一种发酵尾气循环利用系统的制作方法

1.本技术属于固体废弃物和发酵尾气综合利用领域，尤其涉及一种含二氧化碳发酵尾气循环利用系统。


背景技术：

2.利用含一氧化碳气体进行生物发酵制乙醇是一种新开发的乙醇生产工艺，主要以含一氧化碳的工业尾气为原料，通过生物发酵工艺生产乙醇，同时尾气中还有部分未转化的一氧化碳，这部分尾气热值较低而二氧化碳含量较高，目前缺乏对这部分尾气直接利用的有效方式。


技术实现要素：

3.本技术提供了一种发酵尾气循环利用系统，以解决现有技术中生物发酵制乙醇产生二氧化碳含量较高的发酵尾气无法有效利用的技术问题。
4.本技术提供一种发酵尾气循环利用系统，所述系统包括高温还原装置、冷却装置、除尘装置、加压装置和生物发酵装置；
5.所述高温还原装置的出气端连接所述冷却装置的进气端，所述冷却装置的出气端连接所述除尘装置的进气端，所述除尘装置的出气端连接所述加压装置的进气端；所述加压装置的出气端连接生物发酵装置的进气端，所述预热装置的进气端连接所述冷却装置的出气端。
6.可选的，所述预热装置包括预热器和增压泵；
7.所述增压泵的进气端连接所述冷却装置的出气端，所述增压泵的出气端连接所述预热器的进气端；所述预热器设置在所述高温还原装置的进气端，用以实现冷却装置交换出的热量预热高温还原装置的进气端内的发酵尾气。
8.可选的，所述预热装置包括预热器和增压泵；
9.所述增压泵的进液端连接所述冷却装置的出液端，所述增压泵的出液端连接所述预热器的进液端；所述预热器设置在所述高温还原装置的进气端。
10.可选的，所述高温还原装置包括高温回转还原炉和输气管；所述高温回转还原炉通过所述输气管连接所述冷却装置的进气端。
11.可选的，所述高温回转还原炉上设有还原剂加热罐；所述还原剂加热罐的出料口连接所述高温回转还原炉的进料口。
12.可选的，所述冷却装置包括降温管和烟气冷却器；
13.所述降温管的进气端和所述高温回转还原炉的出气端连接，所述降温管的出气端连接所述烟气冷却器的进气端，所述烟气冷却器的出气端连接所述除尘装置的进气端。
14.可选的，所述冷却装置还包括蒸汽排气管；
15.所述蒸汽排气管设置在所述烟气冷却器的出气端，用以实现烟气冷却器换热后的水蒸气的排出。
16.可选的，所述除尘装置包括重力除尘器和布袋除尘器；
17.所述重力除尘器的进气端连接所述冷却装置的出气端，所述重力除尘器的出气端连接所述布袋除尘器的进气端，所述布袋除尘器的出气端连接所述加压装置的进气端。
18.可选的，所述加压装置包括气体压缩机和输送泵；所述气体压缩机的进气端连接所述除尘装置的出气端，所述气体压缩机的出气端连接所述输送泵的进气端，所述输送泵的出气端连接所述生物发酵装置的进气端。
19.可选的，所述生物发酵装置包括生物发酵罐和发酵排气管；所述生物发酵罐的进气端连接所述加压装置的出气端，所述生物发酵罐的出气端连接所述发酵排气管的进气端，所述发酵排气管的出气端连接所述高温还原装置的进气端。
20.本技术实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
21.本技术实施例提供的一种发酵尾气循环利用系统，实现发酵尾气的有效利用，与现有技术中以一氧化碳气体生物发酵制备乙醇的发酵尾气中含有的未进行反应的一氧化碳氧化成二氧化碳后直接排放相比，发酵尾气中的二氧化碳可以充分转化为一氧化碳作为原料气被利用，由于不存在发酵尾气中二氧化碳的排放或一氧化碳的额外引入，加上生物发酵装置-高温还原装置-冷却装置-除尘装置-加压装置-生物发酵装置的循环，含未充分反应的一氧化碳的发酵尾气可以转化为富含一氧化碳的原料气而被生物发酵装置再次利用，最大程度减少发酵尾气中二氧化碳的排放和提高发酵尾气中一氧化碳的利用；采用高温还原装置将发酵尾气中的二氧化碳与焦化废弃物反应，通过二氧化碳与焦化废弃物中的焦炭在高温条件下发生氧化还原反应得到一氧化碳，从而增加发酵尾气中一氧化碳含量，为生物发酵装置提供富含一氧化碳的烟气；利用冷却换热装置对生成的高温烟气进行冷却处理，再利用除尘装置对富含一氧化碳的烟气进行净化处理，最后通过加压装置将富含一氧化碳的烟气进行加压，得到符合生物发酵装置利用标准的富含一氧化碳的原料气，从而实现发酵尾气的循环利用。该系统对发酵尾气的循环利用和转换处理，与现有的以一氧化碳气体进行生物发酵制备乙醇所得到的发酵尾气的处理方式相比都得到了明显提高，适用于规模化以一氧化碳气体进行生物发酵制备乙醇的发酵尾气的循环利用和转换处理。
附图说明
22.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。
23.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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本技术实施例提供的一种发酵尾气循环利用系统的总体结构示意图；
25.图2为本技术实施例提供的一种发酵尾气循环利用系统的结构示意图。
具体实施方式
26.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人
员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
27.如图1所示，在本技术的一个实施例中，所述系统包括高温还原装置1、冷却装置2、除尘装置3、加压装置4和生物发酵装置5；
28.所述高温还原装置1的出气端连接所述冷却装置2的进气端，所述冷却装置2的出气端连接所述除尘装置3的进气端，所述除尘装置3的出气端连接所述加压装置4的进气端；所述加压装置4的出气端连接生物发酵装置5的进气端，所述生物发酵装置5的出气端连接所述高温还原装置1。
29.如图1-2所示，在本技术的一个实施例中，所述高温还原装置1的进气端设有预热装置6；所述预热装置6的进气端连接所述冷却装置2的出气端。
30.在本技术的一个实施例中，所述预热装置6包括预热器61和增压泵62；所述增压泵62的进气端连接所述冷却装置2的出气端，所述增压泵62的出气端连接所述预热器61的进气端；所述预热器61设置在所述高温还原装置1的进气端，用以实现冷却装置2交换出的热量预热高温还原装置1的进气端内的发酵尾气。
31.通过包括预热器61和增压泵62的预热装置6，将冷却装置2进行的换热过程中产生的热量，通过增压泵62加压后转入预热器61中，而预热器61设置在高温还原装置1的进气端，从而将换热过程中的热量对进入高温还原装置1的发酵尾气进行预热，使发酵尾气能够在高温还原装置1中充分与焦化废弃物中的焦丁、焦粉和焦沫反应，将二氧化碳转化为一氧化碳，实现能源的资源化利用。
32.如图1-2所示，在本技术的一个实施例中，所述高温还原装置1包括高温回转还原炉11和输气管12；所述高温回转还原炉11通过所述输气管12连接所述冷却装置2的进气端。
33.在本技术的一个实施例中，所述高温回转还原炉11上设有还原剂加热罐13；所述还原剂加热罐13的出料口连接所述高温回转还原炉11的进料口。
34.通过包括高温回转还原炉11、输气管12和还原剂加热罐13的高温还原装置1，利用高温回转还原炉11在1000-1300℃高温下将发酵尾气中含有的体积分数40-50％的二氧化碳转化为一氧化碳，使发酵尾气中的一氧化碳体积分数达到40％以上，形成富含一氧化碳的烟气，再通过输气管12将烟气输送到冷却装置2中进行冷却，而还原剂加热装置13则将焦化废弃物中的焦丁、焦粉和焦沫转为炙热的焦粉，从而使发酵尾气充分与还原剂焦粉反应，将发酵尾气中的二氧化碳还原成一氧化碳，从而实现发酵尾气的转化。
35.如图1-2所示，在本技术的一个实施例中，所述冷却装置2包括降温管21和烟气冷却器22；
36.所述降温管21的进气端和所述高温回转还原炉11的出气端连接，所述降温管21的出气端连接所述烟气冷却器22的进气端，所述烟气冷却器22的出气端连接所述除尘装置3的进气端。
37.在本技术的一个实施例中，所述冷却装置2还包括蒸汽排气管23，
38.所述蒸汽排气管23设置在所述烟气冷却器22的出气端，用以实现烟气冷却器22换热后的水蒸气的排出。
39.通过包括降温管21、烟气冷却器22和蒸汽排气管23的冷却装置2，利用降温管21先行对高温还原装置1产生的富含一氧化碳的烟气进行转运过程的初步冷却，再通过烟气冷却器22对富含一氧化碳的烟气进一步冷却，使经过高温还原装置1处理的高温发酵尾气冷
却到200℃以下，实现富含一氧化碳的烟气的冷却，再通过蒸汽排气管23与预热装置6的联动，当需要进行预热时，将冷却装置2转换的热量转移到预热装置6中进行发酵尾气的预热，当不需要进行预热时，可以将换热产生的蒸汽直接通过蒸汽排气管23排出到其他工业体系中被利用，实现冷却装置2换热的多用途利用。
40.如图1-2所示，在本技术的一个实施例中，所述除尘装置3包括重力除尘器31和布袋除尘器32；
41.所述重力除尘器31的进气端连接所述冷却装置2的出气端，所述重力除尘器31的出气端连接所述布袋除尘器32的进气端，所述布袋除尘器32的出气端连接所述加压装置4的进气端。
42.通过包括重力除尘器31和布袋除尘器32的除尘装置3，先利用重力除尘器31将富含一氧化碳的烟气中较大粒径的颗粒物去除，再通过布袋除尘器32将富含一氧化碳气的烟气中较小粒径的颗粒物去除，从而将富含一氧化碳的烟气中含尘量控制在20mg/m3以内，将富含一氧化碳的烟气转化为可以被生物发酵装置6利用的原料气，实现发酵尾气的循环利用。
43.如图1-2所示，在本技术的一个实施例中，所述加压装置4包括气体压缩机41和输送泵42；所述气体压缩机41的进气端连接所述除尘装置3的出气端，所述气体压缩机41的出气端连接所述输送泵42的进气端，所述输送泵42的出气端连接所述生物发酵装置5的进气端。
44.通过包括气体压缩机41和输送泵42的加压装置4，利用加压装置4的气体压缩机41对经过除尘装置3处理的富含一氧化碳的原料气进行加压，使富含一氧化碳烟气的压力达到0.5mpa以上，以符合生物发酵制乙醇中对原料气的要求，从而实现发酵尾气的循环利用。
45.如图1-2所示，在本技术的一个实施例中，所述生物发酵装置5包括生物发酵罐51和发酵排气管52；所述生物发酵罐51的进气端连接所述加压装置4的出气端，所述生物发酵罐51的出气端连接所述发酵排气管52的进气端，所述发酵排气管52的出气端连接所述高温还原装置1的进气端。
46.通过包括生物发酵罐51和发酵排气管52的生物发酵装置5，利用生物发酵罐51将处理后的原料气发酵产乙醇的同时，产生新的发酵尾气，新的发酵尾气经过发酵排气管52送入高温还原装置1，从而实现发酵尾气的循环利用。
47.本技术实施例提供的一种发酵尾气，循环利用系统，实现发酵尾气的有效利用，与现有技术中以一氧化碳气体生物发酵制备乙醇的发酵尾气中含有的未进行反应的一氧化碳氧化成二氧化碳后直接排放相比，发酵尾气可以充分转化为原料气被利用，由于不存在发酵尾气中二氧化碳的排放或一氧化碳的额外引入，加上生物发酵装置5-高温还原装置1-冷却装置2-除尘装置3-加压装置4-生物发酵装置5的循环，含未充分反应的一氧化碳的发酵尾气可以转化为富含一氧化碳的原料气而被生物发酵装置再次利用，最大程度减少发酵尾气中二氧化碳的排放和提高发酵尾气中一氧化碳的利用；采用高温还原装置1将发酵尾气中的二氧化碳与焦化废弃物反应，通过二氧化碳与焦化废弃物中的焦炭在高温条件下发生氧化还原反应得到一氧化碳，从而增加发酵尾气中一氧化碳含量，为生物发酵装置5提供富含一氧化碳的烟气；利用冷却装置2对生成的富含一氧化碳的烟气进行冷却处理，再利用除尘装置3对富含一氧化碳的烟气进行净化处理，最后通过加压装置4将富含一氧化碳的烟
气进行加压，得到符合生物发酵装置5利用标准的富含一氧化碳的原料气，从而实现发酵尾气的循环利用。该系统对发酵尾气的循环利用和转换处理，与现有的以一氧化碳气体进行生物发酵制备乙醇所得到的发酵尾气的处理方式相比都得到了明显提高，适用于规模化以一氧化碳气体进行生物发酵制备乙醇的发酵尾气的循环利用和转换处理。
48.需要说明的是，在本技术中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而目，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
49.以上所述仅是本实用新型的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的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申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。