CN216236590U - 一种能量回收型好氧发酵曝气加热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及好氧发酵技术领域，具体涉及一种能量回收型好氧发酵曝气加热系统，其包括发酵仓、曝气装置、排气管和回气管；所述曝气装置对所述发酵仓进行曝气，所述曝气装置包括曝气风机，所述曝气风机设有进风口；所述排气管将所述发酵仓内发酵产生的湿热气体导出，通过热交换冷凝产生冷凝水达到除湿目的，除湿后的气体再通过所述回气管回到发酵仓内；其中，所述湿热气体的部分热量还用于对曝气风机的进风口处的空气进行预热，使热量通过曝气风机补回到发酵仓中。该系统实现在将发酵气体导出进行冷却除湿的同时兼顾回收一部分热量，并利用这部分热量对发酵仓的曝气进气进行预热，减少发酵热量的损失，具有节能效果。

Description

一种能量回收型好氧发酵曝气加热系统

技术领域

本实用新型涉及好氧发酵除湿技术领域，具体涉及一种能量回收型好氧发酵曝气加热系统。

背景技术

随着畜牧业养鸡养鸭等产业的发展，禽畜粪便的处理技术也越来越受到人们的重视。通过好氧发酵技术可对禽畜粪便进行除臭、灭菌处理，并将有机质腐熟成果蔬可利用的有机质。

固体废弃物在密闭式好氧发酵装置的发酵仓中发酵时温度会升高同时产生大量水蒸汽，水蒸汽会导致发酵仓中的湿度过大，从而抑制发酵菌的活性，使腐熟速度变慢。因此，需要对密闭式好氧发酵装置进行除湿处理。传统的除湿方式为将密闭式发酵仓内产生的湿热发酵气体引出，经过冷却降温去除水分，从而达到除湿目的。但是这种除湿方法，在除湿的同时导致发酵热量损失，使发酵仓内部温度下降，发酵菌活性下降，不仅会降低对禽畜粪便的无害化率，还会严重拖慢有机固废的腐熟速度。因此，如果设计一种既能够达到除湿目的又能够减少发酵热量损失的方案，将有利于解决上述技术问题。

一些现有技术采用热量回收的方式将发酵仓中的湿热气体抽出并将干热空气再输入发酵仓空间，达到了除湿的目的，并从一定程度上对发酵仓中进行保温。然而通常只能回收一部分热量，还是会有大量的热量浪费。

于此同时，在这种方式下，由于回收的干热空气进入的是发酵仓空间，对于发酵仓内物料内部的温度基本上没有影响。在环境温度比较低的情况下，经由曝气装置进入物料内部的含氧新鲜空气仍然是比较低的问题，会导致物料内部每次曝气后温度均会显著下降，物料内部发酵温度有大幅度波动。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本实用新型提供一种能量回收型好氧发酵曝气加热系统，该系统实现在将发酵气体导出进行冷却除湿的同时兼顾回收一部分热量，并利用这部分热量对发酵仓的曝气进气进行预热，减少发酵热量的损失，具有节能效果，同时稳定物料发酵温度，提高发酵效率。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种能量回收型好氧发酵曝气加热系统，其包括发酵仓、曝气装置、排气管和回气管；所述曝气装置对所述发酵仓进行曝气，所述曝气装置包括曝气风机，所述曝气风机设有进风口；

所述排气管将所述发酵仓内发酵产生的湿热气体导出，通过热交换冷凝产生冷凝水达到除湿目的，除湿后的气体再通过所述回气管回到发酵仓内；其中，所述湿热气体的部分热量还用于对曝气风机的进风口处的空气进行预热，使热量通过曝气风机补回到发酵仓中。

根据本实用新型的较佳实施例，还包括曝气气体加热器，其设置在靠近曝气风机的进风口处；所述湿热气体的部分热量利用所述曝气气体加热器对所述曝气风机的进风口处的空气进行预热。

根据本实用新型的较佳实施例，所述排气管包括第一支管和第二支管，所述排气管导出的湿热气体一部分进入第一支管，一部分进入第二支管；其中进入第二支管的湿热气体与所述曝气气体加热器中的介质热交换后排至除臭系统，所述曝气气体加热器的介质吸收热量后对曝气风机的进风口处的空气进行预热。

根据本实用新型的较佳实施例，还设有热泵系统，所述热泵系统包括蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀；

所述排气管导出的湿热气体通过第一支管与蒸发器热交换产生冷凝水和冷干气；蒸发器的工质吸热变成工质蒸汽，工质蒸汽经压缩机升压升温后进入热泵系统的冷凝器，利用所述冷凝器释放的热量对冷干气加热产生热干气，热干气通过回气管回到发酵仓；冷凝器的工质经膨胀阀减压节流后返回到蒸发器，即热泵系统中的工质完成一次循环。

根据本实用新型的较佳实施例，所述热泵系统的蒸发器包括第一气腔和第一管件，所述第一管件容纳工质；所述第一支管与所述第一气腔连通，使湿热气体通过第一支管进入所述第一气腔内；所述热泵系统的冷凝器包括第二气腔和第二管件，所述第二管件容纳工质，且所述第一管件、压缩机、第二管件、膨胀阀为依次闭环连通关系；所述第一气腔与第二气腔之间以管道连接，使所述第一气腔内产生的冷干气通过管道进入第二气腔中，并在第二气腔内与第二管件中的工质热交换产生热干气，热干气再通过回气管回到发酵仓。

根据本实用新型的较佳实施例，所述第一气腔还设有冷凝水排出口，所述第二气腔还设有新风入口。

根据本实用新型的较佳实施例，还包括第一换热器和第二换热器；所述第一换热器设于所述第一支管与热泵系统的蒸发器之间，使蒸发器借助第一换热器间接与第一支管排出的湿热气体热交换；

所述第二换热器设于冷凝器与所述回气管之间，所述冷凝器借助第二换热器间接对冷干气加热以产生热干气。

具体地，发酵产生的湿热气体通过第一支管与第一换热器中的介质进行热交换并产生冷干气和冷凝水；热泵系统的蒸发器吸收所述第一换热器介质的热量来加热所述第二换热器中的介质；所述第二换热器利用吸收的热量对所述冷干气和/或新风加热产生热干气，热干气通过回气管回到发酵仓。

在本实用新型的较佳实释例中，所述第一换热器包括第一换热腔和设于第一换热腔内的第一换热管，所述第一换热腔与第一支管连通，使发酵产生的湿热气通过第一支管进入所述第一换热腔与第一换热管热交换；所述第一换热管的两端分别与一个循环冷却箱连通，所述热泵系统的蒸发器浸设于该循环冷却箱的介质中；所述循环冷却箱的介质在所述第一换热管和循环冷却箱之间循环；

所述第二换热器包括第二换热腔和设于第二换热腔的第二换热管，所述第二换热腔通过回气管与发酵仓连通；所述第二换热管的两端分别与一个循环加热箱连通，所述热泵系统的冷凝器浸设于该循环加热箱的介质中；所述循环加热箱的介质在所述第二换热管和循环加热箱之间循环；所述第一换热腔与第二换热腔以连通管连接，使第一换热腔中产生的冷干气能够进入第二换热腔中。

其中，第一换热腔还设有冷凝水排放口和臭气出口，第二换热腔还设有新风入口。优选地，所述第一换热腔与第二换热腔之间的连通管上还设有气体成分检测仪和冷气排放口；所述气体成分检测仪包括氧检测仪，用于检测所述连通管中冷干气的含氧量，在含氧量高于一个阈值时，所述冷干气部分或全部通过所述连通管进入所述第二换热腔中；当含氧量低于所述阈值时，所述冷干气全部从所述冷气排放口排放，并由新风入口补充新空气。

(三)有益效果

本实用新型的主要技术效果在于:

本实用新型的系统实现了将发酵气体导出进行冷却除湿的同时兼顾回收一部分热量，并利用这部分热量对发酵仓的曝气进气进行预热，减少发酵热量的损失，稳定物料内部的发酵温度。

附图说明

图1为实施例1的节能型好氧发酵系统的示意图。

图2为实施例2的节能型好氧发酵系统的示意图。

图3为实施例3的节能型好氧发酵系统的示意图。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实释方式，对本实用新型作详细描述。

实施例1

如图1所示，一种节能型好氧发酵系统100，其包括发酵仓10、曝气装置20、排气管30、回气管40、热交换器41、曝气气体加热器50。

其中，曝气装置20对发酵仓10进行曝气，曝气装置20包括曝气风机21，曝气风机设有进风口。发酵仓10为封闭式发酵仓，优选为封闭的滚筒式发酵仓。曝气装置20包括曝气风机21和曝气管，曝气管设于发酵仓10内部，设有多个曝气头。发酵仓10内发酵一段时间后就会产生大量具有一定温度的水蒸气，通常可以达到40-55℃左右，这部分气体称为湿热气体。排气管30包括第一支管31和第二支管32。排气管30导出的湿热气体一部分进入第一支管31，另一部分进入第二支管32。其中，进入第一支管31的湿热气体通过第一支管31与一个热交换器41连接，热交换器41中循环通入冷水或者冷空气(优选是自然环境中的冷水/冷空气)，使第一支管31中的湿热气体温度下降产生冷凝水达到除湿目的。而进入第二支管32的湿热气体则与曝气气体加热器50中的介质热交换后排至除臭系统，曝气气体加热器50的介质吸收热量后对曝气风机21 的进风口处的空气进行预热，通过这样的方式，可将一部分热量回收到发酵仓10内，避免热量浪费。

在热交换器41上设有抽气排出口、新风入口和冷凝水排出口。热交换器41通过回气管40与发酵仓10连通，将湿度降低的空气返回到发酵仓10内。

本实施例的主要技术效果：

适用于冬天，在发酵产生的湿热气体经过排气管的第一支管31与热交换器41作用时，热交换器41内直接通入自然环境下的冷空气或冷水，由于冬天的空气/冷水的温度很低，可快速达到冷凝除湿的功效，本实施例结构简单、能耗低。例如，冬季采用0℃水或空气对排气管冷却使发酵产生的50-55℃湿热气体冷却至30℃，去除大量水蒸气后，以30℃的较干气体直接返回至发酵仓即可。同时一部分湿热气体进入第二支管32中，可对曝气风机的进风进行预热，借此减少发酵仓内热量的损失。

实施例2

本实施例与实施例1的主要不同之处在于，将实施例1中的热交换器41换成一个热泵系统410。具体如图2所示。一种节能型好氧发酵系统100，其包括发酵仓10、曝气装置20、排气管30、回气管40、热泵系统410、曝气气体加热器50。热泵系统410包括蒸发器411、压缩机412、冷凝器413和膨胀阀414。

其中，曝气装置20对发酵仓10进行曝气，曝气装置20包括曝气风机21，曝气风机设有进风口。发酵仓10为封闭式发酵仓。曝气装置20 包括曝气风机21和曝气管，曝气管设于发酵仓10内部，设有多个曝气头。排气管30包括第一支管31和第二支管32。排气管30导出的湿热气体一部分进入第一支管31，另一部分进入第二支管32。进入第二支管32 的湿热气体则与曝气气体加热器50中的介质热交换后排至除臭系统，曝气气体加热器50的介质吸收热量后对曝气风机21的进风口处的空气进行预热，通过这样的方式，可将一部分热量回收到发酵仓10内，避免热量浪费。

进入第一支管31的湿热气体与蒸发器411热交换产生冷凝水和冷干气，蒸发器411的工质吸热变成工质蒸汽，工质蒸汽经压缩机412升压升温后进入冷凝器413，利用冷凝器413释放的热量对冷干气加热产生热干气，热干气通过回气管40再补回到发酵仓；冷凝器413的工质经膨胀阀414减压节流后返回到蒸发器411，如此，热泵系统中的工质完成一次循环。

具体地，蒸发器411包括第一气腔和第一管件，第一支管31与第一气腔连通，使发酵仓10排出的湿热气体通过第一支管31进入第一气腔内，与第一管件热交换。冷凝器413包括第二气腔和第二管件，工质(如氟利昂等)在第一管件、压缩机、第二管件、膨胀阀之间循环流动。第一气腔与第二气腔之间以管道P连接，使第一气腔内产生的冷干气可以通过管道P进入第二气腔中，并在第二气腔内与第二管件中的工质热交换产生热干气，热干气再通过回气管40回到发酵仓。其中，蒸发器411 的第一气腔还设有冷凝水排出口，冷凝器413的第二气腔还设有新风入口。

本实施例的主要技术效果：

发酵仓10排出的湿热气体一部分对曝气风机21的进风进行预热，只有一部分湿热气体的热量被热泵系统410的蒸发器411吸收，减小热泵系统410的蒸发器端的吸热负担，保证热泵系统410内部蒸发器端和冷凝器端的热平衡问题。本实施例进一步利用热泵系统的特点，利用其冷凝器413对蒸发器411产生的冷干气加热，加热后再补给到发酵仓10 内，如此可进一步减少能源浪费。

实施例3

本实施例与实施例2的主要不同之处在于：在实施例2的热泵系统 410的蒸发器411与第一支管31之间设有一个第一换热器61，在热泵系统410的冷凝器413与回气管40之间设有一个第二换热器62。第一换热器61设于第一分支31与蒸发器411之间，使蒸发器411借助第一换热器61间接与第一支管31排出的湿热气体热交换，第二换热器62设于冷凝器413与回气管40之间，使冷凝器413借助第二换热器62间接对冷干气加热以产生热干气。

具体地，发酵产生的湿热气体通过第一支管31与第一换热器61中的介质进行热交换并产生冷干气和冷凝水。热泵系统的蒸发器411再吸收第一换热器61介质的热量来加热第二换热器62中的介质，第二换热器62利用其介质吸收的热量对冷干气加热产生热干气，热干气通过回气管40回到发酵仓。

第一换热器61包括第一换热腔611和设于第一换热腔611内的第一换热管612，第一换热腔611与第一支管31连通，使发酵产生的湿热气通过第一支管31进入第一换热腔611，第一换热管612的两端分别与一个循环冷却箱70连通，热泵系统410的蒸发器411则浸设于循环冷却箱 70的介质中，循环冷却箱70的介质在第一换热管612和循环冷却箱70 之间循环。第二换热器62包括第二换热腔621和设于第二换热腔621的第二换热管622。第二换热腔621通过回气管40与发酵仓10连通。第二换热管622的两端分别与一个循环加热箱80连通，冷凝器413浸设于循环加热箱80的介质中。循环加热箱80的介质在第二换热管622和循环加热箱80之间循环。第一换热腔611与第二换热腔621以连通管H连接，使第一换热腔611中产生的冷干气能够进入第二换热腔621中，以与第二换热管622热交换。

其中，第一换热腔611还设有冷凝水排放口和臭气出口，第二换热腔621还设有新风入口。优选地，第一换热腔611与第二换热腔612之间的连通管H上还设有气体成分检测仪和冷气排放口。气体成分检测仪包括氧检测仪，用于检测所述连通管H中冷干气的含氧量，在含氧量高于一个阈值时，使冷干气部分或全部通过连通管H进入所述第二换热腔 621中；当含氧量低于所述阈值时，冷干气全部从冷气排放口排放，并由新风入口补充新空气。

本实施例的主要技术效果：本实施例除了具有实施例2的技术效果之外，同时还避免了发酵产生的湿热气体(含硫化氢和二氧化硫)对热泵系统管件的腐蚀损害。

最后应说明的是：以上各实释例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实释例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实释例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实释例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种能量回收型好氧发酵曝气加热系统，其特征在于，其包括发酵仓、曝气装置、排气管和回气管；所述曝气装置对所述发酵仓进行曝气，所述曝气装置包括曝气风机，所述曝气风机设有进风口；

所述排气管将所述发酵仓内发酵产生的湿热气体导出，通过热交换冷凝产生冷凝水达到除湿目的，除湿后的气体再通过所述回气管回到发酵仓内；其中，所述湿热气体的部分热量还用于对曝气风机的进风口处的空气进行预热，使热量通过曝气风机补回到发酵仓中。

2.根据权利要求1所述的好氧发酵曝气加热系统，其特征在于，还包括曝气气体加热器，其设置在靠近曝气风机的进风口处；所述曝气气体加热器利用所述湿热气体的部分热量对所述曝气风机的进风口处的空气进行预热。

3.根据权利要求2所述的好氧发酵曝气加热系统，其特征在于，所述排气管包括第一支管和第二支管，所述排气管导出的湿热气体一部分进入第一支管，一部分进入第二支管；其中进入第二支管的湿热气体与所述曝气气体加热器中的介质热交换后排至除臭系统，所述曝气气体加热器的介质吸收热量后对曝气风机的进风口处的空气进行预热。

4.根据权利要求3所述的好氧发酵曝气加热系统，其特征在于，还设有热泵系统，所述热泵系统包括蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀；

所述排气管导出的湿热气体通过第一支管与蒸发器热交换产生冷凝水和冷干气；蒸发器的工质吸热变成工质蒸汽，工质蒸汽经压缩机升压升温后进入热泵系统的冷凝器，利用所述冷凝器释放的热量对冷干气加热产生热干气，热干气通过回气管回到发酵仓；冷凝器的工质经膨胀阀减压节流后返回到蒸发器。

5.根据权利要求4所述的好氧发酵曝气加热系统，其特征在于，所述热泵系统的蒸发器包括第一气腔和第一管件，所述第一管件容纳工质；所述第一支管与所述第一气腔连通，使湿热气体通过第一支管进入所述第一气腔内；所述热泵系统的冷凝器包括第二气腔和第二管件，所述第二管件容纳工质，且所述第一管件、压缩机、第二管件、膨胀阀为依次闭环连通关系；所述第一气腔与第二气腔之间以管道连接，使所述第一气腔内产生的冷干气通过管道进入第二气腔中，并在第二气腔内与第二管件中的工质热交换产生热干气。

6.根据权利要求5所述的好氧发酵曝气加热系统，其特征在于，所述第一气腔还设有冷凝水排出口，所述第二气腔还设有新风入口。

7.根据权利要求4所述的好氧发酵曝气加热系统，其特征在于，还包括第一换热器和第二换热器；所述第一换热器设于所述第一支管与热泵系统的蒸发器之间，使蒸发器借助第一换热器间接与第一支管排出的湿热气体热交换；

所述第二换热器设于冷凝器与所述回气管之间，所述冷凝器借助第二换热器间接对冷干气加热以产生热干气。

8.根据权利要求7所述的好氧发酵曝气加热系统，其特征在于，所述第一换热器包括第一换热腔和设于第一换热腔内的第一换热管，所述第一换热腔与第一支管连通，使发酵产生的湿热气通过第一支管进入所述第一换热腔与第一换热管热交换；所述第一换热管的两端分别与一个循环冷却箱连通，所述热泵系统的蒸发器浸设于该循环冷却箱的介质中；所述循环冷却箱的介质在所述第一换热管和循环冷却箱之间循环；

所述第二换热器包括第二换热腔和设于第二换热腔的第二换热管，所述第二换热腔通过回气管与发酵仓连通；所述第二换热管的两端分别与一个循环加热箱连通，所述热泵系统的冷凝器浸设于该循环加热箱的介质中；所述循环加热箱的介质在所述第二换热管和循环加热箱之间循环；所述第一换热腔与第二换热腔以连通管连接，使第一换热腔中产生的冷干气能够进入第二换热腔中。

9.根据权利要求8所述的好氧发酵曝气加热系统，其特征在于，所述第一换热腔还设有冷凝水排放口和臭气出口；所述第二换热腔还设有新风入口。

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