CN102559490B - 锅炉尾气作为热源供给厌氧池产生沼气的装置和方法 - Google Patents

锅炉尾气作为热源供给厌氧池产生沼气的装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种沼气生产装置，尤其是一种在酿酒过程中锅炉尾气作为热源供给厌氧池产生沼气的装置。本发明提供了一种提高能源利用率的锅炉尾气作为热源供给厌氧池产生沼气的装置，包括厌氧池，还包括低温烟道换热器、设置在厌氧池上的换热器、输送管道以及设置在输送管道上的热交换循环马达，所述低温烟道换热器上设置有高温尾气输入口、高温热源输出接口和介质入口，所述输送管道连通所述高温热源输出接口和所述换热器的进口。利用采用锅炉高温尾气来加热厌氧池，既使锅炉的余热得以利用，又可以使酿酒过程中的废渣得以利用，既保护了环境，也获得了大量沼气，可谓是酿酒过程中废物处理的两全其美的方法。

Description

锅炉尾气作为热源供给厌氧池产生沼气的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种沼气生产装置，尤其是一种在酿酒过程中锅炉尾气作为热源供给厌氧池产生沼气的装置。此外，本发明还涉及一种沼气生产方法，尤其是一种锅炉尾气作为热源供给厌氧池产生沼气的方法。
背景技术
目前的纯粮固态发酵白酒酿造工艺中，蒸馏过程需要大量外源供给能源（天然气、煤等）作为燃料加热，加热底锅水产生蒸汽蒸馏酒糟产生白酒，燃料燃烧过程有大量的高温尾气排出，在现有生产设备和方法下，高温尾气直接排放，造成热岛效应污染环境，现有酿酒工艺，酿酒过程中有大量的污水（底锅水、场地冲洗污水、窖池红水等）排出，同时每天每组每十甑大约有一甑的废糟丢弃，目前部分有能力的生产企业都通过微生物厌氧发酵处理污水产生沼气在厌氧发酵中（高温厌氧发酵是一种产生沼气量最大的发酵方式，但是高温厌氧菌对发酵罐中温度要求比较高55±1℃，如果通过外源热能加热成本十分高昂，没有推广价值和实用价值）,丢弃废糟部分作为饲料进入养殖行业，这样浪费大量的能源。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种提高能源利用率的锅炉尾气作为热源供给厌氧池产生沼气的装置。
本发明解决其技术问题所采用的锅炉尾气作为热源供给厌氧池产生沼气的装置，包括厌氧池，还包括低温烟道换热器、设置在厌氧池上的换热器、输送管道以及设置在输送管道上的热交换循环马达，所述低温烟道换热器上设置有高温尾气输入口、高温热源输出接口和介质入口，所述输送管道连通所述高温热源输出接口和所述换热器的进口。
进一步的是，所述低温烟道换热器上的介质入口与所述换热器上的换热器出口相互连通。
进一步的是，还包括热源调节箱，所述热源调节箱上设置有储存进口和储存出口，所述储存进口与所述储存出口上分别设置有进口管路和出口管路，所述进口管路和出口管路分别与所述输送管道相连通，以输送管道中介质的流向为参照，所述出口管路和进口管路各自与所述输送管道的连接位置分别在所述热交换循环马达之前和之后，所述输送管道与所述出口管路的连通处设置有出口换向阀组，所述输送管道与所述进口管路的连通处设置有进口换向阀组。
进一步的是，还包括中央控制器和温度传感器，所述出口换向阀组和所述进口换向阀组均由所述中央控制器控制，所述温度传感器设置在厌氧池内并且与所述中央控制器电连接。
进一步的是，所述进口换向阀组包括设置在进口管路上的热源输入控制阀以及位于所述输送管路上并在所述进口管路之后的高温热源输入控制阀，所述出口换向阀组包括设置在出口管路上的热源输出控制阀以及位于所述输送管路上并在所述出口管路之前的高温热源输出控制阀。
进一步的是，所述热源调节箱的顶部还设置有安全排空管，所述输送管道上还设置有***排污控制阀。
进一步的是，还包括热源调节箱高温热源储备管道，所述换热器出口通过所述热源调节箱高温热源储备管道与所述热源调节箱连通。
本发明另一个要解决的技术问题是提供一种提高能源利用率的锅炉尾气作为热源供给厌氧池产生沼气的方法。
本发明还提供一种锅炉尾气作为热源供给厌氧池产生沼气的方法，包括以下步骤:
A、将酿酒蒸馏过程中锅炉的尾气通过设置在锅炉尾气排出口的低温烟道换热器，利用尾气加热低温烟道换热器中的介质；
B、再将加热后的介质经过输送管道输送至换热器从而与厌氧池进行热交换，使厌氧池中污水和废糟液达到高温厌氧菌的发酵温度；
C、最后将经过热交换的介质回流至低温烟气换热器再次进行加热。
进一步的是，在B步骤中，介质的流动是通过以下方式控制：
Ⅰ、当厌氧池温度高于设定值时，转换进口换向阀组，使得低温烟道换热器与设置在输送管道上的热源调节箱连通，并且与换热器断开，从而使加热后的介质流入到热源调节箱中储备，停止了对厌氧池的加热；当厌氧池温度低于设定值时，转换进口换向阀组，使得低温烟道换热器与热源调节箱断开，并且与换热器连通，厌氧池开始正常加热；
Ⅱ、当厌氧池温度低于设定值，并且低温烟道换热器处于停止状态时，转换出口换向阀组，使得低温烟道换热器与热源调节箱、换热器断开，热源调节箱与厌换热器连通，利用热源调节箱中储备的介质为换热器提供热源，从而加热厌氧池。
进一步是，在控制介质的流动过程中，中央控制器20根据厌氧池22的温度和低温烟道换热器4的运行状态自动控制进口换向阀组和出口换向阀组。
本发明的有益效果是：利用采用锅炉高温尾气来加热厌氧池，既使锅炉的余热得以利用，又可以使酿酒过程中的废渣得以利用，既保护了环境，也获得了大量沼气，可谓是酿酒过程中废物处理的两全其美的方法。在输送管道上还可以设置热交换循环马达，从而使热交换介质获得足够的动力进行流动。换热器的出口的低温介质还可以循环到低温烟道换热器中再次加热循环利用，这样就避免了热交换介质的浪费。在低温烟道换热器和厌氧池之间还可以设置热源调节箱进行缓冲，即多余的热量通过介质保存在热源调节箱中，在热量不足的情况下通过热源调节箱进行补充供热。所有的阀门均可以通过中央控制器来控制，以方便操作。还可以通过温度传感器来获得信息，使得中央控制器可以根据温度情况来控制阀门，实现自动控制的目的。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图中零部件、部位及编号：锅炉尾气排出口1、锅炉尾气排出口连接法兰2、低温烟道换热器连接法兰3、低温烟道换热器4、高温热源输出接口5、高温热源输出控制阀6、热源输出控制阀7、热交换循环马达8、热源输入控制阀9、高温热源输入控制阀10、输送管道11、***排污控制阀12、介质入口13、低温回流管道14、进口管路15、热源调节箱16、热源调节箱高温热源储备管道17、排气出口18、安全排空管19、中央控制器20、换热器出口21、厌氧池22、换热器23。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明包括厌氧池22，还包括低温烟道换热器4、设置在厌氧池22上的换热器23、输送管道11以及设置在输送管道11上的热交换循环马达8，所述低温烟道换热器4上设置有高温尾气输入口、高温热源输出接口5和介质入口13，所述输送管道11连通所述高温热源输出接口5和所述换热器23的进口。在安装时，将低温烟道换热器4的低温烟道换热器连接法兰3连接到锅炉尾气排出口连接法兰2上，从而使得低温烟道换热器4与锅炉尾气排出口1相互连通，由此锅炉产生的尾气就会通过低温烟道换热器4，从而加热低温烟道换热器4中的导热介质，通常用水即可，导热介质在受到加热后即通过输送管道11进入到厌氧池22上的换热器23，利用换热器23即可对厌氧池22加热，从而保持厌氧池22的温度。因此在使用于酿酒中时，酿酒产生的废糟和污水就可以用于厌氧池22中发酵产生沼气，而锅炉的尾气余热则可用于加热厌氧池22。这样就提高了能源和原材料的利用效率。热交换循环马达8可以使热传导介质充分的流动，并可通过变速来调节厌氧池22的加热效率。
为了循环利用热传导介质，如图1所示，所述低温烟道换热器4上的介质入口13与所述换热器23上的换热器出口21相互连通。这样介质就能形成有效的循环，在低温烟道换热器4加热，在换热器23中放热，放热后的低温介质再次流向低温烟道换热器4。
为了能够储备多余的热量，如图1所示，还包括热源调节箱16，所述热源调节箱16上设置有储存进口和储存出口，所述储存进口与所述储存出口上分别设置有进口管路15和出口管路，所述进口管路15和出口管路分别与所述输送管道11相连通，以输送管道11中介质的流向为参照，所述出口管路和进口管路15各自与所述输送管道11的连接位置分别在所述热交换循环马达8之前和之后，所述输送管道11与所述出口管路的连通处设置有出口换向阀组，所述输送管道11与所述进口管路15的连通处设置有进口换向阀组。采用以下方式即可利用上述结构来储备多余的热量和在热量不足时提供额外的热量：
A、当厌氧池22温度过高时，转换进口换向阀组，使得输送管道11与进口管路15连通，而与换热器23断开，由此带有大量热量的介质就会流入到热源调节箱16中储存起来，而厌氧池22没有得到新热量的补充，从而可以降低温度。当厌氧池22低于设定的温度时，则转换进口换向阀组，使得输送管道11与换热器23连通，与进口管路15断开，进而为厌氧池22供热，保证厌氧池22处于设定的温度范围内。
B、当厌氧池温度过低于所需极限，而低温烟道换热器4又停止工作，即锅炉停止运行，无高温热源输出时，此时启动出口换向阀组，起用热源调节箱16储备热源，同开始起动厌氧池22极限低温运行。
为了便于控制，如图1所示，还包括中央控制器20，所述出口换向阀组和所述进口换向阀组均由所述中央控制器20控制。这样就方便的了操作。还可以设置温度传感器，所述温度传感器设置在厌氧池22内并且与所述中央控制器20电连接。在中央控制器20上设定所需的温度范围，一旦温度传感器探测到厌氧池22内的温度高于或者低于这个范围，则利用中央控制器20自动控制进口换向阀组或出口换向阀组。达到自动控制的目的。
具体的，如图1所示，所述进口换向阀组包括设置在进口管路15上的热源输入控制阀9以及位于所述输送管路上并在所述进口管路15之后的高温热源输入控制阀10，所述出口换向阀组包括设置在出口管路上的热源输出控制阀7以及位于所述输送管路上并在所述出口管路之前的高温热源输出控制阀6。
为了控制热源调节箱16的压力，所述热源调节箱16的顶部还设置有安全排空管19。当热储备箱超过设置极限时，超过极限的余热以蒸汽的形式通过热储备箱安全排空管19排出，实现了整个***无压运行，安全、可靠。
具体的，如图1所示，还包括热源调节箱高温热源储备管道17，所述换热器出口21通过所述热源调节箱高温热源储备管道17与所述热源调节箱16连通。进过换热器22后较高温度的介质还可以直接回收到热源调节箱16中来，从而有效的储存能量。
为了便于清洗设备，如图1所示，所述输送管道11上还设置有***排污控制阀12。在停机清洗的时候，即可打开***排污控制阀12，通入清洗液清洗设备。
本发明提供的方法包括以下步骤:
A、将酿酒蒸馏过程中锅炉的尾气通过设置在锅炉尾气排出口1的低温烟道换热器4，利用尾气加热低温烟道换热器4中的介质；在通常情况下，介质采用水即可；
B、再将加热后的介质经过输送管道11输送至换热器23从而与厌氧池22进行热交换，使厌氧池22中污水和废糟液达到高温厌氧菌的发酵温度；发酵温度根据具体厌氧池22中厌氧菌种而定，以达到产生最大沼气量的最佳温度。介质的输送可以采用热交换循环马达8，从而便于控制介质的流速；在这个过程中，酿酒产生的余热尾气和废料均得到了有效的利用，余热尾气提供热量，在高温厌氧发酵下污水和废糟产生沼气的效率高，沼气本身还可以用于锅炉加热或者其它用途，由此便回收了大量的能源；
C、最后将经过热交换的介质回流至低温烟气换热器4再次进行加热。这样就使介质得到了循环利用，减少了介质的浪费。
为了保证厌氧池22处于恒温的状态，在B步骤中，介质的流动是通过以下方式控制：
Ⅰ、当厌氧池22温度高于设定值时，转换进口换向阀组，使得低温烟道换热器4与设置在输送管道11上的热源调节箱16连通，并且与换热器23断开，从而使加热后的介质流入到热源调节箱16中储备，停止了对厌氧池22的加热，当热源调节箱16超过设置极限时，超过极限的余热以蒸汽的形式通过热源调节箱16的安全排空管19排出，实现了整个***无压运行，安全、可靠；当厌氧池22温度低于设定值时，转换进口换向阀组，使得低温烟道换热器4与热源调节箱16断开，并且与换热器23连通，厌氧池22开始正常加热；
Ⅱ、当厌氧池温度低于设定值，并且低温烟道换热器4处于停止状态时，转换出口换向阀组，使得低温烟道换热器4与热源调节箱16、换热器23断开，热源调节箱16与厌换热器23连通，利用热源调节箱16中储备的介质为换热器23提供热源，从而加热厌氧池22。
上述控制方式可以采用自动或者手动控制方式，最好是采用自动控制方式，进口换向阀组和出口换向阀组均与中央控制器20相连，并受到中央控制器20的控制，在厌氧池22中设置温度传感器。在中央控制器20中设定温度，例如55℃，并且将低温烟道换热器4的运行状态传送给中央控制器20；中央控制器20收到温度传感器所传送的温度，根据标准温度55℃进行对比，并且检测低温烟道换热器4的运行状态，从而按照上述的两种情况进行控制，保证厌氧池22处于恒温状态下，多余的热量由热源调节箱16储存，在低温烟道换热器4处于停止情况下利用热源调节箱16供热，并且中央控制器20可以起动厌氧池22极限低温运行。采用本方式控制温度后，厌氧池22的温度处于恒温状态，由于使得厌氧菌长期处在活跃状态，增加了高温厌氧发酵的效率，提高了污水和废糟的处理效率，提高了沼气的产出效率。

Claims (8)

1.锅炉尾气作为热源供给厌氧池产生沼气的装置，包括厌氧池（22），其特征在于：还包括低温烟道换热器（4）、设置在厌氧池（22）上的换热器（23）、输送管道（11）以及设置在输送管道（11）上的热交换循环马达（8），所述低温烟道换热器（4）上设置有高温尾气输入口、高温热源输出接口（5）和介质入口（13），所述输送管道（11）连通所述高温热源输出接口（5）和所述换热器（23）的进口； 
还包括热源调节箱（16），所述热源调节箱（16）上设置有储存进口和储存出口，所述储存进口与所述储存出口上分别设置有进口管路（15）和出口管路，所述进口管路（15）和出口管路分别与所述输送管道（11）相连通，以输送管道（11）中介质的流向为参照，所述出口管路和进口管路（15）各自与所述输送管道（11）的连接位置分别在所述热交换循环马达（8）之前和之后，所述输送管道（11）与所述出口管路的连通处设置有出口换向阀组，所述输送管道（11）与所述进口管路（15）的连通处设置有进口换向阀组。 
2.如权利要求1所述的锅炉尾气作为热源供给厌氧池产生沼气的装置，其特征在于：所述低温烟道换热器（4）上的介质入口（13）与所述换热器（23）上的换热器出口（21）相互连通。 
3.如权利要求1所述的锅炉尾气作为热源供给厌氧池产生沼气的装置，其特征在于：还包括中央控制器（20）和温度传感器，所述出口换向阀组和所述进口换向阀组均由所述中央控制器（20）控制，所述温度传感器设置在厌氧池（22）内并且与所述中央控制器（20）电连接。 
4.如权利要求1所述的锅炉尾气作为热源供给厌氧池产生沼气的装置，其特征在于：所述进口换向阀组包括设置在进口管路（15）上的热源输入控制阀（9）以及位于所述输送管路上并在所述进口管路（15）之后的高温热源输入控制阀（10），所述出口换向阀组包括设置在出口管路上的热源输出控制阀（7）以及位于所述输送管路上并在所述出口管路之前的高温热源输出控制阀（6）。 
5.如权利要求1所述的锅炉尾气作为热源供给厌氧池产生沼气的装置，其特征在于：所述热源调节箱（16）的顶部还设置有安全排空管（19），所述输送管道（11）上还设置有***排污控制阀（12）。 
6.如权利要求1所述的锅炉尾气作为热源供给厌氧池产生沼气的装置，其特征在于：还包括热源调节箱高温热源储备管道（17），所述换热器出口（21）通过所述热源调节箱高温热源储备管道（17）与所述热源调节箱（16）连通。 
7.锅炉尾气作为热源供给厌氧池产生沼气的方法，其特征在于：包括以下步骤: 
A、将酿酒蒸馏过程中锅炉的尾气通过设置在锅炉尾气排出口（1）的低温烟道换热器（4）， 利用尾气加热低温烟道换热器（4）中的介质； 
B、再将加热后的介质经过输送管道（11）输送至换热器（23），从而与厌氧池（22）进行热交换，使厌氧池（22）中污水和废糟液达到高温厌氧菌的发酵温度；介质的流动是通过以下方式控制： 
Ⅰ、当厌氧池（22）温度高于设定值时，转换进口换向阀组，使得低温烟道换热器（4）与设置在输送管道（11）上的热源调节箱（16）连通，并且与换热器（23）断开，从而使加热后的介质流入到热源调节箱（16）中储备，停止了对厌氧池（22）的加热；当厌氧池（22）温度低于设定值时，转换进口换向阀组，使得低温烟道换热器（4）与热源调节箱（16）断开，并且与换热器（23）连通，厌氧池（22）开始正常加热； 
Ⅱ、当厌氧池温度低于设定值，并且低温烟道换热器（4）处于停止状态时，转换出口换向阀组，使得低温烟道换热器（4）与热源调节箱（16）、换热器（23）断开，热源调节箱（16）与换热器（23）连通，利用热源调节箱（16）中储备的介质为换热器（23）提供热源，从而加热厌氧池（22）； 
C、最后将经过热交换的介质回流至低温烟气换热器（4）再次进行加热。 
8.如权利要求7所述的锅炉尾气作为热源供给厌氧池产生沼气的方法，其特征在于：在控制介质的流动过程中，中央控制器（20）根据厌氧池（22）的温度和低温烟道换热器（4）的运行状态自动控制进口换向阀组和出口换向阀组。 
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