一种沼液热量回收及厌氧发酵罐外换热增温系统的制作方法

1.本实用新型涉及沼气工程技术领域，更具体的说是涉及一种沼液热量回收及厌氧发酵罐外换热增温系统。


背景技术：

2.沼气工程以农作物秸秆、人畜粪污、废弃果蔬、餐厨垃圾、农产品加工副产物等有机废弃物为原料，经厌氧发酵产生沼气，并根据市场情况，将沼气进一步生产为绿色电力或生物天然气的工程，可实现城乡有机废弃物无害化处理和资源化利用。以沼气、生物天然气替代煤、液化石油气、常规天然气等化石能源，是降低碳排放强度、实现碳中和的重要措施。沼气工程在农业循环经济中居于枢纽地位，发展农村沼气，有利于培育和发展可再生能源新兴产业及用能产业，有利于破解畜禽养殖环保制约、降低疫病风险、促进养殖业发展，有利于促进有机肥产业和种养结合生态循环农业发展，有利于促进以城乡有机废弃物资源化利用为基础的现代环保产业发展。
3.厌氧发酵技术是沼气工程的核心技术，为达到稳定产气效果，沼气工程通常采用中高温的发酵模式。通常需要外加热源，如沼气锅炉，热电联产余热锅炉等方式给系统加温，无论哪种外加热源，均会增加沼气工程的运行成本，而另一方面，中高温厌氧发酵后产生的沼液根据工艺流程，将被排放到沼液池暂存待用，而沼液携带的热量也将散失在环境中，是一种极大的热量浪费。与此同时，在给厌氧发酵罐加热过程中，经常采用的加热方式为厌氧发酵罐内盘管及厌氧发酵罐外盘管加热，外盘管通过对发酵罐壁的加温达到物料加温的方式，传热效率低，内盘管加热相对换热效率高，但随着运行时间推移，盘管外壁物料附着及堆积，且不易清理，将严重影响换热效果。
4.因此，如何提供一种可提高对厌氧发酵部分的增温效果，保障其运行温度，并最高效率的利用热量，以使沼气工程高效，稳定，低成本运行的沼液热量回收及厌氧发酵罐外换热增温系统是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型提供了一种可提高对厌氧发酵部分的增温效果，保障其运行温度，并最高效率的利用热量，以使沼气工程高效，稳定，低成本运行的沼液热量回收及厌氧发酵罐外换热增温系统。
6.为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
7.一种沼液热量回收及厌氧发酵罐外换热增温系统，包括：
8.原料进料池，所述原料进料池内设有原料抽吸泵；
9.厌氧发酵罐，所述厌氧发酵罐的原料进口通过原料输入管与所述原料抽吸泵的出口连通，所述厌氧发酵罐的沼液出口通过第一沼液输送管与沼液出料泵的进口连通，所述沼液出料泵的出口通过第二沼液输送管与沼液热回收换热器的换热进口连接，所述沼液热回收换热器的换热出口连接有沼液收集池，所述厌氧发酵罐的物料循环出口通过第一物料
循环出管与物料循环泵的进口连接，所述物料循环泵的出口通过第二物料循环出管与物料换热器的换热进口连接，所述物料换热器的换热出口通过物料循环进管与所述厌氧发酵罐的物料循环进口连接，所述厌氧发酵罐上设有用于监测物料温度的第一温度传感器；
10.常温水储罐，所述常温水储罐的冷水出口通过冷水循环泵与所述沼液热回收换热器的冷水进口连接，所述沼液热回收换热器的热水出口与第一用热设备连接；
11.外加热设备，所述外加热设备的热水出口通过第一热水循环泵与所述物料换热器的热水进口连接，所述物料换热器的热水出口与第二用热设备连接。
12.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种沼液热量回收及厌氧发酵罐外换热增温系统，该系统中厌氧发酵罐内物料的加热采取物料罐外换热的方式，即物料循环泵工作，将厌氧发酵罐内的物料抽吸到物料换热器中，在物料换热器中通过外加热设备提供的热水进行换热交换，换热交换后，物料被加热，加热后的物料再通过物料循环进管进入到厌氧发酵罐中发酵，并且可根据第一温度传感器实时检测物料发酵的温度，系统控制物料循环泵的启停工作，而经物料换热器换热后的热回水可用于第二用热设备，使得热回水的热量充分得到利用，避免物料换热器换热后的热回水热量的浪费。因此，本实用新型采用罐体外部加热方式，在增加系统的热交换效率的情况下，也便于后期系统的维修维护，同时物料在循环过程中，在厌氧发酵罐内还起到一定的搅拌的作用，可有效避免罐体四周的物料堆积问题。同时，厌氧发酵罐的沼液通过沼液热回收换热器与常温水储罐中的水进行换热，换热后的热回水可用于第一用热设备，使得沼液余热得到充分利用，避免沼液外排热量损失，提高系统的热交换能力，从而降低系统的运行成本。
13.进一步的，所述第一用热设备为所述原料进料池，所述原料进料池上设有内加热盘管和第二温度传感器，所述沼液热回收换热器的热水出口与所述内加热盘管的进水口连接，所述内加热盘管的出水口与所述常温水储罐的冷水出口连接。
14.采用上述技术方案产生的有益效果是，将沼液热回收换热器的热水出口与内加热盘管的进水口连接，便于内加热盘管对原料进料池内的原料进行预热，这样不仅使得沼液余热得到了充分利用，而且预热后的原料泵送至厌氧发酵罐内后，可缩短厌氧发酵罐的罐外换热时间，使得厌氧发酵罐快速达到发酵所需要的温度，大大提高了发酵的速率。
15.进一步的，所述第二用热设备为中温水储罐，所述中温水储罐的热水出口通过第二热水循环泵与所述内加热盘管的进水口连接，所述物料换热器的热水出口与所述中温水储罐的进水口连接。
16.采用上述技术方案产生的有益效果是，当第二温度传感器检测到原料进料池内的温度低于设定值，即沼液热回收换热器的热回水不足以加热原料进料池内的原料时，第二热水循环泵将中温水储罐内的热水抽吸至内加热盘管内，使内加热盘管能够将原料进料池内的原料加热到预设温度，保持内加热盘管能够正常使用。并且，物料换热器的热水出口与中温水储罐的进水口连接，使得中温水储罐内的水和水温得到了有效补充。
17.进一步的，还包括高温水储罐，所述高温水储罐的进水口与所述外加热设备的热水出口连接，所述高温水储罐的热水出口通过第三热水循环泵与所述中温水储罐的进水口连接，所述中温水储罐上设有用于监测水温的第三温度传感器。
18.采用上述技术方案产生的有益效果是，当第三温度传感器检测到中温水储罐内的水温低于其设定值时，第三热水循环泵将高温水储罐的热水抽吸至中温水储罐，使得中温
水储罐能够保持正常的水温要求。
19.进一步的，所述中温水储罐的排水口通过排水管与所述外加热设备的进水口连接。
20.采用上述技术方案产生的有益效果是，将中温水储罐的水排入到外加热设备重新加热再利用，使得系统中的水源能够循环使用，避免水资源的浪费。
21.进一步的，所述高温水储罐上设有用于监测水温的第四温度传感器。
22.采用上述技术方案产生的有益效果是，便于高温水储罐内的水温监测。
23.进一步的，所述常温水储罐内设有用于监测水温的第五温度传感器。
24.采用上述技术方案产生的有益效果是，便于常温水储罐内的水温监测。
25.进一步的，所述厌氧发酵罐内设有物料搅拌器。
26.采用上述技术方案产生的有益效果是，发酵时，物料搅拌器对物料进行搅拌，可加速物料的发酵速率，并且有效避免罐体四周的物料堆积严重的问题。
附图说明
27.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
28.图1附图为本实用新型提供的一种沼液热量回收及厌氧发酵罐外换热增温系统的结构示意图。
具体实施方式
29.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
30.参见图1，本实用新型实施例公开了一种沼液热量回收及厌氧发酵罐外换热增温系统，包括：
31.原料进料池1，原料进料池1内设有原料抽吸泵2；
32.厌氧发酵罐3，厌氧发酵罐3的原料进口通过原料输入管4与原料抽吸泵2的出口连通，厌氧发酵罐3的沼液出口通过第一沼液输送管5与沼液出料泵6的进口连通，沼液出料泵6的出口通过第二沼液输送管7与沼液热回收换热器8的换热进口连接，沼液热回收换热器8的换热出口连接有沼液收集池9，厌氧发酵罐3的物料循环出口通过第一物料循环出管10与物料循环泵11的进口连接，物料循环泵11的出口通过第二物料循环出管12与物料换热器13的换热进口连接，物料换热器13的换热出口通过物料循环进管14与厌氧发酵罐3的物料循环进口连接，厌氧发酵罐3上设有用于监测物料温度的第一温度传感器15；
33.常温水储罐16，常温水储罐16的冷水出口通过冷水循环泵17与沼液热回收换热器8的冷水进口连接，沼液热回收换热器8的热水出口与第一用热设备连接；
34.外加热设备18，外加热设备18的热水出口通过第一热水循环泵19与物料换热器13
的热水进口连接，物料换热器13的热水出口与第二用热设备连接。
35.第一用热设备为原料进料池1，原料进料池1上设有内加热盘管20和第二温度传感器21，沼液热回收换热器8的热水出口与内加热盘管20的进水口连接，内加热盘管20的出水口与常温水储罐16的冷水出口连接。
36.第二用热设备为中温水储罐22，中温水储罐22的热水出口通过第二热水循环泵23与内加热盘管20的进水口连接，物料换热器13的热水出口与中温水储罐22的进水口连接。
37.一种沼液热量回收及厌氧发酵罐外换热增温系统，还包括高温水储罐24，高温水储罐24的进水口与外加热设备18的热水出口连接，高温水储罐24的热水出口通过第三热水循环泵25与中温水储罐22的进水口连接，中温水储罐22上设有用于监测水温的第三温度传感器26。
38.中温水储罐22的排水口通过排水管27与外加热设备18的进水口连接。
39.高温水储罐24上设有用于监测水温的第四温度传感器28。
40.常温水储罐16内设有用于监测水温的第五温度传感器29。
41.厌氧发酵罐3内设有物料搅拌器30。
42.该系统工作时，厌氧发酵罐内物料的加热采取物料罐外换热的方式，即物料循环泵工作，将厌氧发酵罐内的物料抽吸到物料换热器中，在物料换热器中通过外加热设备提供的热水进行换热交换，换热交换后，物料被加热，加热后的物料再通过物料循环进管进入到厌氧发酵罐中发酵，并且可根据第一温度传感器实时检测物料发酵的温度，系统控制物料循环泵的启停工作，而经物料换热器换热后的热回水可返回给中温水储罐，使得热回水的热量充分得到利用，避免物料换热器换热后的热回水热量的浪费。同时，厌氧发酵罐的沼液通过沼液热回收换热器与常温水储罐中的水进行换热，换热后的热回水可用于内加热盘管，以对原料进料池内的原料进行预热，这样不仅使得沼液余热得到了充分利用，而且预热后的原料泵送至厌氧发酵罐内后，可缩短厌氧发酵罐的罐外换热时间，使得厌氧发酵罐快速达到发酵所需要的温度，大大提高了发酵的速率，避免沼液外排热量损失，提高系统的热交换能力，从而降低系统的运行成本。
43.本系统的优点如下：
44.(1)沼液余热可供内加热盘管使用，使得沼液余热得到了充分利用，避免沼液外排热量损失，且提高了系统的热交换能力，降低了系统的运行成本。
45.(2)采用罐体外部加热方式，在增加系统的热交换效率的情况下，也便于后期系统的维修维护，同时物料在循环过程中，起到一定的搅拌的作用，可有效避免厌氧发酵罐体内壁面上的物料堆积问题。
46.(3)系统中的热回水采用常温水储罐、中温水储罐和高温水储罐即分段式温度储罐设计，不仅增加热交换效率，而且保障了系统运行的温度，并且系统中的水为循环使用，有效避免了水资源的浪费，节约了水资源。
47.因此，该系统可提高对厌氧发酵部分的增温效果，保障其运行温度，并最高效率的利用热量，且能够使沼气工程高效，稳定，低成本运行。
48.下面举例该系统具体应用的一个项目实施例：其中，本实用新型中的常温水储罐(第一储水罐)可为20℃水储罐，中温水储罐(第二储水罐)可为40℃水储罐，高温水储罐(第三储水罐)可为90℃水储罐，外加热设备可为沼气工程中热水锅炉或者热电联产中的余热
锅炉，其产生的热水温度为90℃。
49.项目位于内蒙古市兴安盟科右前旗，沼气工程原料为猪粪污，单个厌氧发酵罐体积5000立方米，本项目厌氧发酵采用中温发酵方式，厌氧发酵运行温度为38℃，沼液设有余热回收系统，在沼液余热回收系统中，沼液进口温度为38℃，出口温度25℃，沼液热回收换热器的水进口温度为20℃，其出口温度为35℃，换热后的热水给原料进料池中的物料加温，原料加温至18-20℃。厌氧发酵罐加温采用罐外换热方式，物料通过物料循环泵输送到物料换热器内，并与90℃热水完成换热，通过厌氧发酵罐中的第一温度传感器来控制罐外物料循环泵的启停，当温度低于38℃时，物料循环泵开启，启动罐外换热，到达38℃时，停止运行。并且，当原料进料池中的温度低于18-20℃，即沼液中回收热量不足以加热时，用40℃水储罐中的热水加以补充至内加热盘管，当40℃水储罐中的温度较低时，可从90℃水储罐泵送热水到40℃水储罐。该项目每日沼液回收的热量相当于1500m3沼气燃烧提供的热量。
50.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
51.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。