CN110553238A - 一种有机废弃物处理中的余热回收装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种有机废弃物处理中的余热回收装置，包括沼气发电机，所述沼气发电机的烟气出口和余热锅炉的蒸汽入口连接，余热锅炉的分气缸蒸汽出口和高温利用系统的进水口连接，高温利用系统的出水口和中温热水储罐的进水口连接，中温热水储罐的出水口和中温利用系统的进水口连接，中温利用系统的出水口和回流水罐的进水口连接，回流水罐的出水口和余热锅炉的进水口连接。本发明余热锅炉热量来自于沼气发电机产生的高温烟气，将余热锅炉产生的高温蒸汽到进行高温热源利用，并将其余热进行回收，再将余热输送至其他系统进行中温利用，最终中温利用后的温水再回到高温热源重新加热的循环思想，实现热能循环和水资源循环。

Description

一种有机废弃物处理中的余热回收装置和方法
技术领域
本发明属于可再生能源处理技术领域，涉及一种有机废弃物处理中的余热回收装置和方法。
背景技术
随着社会的发展，餐厨废弃物越来越过，能否将其妥善处置，直接关系到食品卫生安全和人民群众身体健康问题；同时随着我国城镇污水处理事业的快速发展，污泥产生量日益增加。
沼气发电机燃烧沼气产生高温烟气，高温烟气直接排放，浪费了能量，而现有余热锅炉需要将冷水加热需要消耗大量的沼气，而且蒸汽使用完后直接从出口排放掉，造成余热锅炉中水缺少，为了正常工作，需要再次加入冷水，然后通过消耗沼气，将水加热到需要的温度，造成了锅炉高温水解生活污泥和餐厨废弃物成本高，效率低。
发明内容
1、所要解决的技术问题：
现有的活污泥和餐厨废弃物处理中一般为高温水解加协同厌氧消化，余热锅炉高温水解生活污泥和餐厨废弃物成本高，效率低。。
2、技术方案：
为了解决以上问题，本发明提供了一种有机废弃物处理中的余热回收装置，包括沼气发电机，所述沼气发电机的烟气出口和余热锅炉的热源入口连接，，所述的余热锅炉的分气缸蒸汽出口通过管道和高温利用系统的进水口连接，高温利用系统的出水口通过管道和中温热水储罐的进水口连接，所述的中温热水储罐的出水口通过管道和中温利用系统的进水口连接，所述中温利用系统的出水口通过管道和所述回流水罐的进水口连接，所述回流水罐的出水口和余热锅炉的进水口连接，所述的高温利用系统为热水解装置、沼气提纯装置、提油装置中的一个或者任意二个并联或者三个并联。
所述中温利用系统为厌氧罐装置、太阳干化装置中的一个或者两个并联。
所述的中温热水储罐，设置在所有系统的中心位置。
所述的热水解装置包括热水解罐、蒸汽入口和出水口，所述热水解罐外表面有盘管，所述的蒸汽入口和余热锅炉的分气缸蒸汽出口连接，所述的出水口通过管道和中温热水储罐进水口连接。
所述的沼气提纯装置的进水口和余热锅炉的分气缸蒸汽出口连接，所述沼气提纯装置的出水口通过管道和中温热水储罐的进水口连接。
所述的提油装置的进水口和余热锅炉的分气缸蒸汽出口连接，所述提油装置的出水口通过管道和中温热水储罐的进水口连接。
所述厌氧罐装置包括罐、罐外壁上热水盘管、进水口和出水口，所述中温热水储罐的出水口和所述厌氧罐装置的进水口连接，使中温热水储罐中的中温热水进入到所述的热水盘管中，所述出水口和回流水罐的进水口连接。
所述的太阳能干化装置包括地暖盘管、进水口和出水口，所述中温热水储罐的出水口和所述太阳能干化装置的进水口连接，使中温热水储罐中的中温热水进入到所述的地暖盘管中，所述出水口和回流水罐的进水口连接。
本发明还提供了所述的有机废弃物处理中的余热回收装置的回收利用方法，包括以下步骤，步骤S01：沼气发电机的烟汽出口出来的烟气进入到余热锅中，步骤S02，余热锅炉高温蒸汽进入到高温利用系统；步骤S03，高温蒸汽在高温利用系统换热后温度降低，从高温利用系统的出水口通过中温热水储罐的进水口传输到中温热水储罐；步骤S04：中温热水储罐内的中温热水通过中温热水储罐的出水口传输到中温利用系统的进水口，步骤S05，中温热水在中温利用系统中换热后，从中温利用系统的出水口传输到回流储罐，步骤S06：回流储罐中的水通过回流储罐的出水口传输到锅炉系统的进水口。
在步骤S02中，所述的高温蒸汽的温度在160℃-170℃，在步骤S03中，高温蒸汽在高温利用系统换热后，温度降低到50-70℃，在步骤S04中，中温利用系统需需要的温度为40-50℃，在步骤S05中，回流储罐中的水温为30-40℃。
3、有益效果：
本发明提供的有机废弃物处理中的余热回收装置和方法，在余热锅炉的热源来自沼气发电机的高温烟气，余热锅炉将产生的高温蒸汽送到进行高温热源利用，并将其余热进行回收，再将余热输送至其他系统进行中温利用，最终中温利用后的温水再回到高温热源重新加热的循环思想，实现热能循环和水资源循环。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例来对本发明进行详细说明。
如图1所示，一种有机废弃物处理中的余热回收装置，包括沼气发电机11，余热锅炉1，沼气经过脱硫处理后用沼气发电机11发电，所述的余热锅炉1的分气缸蒸汽出口通过管道和高温利用系统2的进水口连接，高温利用系统2的出水口通过管道和中温热水储罐3的进水口连接，所述的中温热水储罐3的出水口通过管道和回流水罐10的进水口连接，所述回流水罐10的出水口和余热锅炉的进水口连接，所述的高温利用系统2为热水解装置5、沼气提纯装置6、提油装置7中的一个或者任意二个并联或者三个并联。
在本发明中加入沼气发电机进行系统优化和改进。沼气经过干法脱硫之后，可进入燃气发电机进行燃烧发电，为系统提供电能，余电上网，不够则由电网补充。在沼气发电机工作时会产生大量余热，包括沼气燃烧的烟气排放和机组本身散热的热量，烟气温度一般在400℃以上，通过余热锅炉回收这部分热量，产生蒸汽，为系统供热。
中温热水储罐3中的水温大概50-70度，对于有些装置，刚好需要50-70度之间的水，所以在中温热水储罐3和回流水罐10之间还设有中温利用系统4，所述的中温利用系统4的进水口通过管道和所述中温热水储罐3的出水口连接，所述中温利用系统4的出水口通过管道和所述回流水罐10的进水口连接，所述中温利用系统4为厌氧罐装置8、太阳干化装置9中的一个或者两个并联。
在余热锅炉1中，软水系统进水口一般用冷水，而在本发明中，设有回流水罐10，回流水罐10中水在经过高温换热和中温换热后，温度大概30-40度，回流水罐10中的水通过余热锅炉1的软水系统进水口进入到余热锅炉1中，对锅炉余热更好的利用，当回流水罐10补充的水量不够时，可随时再补充自来水进入余热锅炉1中。由于在整个循环中，水只用于传递热量，属于传热介质，并不存在水污染等其他不良因素，故可直接输送至锅炉系统进行循环利用。
本发明中高温利用系统2使用的是热水解装置5、沼气提纯装置6、提油装置7中的一个或者任意二个并联或者三个并联。
在热水解装置5中，将与高温污泥换热后的中温热水，通过水泵输送至中温热水储罐储存。
在沼气提纯装置6中，将参与脱碳换热后的高温热水，通过水泵输送至中温热水储罐储存。
在提油装置7中，将加热完加热搅拌罐后的高温热水，通过水泵输送至中温热水储罐储存。
本发明中中温利用系统为厌氧罐装置8、太阳干化装置9中的一个或者两个并联。
现有厌氧罐装置8，蒸汽通过板式换热器换热后再通过厌氧罐装置8的进水口进入，本发明的厌氧罐装置8，拆除板式换热器，将原有的蒸汽加热循环水改为中温热水直接加热厌氧罐。中温热水储罐3中的中温热水，由水泵通过厌氧罐装置8的进水口至厌氧罐外壁上的热水盘管加热，以维持厌氧罐厌氧消化恒定温度。加热完后的温水回流至锅炉房的回流水罐10储存，以便再次进入锅炉系统循环利用。
现有太阳能干化装置9，蒸汽通过湍流管壳式换热器换热后再通过太阳能干化装置9的进水口进入在太阳能干化装置9中，本发明提供的太阳能干化装置9，拆除湍流管壳式换热器，针对辅热地暖，将原有的蒸汽加热循环水改为中温热水直接加热干化床，进而干化生物碳土，中温热水储罐3中的中温热水，由水泵直接输送至太阳干化装置9的进水口到地暖盘管内，以维持干化床加热生物碳土的恒定温度。加热完后的温水回流至锅炉房的回流水罐10储存，以便再次进入锅炉系统循环利用。
本发明还提供了所述的有机废弃物处理中的余热回收装置的回收利用方法，包括以下步骤，步骤S01：沼汽发电机11的烟气口出来的烟汽进入到余热锅炉1中，步骤S02，余热锅炉高温蒸汽进入到高温利用系统2；步骤S03，高温蒸汽在高温利用系统2换热后温度降低，从高温利用系统2的出水口通过中温热水储罐3的进水口传输到中温热水储罐3；步骤S04：中温热水储罐3内的中温热水通过中温热水储罐3的出水口传输到中温利用系统4的进水口，步骤S05，中温热水在中温利用系统4中换热后，从中温利用系统4的出水口传输到回流储罐，步骤S06：回流储罐中的水通过回流储罐的出水口传输到锅炉系统的进水口。
在步骤S02中，所述的高温蒸汽的温度在160℃-170℃，在步骤S03中，高温蒸汽在高温利用系统2换热后，温度降低到50-70℃，在步骤S04中，中温利用系统4需需要的温度为40-50℃，在步骤S05中，回流储罐中的水温为30-40℃。
实施例1
高温利用系统2使用的是热水解装置5、沼气提纯装置6、提油装置7三个装置并联。
中温利用系统3采用厌氧罐装置8、太阳干化装置9两个装置并联。
以江苏某城市有机质处理中心为例，在原处理工艺为：直接用常温自来水进入余热锅炉；余热锅炉1由燃烧沼气提供热量，产生高温蒸汽；换热沼气提纯系统脱碳液后的大量热水得不到有效利用；换热提油系统加热搅拌罐后的大量热水得不到有效利用；厌氧罐系统伴热采用蒸汽进行一级换热加热伴热系统，存在大量能源浪费；太阳能干化辅热系统采用蒸汽进行一级换热加热辅热地暖系统，存在大量能源浪费。
采用本发明的技术方案中，所述沼气发电机的烟气出口和余热锅炉的热源入口连接，沼气发电机产生的高温烟气给余热锅炉1提供热源，将进入到余热锅炉中，余热锅炉1产生160℃左右的高温蒸汽；高温蒸汽直接进入热水解装置5后，加热热水解罐，将罐内污泥加热至160度左右。换热完后的蒸汽冷凝水在50℃，用水泵送至中温热水储罐3储存；
在此同时高温蒸汽进入沼气提纯装置6后，和脱碳液换热后变为70℃左右的高温热水，用水泵送至中温热水储罐3储存；
在此同时高温蒸汽也进入提油装置7，加热搅拌罐换热后变为70℃左右的高温热水，用水泵送至中温热水储,3储存。
中温热水储罐4位于厂区中心，降低了输送成本和热量损失，罐内水温在传输过程中热量损失的情况在能够维持在50℃左右。
厌氧罐装置8需要40℃左右的温度环境来稳定罐内厌氧消化进行，从中温热水储罐4直接取水，去除传输时的热量损失，进水温度在40℃左右，满足伴热系统要求。换热完后的热水流至回流水罐10储存。
太阳能干化装置9直接从中温热水储罐4取水，加热干化床，为生物碳土的干化提供热能，换热完后的温水在30-40℃左右，回流至回流储罐10进行储存。回流储罐10设置在锅炉房进水处，罐内水温维持在30℃左右，直接对锅炉系统进行供水。改造后节约了大量热能资源和水资源，大幅降低了运营成本。
本发明中涉及的热水解装置5、沼气提纯装置6、提油装置7、厌氧罐装置8、太阳干化装置9都为本领域技术人员所熟知，是现有技术。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明的，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。

Claims (10)

1.一种有机废弃物处理中的余热回收装置，包括沼汽发电机（11），其特征在于：所述沼汽发电机（11）的烟汽出口和余热锅炉（1）的热源入口连接，所述的余热锅炉（1）的分气缸蒸汽出口通过管道和高温利用系统（2）的进水口连接，高温利用系统（2）的出水口通过管道和中温热水储罐（3）的进水口连接，所述的中温热水储罐（3）的出水口和中温利用系统（4）的进水口连接，所述中温利用系统（4）的出水口通过管道和所述回流水罐（10）的进水口连接，所述回流水罐（10）的出水口和余热锅炉（1）的进水口连接，所述的高温利用系统（2）为热水解装置（5）、沼汽提纯装置（6）、提油装置（7）中的一个或者任意二个并联或者三个并联，所述中温利用系统（4）为厌氧罐装置（8）、太阳干化装置（9）中的一个或者两个并联。
2.如权利要求1所述的有机废弃物处理中的余热回收装置，其特征在于：回流储罐（10）设置在锅炉房进水处。
3.如权利要求1所述的有机废弃物处理中的余热回收装置，其特征在于：所述的中温热水储罐（3），设置在所有系统的中心位置。
4.如权利要求1-3任一权利要求所述的有机废弃物处理中的余热回收装置，其特征在于：所述的热水解装置（5）包括热水解罐、蒸汽入口和出水口，所述热水解罐外表面有盘管，所述的蒸汽入口和余热锅炉（1）的分气缸蒸汽出口连接，所述的出水口通过管道和中温热水储罐（3）进水口连接。
5.如权利要求1-3任一权利要求所述的有机废弃物处理中的余热回收装置，其特征在于：所述的沼汽提纯装置（6）的进水口和余热锅炉（1）的分气缸蒸汽出口连接，所述沼汽提纯装置（6）的出水口通过管道和中温热水储罐（3）的进水口连接。
6.如权利要求1-3任一权利要求所述的有机废弃物处理中的余热回收装置，其特征在于：所述的提油装置（7）的进水口和余热锅炉（1）的分气缸蒸汽出口连接，所述提油装置（7）的出水口通过管道和中温热水储罐（3）的进水口连接。
7.如权利要求2或3所述的有机废弃物处理中的余热回收装置，其特征在于：所述厌氧罐装置（8）包括罐、罐外壁上热水盘管、进水口和出水口，所述中温热水储罐（3）的出水口和所述厌氧罐装置（8）的进水口连接，使中温热水储罐（3）中的中温热水进入到所述的热水盘管中，所述出水口和回流水罐（10）的进水口连接。
8.如权利要求2或3所述的有机废弃物处理中的余热回收装置，其特征在于：所述的太阳能干化装置包括地暖盘管、进水口和出水口，所述中温热水储罐（3）的出水口和所述太阳能干化装置的进水口连接，使中温热水储罐（3）中的中温热水进入到所述的地暖盘管中，所述出水口和回流水罐（10）的进水口连接。
9.一种如权利要求1-8任一权利要求所述的有机废弃物处理中的余热回收装置的回收利用方法，包括以下步骤，步骤S01：沼汽发电机（11）的烟气口出来的烟汽进入到余热锅炉（1）中，步骤S02，余热锅炉高温蒸汽进入到高温利用系统（2）；步骤S03，高温蒸汽在高温利用系统（2）换热后温度降低，从高温利用系统（2）的出水口通过中温热水储罐（3）的进水口传输到中温热水储罐（3）；步骤S04：中温热水储罐（3）内的中温热水通过中温热水储罐（3）的出水口传输到中温利用系统（4）的进水口，步骤S05，中温热水在中温利用系统（4）中换热后，从中温利用系统（4）的出水口传输到回流储罐，步骤S06：回流储罐中的水通过回流储罐的出水口传输到锅炉系统的进水口。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：在步骤S02中，所述的高温蒸汽的温度在160℃-170℃，在步骤S03中，高温蒸汽在高温利用系统（2）换热后，温度降低到50-70℃，在步骤S04中，中温利用系统（4）需需要的温度为40-50℃，在步骤S05中，回流储罐中的水温为30-40℃。
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