CN108949508B - 一种发酵罐余热回收系统及余热回收工艺 - Google Patents

一种发酵罐余热回收系统及余热回收工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种发酵罐余热回收系统及其生产工艺，所述回收系统包括发酵罐、一号循环罐、二号循环罐、板式换热器、转子流量计、旋风分离器、蓄水池、循环冷井、离心泵和热水储罐，在实现发酵罐高温蒸汽灭菌、冷却水循环及尾气排放的同时实现了相应过程中蒸汽(尾气)余热的回收，其中，热水储罐中的热水可直接用于配料，在实消过程中与直接使用常温清水配料相比，节省了大量蒸汽，也节省了大量的电能，不仅减少了环境污染也产生了非常可观的经济效益，适合大规模工业化生产的需要。

Description

一种发酵罐余热回收系统及余热回收工艺
技术领域
本发明涉及发酵技术领域，尤其是一种发酵罐余热回收系统及余热回收工艺。
背景技术
生物发酵行业是国家环保部门重点关注的行业，能耗成本约占总生产成本的20％左右，因此节能减排任务较重。目前，国内许多企业发酵罐在空消、发酵培养基灭菌、发酵过程产生的余热均没有得到有效的回收利用，造成能源资源的极大浪费。抓好节能减排，淘汰落后产能及技术，降低生产能耗，减少二氧化碳的排放任重而道远。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种发酵罐余热回收系统。
本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种利用上述发酵罐余热回收系统的余热回收工艺。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种发酵罐余热回收系统，包括发酵罐、一号循环罐、二号循环罐、板式换热器、转子流量计、旋风分离器、蓄水池、循环冷井、离心泵和热水储罐，所述一号循环罐通过保温管道与发酵罐的冷却管连接，用于在发酵罐预热和冷却时回收余热，所述二号循环罐通过保温管道与板式换热器相连接，所述板式换热器通过保温管道依次与转子流量计、旋风分离器和发酵罐罐体相连接，用于在发酵罐高温蒸汽灭菌和发酵生产时回收余热，所述一号循环罐和二号循环罐的罐底分别通过保温管道与热水储罐连接，所述一号循环罐、二号循环罐与热水储罐之间的保温管道上设有离心泵，当一号循环罐和/或二号循环罐中水温达到设定值时，罐底阀门打开，离心泵启动，热水进入热水储罐中，所述蓄水池通过保温管道分别与一号循环罐和二号循环罐相连接，在循环罐水量不足时为其补水，其中，在与一号循环罐相连的保温管道上连接有冷却管、所述循环冷井与该冷却管相连接，用于在特殊情况下为发酵罐降温。
优选的，上述发酵罐余热回收系统，所述保温管道为全部用隔热保温材料包裹的管道，以减少传质过程中的热损失；所述管道上设置有阀门。
优选的，上述发酵罐余热回收系统，各所述阀门为自控阀门，其中，与所述板式换热器相连的阀门(t)为单向阀门，实现系统的自动控制。
优选的，上述发酵罐余热回收系统，所述蓄水池、循环冷井、一号循环罐、二号循环罐和热水储罐底端分别连有离心泵。
一种余热回收工艺，在利用高温蒸汽对发酵罐灭菌时，预热阶段，蒸汽延设定路径进入发酵罐内的冷却管，再经过保温管道系统直接进入热水储罐，实现发酵罐预热和余热回收；待发酵罐预热完毕之后，蒸汽按设定路径经保温管道进入罐体，再依次通过旋风分离器和转子流量计，直接进入二号循环罐中；当一号循环罐中的温度达到设定值时，离心泵将一号循环罐中的热水延设定路径泵入热水储罐中，在发酵罐高温蒸汽灭菌的同时实现余热回收；当一号循环罐水量不足时，离心泵将蓄水池中的清水延设定路径泵入二号循环罐中，实现一号循环罐的补水；灭菌结束后的降温过程以及之后的发酵过程中，离心泵将一号循环罐中的清水延设定路径泵入冷却管，之后再沿管道回到一号循环罐中，形成循环；当一号循环罐中的温度达到设定值时，离心泵将一号循环罐中的热水延设定路径泵入热水储罐中，实现发酵罐的降温以及余热的回收；当一号循环罐水量不足不能继续给发酵罐降温时，离心泵将蓄水池中的清水延设定路径泵入冷却管中，之后进入一号循环罐中，实现一号循环罐补水与发酵罐冷却；当发酵过程中出现一号循环罐与蓄水池组成的冷却循环系统不能使发酵罐温度降低时，循环冷井启动，离心泵将冷井中的清水延设定路径泵到冷却管中，再回到冷井中，实现发酵罐降温；发酵尾气延管道依次通过旋风分离器和转子流量计之后进入板式换热器，同时，二号循环罐通过两个管道与板式换热器相连接，从而实现尾气中余热的回收，最后尾气从尾气出口排出。
本发明结构有如下有益效果：
上述发酵罐余热回收系统，设计简单巧妙，在实现发酵罐高温蒸汽灭菌、冷却水循环及尾气排放的同时实现了相应过程中蒸汽(尾气)余热的回收，其中，热水储罐中的热水可直接用于配料，在实消过程中与直接使用常温清水配料相比，节省了大量蒸汽，不仅减少了环境污染也产生了非常可观的经济效益，适合大规模工业化生产的需要。
附图说明
图1是本发明所述氨基酸的发酵生产装置的结构示意图。
图中：1-蓄水池 2-离心泵 3-循环冷井 4-一号循环罐 5-冷却管 6-旋风分离器7-发酵罐 8-转子流量计 9-板式换热器 10-二号循环罐 11-热水储罐
具体实施方式
为进一步说明本发明，现配合附图进行详细阐述：
实施例1
如图1所示，所述发酵罐余热回收系统，包括发酵罐7、一号循环罐4、二号循环罐10、板式换热器9、转子流量计8、旋风分离器6、蓄水池1、循环冷井3、离心泵2和热水储罐11，所述一号循环罐通过保温管道与发酵罐的冷却管5连接，用于在发酵罐预热和冷却时回收余热，所述二号循环罐通过保温管道与板式换热器相连接，所述板式换热器通过保温管道依次与转子流量计、旋风分离器和发酵罐罐体相连接，用于在发酵罐高温蒸汽灭菌和发酵生产时回收余热，所述一号循环罐和二号循环罐的罐底分别通过保温管道与热水储罐连接，所述一号循环罐、二号循环罐与热水储罐之间的保温管道上设有离心泵，当一号循环罐和/或二号循环罐中水温达到设定值时，罐底阀门打开，离心泵启动，热水进入热水储罐中，所述蓄水池通过保温管道分别与一号循环罐和二号循环罐相连接，在循环罐水量不足时为其补水，其中，在与一号循环罐相连的保温管道上连接有冷却管、所述循环冷井与该冷却管相连接，用于在特殊情况下为发酵罐降温。其中，所述保温管道为全部用隔热保温材料包裹的管道，以减少传质过程中的热损失；所述管道上设置有阀门，各所述阀门为自控阀门，其中，与所述板式换热器相连的阀门t为单向阀门，实现系统的自动控制；所述蓄水池、循环冷井、一号循环罐、二号循环罐和热水储罐底端分别连有离心泵。
实施例2
一种应用实施例1所述发酵罐余热回收系统的余热回收工艺，在利用高温蒸汽对发酵罐灭菌时，预热阶段，蒸汽延设定路径进入发酵罐内的冷却管，再经过保温管道系统直接进入热水储罐，实现发酵罐预热和余热回收；待发酵罐预热完毕之后，蒸汽按设定路径经保温管道进入罐体，再依次通过旋风分离器和转子流量计，直接进入二号循环罐中；当一号循环罐中的温度达到设定值时，离心泵将一号循环罐中的热水延设定路径泵入热水储罐中，在发酵罐高温蒸汽灭菌的同时实现余热回收；当一号循环罐水量不足时，离心泵将蓄水池中的清水延设定路径泵入二号循环罐中，实现一号循环罐的补水；灭菌结束后的降温过程以及之后的发酵过程中，离心泵将一号循环罐中的清水延设定路径泵入冷却管，之后再沿管道回到一号循环罐中，形成循环；当一号循环罐中的温度达到设定值时，离心泵将一号循环罐中的热水延设定路径泵入热水储罐中，实现发酵罐的降温以及余热的回收；当一号循环罐水量不足不能继续给发酵罐降温时，离心泵将蓄水池中的清水延设定路径泵入冷却管中，之后进入一号循环罐中，实现一号循环罐补水与发酵罐冷却；当发酵过程中出现一号循环罐与蓄水池组成的冷却循环系统不能使发酵罐温度降低时，循环冷井启动，离心泵将冷井中的清水延设定路径泵到冷却管中，再回到冷井中，实现发酵罐降温；发酵尾气延管道依次通过旋风分离器和转子流量计之后进入板式换热器，同时，二号循环罐通过两个管道与板式换热器相连接，从而实现尾气中余热的回收，最后尾气从尾气出口排出。
具体来说，在利用高温蒸汽对发酵罐灭菌时，首先，阀门g、i、l和x关闭，阀门j(冷却管端蒸汽进口阀)与m打开，之后，蒸汽进入冷却管，经过管道系统直接进入热水储罐，实现发酵罐预热和余热回收。待发酵罐预热完毕之后，阀门j、o、q和v关闭，阀门k(发酵罐蒸汽进口阀)、p、r、s、t和u打开(阀门t为单向阀，阀门q为应急阀门，平时关闭)。之后，蒸汽进入罐体，依次通过旋风分离器和转子流量计，从阀门u所在管道直接进入二号循环罐中。当一号循环罐中的温度达到设定值时，阀门x打开，离心泵将一号循环罐中的热水泵入热水储罐中，实现发酵罐高温蒸汽灭菌和余热回收。当一号循环罐水量不足时，阀门c、b和w打开，其余沿线阀门及阀门x关闭，离心泵将蓄水池中的清水延管道系统泵入二号循环罐中，实现一号循环罐的补水。灭菌结束后的降温过程以及之后的发酵过程中，阀门d、e、g、j和m关闭，阀门f、h、i和l打开，离心泵将一号循环罐中的清水泵入冷却管，之后再沿管道回到一号循环罐中，形成循环，当一号循环罐中的温度达到设定值时，阀门g打开，离心泵将一号循环罐中的热水泵入热水储罐中，实现发酵罐的降温以及余热的回收。当一号循环罐水量不足不能继续给发酵罐降温时，阀门b、d、e、h、g和m关闭，阀门a、c、i、l和f打开，离心泵将蓄水池中的清水延管道系统泵进冷却管中，之后进入一号循环罐中，实现一号循环罐补水与发酵罐冷却。当发酵过程中出现一号循环罐与蓄水池组成的冷却循环系统不能使发酵罐温度降低时，循环冷井启动，阀门d、e、i和l打开，其他沿线阀门关闭，离心泵将冷井中的清水延管道系统泵到冷却管中，再回到冷井中，实现发酵罐降温。
在发酵过程中，阀门o和u关闭，阀门p、r、s、t和v打开(阀门t为单向阀，阀门q为应急阀门，平时关闭)。发酵尾气延管道依次通过旋风分离器和转子流量计之后进入板式换热器，同时，二号循环罐通过两个管道与板式换热器相连接，从而实现尾气中余热的回收，最后尾气从尾气出口排出。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种发酵罐余热回收系统，其特征在于：包括发酵罐、一号循环罐、二号循环罐、板式换热器、转子流量计、旋风分离器、蓄水池、循环冷井、离心泵和热水储罐，所述一号循环罐通过保温管道与发酵罐的冷却管连接，用于在发酵罐预热和冷却时回收余热，所述二号循环罐通过保温管道与板式换热器相连接，所述板式换热器通过保温管道依次与转子流量计、旋风分离器和发酵罐罐体相连接，用于在发酵罐高温蒸汽灭菌和发酵生产时回收余热，所述一号循环罐和二号循环罐的罐底分别通过保温管道与热水储罐连接，所述一号循环罐、二号循环罐与热水储罐之间的保温管道上设有离心泵，当一号循环罐和/或二号循环罐中水温达到设定值时，罐底阀门打开，离心泵启动，热水进入热水储罐中，所述蓄水池通过保温管道分别与一号循环罐和二号循环罐相连接，在循环罐水量不足时为其补水，其中，在与一号循环罐相连的保温管道上连接有冷却管、所述循环冷井与该冷却管相连接，用于在特殊情况下为发酵罐降温，所述管道上设置有阀门，所述蓄水池、循环冷井、一号循环罐、二号循环罐和热水储罐底端分别连有离心泵。
2.根据权利要求1所述发酵罐余热回收系统，其特征在于：所述保温管道为全部用隔热保温材料包裹的管道，以减少传质过程中的热损失。
3.根据权利要求1所述发酵罐余热回收系统，其特征在于：各所述阀门为自控阀门，其中，与所述板式换热器相连的阀门为单向阀门，实现系统的自动控制。
4.一种应用权利要求1所述发酵罐余热回收系统的余热回收工艺，其特征在于：在利用高温蒸汽对发酵罐灭菌时，预热阶段，蒸汽延设定路径进入发酵罐内的冷却管，再经过保温管道系统直接进入热水储罐，实现发酵罐预热和余热回收；待发酵罐预热完毕之后，蒸汽按设定路径经保温管道进入罐体，再依次通过旋风分离器和转子流量计，直接进入二号循环罐中；当一号循环罐中的温度达到设定值时，离心泵将一号循环罐中的热水延设定路径泵入热水储罐中，在发酵罐高温蒸汽灭菌的同时实现余热回收；当一号循环罐水量不足时，离心泵将蓄水池中的清水延设定路径泵入二号循环罐中，实现一号循环罐的补水；灭菌结束后的降温过程以及之后的发酵过程中，离心泵将一号循环罐中的清水延设定路径泵入冷却管，之后再沿管道回到一号循环罐中，形成循环；当一号循环罐中的温度达到设定值时，离心泵将一号循环罐中的热水延设定路径泵入热水储罐中，实现发酵罐的降温以及余热的回收；当一号循环罐水量不足不能继续给发酵罐降温时，离心泵将蓄水池中的清水延设定路径泵入冷却管中，之后进入一号循环罐中，实现一号循环罐补水与发酵罐冷却；当发酵过程中出现一号循环罐与蓄水池组成的冷却循环系统不能使发酵罐温度降低时，循环冷井启动，离心泵将冷井中的清水延设定路径泵到冷却管中，再回到冷井中，实现发酵罐降温；发酵尾气延管道依次通过旋风分离器和转子流量计之后进入板式换热器，同时，二号循环罐通过两个管道与板式换热器相连接，从而实现尾气中余热的回收，最后尾气从尾气出口排出。
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