。反应器前端物料含固率大，粘度高，随着发酵的进行以及物料向后的推流，反应器后段物料的含水率逐渐增加，物料粘度逐渐减小。因此，反应器前段需要较强的搅拌强度，后段的搅拌强度可适当地降低。

基于此，本实用新型实施例的干式厌氧反应器搅拌装置在对应于反应器前段的搅拌轴前段上设置了扰流杆103，从而提高了反应器前段的物料混合强度。

作为示例，搅拌轴前段的长度占所述搅拌轴101整体长度之比为1/4～1/3。也就是说，搅拌轴101中设置有扰流杆103的部分位于搅拌轴101前部的1/4～1/3。该部分对应于干式厌氧反应器中需要较强搅拌强度的部分，而不会对剩余部分造成过大的影响。

进一步地，每个扰流杆103位于相邻的两个单叶桨102之间，所述扰流杆103与其左右相邻的两个单叶桨102之间的距离相等。此外，扰流杆103与其左右相邻两个单叶桨102之间的夹角相等，例如，若相邻两个单叶桨102之间的夹角为60°，则二者之间的扰流杆103与相邻两个单叶桨102之间的夹角均为30°。由此，可以实现较为均匀的扰流效果。

根据本实用新型实施例，扰流杆103的形状设置为细长杆状，其与物料的接触面积较小，因而不会明显的增加搅拌功率。但扰流杆103作为混合物料的一种补充手段，能够促进反应器前段的物料混合。示例性地，扰流杆103的横截面为圆柱形、矩形或正方形。

此外，由于干式厌氧发酵的物料属于非牛顿流体，随着剪切速率的增加，流体粘度会出现降低。搅拌轴101附近流场剪切速率较小，物料表观粘度大，使搅拌轴101附近液相速度很小，基于此，参见图2，本实用新型实施例的干式厌氧反应器搅拌装置在单叶桨102的桨杆102a上设置了扰流叶片104，从而避免了搅拌轴101附近出现死区。

由于扰流叶片104主要用于对搅拌轴101附近进行扰流，以避免在搅拌轴101附近形成死区，因而可以将扰流叶片设置在桨杆102a上较为靠近搅拌轴101的位置，从而促进搅拌轴101附近流场运动，以消除搅拌轴101附近的死区。作为示例，扰流叶片104与搅拌轴101之间的距离与所述桨杆102a的整体长度之比为1/4～1/2。

进一步地，继续参照图2，所述扰流叶片104与所述桨杆102a之间呈一定夹角。示例性地，扰流叶片104与所述桨杆102a之间的夹角为30°～60°，从而在搅拌轴101附近实现较好的扰流和推流效果。

继续参照图1，本实用新型实施例另一方面还提供一种干式厌氧反应器，包括如上所述的干式厌氧反应器搅拌装置以及反应器壳体106。

具体地，本实用新型实施例提供的干式厌氧反应器为卧式干式厌氧反应器，具体可以为单层侧入式的卧式反应器主体，即物料在反应器主体内在进料的推动下呈平推流的方式运动。与立式厌氧发酵反应器相比，卧式厌氧发酵反应器内物料传质更加均匀。示例性地，反应器壳体106一端设置有进料口，进料口通过管道与输送泵连通，另外一端设置有出料口，以抽吸方式达到出料目的，物料由进料口进入反应器壳体内部之后，在上述干式厌氧反应器搅拌装置的作用下逐渐向出料口移动，并在反应器壳体内部进行干法厌氧发酵。

在本实用新型实施例的干式厌氧反应器中，搅拌电机设置在反应器壳体106外部，搅拌轴101的两端固定安装于反应器壳体106前后两端的中心，并与反应器壳体106外部的搅拌电机耦连。单叶桨102和扰流杆103均设置在反应器壳体106内部。

干法厌氧发酵能够处理含固率较高的有机废弃物，物料的含固率可达25～35％，其发酵前的原材料预处理成本低。示例性地，厌氧发酵过程可分为水解、酸化、产甲烷等阶段，反应器前段主要以水解酸化为主，反应器后段主要以产甲烷为主。反应器前端物料含固率大，粘度高，随着发酵的进行以及物料向后的推流，反应器后段物料的含水率逐渐增加，物料粘度逐渐减小。因此，反应器前段需要较强的搅拌强度，后段搅拌强度可适当地降低。基于此，本实用新型实施例在反应器前段的搅拌轴上设置了扰流杆，从而提高了反应器前段的物料混合强度。此外，发酵的物料属于非牛顿流体，随着剪切速率的增加，流体粘度会出现降低。搅拌轴附近流场剪切速率较小，物料表观粘度大，搅拌轴附近液相速度很小，基于此，本实用新型实施例在单叶桨的桨杆上设置了扰流叶片，从而避免了搅拌轴附近出现死区。

基于以上描述，本实用新型实施例所提供的干式厌氧反应器搅拌装置和干式厌氧反应器具有如下优点：

1)搅拌器前段桨叶之间增设扰流杆，保证反应器前段物料混合强度大；

2)单叶桨的桨杆处增设扰流叶片，消除搅拌轴附近的死区。

除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本实用新型。本文中出现的诸如“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施例中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施例，除非该特征在该另一个实施例中不适用或是另有说明。

本实用新型已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本实用新型并不局限于上述实施例，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。本实用新型的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (10)

1.一种干式厌氧反应器搅拌装置，其特征在于，所述干式厌氧反应器搅拌装置包括：

搅拌轴，所述搅拌轴沿径向分为搅拌轴前段和搅拌轴后段；

沿所述搅拌轴设置的多个单叶桨，所述搅拌轴带动所述单叶桨旋转；

扰流杆，设置在所述搅拌轴前段的所述单叶桨之间；

扰流叶片，设置在所述单叶桨的桨杆上；以及

搅拌电机，用于驱动所述搅拌轴旋转。

2.根据权利要求1所述的干式厌氧反应器搅拌装置，其特征在于，所述单叶桨在所述搅拌轴上按照螺旋线等间距分布。

3.根据权利要求2所述的干式厌氧反应器搅拌装置，其特征在于，相邻的所述单叶桨之间的夹角为30°-90°。

4.根据权利要求1所述的干式厌氧反应器搅拌装置，其特征在于，所述搅拌轴前段的长度与所述搅拌轴的长度之比为1/4～1/3。

5.根据权利要求1所述的干式厌氧反应器搅拌装置，其特征在于，所述扰流杆与其相邻两个所述单叶桨之间的距离相等。

6.根据权利要求1所述的干式厌氧反应器搅拌装置，其特征在于，所述扰流杆与其相邻两个所述单叶桨之间的夹角相等。

7.根据权利要求1所述的干式厌氧反应器搅拌装置，其特征在于，所述扰流杆的横截面为圆柱形、矩形或正方形。

8.根据权利要求1所述的干式厌氧反应器搅拌装置，其特征在于，所述扰流叶片与所述搅拌轴之间的距离与所述桨杆的长度之比为1/4～1/2。

9.根据权利要求1所述的干式厌氧反应器搅拌装置，其特征在于，所述扰流叶片与所述桨杆之间的夹角为30°～60°。

10.一种干式厌氧反应器，其特征在于，所述干式厌氧反应器包括反应器壳体以及如权利要求1-9中任一项所述的干式厌氧反应器搅拌装置。

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