CN110437995A - 一种用于厌氧消化系统的一体化加热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于厌氧消化系统的一体化加热装置。换热部设于加热装置外壳内。蒸汽管道第一端与换热部的输入端的进气口相连，蒸汽管道第二端与外部高温蒸汽装置相连。冷凝水管道第一端与换热部的输入端的出水口相连，冷凝水管道第二端与外部水箱相连。伴热回水管道的第一端与换热部的输出端的进水口相连，伴热回水管道第二端与厌氧消化系统的输出端相连。伴热进水管道的第一端与换热部的输出端的出水口相连，伴热进水管道第二端与厌氧消化系统的输入端相连。循环泵设于伴热进水管道上。稳压罐设于循环泵的进水口一侧的伴热进水管道上。
Description
技术领域
本发明属于有机物厌氧消化技术领域，尤其涉及一种用于厌氧消化系统的一体化加热装置。
背景技术
厌氧消化是对城市有机废弃物进行稳定处理的最常用的方法，在无氧条件下，由兼性菌和厌氧细菌将可生物降解的有机物分解为CH4、CO2、H2O和H2S等，可以去除废物中30％～50％的有机物。厌氧消化处理过程能耗较低，消化过程产生的沼气可作为生物质能源回收利用，减少了温室气体的排放，成为城市有机废弃物稳定化、减量化和资源化的重要手段。
厌氧消化的影响因素主要有温度、浓度、PH、碳氮比、搅拌等。厌氧消化中的微生物对温度的变化非常敏感。中温或高温厌氧消化允许的温度变动范围为1.5～2.0℃，当有3℃的变化时，就会抑制消化速率，当有5℃的急剧变化时，就会突然停止产气，有机酸大量积累而破坏厌氧消化。因此，维持厌氧消化实际运行过程中稳定的操作温度尤为重要。如果要使沼气工程常年稳定运行，保持恒定、高效的产气量，沼气发酵工艺应合理选择发酵原料的加热方式，对发酵原料的温度进行严格控制，并采取适当的保温措施，使发酵温度不受环境气温变化影响。
目前，厌氧消化系统的加热方式有很多种，包括热水加热、蒸汽加热、循环加热等。工程实际应用中，厌氧消化加热系统所需的各个部件都是独立的个体，需要分别采购与安装，管线错综复杂，现场施工需要与各方协调，分步进行，导致工期较长，安装成本较高；同时集成化程度低，无法实现模块化组装，导致布局不合理，占地面积大，移动不便，工作效率低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于厌氧消化系统的一体化加热装置，以解决厌氧消化系统的加热装置集成化程度低的问题。
为解决上述问题，本发明的技术方案为：
本发明的一种用于厌氧消化系统的一体化加热装置，包括：加热装置外壳、蒸汽管道、冷凝水管道、伴热回水管道、伴热进水管道、换热部、稳压罐、循环泵；
所述换热部设于所述加热装置外壳内；
所述蒸汽管道的第一端与所述换热部的输入端的进气口相连，所述蒸汽管道的第二端穿设于所述加热装置外壳并与外部高温蒸汽装置相连；
所述冷凝水管道的第一端与所述换热部的输入端的出水口相连，所述冷凝水管道的第二端穿设于所述加热装置外壳并与外部水箱相连；
所述伴热回水管道的第一端与所述换热部的输出端的进水口相连，所述伴热回水管道的第二端穿设于所述加热装置外壳并与所述厌氧消化系统的输出端相连；
所述伴热进水管道的第一端与所述换热部的输出端的出水口相连，所述伴热进水管道的第二端穿设于所述加热装置外壳并与所述厌氧消化系统的输入端相连；
所述循环泵设于所述伴热进水管道上；
所述稳压罐设于所述循环泵的进水口一侧的所述伴热进水管道上。
本发明的用于厌氧消化系统的一体化加热装置，还包括第一温度传感器、第二温度传感器、第一流量计、第二流量计和第三流量计；所述第一温度传感器和所述第一流量计均设于所述伴热回水管道上；所述第二温度传感器和所述第二流量计均设于所述稳压罐的进水口一侧的所述伴热进水管道上；所述第三流量计设于所述蒸汽管道上；所述第一温度传感器、所述第一流量计、所述第二温度传感器、所述第二流量计和所述第三流量计均与外部PLC可通信连接。
本发明的用于厌氧消化系统的一体化加热装置，还包括热量表，所述热量表设于所述加热装置外壳的外表面上；所述第一温度传感器、所述第二温度传感器和所述第二流量计分别与所述热量表电连接。
本发明的用于厌氧消化系统的一体化加热装置，所述伴热回水管道上还设有一补水口。
本发明的用于厌氧消化系统的一体化加热装置，所述稳压罐与所述循环泵之间的所述伴热进水管道上设有第一手动蝶阀；所述循环泵与所述厌氧消化系统的输入端之间的所述伴热进水管道上设有第二手动蝶阀。
本发明的用于厌氧消化系统的一体化加热装置，所述循环泵与所述第二手动蝶阀之间的所述伴热进水管道上设有第一止回阀。
本发明的用于厌氧消化系统的一体化加热装置，所述外部高温蒸汽装置与所述第三流量计之间的所述蒸汽管道上设有减压阀。
本发明的用于厌氧消化系统的一体化加热装置，所述减压阀与所述第三流量计之间的所述蒸汽管道上设有第二止回阀。
本发明的用于厌氧消化系统的一体化加热装置，所述第二止回阀与所述减压阀之间的所述蒸汽管道上设有手动调节阀和气动调节阀。
本发明的用于厌氧消化系统的一体化加热装置，所述冷凝水管道上设有第三手动蝶阀。
本发明的用于厌氧消化系统的一体化加热装置，所述换热部为板式换热器。
本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
本发明一实施例通过将外部高温蒸汽由蒸汽管道送至换热部的输入端，在换热部将热量传递至输出端，而冷凝后的冷凝水由冷凝水管道从换热部的输入端引出；换热部与厌氧消化系统之间由一循环管路构成，厌氧消化系统中流出的伴热回水由伴热回水管道输送至换热部的输出端的进水口，热交换完成的水由伴热进水管道引导回厌氧消化系统中；在伴热进水管道上分别设置了稳压罐和循环泵，用来保证水量的持续稳定；通过将换热部、稳压罐、循环泵等装置集成在加热装置外壳内，实现了加热装置的高集成化，实现了模块化组装，布局合理，占地面积小，移动方便，工作效率高。
附图说明
图1为本发明的一种用于厌氧消化系统的一体化加热装置的示意图。
附图标记说明：1；减压阀；2；手动调节阀；3；气动调节阀；4；第二止回阀；5；蒸汽管道；6；第三流量计；7；换热部；8；冷凝水管道；9；第三手动蝶阀；10；伴热回水管道；11；补水口；12；第一温度传感器；13；第一流量计；14；第二流量计；15；伴热进水管道；16；第二温度传感器；17；电缆；18；热量表；19；稳压罐；20；第一手动蝶阀；21；循环泵；22；第一止回阀；23；第二手动蝶阀；24；加热装置外壳。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种用于厌氧消化系统的一体化加热装置作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。
参看图1，在一个实施例中，一种用于厌氧消化系统的一体化加热装置，包括：加热装置外壳24、蒸汽管道5、冷凝水管道8、伴热回水管道10、伴热进水管道15、换热部7、稳压罐19、循环泵21。换热部7设于加热装置外壳24内。蒸汽管道5的第一端与换热部7的输入端的进气口相连，蒸汽管道5的第二端穿设于加热装置外壳24并与外部高温蒸汽装置相连。冷凝水管道8的第一端与换热部7的输入端的出水口相连，冷凝水管道8的第二端穿设于加热装置外壳24并与外部水箱相连。伴热回水管道10的第一端与换热部7的输出端的进水口相连，伴热回水管道10的第二端穿设于加热装置外壳24并与厌氧消化系统的输出端相连。伴热进水管道15的第一端与换热部7的输出端的出水口相连，伴热进水管道15的第二端穿设于加热装置外壳24并与厌氧消化系统的输入端相连。循环泵21设于伴热进水管道15上。稳压罐19设于循环泵21的进水口一侧的伴热进水管道15上。
通过将外部高温蒸汽由蒸汽管道5送至换热部7的输入端，在换热部7将热量传递至输出端，而冷凝后的冷凝水由冷凝水管道8从换热部7的输出端引出；换热部7与厌氧消化系统之间由一循环管路构成，厌氧消化系统中流出的伴热回水由伴热回水管道10输送至换热部7的输出端的进水口，热交换完成的水由伴热进水管道15引导回厌氧消化系统中，并与罐体内的物料进行热交换；在伴热进水管道15上分别设置了稳压罐19和循环泵21，用来保证水量的持续稳定；通过将换热部7、稳压罐19、循环泵21等装置集成在加热装置外壳24内，实现了加热装置的高集成化，实现了模块化组装，布局合理，占地面积小，移动方便，工作效率高。
进一步地，还包括第一温度传感器12、第二温度传感器16、第一流量计13、第二流量计14和第三流量计6。第一温度传感器12和第一流量计13均设于伴热回水管道10上。第二温度传感器16和第二流量计14均设于稳压罐19的进水口一侧的伴热进水管道15上。第三流量计6设于蒸汽管道5上。第一温度传感器12、第一流量计13、第二温度传感器16、第二流量计14和第三流量计6均与外部PLC可通信连接。
优选地，还包括热量表18，热量表18设于加热装置外壳24的外表面上。第一温度传感器12、第二温度传感器16和第二流量计14分别与热量表18电连接。热量表18置于外部，方便观察。
第二温度传感器16设置在伴热进水管道15上，测定换热部7出口高温热水的温度，第二温度传感器16设定温度范围，当温度高于或低于设定控制范围值时，通过手动调节阀2和气动调节阀3调整蒸汽量，控制换热部7出口高温热水的温度。第二温度传感器16与气动调节阀3为PID调节，即第二温度传感器16测得的传感信号反馈至系统PLC，通过PLC实时调节蒸汽量。第一温度传感器12设置在伴热回水管道10上，用于测定厌氧消化系统的冷却水的温度。第二流量计14设置在伴热进水管道15上，用于测定高温热水的流量。第一温度传感器12、第二温度传感器16和第二流量计14通过电缆17连接至热量表18，用于测定厌氧消化加热系统所消耗的热量，从而确定蒸汽量。第一流量计13设置在伴热回水管道10上，用于测定厌氧消化系统的冷却水的流量，可与第二流量计14测定的数据进行比对，从而确定厌氧消化加热系统是否需要补水。第三流量计6设置在蒸汽管道5上，用于测定高温蒸汽的流量，计算得出高温蒸汽所提供的热量，与热量表18测定的数据进行比对，方便调节蒸汽量，确保高温蒸汽所提供的热量满足厌氧消化加热系统所消耗的热量。
进一步地，伴热回水管道10上还设有一补水口11，用于对厌氧消化加热系统进行补水。
优选地，稳压罐19与循环泵21之间的伴热进水管道15上设有第一手动蝶阀20；循环泵21与厌氧消化系统的输入端之间的伴热进水管道15上设有第二手动蝶阀23，可快速启闭，操作简单，同时具有良好的调节性能。
进一步地，循环泵21与第二手动蝶阀23之间的伴热进水管道15上设有第一止回阀22，防止高温热水回流。
进一步地，外部高温蒸汽装置与第三流量计6之间的蒸汽管道5上设有减压阀1，用于高温蒸汽减压。
进一步地，减压阀1与第三流量计6之间的蒸汽管道5上设有第二止回阀4，防止高温蒸汽回流。
进一步地，第二止回阀4与减压阀1之间的蒸汽管道5上设有手动调节阀2和气动调节阀3，用于调节蒸汽量。
进一步地，冷凝水管道8上设有第三手动蝶阀9，用于开闭和调节。
具体地，换热部7为板式换热器。板式换热器是一种高效换热器，由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装，相邻两板片组成冷、热介质通道，流体在流动过程中通过板壁进行热交换。板式换热器7是液-液、液-汽进行热交换的理想设备，具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、应用广泛、使用寿命长等优点。在相同压力损失情况下，板式换热器7传热系数比管式换热器高3～5倍，占地面积为管式换热器的三分之一，热回收率可高达90％以上，具有明显的节能效果。板式换热器靠夹紧螺栓将板片夹紧，拆装方便，便于机械清洗，通过增加或减少板片数量，还可以达到增加或减少换热面积的目的，适应不同的换热工况。
具体地，采用的板式换热器规格为BR0.12-1.0-(3+2)-E；稳压罐19规格为500L；循环泵21采用立式离心泵，流量为6m3/h，扬程为30m。伴热回水管道10、伴热进水管道15和冷凝水管道8均采用DN100、PN1.0MPa的不锈钢管；蒸汽管道5采用DN100、PN1.6MPa的不锈钢管。
高温蒸汽经减压阀1减压后通过蒸汽管道5进入换热部7，高温蒸汽降温后产生的冷凝水通过冷凝水管道8输送至软水箱，循环利用；换热部7内的高温热水经稳压罐19和循环泵21后通过伴热进水管道15进入厌氧消化系统，与罐体内的物料进行热交换；厌氧消化系统的冷却水通过伴热回水管道10回流至换热部7进行再利用。上述过程循环往复。高温热水的温度设置为90℃时，当第二温度传感器16温度低于90℃时，表示换热部7出口高温热水的温度较低，通过控制手动调节阀2和气动调节阀3增加蒸汽量，换热部7内水温升高。当第一流量计13的数据小于第二流量计14的数据时，对厌氧消化加热系统进行补水过程。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。
Claims (11)
1.一种用于厌氧消化系统的一体化加热装置，其特征在于，包括：加热装置外壳、蒸汽管道、冷凝水管道、伴热回水管道、伴热进水管道、换热部、稳压罐、循环泵；
所述换热部设于所述加热装置外壳内；
所述蒸汽管道的第一端与所述换热部的输入端的进气口相连，所述蒸汽管道的第二端穿设于所述加热装置外壳并与外部高温蒸汽装置相连；
所述冷凝水管道的第一端与所述换热部的输入端的出水口相连，所述冷凝水管道的第二端穿设于所述加热装置外壳并与外部水箱相连；
所述伴热回水管道的第一端与所述换热部的输出端的进水口相连，所述伴热回水管道的第二端穿设于所述加热装置外壳并与所述厌氧消化系统的输出端相连；
所述伴热进水管道的第一端与所述换热部的输出端的出水口相连，所述伴热进水管道的第二端穿设于所述加热装置外壳并与所述厌氧消化系统的输入端相连；
所述循环泵设于所述伴热进水管道上；
所述稳压罐设于所述循环泵的进水口一侧的所述伴热进水管道上。
2.按照权利要求1所述的用于厌氧消化系统的一体化加热装置，其特征在于，还包括第一温度传感器、第二温度传感器、第一流量计、第二流量计和第三流量计；所述第一温度传感器和所述第一流量计均设于所述伴热回水管道上；所述第二温度传感器和所述第二流量计均设于所述稳压罐的进水口一侧的所述伴热进水管道上；所述第三流量计设于所述蒸汽管道上；所述第一温度传感器、所述第一流量计、所述第二温度传感器、所述第二流量计和所述第三流量计均与外部PLC可通信连接。
3.按照权利要求2所述的用于厌氧消化系统的一体化加热装置，其特征在于，还包括热量表，所述热量表设于所述加热装置外壳的外表面上；所述第一温度传感器、所述第二温度传感器和所述第二流量计分别与所述热量表电连接。
4.按照权利要求1所述的用于厌氧消化系统的一体化加热装置，其特征在于，所述伴热回水管道上还设有一补水口。
5.按照权利要求1所述的用于厌氧消化系统的一体化加热装置，其特征在于，所述稳压罐与所述循环泵之间的所述伴热进水管道上设有第一手动蝶阀；所述循环泵与所述厌氧消化系统的输入端之间的所述伴热进水管道上设有第二手动蝶阀。
6.按照权利要求5所述的用于厌氧消化系统的一体化加热装置，其特征在于，所述循环泵与所述第二手动蝶阀之间的所述伴热进水管道上设有第一止回阀。
7.按照权利要求2所述的用于厌氧消化系统的一体化加热装置，其特征在于，所述外部高温蒸汽装置与所述第三流量计之间的所述蒸汽管道上设有减压阀。
8.按照权利要求7所述的用于厌氧消化系统的一体化加热装置，其特征在于，所述减压阀与所述第三流量计之间的所述蒸汽管道上设有第二止回阀。
9.按照权利要求8所述的用于厌氧消化系统的一体化加热装置，其特征在于，所述第二止回阀与所述减压阀之间的所述蒸汽管道上设有手动调节阀和气动调节阀。
10.按照权利要求1所述的用于厌氧消化系统的一体化加热装置，其特征在于，所述冷凝水管道上设有第三手动蝶阀。
11.按照权利要求1所述的用于厌氧消化系统的一体化加热装置，其特征在于，所述换热部为板式换热器。
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