本發(fā)明涉及一種具有權(quán)利要求1前序特征的溫控設備，以及一種具有權(quán)利要求11前序特征的沼氣池。

背景技術(shù)：

在沼氣池中，細菌負責將生物質(zhì)分解和轉(zhuǎn)化為沼氣。細菌僅在特定溫度下具有最佳的生存狀況，在該溫度下生化過程才有效地進行。因此，為了將生物質(zhì)微生物轉(zhuǎn)化成沼氣，有必要使化糞池中的溫度保持恒定。在嗜溫操作中，理想的溫度落在在35℃到40℃之間。并且，化糞池中所含的生物質(zhì)必須循環(huán)才能為細菌提供新鮮的營養(yǎng)物。

通常，由具有溫水流的管件制成的圓柱形或扁平的加熱體作為熱交換器，用于加熱化糞池中的生物質(zhì)。例如，德國公開文件2821790或jp3161039a描述了與攪拌器協(xié)同加熱生物質(zhì)的加熱體，以盡可能均勻且有效地控制生物質(zhì)的溫度。

de102009002925a1公開了一種加熱和攪拌寄存器，其中加熱寄存器相對于攪拌器定位，以使得由攪拌器產(chǎn)生的流可以至少部分地穿過和圍繞加熱寄存器周圍通過。這里的加熱寄存器和攪拌器形成為單元，該單元可作為一個基本部分插入化糞池。這里的優(yōu)點在于，在組合式組件的安裝上，不需要確保攪拌器和加熱寄存器之間的適當間隔，并且能夠在滿的化糞池中進行安裝。加熱寄存器由管件制成，該管件布置在橫向于生物質(zhì)的流動方向的平面中，以便擴大傳熱面積。這里使用的加熱寄存器的一個缺點是生物質(zhì)流過的中間空間具有有限的自由橫截面，在該橫截面上可能形成不期望的沉積物或臨時堵塞。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所基于的目的是，具體說明一種溫控設備，該溫控設備盡可能地均勻且有效地控制生物質(zhì)溫度，并且同時配置為能夠防止其上的生物質(zhì)沉積。還指出了一種沼氣池，該沼氣池包括具有所需特性的溫控設備。

這種目的通過具有權(quán)利要求1的特征的溫控設備和具有權(quán)利要求11的特征的沼氣池實現(xiàn)。

因此，提供一種溫控設備，用于控制容納在容器中的生物質(zhì)的溫度，所述溫控設備包括：至少一個溫控裝置；和至少一個輸送裝置，用于在主流動方向上輸送所述生物質(zhì)的質(zhì)量流；其中，所述至少一個輸送裝置包括至少一個攪拌器，并且其中，所述至少一個溫控裝置布置在由所述至少一個輸送裝置產(chǎn)生的所述主流動方向上，其中，所述至少一個溫控裝置構(gòu)造為具有內(nèi)管和與所述內(nèi)管同軸設置的外管的管狀，其中，所述內(nèi)管和所述外管形成有溫控介質(zhì)可流過的中間空間，并且其中，所述至少一個溫控裝置相對于所述至少一個輸送裝置定向，以使得在所述溫控裝置的操作中，優(yōu)選地，由所述至少一個輸送裝置產(chǎn)生的質(zhì)量流的輸送量的至少40％流過所述內(nèi)管。所述攪拌器使得所述生物質(zhì)移動通過所述管狀的熱交換器。所述管狀結(jié)構(gòu)是有利的，因為所述表面被定向為基本平行于所述生物質(zhì)的所述流動方向，因此可以防止沉積和堵塞。此外，所述管狀結(jié)構(gòu)提供了大的接觸表面，所述生物質(zhì)通過該接觸表面而被控制溫度。由所述攪拌器產(chǎn)生的定向流增加了所述熱交換器處通過的生物質(zhì)流，這使得容器中生物質(zhì)的溫度均勻分布。

優(yōu)選地，設置為，由所述至少一個輸送裝置產(chǎn)生的質(zhì)量流的輸送量的75％以上流過所述內(nèi)管。在此，有利的是，由所述至少一個輸送裝置產(chǎn)生的質(zhì)量流的輸送量的90％以上流過所述內(nèi)管。

如果所述至少一個溫控裝置布置在所述至少一個輸送裝置的下游，并且定向為使得所述至少一個溫控裝置的縱向軸線與所述至少一個攪拌器的旋轉(zhuǎn)軸線重合，那么這也是有利的。

在一種實施方式中，所述至少一個溫控裝置為熱交換器。

在一種實施方式中，所述輸送裝置的尺寸設置為使得所述至少一個輸送裝置的外殼的直徑位于所述至少一個溫控裝置的所述內(nèi)管的內(nèi)徑的100％和140％之間的范圍內(nèi)。通過這種方式，可以確保的是，所述質(zhì)量流的一部分流過所述內(nèi)管，并且另一部分沿著所述至少一個溫控裝置的外部流過。

在另一種實施方式中，提供的是，所述至少一個輸送裝置的尺寸設置為使得其能夠布置在所述至少一個溫控裝置的所述內(nèi)管中。

在一種實施方式中，提供的是，所述至少一個輸送裝置為單攪拌器。

為了使得所述溫控設備盡可能地緊湊，該溫控設備具有包括支腿的保持裝置，其中，所述支腿構(gòu)造為使得所述溫控設備安裝在容器的底板上，并且其中，所述至少一個輸送裝置和所述至少一個溫控裝置保持在所述保持裝置上。所述保持裝置可以固定地安裝在所述容器中，但也可以被配置為便攜式。

優(yōu)選地，由所述至少一個輸送裝置產(chǎn)生的所述主流動方向平行于所述支腿定向。

此外，提供一種沼氣池，該沼氣池具有用于容納生物質(zhì)的容器，并且具有用于控制容納在所述容器中的生物質(zhì)的溫度的溫控設備，該溫控設備具有至少一個上述特性。

在此，如果容器是圓柱形的并且所述溫控設備布置在所述容器中，以使得所述主流動方向位于所述容器的中間并且定向為相對于所述底板的半徑成10°至40°角。對于較大的容器，為了保證良好的混合和溫度控制，優(yōu)選較小的角度。為了均勻地混合所述生物質(zhì)，優(yōu)選地，可以在所述容器中設置至少兩個額外的攪拌器，該至少兩個額外的攪拌器布置在所述容器的壁上，并與所述溫控設備一起均勻地分布在所述容器上。

附圖說明

下面參考附圖描述本發(fā)明的示例性實施方式，其中：

圖1是具有攪拌器的溫控設備的立體圖，

圖2是具有攪拌器的溫控設備的側(cè)視圖，

圖3是具有容器的沼氣池的俯視圖，以及根據(jù)圖1的溫控設備布置在沼氣池中，以及

圖4是具有容器的沼氣池的立體圖，根據(jù)圖1的溫控設備布置在沼氣池中。

具體實施方式

圖1和圖2示出了一種用于沼氣池的容器的溫控設備1，該溫控設備1具有攪拌器2和熱交換器3。熱交換器3和攪拌器2通過支架4連接于保持裝置5。保持裝置5具有底板框架6(支腿)以將溫控設備1安裝在容器的底板上。攪拌器2的旋轉(zhuǎn)軸線7平行于底板框架6布置。攪拌器2直接連接于驅(qū)動器8。因此，在操作溫控設備的過程中，驅(qū)動器8位于容器或生物質(zhì)的內(nèi)部。攪拌器2具有安裝在攪拌器軸9上的三個攪拌器葉片10，當由驅(qū)動器8驅(qū)動時攪拌器葉片10繞旋轉(zhuǎn)軸線7旋轉(zhuǎn)。攪拌器葉片10構(gòu)造為：在靠近驅(qū)動器的一側(cè)吸入生物質(zhì)，并且在遠離驅(qū)動器的一側(cè)將生物質(zhì)推離攪拌器2。這產(chǎn)生主要為軸線方向的生物質(zhì)的主流動11，該主流動11定向為遠離驅(qū)動器8。在遠離驅(qū)動器的一側(cè)熱交換器3設置在攪拌器2的下游。熱交換器3構(gòu)造為具有雙壁的管狀。熱交換器3具有生物質(zhì)可以流過的內(nèi)管12和與縱向軸同軸設置的外管13。在操作中，溫控介質(zhì)流過形成在內(nèi)管12和外管13之間的中間空間。中間空間在接近攪拌器的區(qū)域中與溫控介質(zhì)排出口14連接，并在遠離攪拌器的區(qū)域與溫控介質(zhì)供給口15連接。因此，排出口14和供給口15徑向地布置。熱交換器3被定位為使得其縱向軸線16與攪拌器2的旋轉(zhuǎn)軸線7重合。熱交換器3的內(nèi)徑略小于攪拌器2或攪拌器葉片10的外殼的直徑。優(yōu)選地，熱交換器3的長度在1m和3m之間。熱交換器3沿流動方向11直接布置在攪拌器2的后面。熱交換器3的靠近攪拌器的端面17與由攪拌器葉片10形成的攪拌器2的外端18之間的距離處于10cm至3m的范圍內(nèi)。

保持裝置5還包括運輸裝置19，在操作中該運輸裝置19從容納在容器中的生物質(zhì)中伸出。通過運輸裝置19，即使在容器充滿生物質(zhì)時，作為熱交換器3的溫控設備1和包括攪拌器2的部件也可以被移除、重新定位或插入，而不需要不合理地排空容器。

優(yōu)選地，如圖1和2所示，溫控設備1布置在圓柱形容器20中。容器20具有圓形的底板21和垂直于該底板21的壁22。熱交換器3的縱向軸線16或攪拌器2的旋轉(zhuǎn)軸線7定向為與容器20的底板21的半徑23成約30°角，使得攪拌器2將生物質(zhì)從壁22移向容器20的內(nèi)部。距壁22的距離理想地選擇為1m到3m的數(shù)量級。

為了實現(xiàn)生物質(zhì)的良好混合，提供兩個額外的攪拌器24、25。這兩個攪拌器24、25布置在壁22的內(nèi)側(cè)上并且定向為與容器20的底板21的半徑26、27成60°角。攪拌器24、25從底板的中心點起始分別與溫控設備1成120°角設置。兩個攪拌器24、25和溫控設備1被定向為使得它們各自沿流動方向布置，并且因此在圓形底板的周邊方向上產(chǎn)生定向大致相同的主流動。

如圖3所示，攪拌器24、25、2布置為使得大致順時針方向的流動形成。

在操作中，熱交換器向容納在容器中的生物質(zhì)發(fā)射熱量。如果在轉(zhuǎn)化為沼氣期間溫度升高太大，那么熱交換器也可以從化糞池中提取熱量。因此，生物質(zhì)的冷卻也是可能的。任何合適的熱載體，優(yōu)選水或熱油，可用作溫控介質(zhì)。攪拌器推動生物質(zhì)流過管狀的熱交換器并在其外側(cè)流過。管狀結(jié)構(gòu)是有利的，因為表面被定向成基本上平行于生物質(zhì)的流動方向，因此可以防止沉積和堵塞。此外，管狀結(jié)構(gòu)提供了大的接觸表面，生物質(zhì)通過該接觸表面而被控制溫度。由攪拌器產(chǎn)生的定向流增加了熱交換器處通過的生物質(zhì)流，這使得容器中生物質(zhì)溫度的均勻分布。

還可以提供的是，多個攪拌器一個落后于一個地順流排列，每個攪拌器都具有熱交換器。

根據(jù)本發(fā)明的溫控設備可以固定地組裝在容器中。然而，也可以提供配置為便攜式的溫控設備，以使得該裝置可以從容器中移除，例如用于維護或更換。

根據(jù)應用的領域，溫控設備可以水平地或豎直地安裝在容器中。例如，對于圓柱形或臥式罐形容器(例如發(fā)酵罐)來說，需要水平定向。然而，在立式罐形容器中，溫控設備優(yōu)選為垂直定向。

優(yōu)選地，攪拌器構(gòu)造為具有兩個至四個攪拌葉片的軸向輸送式攪拌器。攪拌器葉片是彎曲的，由此通過緩慢運行的攪拌器實現(xiàn)生物質(zhì)最高的可能速度，并因此實現(xiàn)最佳混合。

在大容器中，可以提供的是，溫控設備具有管件，該管件與在流動方向上位于下游的至少一個溫控裝置相鄰。在此，如果該管件具有與至少一個溫控裝置大致相同的內(nèi)徑，并且輸送裝置或攪拌器設置在熱交換器的內(nèi)部，那么這是優(yōu)選的。根據(jù)本發(fā)明的溫控設備的這種實施方式確保生物質(zhì)的溫度控制和混合具有大的活動范圍(actionradius)。由于由攪拌器產(chǎn)生的質(zhì)量流100％流過熱交換器和放置在其上的管件，并且在管件外側(cè)形成反向流，因此也可以攪拌容器的遠端區(qū)域。

根據(jù)本發(fā)明的溫控設備可以在化糞池或發(fā)酵罐、水解發(fā)酵罐和沼氣池的二次發(fā)酵容器以及污水處理廠的容器中使用。溫控設備設計為使得生物質(zhì)能夠被均勻且有效地控制溫度，并且防止生物質(zhì)在外部沉積。