CN111578252A - 一种有关提纯厌氧罐设备的余热利用系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种有关提纯厌氧罐设备的余热利用系统，沼气余热锅炉的高温蒸汽为主热源；沼气提纯系统主要包括通过循环泵循环流动的脱碳循环液，通过脱碳器与沼气充分混合，脱碳液通过管壳式换热器与主热源输送的高温蒸汽进行换热释放出二氧化碳；高温蒸汽与脱碳循环液换热后产生的中温水通过水泵输送到中温热水储罐进行储存；厌氧处理系统负责用于将餐厨垃圾和生活污泥进行厌氧发酵，将厌氧处理系统的厌氧处理罐的加热内壁通过与中温回收系统的中温热水储罐换热，使得有机残渣和污泥在中温温度下厌氧发酵；沼液回到沼气发电系统中进行燃烧发热；回流系统将厌氧处理系统换热完成后的低温热水通过水泵吸入到回流水罐中进行储存。

Description

一种有关提纯厌氧罐设备的余热利用系统
技术领域
本发明涉及一种有关提纯厌氧罐设备的余热利用系统，属于环保保护与可再生能源处理技术领域。
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。专利“一种餐厨废弃及污水厂污泥协同处理方法”（申请公布号CN106964633A，公布日2017.07.21）公开了一种餐厨废弃物及污水处理厂污泥协同处理方法，利用该方法不但可以稳定处理餐厨废弃物及生活污泥，使其无害化和减量化，同时还可以生产出可利用的沼气及园林生物碳土，变废为宝。
在该工艺中，经过高温热水解后的生活污泥和餐厨废弃物一起进入厌氧消化罐进行厌氧消化，产生沼气、沼液和沼渣。厌氧罐产生的沼气进入沼气柜暂时储存，随后经过沼气提纯系统，部分供给燃气锅炉燃烧产生蒸汽为系统供热，部分制成天然气，并入城市燃气官网，供居民使用。厌氧罐产生的沼渣，经过物理压榨脱水后，送入太阳能干化厂干化，成为生物碳土，供园林绿化使用。
值得一提的是，在该工艺中，还可以加入沼气发电设备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。在燃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。
在上述工艺中提到的余热锅炉，往往使用常温自来水，经过软化后进入节能器升温，随后进入热力除氧器除氧，最终进入锅炉变为高温蒸汽。
在上述工艺中提到的沼气提纯系统，在脱碳阶段往往需要通入大量蒸汽，为循环液供热，使脱碳液中的二氧化碳分离出来。但是进入脱碳塔后的蒸汽，为循环液供热后，变为高温热水，往往得不到合理利用排放至下水道，造成巨大的热能、水资源浪费。
在上述工艺中提到的厌氧罐，需常年稳定在一定温度，以满足厌氧消化产生沼气的条件。在厌氧罐伴热过程中，往往直接使用蒸汽进行一级换热，加热罐壁循环水，换热完的蒸汽变为高温热水，往往得不到合理利用排放至下水道，造成巨大的热能、水资源浪费。
发明内容
本发明涉及环保保护与可再生能源处理技术领域，特别是涉及一种餐厨废弃物及生活污泥协同处理工艺中的余热回收、循环利用方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种有关提纯厌氧罐设备的余热利用系统；
包括：主热源，沼气余热锅炉的高温蒸汽为主热源；
沼气提纯系统，沼气提纯系统主要包括通过循环泵循环流动的脱碳循环液，通过脱碳器与沼气充分混合，脱碳循环液吸附沼气中的二氧化碳，进行沼气的提纯，随后循环脱碳液通过管壳式换热器与主热源输送的高温蒸汽进行换热释放出二氧化碳；
中温回收系统，包括中温热水储罐，高温蒸汽与脱碳循环液换热后产生的中温水通过水泵输送到中温热水储罐进行储存；
厌氧处理系统，厌氧处理系统负责用于将餐厨垃圾和生活污泥进行厌氧发酵，将厌氧处理系统的厌氧处理罐的加热内壁通过与中温回收系统的中温热水储罐换热，使得有机残渣和污泥在中温温度下厌氧发酵分解成沼气、沼液和沼渣；沼液回到沼气发电系统中进行燃烧发热；
回流系统，回流系统将厌氧处理系统换热完成后的低温热水通过水泵吸入到回流水罐中进行储存，回流水罐中的低温热水用于给沼气余热锅炉进行低温进水，沼气和沼渣则进入到沼气余热锅炉内进行燃烧，加热低温进水成为临界蒸汽。
作为本发明的进一步改进，所述脱碳器包括一个合流桶，在合流桶顶部设置有一个密封盖，其中在合流桶的底部中间位置设置有一个排气管，在合流桶的中部设置有一个与吸水环，吸水环内径与排气管内径相同，在吸水环与合流桶内壁之间阵列设置有若干同心的导流环A，导流环A上端与密封盖之间有导流间隙；在吸水环与合流桶内壁之间还填充有多孔材质的石棉；所述排气管的底部为封闭结构，在排气管底部的封闭端设置有副排液管，在排气管的侧壁连接有侧排气管；所述密封盖的外围上连接有主进液管，在合流桶底部的外围上连接有主排液管，在合流桶的侧壁上连接有若干进气管；脱碳器将传统的喷淋混合结构改良为湿滤网结构，增加了沼气与脱碳液的接触率，提升了脱碳效能。
作为本发明的进一步改进，在所述密封盖上阵列设置有若干同心的导流环B，导流环B与导流环A间隔设置；导流环A与导流环B延长了沼气的流路，提高了脱碳系统的脱碳效能。
作为本发明的进一步改进，所述排气管上同轴连接有一个底部封闭的排气筒，所述侧排气管和主排液管连接于排气筒上；排气筒的转接结构便于排气筒的清理和维护。
作为本发明的进一步改进，所述排气管端部设置有一个限位环，在限位环上部连接有一个压紧环，压紧环与限位环之间设置有副吸水块，在所述排气管侧壁对应副吸水块的设置位置还设置有一个辅助排液管；副吸水块进一步降低了沼气排气的湿度，提升了脱碳液的利用效率，副排液管可以保证副吸水块吸附的脱碳液的及时排出，保证吸水块的干燥，提升除湿的效率。
作为本发明的进一步改进，在所述排气筒底部还设置有一个后端吸水块；后端吸水块进一步降低了沼气的湿度。
作为本发明的进一步改进，所述厌氧处理罐垂直于地面设置，其加热内壁为夹套结构，在厌氧处理罐底部设置有排空气进水口，在厌氧处理罐中部设置有发酵物投入口，在厌氧处理罐上部内壁设置有沼渣分离网，在厌氧处理罐的上部侧壁设置有沼液吸出管，在厌氧处理罐的顶端设置沼气排出管，在厌氧处理罐的底部内壁直线阵列设置若干沼渣吸出管。
本发明的有益效果是：
1、本发明将沼气提纯系统的余热进行进水预热，降低了沼气提纯系统余热直接排放导致的浪费后。
2、在厌氧罐系统中，将原有的蒸汽加热循环水改为中温热水直接加热厌氧罐；中温热水储罐中的中温热水，由水泵输送至厌氧罐外壁上的夹套层加热，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储存，以便再次进入锅炉系统循环利用。
3、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。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是脱碳器的简易示意图；
图2是厌氧处理罐的简易示意图。
图中：1、合流桶；2、密封盖；3、导流环A；4、石棉；5、吸水环；6、进气管；7、限位环；8、压紧环；9、副吸水块；10、副排液管；11、排气筒；12、侧排气管；13、后端吸水块；14、副排液管；15、厌氧处理罐；16、夹套结构；17、沼渣分离网；18、发酵物投入口；19、沼渣吸出管；20、沼液吸出管；21、沼气排出管。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
本发明为一种有关提纯厌氧罐设备的余热利用系统；
包括：主热源，沼气余热锅炉的高温蒸汽为主热源；
沼气提纯系统，沼气提纯系统主要包括通过循环泵循环流动的脱碳循环液，通过脱碳器与沼气充分混合，脱碳循环液吸附沼气中的二氧化碳，进行沼气的提纯，随后循环脱碳液通过管壳式换热器与主热源输送的高温蒸汽进行换热释放出二氧化碳；
中温回收系统，包括中温热水储罐，高温蒸汽与脱碳循环液换热后产生的中温水通过水泵输送到中温热水储罐进行储存；
厌氧处理系统，厌氧处理系统负责用于将餐厨垃圾和生活污泥进行厌氧发酵，将厌氧处理系统的厌氧处理罐的加热内壁通过与中温回收系统的中温热水储罐换热，使得有机残渣和污泥在中温温度下厌氧发酵分解成沼气、沼液和沼渣；沼液回到沼气发电系统中进行燃烧发热；
回流系统，回流系统将厌氧处理系统换热完成后的低温热水通过水泵吸入到回流水罐中进行储存，回流水罐中的低温热水用于给沼气余热锅炉进行低温进水，沼气和沼渣则进入到沼气余热锅炉内进行燃烧，加热低温进水成为临界蒸汽。
直接利用回流温水进入沼气发电的余热锅炉系统，系统可产生160℃左右的高温蒸汽；高温蒸汽进入沼气提纯脱碳系统后，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储存；中温热水储罐位于厂区中心，降低了输送成本和热量损失，罐内水温在维持在50℃左右；厌氧罐系统需要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储存；回流储罐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。
如图1，脱碳器包括一个合流桶，在合流桶顶部设置有一个密封盖，其中在合流桶的底部中间位置设置有一个排气管，在合流桶的中部设置有一个与吸水环，吸水环内径与排气管内径相同，在吸水环与合流桶内壁之间阵列设置有若干同心的导流环A，导流环A上端与密封盖之间有导流间隙，在密封盖上阵列设置有若干同心的导流环B，导流环B与导流环A间隔设置；在吸水环与合流桶内壁之间还填充有多孔材质的石棉；排气管端部设置有一个限位环，在限位环上部连接有一个压紧环，压紧环与限位环之间设置有副吸水块，在排气管侧壁对应副吸水块的设置位置还设置有一个辅助排液管；排气管的端部上还同轴连接有一个底部封闭的排气筒，在排气筒底部还设置有一个后端吸水块，在排气筒底部的封闭端设置有副排液管，在排气筒的侧壁连接有侧排气管；密封盖的外围上连接有主进液管，在合流桶底部的外围上连接有主排液管，在合流桶的侧壁上连接有若干进气管；
脱碳时，脱碳液从密封盖顶部的主进液管进入到石棉层内，使得石棉湿润，随后沼气从进气管排入，穿过由导流环A、导流环B构成的流动路径，最后通过吸水环进入到合流桶的中部；剩余的脱碳液则从底部的主排液管排出，随后湿润的沼气穿过副吸水块进行干燥，副吸水块中的水分通过副排液管的负压进行吸出干燥，最后干燥的沼气从侧排气管排出，部分从副吸水块滴出的脱碳液从副排液管排出；
如图2，厌氧处理罐垂直于地面设置，其加热内壁为夹套结构，在厌氧处理罐底部设置有排空气进水口，在厌氧处理罐中部设置有发酵物投入口，在厌氧处理罐上部内壁设置有沼渣分离网，在厌氧处理罐的上部侧壁设置有沼液吸出管，在厌氧处理罐的顶端设置沼气排出管，在厌氧处理罐的底部内壁直线阵列设置若干沼渣吸出管；餐厨垃圾和污泥自发酵物投入口投入，随后在厌氧处理罐内以一定温度无氧发酵，无氧发酵产生的沼液通过沼渣分离网分离，并通过沼液吸出管吸出，最后产生的沼气从顶部的沼气排出管排出。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (7)

1.一种有关提纯厌氧罐设备的余热利用系统，其特征是：
包括：主热源，沼气余热锅炉的高温蒸汽为主热源；
沼气提纯系统，沼气提纯系统主要包括通过循环泵循环流动的脱碳循环液，通过脱碳器与沼气充分混合，脱碳循环液吸附沼气中的二氧化碳，进行沼气的提纯，随后循环脱碳液通过管壳式换热器与主热源输送的高温蒸汽进行换热释放出二氧化碳；
中温回收系统，包括中温热水储罐，高温蒸汽与脱碳循环液换热后产生的中温水通过水泵输送到中温热水储罐进行储存；
厌氧处理系统，厌氧处理系统负责用于将餐厨垃圾和生活污泥进行厌氧发酵，将厌氧处理系统的厌氧处理罐的加热内壁通过与中温回收系统的中温热水储罐换热，使得有机残渣和污泥在中温温度下厌氧发酵分解成沼气、沼液和沼渣；沼液回到沼气发电系统中进行燃烧发热；
回流系统，回流系统将厌氧处理系统换热完成后的低温热水通过水泵吸入到回流水罐中进行储存，回流水罐中的低温热水用于给沼气余热锅炉进行低温进水，沼气和沼渣则进入到沼气余热锅炉内进行燃烧，加热低温进水成为临界蒸汽。
2.如权利要求1所述的一种有关提纯厌氧罐设备的余热利用系统，其特征是：所述脱碳器包括一个合流桶，在合流桶顶部设置有一个密封盖，其中在合流桶的底部中间位置设置有一个排气管，在合流桶的中部设置有一个与吸水环，吸水环内径与排气管内径相同，在吸水环与合流桶内壁之间阵列设置有若干同心的导流环A，导流环A上端与密封盖之间有导流间隙；在吸水环与合流桶内壁之间还填充有多孔材质的石棉；所述排气管的底部为封闭结构，在排气管底部的封闭端设置有副排液管，在排气管的侧壁连接有侧排气管；所述密封盖的外围上连接有主进液管，在合流桶底部的外围上连接有主排液管，在合流桶的侧壁上连接有若干进气管。
3.如权利要求2所述的一种有关提纯厌氧罐设备的余热利用系统，其特征是：在所述密封盖上阵列设置有若干同心的导流环B，导流环B与导流环A间隔设置。
4.如权利要求3所述的一种有关提纯厌氧罐设备的余热利用系统，其特征是：所述排气管上同轴连接有一个底部封闭的排气筒，所述侧排气管和主排液管连接于排气筒上。
5.如权利要求4所述的一种有关提纯厌氧罐设备的余热利用系统，其特征是：所述排气管端部设置有一个限位环，在限位环上部连接有一个压紧环，压紧环与限位环之间设置有副吸水块，在所述排气管侧壁对应副吸水块的设置位置还设置有一个辅助排液管。
6.如权利要求4所述的一种有关提纯厌氧罐设备的余热利用系统，其特征是：在所述排气筒底部还设置有一个后端吸水块。
7.如权利要求1所述的一种有关提纯厌氧罐设备的余热利用系统，其特征是：所述厌氧处理罐垂直于地面设置，其加热内壁为夹套结构，在厌氧处理罐底部设置有排空气进水口，在厌氧处理罐中部设置有发酵物投入口，在厌氧处理罐上部内壁设置有沼渣分离网，在厌氧处理罐的上部侧壁设置有沼液吸出管，在厌氧处理罐的顶端设置沼气排出管，在厌氧处理罐的底部内壁直线阵列设置若干沼渣吸出管。
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