CN109735435A - 一种烟气余热和沼液沼渣余热控温的厌氧发酵系统 - Google Patents

Abstract

一种烟气余热和沼液沼渣余热控温的厌氧发酵系统，烟气通过管道L1由烟气‑水换热器1的烟气入口端1a通入所述烟气‑水换热器1，循环管道K1连通储热水箱5进水口5a，循环管道K1上设有循环水泵B1和控制阀C1，储热水箱5出水口5b设有转换阀S1与循环管道K2和循环管道K3相连，转换阀S1通过循环管道K2连通厌氧发酵罐6进水端6b，转换阀S1通过循环管道K3连通进料池3进水端3g，厌氧发酵罐6回水端6d通过循环管道K4连通烟气‑水换热器1的输入端1d，循环管道K2上设有循环水泵B2和控制阀C2，料液发酵温度达到设定的温度35℃时，控制器启动转换阀S1连通循环管道K3，同时循环管道上的循环水泵B2关闭。

Description

一种烟气余热和沼液沼渣余热控温的厌氧发酵系统

技术领域

本发明涉及沼气技术，特别涉及烟气余热和沼液沼渣余热控温的厌氧发酵技术。

背景技术

沼气发酵是沼气工程的核心环节，是一个极其复杂的微生物作用过程。发酵料液温度及其控制对沼气发酵过程具有很大的影响，经试验研究发现，发酵温度在35℃左右的中温发酵和发酵温度在54℃左右的高温发酵是厌氧发酵产气的两个高峰，冬季要维持这样的发酵温度，必然要消耗大量的能源来对发酵罐进行增温，目前传统的沼气工程大都采用热水锅炉(或蒸汽锅炉)产生的热水(或蒸汽)和太阳能加热，以上两种加热方式存在能源耗能高、热量浪费严重和供能不稳定等问题。

生物质锅炉所排烟气中含有大量的汽化潜热，是沼气池料液厌氧发酵的理想增温能源。此外，沼气工程的排料沼液中含有大量的热能，如果能够有效回收这部分热量，既可以回收排料沼液中的热量，又可以减少沼液后处理量。回收沼液沼渣余热用来加热进料，并回用部分出料沼液，也解决了解决整个系统能源浪费与能源需求之间的矛盾，还会增加系统稳定性。

中国发明专利名称为：一种厌氧发酵罐加热系统，申请号为：CN201620602579，本实用新型公开了一种厌氧发酵罐加热系统，该系统以太阳能为主要热源，主要由发酵罐体、太阳能集热器、污水源热泵机组和控制装置等组成，具有绿色环保，经济效益明显，全天候提供热源等特点。但也存在一些不足：一是发酵原料在进料池中的温度较低，需要进行增温后再通入发酵装置进行发酵；二是以太阳能为主要热源易受到昼夜、季节、等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响。中国发明专利名称为：沼气锅炉加热沼气池，申请号为：CN200820071452，本实用新型公开了一种沼气锅炉加热沼气池，该沼气池具有结构简单、效益高、使用方便和运行可靠的特点，但是沼气锅炉内的热工质通过安装在沼气池内的散热管对沼气池料液进行加热，再由回水管回至沼气锅炉，如此往复循环的过程中，向环境的散热较大，造成热量浪费严重。

发明内容

本发明的目的是提供一种烟气余热和沼液沼渣余热控温的厌氧发酵系统。

本发明是一种烟气余热和沼液沼渣余热控温的厌氧发酵系统，包括厌氧发酵罐加热控温系统、原料加热系统和控制器，厌氧发酵罐加热控温系统，包括烟气-水换热器、储热水箱、厌氧发酵罐、循环水泵、转换阀、控制阀，烟气通过第一管道L1由烟气-水换热器1的烟气入口端1a通入烟气-水换热器1，烟气-水换热器1的热水输出端1e通过第一循环管道K1连通储热水箱5的进水口5a，第一循环管道K1上设有第一循环水泵B1和第一控制阀C1，储热水箱5的出水口5b设有转换阀S1与第二循环管道K2和第三循环管道K3相连，转换阀S1通过第二循环管道K2连通厌氧发酵罐6的进水端6b，转换阀S1通过第三循环管道K3连通进料池3的进水端3g，厌氧发酵罐6的回水端6d通过第四循环管道K4连通烟气-水换热器1的输入端1d，第二循环管道K2上设有第二循环水泵B2和第二控制阀C2，厌氧发酵罐6中的料液发酵温度达到厌氧发酵罐6设定的温度，控制器启动转换阀S1连通第三循环管道K3，第二循环管道K2上的第二循环水泵B2关闭；原料加热系统，包括固液分离池、进料池、沼液池、自吸排污泵、循环泵、原料泵、控制阀，厌氧发酵罐6的出料口6c通过出料管道L2连通固液分离池2的料液进口端2a，所述出料管道L2上设有循环泵B4和第四控制阀C4，固液分离池2的料液出口端2c经第二管道L3连通沼液池4的沼液进口端4c，沼液池4的沼液出口端4a与第六循环管道K6连通进料池3的沼液进口端3d，第六循环管道K6设有自吸排污泵B5和第五控制阀C5，进料池3的原料出口端3f通过第八循环管道K8连通厌氧发酵罐6的进料口6a，第八循环管道K8上设有原料泵B6和第六控制阀C6，烟气-水换热器1的烟气输出端1b通过第七循环管道K7连通进料池3的烟气进口端3b，厌氧发酵罐6中的料液发酵温度达到厌氧发酵罐6设定的温度，控制器启动转换阀S1连通第三循环管道K3，与进料池3的进水端3g相连通，第二循环管道K2上的第二循环水泵B2关闭，进料池3的出水端3c通过第五循环管道K5连通所述烟气-水换热器1的输入端1c，第三循环管道K3上设有第三循环水泵B3和第三控制阀C3。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、以往的烟气和沼液沼渣都是直接排放到自然环境中，加重了温室效应，污染了环境。本发明专利先利用所述烟气-水换热器换热后的烟气余热和沼液沼渣余热对进料原料加热，加热到一定温度后，再利用所述储热水箱中的热水来加热，通入进料池中加热原料的烟气最后近环境温度排放，充分回收利用余热，达到节能降耗环保和提高进料池内进料原料温度的目的；2、将含有大量的汽化潜热的生物质锅炉所排烟气作为发酵罐供热热源，可以稳定地给发酵罐加热控温。

附图说明

图1为本发明结构示意图。附图标记及对应名称为：第一管道L1，烟气-水换热器1，烟气入口端1a，热水输出端1e，第一循环管道K1，储热水箱5，进水口5a，第一循环管道K1，第一循环水泵B1，第一控制阀C1，出水口5b，转换阀S1，第二循环管道K2，第三循环管道K3，第二循环管道K2，厌氧发酵罐6，进水端6b，进料池3，进水端3g，回水端6d，第四循环管道K4，输入端1d，第二循环水泵B2，第二控制阀C2，第二循环水泵B2，出料管道L2，固液分离池2，料液进口端2a，循环泵B4，第四控制阀C4，料液出口端2c，第二管道L3，沼液池4，沼液进口端4c，沼液出口端4a，第六循环管道K6，沼液进口端3d，第六循环管道K6，自吸排污泵B5，第五控制阀C5，原料出口端3f，第八循环管道K8，进料口6a，原料泵B6，第六控制阀C6，烟气输出端1b，第七循环管道K7，烟气进口端3b，储热水箱5，出水口5b，出水端3c，第五循环管道K5，输入端1c，第三循环水泵B3，第三控制阀C3。

具体实施方式

如图1所示，本发明是一种烟气余热和沼液沼渣余热控温的厌氧发酵系统，包括厌氧发酵罐加热控温系统、原料加热系统和控制器，厌氧发酵罐加热控温系统，包括烟气-水换热器、储热水箱、厌氧发酵罐、循环水泵、转换阀、控制阀，烟气通过第一管道L1由烟气-水换热器1的烟气入口端1a通入烟气-水换热器1，烟气-水换热器1的热水输出端1e通过第一循环管道K1连通储热水箱5的进水口5a，第一循环管道K1上设有第一循环水泵B1和第一控制阀C1，储热水箱5的出水口5b设有转换阀S1与第二循环管道K2和第三循环管道K3相连，转换阀S1通过第二循环管道K2连通厌氧发酵罐6的进水端6b，转换阀S1通过第三循环管道K3连通进料池3的进水端3g，厌氧发酵罐6的回水端6d通过第四循环管道K4连通烟气-水换热器1的输入端1d，第二循环管道K2上设有第二循环水泵B2和第二控制阀C2，厌氧发酵罐6中的料液发酵温度达到厌氧发酵罐6设定的温度，控制器启动转换阀S1连通第三循环管道K3，第二循环管道K2上的第二循环水泵B2关闭；原料加热系统，包括固液分离池、进料池、沼液池、自吸排污泵、循环泵、原料泵、控制阀，厌氧发酵罐6的出料口6c通过出料管道L2连通固液分离池2的料液进口端2a，所述出料管道L2上设有循环泵B4和第四控制阀C4，固液分离池2的料液出口端2c经第二管道L3连通沼液池4的沼液进口端4c，沼液池4的沼液出口端4a与第六循环管道K6连通进料池3的沼液进口端3d，第六循环管道K6设有自吸排污泵B5和第五控制阀C5，进料池3的原料出口端3f通过第八循环管道K8连通厌氧发酵罐6的进料口6a，第八循环管道K8上设有原料泵B6和第六控制阀C6，烟气-水换热器1的烟气输出端1b通过第七循环管道K7连通进料池3的烟气进口端3b，厌氧发酵罐6中的料液发酵温度达到厌氧发酵罐6设定的温度，控制器启动转换阀S1连通第三循环管道K3，与进料池3的进水端3g相连通，第二循环管道K2上的第二循环水泵B2关闭，进料池3的出水端3c通过第五循环管道K5连通所述烟气-水换热器1的输入端1c，第三循环管道K3上设有第三循环水泵B3和第三控制阀C3。

如图1所示，固液分离池2、进料池3和沼液池4呈梯子型分布，从上至下依次为固液分离池2、进料池3和沼液池4，第二管道L3经进料池3直接连通固液分离池2和沼液池4。

如图1所示，进料池3中先利用所述烟气-水换热器1换热后的烟气余热和沼液沼渣余热对进料原料加热，加热到预设温度后，再利用所述储热水箱5中的热水来加热，通入进料池3中加热原料的烟气最后近环境温度从烟气排放口3e排放。

如图1所示，沼液池4中回用的沼液，经自吸排污泵B5通入进料池3后与预热的物料一起通入厌氧发酵罐6生产沼气。

下面结合附图进一步展开本发明，如图1所示，本发明的一种烟气余热和沼液沼渣余热控温的厌氧发酵系统，包括厌氧发酵罐加热控温系统、原料加热系统和控制器。发酵温度在35℃左右的中温发酵和发酵温度在54℃左右的高温发酵区别仅仅在于厌氧发酵罐6中设定温度的不同，发酵温度在35℃左右的中温发酵，厌氧发酵罐6中设定温度为35℃；发酵温度在54℃左右的高温发酵，厌氧发酵罐6中设定温度为54℃。以发酵温度在35℃左右的中温发酵为例说明具体实施方式。

厌氧发酵罐加热控温系统，包括烟气-水换热器、储热水箱、厌氧发酵罐、循环水泵、转换阀、控制阀。烟气通过管道L1由烟气-水换热器1的烟气入口端1a通入所述烟气-水换热器1，烟气-水换热器1的热水输出端1e通过第一循环管道K1连通储热水箱5进水口5a，第一循环管道K1上设有第一循环水泵B1和控制阀C1，储热水箱5出水口5b设有转换阀S1与第二循环管道K2和第三循环管道K3相连，转换阀S1通过第二循环管道K2连通厌氧发酵罐6进水端6b，转换阀S1通过第三循环管道K3连通进料池3进水端3g，厌氧发酵罐6回水端6d通过第四循环管道K4连通烟气-水换热器1的输入端1d，第二循环管道K2上设有第二循环水泵B2和控制阀C2，当厌氧发酵罐6中的料液发酵温度达到厌氧发酵罐6设定的温度35℃时，控制器启动转换阀S1连通第三循环管道K3，同时第二循环管道上的第二循环水泵B2关闭。

通过如下运行方式对原料进行加热：原料加热系统，包括所述固液分离池、进料池、沼液池、自吸排污泵、循环泵、原料泵、控制阀。厌氧发酵罐6出料口6c通过出料管道L2连通固液分离池2料液进口端2a，出料管道L2上设有循环泵B4和控制阀C4，固液分离池2沼液出口端2c经管道L3连通沼液池4沼液进口端4c，沼液池4沼液出口端4a与第六循环管道K6连通进料池3沼液进口端3d，第六循环管道设有自吸排污泵B5和控制阀C5，进料池3原料出口端3f通过第八循环管道K8连通发酵罐6进料口6a，第八循环管道上设有原料泵B6和控制阀C6，烟气-水换热器1的烟气输出端1b通过第七循环管道K7连通进料池3的烟气进口端3b。当厌氧发酵罐6中的料液发酵温度达到厌氧发酵罐6设定的温度35℃时，储热水箱5出水口5b通过控制器启动转换阀S1连通第三循环管道K3连通进料池3进水端3g，同时第二循环管道上的第二循环水泵B2关闭，进料池3出水端，3c通过第五循环管道K5连通烟气-水换热器1的输入端1c，第三循环管道K3上设有第三循环水泵B3和控制阀C3，进料池3中先利用所述烟气-水换热器1换热后的烟气余热和沼液沼渣余热对进料原料加热，加热到一定温度后，再利用所述储热水箱5中的热水来加热，通入进料池3中加热原料的烟气最后近环境温度从烟气排放口3e排放。沼液池4中回用的沼液，经自吸排污泵B5通入进料池3后与预热的物料一起通入发酵罐6生产沼气。

各控制泵、控制阀、转换阀、循环水泵、原料泵和自吸排污泵均由检测控制系统进行自动控制，从而实现整个不同的回路自动流通。

Claims (4)

1.一种烟气余热和沼液沼渣余热控温的厌氧发酵系统，包括厌氧发酵罐加热控温系统、原料加热系统和控制器，其特征在于：厌氧发酵罐加热控温系统，包括烟气-水换热器、储热水箱、厌氧发酵罐、循环水泵、转换阀、控制阀，烟气通过第一管道（L1）由烟气-水换热器（1）的烟气入口端（1a）通入烟气-水换热器（1），烟气-水换热器（1）的热水输出端（1e）通过第一循环管道（K1）连通储热水箱（5）的进水口（5a），第一循环管道（K1）上设有第一循环水泵（B1）和第一控制阀（C1），储热水箱（5）的出水口（5b）设有转换阀（S1）与第二循环管道（K2）和第三循环管道（K3）相连，转换阀（S1）通过第二循环管道（K2）连通厌氧发酵罐（6）的进水端（6b），转换阀（S1）通过第三循环管道（K3）连通进料池（3）的进水端（3g），厌氧发酵罐（6）的回水端（6d）通过第四循环管道（K4）连通烟气-水换热器（1）的输入端（1d），第二循环管道（K2）上设有第二循环水泵（B2）和第二控制阀（C2），厌氧发酵罐（6）中的料液发酵温度达到厌氧发酵罐（6）设定的温度，控制器启动转换阀（S1）连通第三循环管道（K3），第二循环管道（K2）上的第二循环水泵（B2）关闭；原料加热系统，包括固液分离池、进料池、沼液池、自吸排污泵、循环泵、原料泵、控制阀，厌氧发酵罐（6）的出料口（6c）通过出料管道（L2）连通固液分离池（2）的料液进口端（2a），所述出料管道（L2）上设有循环泵（B4）和第四控制阀（C4），固液分离池（2）的料液出口端（2c）经第二管道（L3）连通沼液池（4）的沼液进口端（4c），沼液池（4）的沼液出口端（4a）与第六循环管道（K6）连通进料池（3）的沼液进口端（3d），第六循环管道（K6）设有自吸排污泵（B5）和第五控制阀（C5），进料池（3）的原料出口端（3f）通过第八循环管道（K8）连通厌氧发酵罐（6）的进料口（6a），第八循环管道（K8）上设有原料泵（B6）和第六控制阀（C6），烟气-水换热器（1）的烟气输出端（1b）通过第七循环管道（K7）连通进料池（3）的烟气进口端（3b），厌氧发酵罐（6）中的料液发酵温度达到厌氧发酵罐（6）设定的温度，控制器启动转换阀（S1）连通第三循环管道（K3），与进料池（3）的进水端（3g）相连通，第二循环管道（K2）上的第二循环水泵（B2）关闭，进料池（3）的出水端（3c）通过第五循环管道（K5）连通所述烟气-水换热器（1）的输入端（1c），第三循环管道（K3）上设有第三循环水泵（B3）和第三控制阀（C3）。

2.根据权利要求1所述的烟气余热和沼液沼渣余热控温的厌氧发酵系统，其特征在于：固液分离池（2）、进料池（3）和沼液池（4）呈梯子型分布，从上至下依次为固液分离池（2）、进料池（3）和沼液池（4），第二管道（L3）经进料池（3）直接连通固液分离池（2）和沼液池（4）。

3.根据权利要求1所述的烟气余热和沼液沼渣余热控温的厌氧发酵系统，其特征在于：进料池（3）中先利用烟气-水换热器（1）换热后的烟气余热和沼液沼渣余热对进料原料加热，加热到预设温度后，再利用储热水箱（5）中的热水来加热，所述通入进料池（3）中加热原料的烟气最后近环境温度从烟气排放口（3e）排放。

4.根据权利要求1所述的烟气余热和沼液沼渣余热控温的厌氧发酵系统，其特征在于：沼液池（4）中回用的沼液，经自吸排污泵（B5）通入进料池（3）后与预热的物料一起通入厌氧发酵罐（6）生产沼气。