一种控制干式厌氧发酵罐温度的装置及方法

技术领域

本发明涉及有机物发酵技术领域，具体为一种控制干式厌氧发酵罐温度的装置及方法。

背景技术

有机固废包括农业废弃物(禽畜粪便、秸秆、烂蔬果)、餐厨余垃圾、市政污泥等，可通过厌氧发酵产生生物天然气和有机肥。有机固废资源化产业既能解决环境污染问题，又可产生生物天然气，兼具能源特性。因此该产业近年来持续加快发展，是国家重点扶持的行业之一。传统有机固废发酵技术以湿式发酵工艺为主，但经多年发展证明湿式发酵工艺由于产生大量沼液无法处理，产生二次污染，且有机肥产量少，经济性不佳，未能有效推广。

高含固干式发酵工艺逐渐成为技术和行业发展主流趋势。但目前国内外对高含固多物料的理论研究尚不完善，高粘度物料的输送、混合方案缺失，干式发酵罐依靠进口，设备成本高。在此背景下，研究干式厌氧发酵罐成为国内干式发酵工艺的突破口之一。

发酵罐为厌氧微生物提供贫氧、恒定适宜的温度环境，保证物料高效发酵反应，产生甲烷等可燃性气体，从而实现对有机废物的资源化利用。适宜的温度对厌氧微生物非常重要，温度过高或过低均会对产气效率造成影响。为使物料发酵达到最佳效率，控制干式厌氧发酵罐温度就显得非常重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种控制干式厌氧发酵罐温度的装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种控制干式厌氧发酵罐温度的装置，包括热水锅炉、过滤器、水泵、分水器、集水器、发酵罐、电动调节阀、测温仪器，所述热水锅炉与发酵罐之间设置有进水管道和回水管道；所述进水管道上依次串联有过滤器、水泵、分水器，其中过滤器设置在靠近热水锅炉的一侧，在所述回水管道上设置有集水器；所述进水管道和回水管道之间通过旁通管道相连，在旁通管道上设置有电动调节阀；所述回水管道上设置有测温仪器。

优选的，所述旁通管道的一端连接在分水器、发酵罐之间的进水管道上，另一端连接在集水器、发酵罐之间的回水管道上。

优选的，所述进水管道、回水管道的两端均设置有第一阀门、第二阀门，其中第一阀门设置在靠近热水锅炉的一端，第二阀门设置在靠近发酵罐的一端。

优选的，所述进水管道、回水管道上均设置有温度计、压力表，且温度计、压力表均设置在旁通管道接口与发酵罐之间的管道上。

优选的，本发明还提供了一种控制干式厌氧发酵罐温度的方法，基于上述的一种控制干式厌氧发酵罐温度的装置实现，包括如下步骤：

步骤一、通过控制室对热水锅炉的出水温度、回水温度进行设定，同时设置第一控制温度区间、第二控制温度区间、第三控制温度区间；

步骤二、当发酵罐出口回水温度处于第一控制温度区间时，温度信号上传至控制室，控制室通过自动控制旁通管道上的电动调节阀，将电动调节阀关闭，热水全部通至发酵罐；

步骤三、当发酵罐出口回水温度处于第二控制温度区间时，温度信号上传控制室，控制室通过自动旁通管道上的电动调节阀，将电动调节阀开度调整至一半，热水部分通至发酵罐，部分通过旁通管道回流至热水锅炉；

步骤四、当发酵罐出口回水温度处于第三控制温度区间时，温度信号上传控制室，控制室通过自动旁通管道上的电动调节阀，将电动调节阀开度调整至全开，热水全部通过旁通管道回流至热水锅炉；

步骤五、热水锅炉回水温度升高，直至热水锅炉负荷降档运行；一段时间后，发酵罐温度开始下降，热水锅炉负荷升高，重复进行上述过程。

优选的，所述步骤一中，通过控制室将热水锅炉的出水温度设置为60℃，回水温度设置为50℃，第一控制温度区间为50℃～54℃，第二控制温度区间为54℃～57℃，第三控制温度区间为57℃～60℃。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明与现有技术相比，投资少，锅炉安全性高，系统操作简单，适应干式厌氧发酵罐的温控条件；同时在避免锅炉频繁启停的情况下，将发酵罐内的温度控制在合理范围，使罐内物料发酵达到最佳效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图中标号：1、热水锅炉；2、过滤器；3、水泵；4、分水器；5、集水器；6、发酵罐；7、电动调节阀；8、测温仪器；9、温度计；10、压力表；11、第一阀门；12、第二阀门；13、进水管道；14、回水管道；15、旁通管道。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种控制干式厌氧发酵罐温度的装置，包括热水锅炉1、过滤器2、水泵3、分水器4、集水器5、发酵罐6、电动调节阀7、测温仪器8，所述热水锅炉1与发酵罐6之间设置有进水管道13和回水管道14；所述进水管道13上依次串联有过滤器2、水泵3、分水器4，其中过滤器2设置在靠近热水锅炉1的一侧，在所述回水管道14上设置有集水器5；所述进水管道13和回水管道14之间通过旁通管道15相连，在旁通管道15上设置有电动调节阀7；所述回水管道14上设置有测温仪器8。

进一步的，所述旁通管道15的一端连接在分水器4、发酵罐6之间的进水管道13上，另一端连接在集水器5、发酵罐6之间的回水管道14上。

进一步的，所述进水管道13、回水管道14的两端均设置有第一阀门11、第二阀门12，其中第一阀门11设置在靠近热水锅炉1的一端，第二阀门12设置在靠近发酵罐6的一端。

进一步的，所述进水管道13、回水管道14上均设置有温度计9、压力表10，且温度计9、压力表10均设置在旁通管道15接口与发酵罐6之间的管道上。

进一步的，本发明还公开了一种控制干式厌氧发酵罐温度的方法，基于上述的一种控制干式厌氧发酵罐温度的装置实现，包括如下步骤：

步骤一、通过控制室对热水锅炉1的出水温度、回水温度进行设定，同时设置第一控制温度区间、第二控制温度区间、第三控制温度区间；

步骤二、当发酵罐6出口回水温度处于第一控制温度区间时，温度信号上传至控制室，控制室通过自动控制旁通管道15上的电动调节阀7，将电动调节阀7关闭，热水全部通至发酵罐6；

步骤三、当发酵罐6出口回水温度处于第二控制温度区间时，温度信号上传控制室，控制室通过自动旁通管道15上的电动调节阀7，将电动调节阀7开度调整至一半，热水部分通至发酵罐6，部分通过旁通管道15回流至热水锅炉1；

步骤四、当发酵罐6出口回水温度处于第三控制温度区间时，温度信号上传控制室，控制室通过自动旁通管道15上的电动调节阀7，将电动调节阀7开度调整至全开，热水全部通过旁通管道15回流至热水锅炉1；

步骤五、热水锅炉1回水温度升高，直至热水锅炉1负荷降档运行；一段时间后，发酵罐6温度开始下降，热水锅炉1负荷升高，重复进行上述过程。

进一步的，所述步骤一中，通过控制室将热水锅炉1的出水温度设置为60℃，回水温度设置为50℃，第一控制温度区间为50℃～54℃，第二控制温度区间为54℃～57℃，第三控制温度区间为57℃～60℃。

工作原理：下面结合实际的工作情况进行说明：

热水锅炉1的额定容量应满足发酵罐6投料时所需热量，此时热量需求最大。而发酵罐6进行正常发酵时所需热量小，热水锅炉1在低负荷下运行。发酵罐6内所需的温度宜控制在53～57℃，不宜过高或过低，热水锅炉1的温差不能太大。常用的承压锅炉供回水温差至少在12℃以上，而且承压锅炉属于特种设备，需要进行锅检。

综合以上干式厌氧发酵工艺的特点，从合理性，经济性考虑，热水锅炉1选用常压热水锅炉，热水锅炉1出水温度在60～65℃。发酵罐6投料时，由于发酵罐6与大气有敞开口，无法保温。热水锅炉1须满负荷运行，出水温度保持65℃，尽可能将热量输送至发酵罐6。

发酵罐6进行正常发酵时，整个热力系统保温良好，热水锅炉1在低负荷下运行，主要保证发酵罐6内温度。热水锅炉1的出水温度保持60℃，额定回水温度为50℃。

当发酵罐6出口回水温度为53℃时，温度信号上传至控制室，控制室通过自动控制旁通管道15上的电动调节阀7开度，将电动调节阀7关闭，热水全部通至发酵罐6。

当发酵罐6温度逐渐上升，出口回水温度为55℃时，温度信号上传控制室，此时自动控制旁通管道15上的电动调节阀7开度至一半左右，热水部分通至发酵罐6，部分通过旁通管道15回流至热水锅炉1。

当发酵罐6温度继续升高，出口回水温度为57℃时，温度信号上传控制室，此时自动控制电动调节阀7全开，由于旁通管道15阻力远小于发酵罐6的管路，热水大部分都通过旁通管道15回流至热水锅炉1，少部分通至发酵罐6。

热水锅炉1回水温度升高，直至热水锅炉1负荷降档运行。一段时间后，发酵罐6温度开始下降，热水锅炉1负荷升高，重复进行上述过程。

采用一台常压的热水锅炉1作为干式厌氧工程的热源，投资少，相比承压锅炉安全性更高，避免每年锅检。采用在回水管道14上安装测温仪器8，通过温度控制旁通管道15上电动调节阀7开度，使热水锅炉1的热水根据发酵罐6内温度进行调配，即可避免热水锅炉1频繁启停，又可控制发酵罐6内温度。将水泵3设在进水管道13上，可确保电动调节阀7前具有可靠的水压，增强可调性。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。