自流排砂沼气池设计与试验

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1、２０１２年１２月农业机械学报第４３卷第１２期ＤＯＩ：１０．６０４１／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１２９８．２０１２．１２．０２１自流排砂沼气池设计与试验罗涛陈闯梅自力韩智勇李淑兰（农业部沼气科学研究所工程技术研究中心，成都６１００４１）【摘要】为实现自流排砂，以圆柱形沼气池为研究对象，进料管设计为弦向，使反应器内部流体产生旋流，并利用Ｆｌｕｅｎｔ软件对其流场进行模拟分析，确定泥砂最易在底部左下角区域沉积。按水力相似准则建立试验模型，设计排砂管与进料管的夹角为１５０°，以含砂量为１０％的清水作为试验流

2、体，批量连续进料，对自流排砂反应器与常规反应器的排砂性能进行比较。结果表明：自流排砂反应器在第３次排砂就能收集到泥砂，第５次排砂排砂率可达８６１３％，前１９次平均排砂率是常规反应器的３８１倍，第５～２２次的平均排砂率为８２１７％，明显优于常规反应器。关键词：沼气池旋流排砂率自流中图分类号：Ｓ２１６４文献标识码：Ａ文章编号：１０００１２９８（２０１２）１２０１１４０４ＤｅｓｉｇｎａｎｄＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｃＦｌｕｓｈｉｎｇＢａｓｉｎｏｆＢｉｏｇａｓＤｉｇｅｓｔｅｒＬ

3、ｕｏＴａｏ　ＣｈｅｎＣｈｕａｎｇ　ＭｅｉＺｉｌｉ　ＨａｎＺｈｉｙｏｎｇ　ＬｉＳｈｕｌａｎ（ＢｉｏｇａｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒ，ＢｉｏｇａｓＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００４１，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＴａｋｉｎｇｔｈｅｐｈｙｓｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌｂｉｏｇａｓｄｉｇｅｓｔｅｒａｓｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｊｅｃｔｔｏｄｅｓｉｇｎａｕｔｏｍａｔｉｃｆｌｕｓｈｉｎｇｂａｓｉｎｏｆｂｉｏｇａｓ

4、ｄｉｇｅｓｔｅｒ，ｔｈｅｆｌｏｗｏｆｔｈｅｄｉｇｅｓｔｅｒｗａｓｒｏｔａｔｅｄｂｙｄｅｓｉｇｎｉｎｇｆｅｅｄｐｉｐｅｔｏｂｅｔａｎｇｅｎｔｉａｌ．Ｆｌｕｅｎｔｗａｓｕｓｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓ．Ｉｔｗａｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅｇｒｉｔｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎａｒｅａｔｈａｔｗａｓｏｎｌｏｗｅｒｌｅｆｔｂｏｔｔｏｍ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｉｍｉｌａｒｉｔｙ，ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｄｉｇｅｓｔｅｒａｎｄｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｄｉｇｅｓｔｅｒｗｅｒｅ

5、ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔｈｅａｎｇｌｅｂｅｔｗｅｅｎｇｒｉｔｄｉｓｃｈａｒｇｅｐｉｐｅａｎｄｆｅｅｄｐｉｐｅｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄｆｏｒ１５０°ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎｌａｗ．Ｗａｔｅｒｗａｓｕｓｅｄａｓｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｆｌｕｉｄ，ｗｈｏｓｅｓａｎｄｃｏｎｔｅｎｔｓｗｅｒｅ１０％．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｓａｎｄｗｏｕｌｄｂｅｃｏｌｌｅｃｔｅｄａｔｔｈｅ３ｒｄｄｉｓｃｈａｒｇｉｎｇａｔｄｅｓｉｇｎｄｉｇｅｓｔｅｒ，ｔｈｅｇｒｉｔｒｅｍｏｖａｌｒａ

6、ｔｅｗａｓｕｐｔｏ８６１３％ａｔｔｈｅ５ｔｈ，ｔｈｅａｖｅｒａｇｅｇｒｉｔｒｅｍｏｖａｌｒａｔｅｆｏｒ１９ｔｉｍｅｓｗａｓ３８１ｔｉｍｅｓｏｆｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ，ａｎｄｔｈｅａｖｅｒａｇｅｏｆｔｈｅ５ｔｈｔｏ２２ｎｄｗａｓ８２１７％．Ｔｈｅｇｒｉｔｒｅｍｏｖａｌｒｅｓｕｌｔｏｆｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｗａｓｅｘｃｅｅｄｅｄｂｙｔｈｅｄｅｓｉｇｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　Ｂｉｏｇａｓｄｉｇｅｓｔｅｒ，Ｒｏｔａｔｉｏｎａｌｆｌｏｗ，Ｇｒｉｔｒｅｍｏｖａｌｒａｔｅ，Ａｕｔｏｍａｔｉｃｆｌｕｓ

7、ｈｉｎｇ泥砂进行沉淀预处理，投资大、沉淀效果差，严重影引言［２～５］响反应器的产气效率。所有连续发酵沼气工程发酵物料泥砂的去除是沼气工程长期高效运行在实际运行过程中都定期整体清掏反应器以排出泥［１］的关键。沼气工程一般采用批式发酵和连续发砂，耗费大量的人力、物力，且需大量的时间来重启酵２种工艺，前者不会产生泥砂沉积、堵塞等问题，动发酵系统。但其产气分布不均衡，厌氧消化效率低，投入产出比国外对连续发酵工艺反应器内部不溶性物料的差；后者采用沉砂池或水解沉砂等措施对原料中的动力学规律相关研究较多，但反应

8、器内泥砂的排出收稿日期：２０１２０１１７　修回日期：２０１２０２０９“十二五”国家科技支撑计划资助项目（２０１１ＢＡＤ１５Ｂ０３）作者简介：罗涛，助理研究员，主要从事生物质能源开发及利用研究，Ｅｍａｉｌ：ｌｕｏｔａｏ１４５＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ通讯作者：梅自力，研究员，主要从事生物质能源开发及利用研究，Ｅｍａｉｌ：ｍ１３８８０２３３２４２＠１６３．ｃｏｍ第１２期罗涛等：自流排砂沼气池设计与试验１１５［６～７］方法未见报道。沉砂池中广泛采用旋流原理，１２２　数值格式与网