用于內循環(huán)厭氧反應器的三相分離器的制造方法
【專利摘要】公開了一種用于內循環(huán)厭氧反應器的三相分離器，包括：至少一層集氣罩和設置在每個集氣罩下方的集氣管，每層集氣罩包括至少一個集氣罩；其中，集氣罩是倒V字型結構，集氣罩沿著長度方向的兩端垂直設置在反應器側壁上；集氣管位于倒V字型結構內、并與倒V字型結構的兩個斜面平行；集氣管的兩端封閉，其中一端位于反應器內、另一端垂直穿過反應器側壁伸出至反應器外；集氣管的下側沿著集氣管的長度方向開設一排集氣孔。本實用新型在集氣管的下側沿著集氣管的長度方向開設一排集氣孔，通過集氣孔收集上升沼氣，能夠使上升沼氣夾帶的液體更均勻、并且夾帶細微顆粒更少。
【專利說明】
用于內循環(huán)厭氧反應器的三相分離器
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種三相分離器，具體地說是一種用于內循環(huán)厭氧反應器的三相分離器。
【背景技術】
[0002]以下對本實用新型的相關技術背景進行說明，但這些說明并不一定構成本實用新型的現(xiàn)有技術。
[0003]三相分離器是UASB、EGSB、IC等厭氧反應器的靈魂所在，三相分離器設計的優(yōu)劣直接影響到厭氧反應器的效果。內循環(huán)厭氧反應器(IC)是在上流式厭氧污泥床反應器(UASB)的基礎上發(fā)展起來的一種高效厭氧反應器。IC由于內循環(huán)及上升流速高等緣故，三相分離器的合理設計就尤為重要。
[0004]通常，IC有兩個反應區(qū)，第一反應區(qū)(即下反應區(qū)，也稱主反應區(qū))和第二反應區(qū)(即上反應區(qū)，也稱輔反應區(qū))，第一反應區(qū)高負荷運行，第二反應區(qū)低負荷運行，每個反應區(qū)分別設有一級三相分離器。
[0005]目前，IC廣泛采用的三相分離器如圖1-3所示。反應產生的沼氣帶動混合液由集氣罩I內集氣室3匯集進入?yún)R流槽2，再由匯流槽2收集后從升流管4進入氣液分離器。在集氣室3中，遠離匯流槽2部分，比如接近IC反應器側壁6的位置處，由于氣體流速較低，氣液界面水平方向相對靜止。集氣室中從距匯流槽2最遠端開始，氣體流動水平方向流速緩慢從零加速，到匯流槽與集氣室相通的通道口5時流速最大。由于粘質力和慣性的不同，氣體流速達到一定數(shù)量時，液體才隨之水平流動;液體到達一定速度時，曳力就帶動顆粒污泥水平移動。這樣就造成距離匯流槽2最遠處被氣體夾帶的液相流量最小，而距離匯流槽2越近被氣體夾帶的液相流量越大，致使反應器內液相非常不均勻地被帶入氣液分離器，從而反應器去除率降低;并且距離匯流槽2越近，由于氣體流速越大，氣體的尾吸和形成的微渦對沉降性較差的污泥和上升氣泡8界面吸附的細微顆粒污泥的吸附捕捉作用越強，形成氣液固三相界面層7，該界面層有著遠比反應器內部更為劇烈的氣液湍流分布，致使細微顆粒污泥更加碎散，碎散的污泥隨氣體被帶入氣液分離器，碎散污泥又隨回流管進入第一反應室，容易使反應器出水混濁。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型的目的在于在于針對現(xiàn)有內循環(huán)厭氧反應器三相分離器的不足，提供一種使上升氣泡夾帶的液體更均勻、并且夾帶細微顆粒更少的三相分離器。
[0007]根據(jù)本實用新型的用于內循環(huán)厭氧反應器的三相分離器，包括:至少一層集氣罩和設置在每個集氣罩下方的集氣管，每層集氣罩包括至少一個集氣罩;其中，
[0008]集氣罩是倒V字型結構，集氣罩沿著其長度方向的兩端垂直設置在反應器側壁上；
[0009]集氣管位于倒V字型結構內、并與倒V字型結構的兩個斜面平行;集氣管的兩端封閉，其中一端位于反應器內、另一端垂直穿過反應器側壁伸出至反應器外;集氣管的下側沿著集氣管的長度方向開設一排集氣孔。
[0010]優(yōu)選地，所述三相分離器包括至少兩層集氣罩，相鄰兩層集氣罩之間交錯分布;每個集氣罩的下方設置一根集氣管。
[0011]優(yōu)選地，反應器內同一高度的集氣管伸出反應器之后合并成一根回流管，同一高度的集氣管收集的氣體在反應器外的回流管內匯流。
[0012]優(yōu)選地，下層集氣管中集氣孔的孔徑大于上層集氣管中集氣孔的孔徑;和/或，下層集氣管中相鄰兩個集氣孔之間的間距小于上層集氣管中相鄰兩個集氣孔之間的間距；和/或，下層集氣管的管徑大于上層集氣管的管徑。
[0013]優(yōu)選地，集氣管位于集氣罩的倒V字型結構的頂部。
[0014]優(yōu)選地，每層包括至少兩個集氣罩和集氣管;至少一層集氣管按照如下方式分布:
[0015]任意兩根集氣管之間相互平行；
[0016]或，所有集氣管呈放射狀分布，任意兩根集氣管之間互不平行；
[0017]或，至少兩根集氣管之間相互平行，至少一根集氣管與所述至少兩根集氣管之間呈銳角夾角；
[0018]或，該層劃分成至少兩個集氣管區(qū)，對于每一個集氣管區(qū)中的集氣管:任意兩根集氣管之間相互平行，或所有集氣管呈放射狀分布、任意兩根集氣管之間互不平行，或至少兩根集氣管之間相互平行、至少一根集氣管與該集氣管區(qū)內的所述至少兩根集氣管之間呈銳角夾角。
[0019]優(yōu)選地，相互平行的兩根集氣管沿著相同或相反的方向穿過反應器側壁伸出至反應器外。
[0020]優(yōu)選地，位于不同層的兩根集氣管之間相互平行和/或形成銳角夾角。
[0021]優(yōu)選地，所述集氣管的一端固定在反應器側壁上。
[0022]優(yōu)選地，所述集氣管的橫截面為橢圓形、多邊形、或者由線段和弧線組成的不規(guī)則形狀。
[0023]根據(jù)本實用新型的用于內循環(huán)厭氧反應器的三相分離器，包括:集氣罩和集氣管。本實用新型在集氣管的下側沿著集氣管的長度方向開設一排集氣孔，通過集氣孔收集上升沼氣，能夠使上升沼氣夾帶的液體更均勻、并且夾帶細微顆粒更少。
【附圖說明】
[0024]通過以下參照附圖而提供的【具體實施方式】部分，本實用新型的特征和優(yōu)點將變得更加容易理解，在附圖中:
[0025]圖1是現(xiàn)有技術中用于IC的三相分離器示意圖；
[0026]圖2是現(xiàn)有技術中用于IC的三相分離器中集氣罩與回流槽的示意圖；
[0027]圖3是現(xiàn)有技術中用于IC的三相分離器的原理示意圖；
[0028]圖4是根據(jù)本實用新型的用于內循環(huán)厭氧反應器的三相分離器示意圖；
[0029]圖5是根據(jù)本實用新型的三相分離器中集氣管與反應器側壁示意圖；
[0030]圖6是根據(jù)本實用新型的反應器側壁與位于反應器內的集氣管的剖視圖；
[0031]圖7a_7f是根據(jù)本實用新型優(yōu)選實施例中集氣管的分布方式示意圖；
[0032]圖8是圖6沿A-A方向的剖視圖。
【具體實施方式】
[0033]下面參照附圖對本實用新型的示例性實施方式進行詳細描述。對示例性實施方式的描述僅僅是出于示范目的，而絕不是對本實用新型及其應用或用法的限制。
[0034]根據(jù)本實用新型的用于內循環(huán)厭氧反應器的三相分離器包括:至少一層集氣罩10和設置在每個集氣罩10下方的集氣管20，每層集氣罩包括至少一個集氣罩。參見圖4和5，集氣罩10是倒V字型結構，氣泡攜帶液體和/或污泥在上升過程中碰撞到集氣罩10的斜面時，氣泡中的沼氣與液體和污泥分離，沼氣沿著集氣罩10的斜面繼續(xù)上升，脫離了氣泡的液體和污泥在重力作用下不斷下滑，最終回落到反應器的反應區(qū)內。在反應器中，垂直高度越高，對應位置處的氣體流量越大，其中攜帶的液體和/或污泥越少，沼氣量也越少。若集氣罩10傾斜地固定在反應器側壁30上，同一集氣罩10不同位置收集的氣體量不同，并且越靠近下方的位置收集的氣體中夾帶的液體和污泥的量也有可能越多。為了保證從同一高度處收集氣體，本實用新型中將集氣罩10沿著集氣罩10長度方向的兩端垂直設置在反應器側壁30上。
[0035]根據(jù)本實用新型的三相分離器可以包括一層、兩層或多層集氣罩，每層集氣罩的數(shù)量也可以根據(jù)反應器的大小、集氣罩尺寸以及實際操作要求來確認，例如:當反應器內氣量較少時，可以設置1-2層集氣罩，反應器容積和氣量較大時可以采用3層或更多層集氣罩。優(yōu)選地，當三相分離器包括至少兩層集氣罩時，相鄰兩層集氣罩之間交錯分布;每個集氣罩的下方設置一根集氣管。
[0036]集氣管20位于倒V字型結構內、并與倒V字型結構的兩個斜面平行，集氣罩10與兩端封閉，其中一端位于反應器內、另一端穿過反應器側壁30伸出至反應器外，用于收集與液體和污泥分離后的氣體。在反應器中，垂直高度越高，對應位置處的氣體流量越大，其中攜帶的液體和/或污泥越少，沼氣量也越少。若集氣管20傾斜地穿過反應器側壁30，同一集氣管20不同位置收集的氣體量不同，并且越靠近下方的位置收集的氣體中夾帶的液體和污泥的量也有可能越多。為了保證從同一高度處收集氣體，本實用新型中集氣管20的另一端垂直地穿過反應器側壁30伸出至反應器外。同一層的集氣管在反應器內的高度相同，不同層的集氣管在反應器內的高度不相同。優(yōu)選地，集氣管位于集氣罩的倒V字型結構的頂部。
[0037]集氣管的橫截面形狀可以根據(jù)實際需要進行設計，比如集氣管的橫截面為橢圓形，如圖8所示，集氣管的橫截面也可以是多邊形、或者由線段和弧線組成的不規(guī)則形狀。
[0038]現(xiàn)有技術的三相分離器中，參見圖3，匯流槽2上設置有與集氣室3相通的通道口5，氣體沿著集氣罩I不斷進入?yún)R流槽2的過程中，越靠近通道口 5，氣體的流速越大，越容易夾帶液體，并且距離匯流槽最遠處被氣體夾帶的液相流量最小、距離匯流槽越近被氣體夾帶的液相流量越大，從而使得反應器內液相非常不均勻地被帶入氣液分離器，降低了反應器的去除率。本實用新型在集氣管20的下側沿著集氣管20的長度方向開設一排集氣孔21，參見圖6，氣泡攜帶液體和/或污泥在上升過程中碰撞到集氣罩10的斜面時，氣泡中的沼氣與液體和污泥分離后無需沿著集氣罩10流入?yún)R流槽，而是直接進入集氣孔21，通過集氣孔21將集氣罩10下方不同位置處的氣體收集到集氣管20中，由于集氣管20內的壓力基本相同，氣體通過集氣孔21夾帶的液體流量在每個集氣孔21基本相同，不會存在反應器內液體夾帶不均勻現(xiàn)象。由于設置了集氣管，由于本實用新型通過一排集氣孔21將集氣罩10下方不同位置處的氣體收集到集氣管20中，減少了被收集的氣體與反應器內的液面接觸的面積，大大減少了由于氣體的尾吸和形成的微渦對微細顆粒的捕捉作用，減少了氣體對微細顆粒的夾帶量。此外，由于設置了集氣管20，沉降性較差的污泥進入集氣管20的可能性就會大大減小，降低收集的氣體中夾帶的細微顆粒。
[0039]集氣孔21的形狀可以根據(jù)實際需要進行設計，比如集氣孔為橢圓形，當然，本領域技術人員也可以將集氣孔設計成多邊形、或者由線段和弧線組成的不規(guī)則形狀。
[0040]集氣孔21的孔徑越大，單位時間內收集的氣體量越大，但是孔徑越大，集氣孔21對液體或污泥的截留作用越小。在反應器內，由于位置越高，對應位置處的氣體夾帶的液體和污泥相對較少，因此，在設計集氣孔21的孔徑時，可以使下層集氣管中集氣孔的孔徑大于上層集氣管中集氣孔的孔徑。同一根集氣管20上開設的集氣孔21越多，單位時間內收集的氣體量越大;相鄰兩個集氣孔21之間的間距越小，同一集氣罩20下的集氣孔21越密集，對氣體的收集越充分。因此，在設計集氣管20上的集氣孔21時，可以使下層集氣管中相鄰兩個集氣孔之間的間距小于上層集氣管中相鄰兩個集氣孔之間的間距。此外，由于下層的氣體量一般大于上層的氣體量，為了保證集氣管20的輸氣能力，可以使下層集氣管的管徑大于上層集氣管的管徑。
[0041 ]集氣管20從反應器側壁30伸出后與氣液分離器相連。當同一層包括至少兩根集氣管時，同一層的集氣管伸出反應器之后可以分別與氣液分離器相連。由于每根集氣管收集的氣體的量較少，為了減少反應器外的管道數(shù)量，簡化反應器的結構、降低反應器的成本，同一層的集氣管伸出反應器之后也可以合并成一根回流管之后再與氣液分離器相連。
[0042]若每層包括至少兩個集氣罩和集氣管，針對任意一層，可以按照如下方式中的任意一種進行設計:
[0043]方式1:任意兩根集氣管之間相互平行，即該層的所有集氣管相互平行地設置，如圖7a所示。
[0044]方式2:所有集氣管呈放射狀分布，任意兩根集氣管之間互不平行。例如，所有集氣管的一端位于反應器中心，所有集氣管的另一端分別沿著半徑方向垂直穿過反應器側壁30，如圖7c所示;所有集氣管的一端位于反應器內除反應器中心的任意位置，所有集氣管的另一端垂直穿過反應器側壁30，如圖7f所示。
[0045]方式3:至少兩根集氣管之間相互平行，至少一根集氣管與所述至少兩根集氣管之間呈銳角夾角，如圖7b、7d所示。
[0046]方式4:該層劃分成至少兩個集氣管區(qū)，對于每一個集氣管區(qū)中的集氣管:任意兩根集氣管之間相互平行;或，所有集氣管呈放射狀分布，任意兩根集氣管之間互不平行;或，至少兩根集氣管之間相互平行，至少一根集氣管與該集氣管區(qū)內的所述至少兩根集氣管之間呈銳角夾角，如圖7b、7d、7e所示。
[0047]反應器內包含至少兩層集氣管時，任意兩層的集氣管的分布方式可以相同，也可以不同，位于不同層的兩根集氣管之間相互平行和/或形成銳角夾角。
[0048]本實用新型中，相互平行的兩根集氣管可以沿著相同的方向穿過反應器側壁伸出至反應器外，也可以沿著相反的方向穿過反應器側壁伸出至反應器外，如圖7a所示。
[0049]在長期使用過程中容易由于重力原因發(fā)生彎曲變形，使得同一集氣管內不同位置處的集氣孔不再同一高度上。為了避免這種情況的發(fā)生，根據(jù)本實用新型的優(yōu)選實施例，將集氣管的一端固定在反應器側壁上。
[0050]雖然參照示例性實施方式對本實用新型進行了描述，但是應當理解，本實用新型并不局限于文中詳細描述和示出的【具體實施方式】，在不偏離權利要求書所限定的范圍的情況下，本領域技術人員可以對所述示例性實施方式做出各種改變。
【主權項】
1.一種用于內循環(huán)厭氧反應器的三相分離器，其特征在于包括:至少一層集氣罩和設置在每個集氣罩下方的集氣管，每層集氣罩包括至少一個集氣罩;其中， 集氣罩是倒V字型結構，集氣罩沿著其長度方向的兩端垂直設置在反應器側壁上； 集氣管位于倒V字型結構內、并與倒V字型結構的兩個斜面平行;集氣管的兩端封閉，其中一端位于反應器內、另一端垂直穿過反應器側壁伸出至反應器外;集氣管的下側沿著集氣管的長度方向開設一排集氣孔； 每層包括至少兩個集氣罩和集氣管;至少一層集氣管按照如下方式分布: 所有集氣管呈放射狀分布，任意兩根集氣管之間互不平行； 或，至少兩根集氣管之間相互平行，至少一根集氣管與所述至少兩根集氣管之間呈銳角夾角； 或，該層劃分成至少兩個集氣管區(qū)，對于每一個集氣管區(qū)中的集氣管:所有集氣管呈放射狀分布、任意兩根集氣管之間互不平行，或至少兩根集氣管之間相互平行、至少一根集氣管與該集氣管區(qū)內的所述至少兩根集氣管之間呈銳角夾角。2.如權利要求1所述的三相分離器，其中，所述三相分離器包括至少兩層集氣罩，相鄰兩層集氣罩之間交錯分布;每個集氣罩的下方設置一根集氣管。3.如權利要求2所述的三相分離器，其中，反應器內同一高度的集氣管伸出反應器之后合并成一根回流管，同一高度的集氣管收集的氣體在反應器外的回流管內匯流。4.如權利要求2所述的三相分離器，其中，下層集氣管中集氣孔的孔徑大于上層集氣管中集氣孔的孔徑;和/或，下層集氣管中相鄰兩個集氣孔之間的間距小于上層集氣管中相鄰兩個集氣孔之間的間距;和/或，下層集氣管的管徑大于上層集氣管的管徑。5.如權利要求1-4任一所述的三相分離器，其中，相互平行的兩根集氣管沿著相同或相反的方向穿過反應器側壁伸出至反應器外。6.如權利要求1-4任一所述的三相分離器，其中，位于不同層的兩根集氣管之間相互平行和/或形成銳角夾角。7.如權利要求1所述的三相分離器，集氣管位于集氣罩的倒V字型結構的頂部。8.如權利要求1所述的三相分離器，其中，所述集氣管的一端固定在反應器側壁上。9.如權利要求1所述的三相分離器，其中，所述集氣管的橫截面為橢圓形、多邊形、或者由線段和弧線組成的不規(guī)則形狀。
【文檔編號】C02F3/28GK205590412SQ201620151672
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年2月29日
【發(fā)明人】張國宇, 王艷芳, 馬巖, 任丹, 李婧, 孫娜, 劉立春, 郭鵬輝, 王柳奎
【申請人】北京金澤環(huán)境能源技術研究有限公司