通風發酵罐尾氣能量透平回收方法
2023-07-17 00:18:26
專利名稱：通風發酵罐尾氣能量透平回收方法
技術領域：
本發明涉及一種通風發酵罐尾氣能量透平回收方法，特別針對需 氧生物發酵過程中的能量回收，屬於生化工程領域， 背景技術發酵企業在我國國民經濟中佔有十分重要的地位，同時，發酵企 業也是能源消耗大戶。發酵是一種能耗多的過程，特別是好氧發酵。 它既要使用大量的蒸汽用於設備和培養基的滅菌，又要消耗大量電源 用於通氣、攪拌和製冷。所以發酵企業節能降耗具有重要的意義。絕大多數工業發酵罐是需氧的純種發酵，因此，所用的培養基、 各種設備和附件以及通入的空氣均須徹底滅菌，這是防止發酵過程染 菌、確保正常生產的關鍵。溼熱滅菌是直接用蒸汽滅菌。由於有經濟 和快速等特點，被廣泛應用於工業生產。溼熱滅菌後的氣體擁有很高 的溫度和壓力，這些氣體排放到空氣中造成能量的流失，還會破壞生 態環境。溶解氧是需氧發酵的必備條件。氧是微生物體內的一系列細胞色 素氧化酶催化產生反應的最終電子受體，也是合成某些代謝產物的基 質。細胞要維持正常生長，菌體的呼吸、繁殖都需要氧故需氧生物 反應需一定的溶氧量。氧是難溶氣體，提高罐壓即提高風壓，可使相
應的飽和溶氧增大，從而使溶氧速率提高。在大多數的發酵，罐頂壓強取O. 05-0. 12MP之間。由於發酵罐的通風量很大，在一定的壓力下 進行排放對外部空間造成很大的噪音。現行的方案都是在尾氣加消音 設施減小噪音。由於排放的尾氣具有一定的壓力和溫度，這就造成了 尾氣壓力能和熱能的白白流失。
發明內容
本發明的目的在於提供一種通風發酵罐尾氣能量透平回收方法， 利用透平膨脹機把壓力能和熱能轉化為機械能，為轉動機械提供動力 代替原動機而節省電力或者驅動發電裝置進行發電，達到節能降耗的 目的，通過透平膨脹機出來的低溫、低壓氣體排放，減少了溫度和噪 音對外界環境的影響，可以為發酵企業帶來可觀的經濟效益和社會效 益。
本發明的技術方案是這樣實現的通風發酵罐尾氣能量透平回收 方法，發酵罐中的尾氣通過旋風分離器進入排氣管路經消音器消音後 排放，通過電機帶動減速機對發酵罐進行攪拌；其特徵在於發酵罐 的排氣管路上並聯兩條迴路， 一條迴路上連接換熱器與透平膨脹機相 連，另一條迴路一端連接透平膨脹機一端連接消音器，透平膨脹機通 過連軸器與減速機相連。透平膨脹機與減速機之間可通過離合器與電 機相連。透平膨脹機通過連軸器與發電機相連。所述的換熱器與透平 膨脹機之間安裝有氣體噴射器；具體方法是將發酵罐尾氣通過閥門控制引入換熱器，尾氣的在換熱器中升溫後進入透平膨脹機直接做功或 經氣體噴射器再進入透平膨脹機，經過噴嘴噴射提高氣體的流速，壓
力能轉為速度能，噴嘴噴射時造成高速度低壓力區，把被引射的低壓 高溫氣體吸入此區，並隨同前者一起進入擴壓管降速升壓。升壓後的 氣體進入透平膨脹機做功，把熱能和壓力能轉化為機械能，輸出機械
能給減速機帶動發酵罐攪拌或是直接驅動發電機發電；透平膨脹機做
功後排出低溫、低壓氣體經閥門進入消音器排出。
本發明的積極效果是降低了氣體排放的壓力和溫度，回收了生產 中液體和氣體的餘熱，能源利用合理，控制系統簡潔，布置方便，節 能降耗效果好，設備成本低，投資少。
圖1為本發明的結構示意圖2為本發明的實施例結構示意圖3為本發明的一種實施例結構示意圖4為本發明的一種實施例結構示意圖5為本發明的一種實施例結構示意圖6為本發明的一種實施例結構示意圖7為本發明的一種實施例結構示意具體實施例方式
下面結構附圖和實施例對本發明做進一步的描述 實施例1:
如圖l所示發酵罐的排氣管路上並聯兩條迴路， 一條迴路上連 接換熱器與透平膨脹機相連，另一條迴路一端連接透平膨脹機一端連
接消音器，透平膨脹機通過連軸器與減速機相連。將發酵罐尾氣通過 閥門控制引入換熱器，尾氣在換熱器中升溫後進入透平膨脹機直接做 功，把熱能和壓力能轉化為機械能，輸出機械能給減速機帶動發酵罐 攪拌，透平膨脹機做功後排出低溫、低壓氣體經閥門進入消音器排出。 關閉閥門3，將經過旋風分離器的發酵罐尾氣引出，經過閥門2
進入換熱器，熱源經閥門7進入，由閥門8排出，而經過加熱的氣體 經過閥門6進入透平膨脹機做功，輸出的動力由輸出軸經聯軸器傳遞 給發酵罐的攪拌減速機，帶動發酵罐攪拌轉動。由透平膨脹機做功後 排出的低溫、低壓氣體經閥門5進入消音器排出。
實施例2:
如圖2所示發酵罐的排氣管路上並聯兩條迴路， 一條迴路上連
接換熱器與透平膨脹機相連，另一條迴路一端連接透平膨脹機一端連 接消音器，透平膨脹機通過連軸器與減速機相連。透平膨脹機與減速 機之間可通過離合器與電機相連。發酵罐尾氣通過閥門控制引入換熱 器，尾氣的在換熱器中升溫後進入透平膨脹機直接做功，壓力能轉化
為機械能，輸出機械能給電機帶動減速機使發酵罐進行攪拌；透平膨 脹機做功後排出低溫、低壓氣體經閥門進入消音器排出。
實施例3:
如圖3所示發酵罐的排氣管路上並聯兩條迴路， 一條迴路上連
接換熱器與透平膨脹機相連，另一條迴路一端連接透平膨脹機一端連 接消音器，透平膨脹機通過連軸器與發電機相連。發酵罐尾氣通過閥 門控制引入換熱器，尾氣的在換熱器中升溫後進入透平膨脹機直接做
功，把熱能和壓力能轉化為機械能，輸出機械能直接驅動發電機發電;
透平膨脹機做功後排出低溫、低壓氣體經閥門進入消音器排出。
實施例4:
如圖4所示發酵罐的排氣管路上並聯兩條迴路， 一條迴路上連 接換熱器與透平膨脹機相連，另一條迴路一端連接透平膨脹機一端連 接消音器，透平膨脹機通過連軸器與減速機相連。換熱器與透平膨脹 機之間安裝有氣體噴射器；將發酵罐尾氣通過閥門控制引入換熱器， 尾氣的在換熱器中升溫後經氣體噴射器再進入透平膨脹機，經過噴嘴 噴射提高氣體的流速，壓力能轉為速度能，噴嘴噴射時造成高速度低 壓力區，把被引射的低壓高溫氣體吸入此區，並隨同前者一起進入擴 壓管降速升壓。升壓後的氣體進入透平膨脹機做功，把熱能和壓力能 轉化為機械能，輸出機械能給減速機帶動發酵罐攪拌；透平膨脹機做 功後排出低溫、低壓氣體經閥門進入消音器排出。
實施例5:
如圖5所示發酵罐的排氣管路上並聯兩條迴路， 一條迴路上連 接換熱器與透平膨脹機相連，另一條迴路一端連接透平膨脹機一端連 接消音器，透平膨脹機與減速機之間可通過離合器與電機相連。換熱 器與透平膨脹機之間安裝有氣體噴射器；將發酵罐尾氣通過閥門控制 引入換熱器，尾氣的在換熱器中升溫後經氣體噴射器再進入透平膨脹 機，經過噴嘴噴射提高氣體的流速，壓力能轉為速度能，噴嘴噴射時 造成高速度低壓力區，把被引射的低壓高溫氣體吸入此區，並隨同前 者一起進入擴壓管降速升壓。升壓後的氣體進入透平膨脹機做功，把
熱能和壓力能轉化為機械能，輸出機械能給電機帶動減速機給發酵罐 攪拌；透平膨脹機做功後排出低溫、低壓氣體經閥門進入消音器排出。 實施例6:
如圖6所示發酵罐的排氣管路上並聯兩條迴路， 一條迴路上連 接換熱器與透平膨脹機相連，另一條迴路一端連接透平膨脹機一端連 接消音器，透平膨脹機通過連軸器與發電機相連。所述的換熱器與透 平膨脹機之間安裝有氣體噴射器；將發酵罐尾氣通過閥門控制引入換
熱器，尾氣的在換熱器中升溫後進入透平膨脹機直接做功或經氣體噴 射器再進入透平膨脹機，經過噴嘴噴射提高氣體的流速，壓力能轉為 速度能，噴嘴噴射時造成高速度低壓力區，把被引射的低壓高溫氣體 吸入此區，並隨同前者一起進入擴壓管降速升壓。升壓後的氣體進入 透平膨脹機做功，把熱能和壓力能轉化為機械能，輸出機械能直接驅
動發電機發電；透平膨脹機做功後排出低溫、低壓氣體經閥門進入消 音器排出。
實施例7:
如圖7所示釆用兩套發酵罐時，排氣管路上並聯兩條迴路，一
條迴路上連接兩套換熱器與透平膨脹機相連，另一條迴路一端分別連 接透平膨脹機一端分別連接消音器，電機帶動減速機工作，透平膨脹 機通過連軸器與發電機相連。所述的兩套換熱器與透平膨脹機之間分
別安裝有氣體噴射器；將發酵罐尾氣通過閥門控制引入兩套換熱器， 可以用閥門控制分別開啟，尾氣的在換熱器中升溫後進入透平膨脹機 直接做功或經氣體噴射器再進入透平膨脹機，經過噴嘴噴射提高氣體
的流速，壓力能轉為速度能，噴嘴噴射時造成高速度低壓力區，把被 引射的低壓高溫氣體吸入此區，並隨同前者一起進入擴壓管降速升 壓。升壓後的氣體進入透平膨脹機做功，把熱能和壓力能轉化為機械 能，輸出機械能給減速機帶動發酵罐攪拌或是直接驅動發電機發電-, 透平膨脹機做功後排出低溫、低壓氣體經閥門進入消音器排出。
權利要求
1、通風發酵罐尾氣能量透平回收方法，發酵罐中的尾氣通過旋風分離器進入排氣管路經消音器消音後排放，通過電機帶動減速機對發酵罐進行攪拌；其特徵在於發酵罐的排氣管路上並聯兩條迴路，一條迴路上連接換熱器與透平膨脹機相連，另一條迴路一端連接透平膨脹機一端連接消音器，透平膨脹機通過連軸器與減速機相連。
2、 通風發酵罐尾氣能量透平回收方法，其特徵在於具體步驟 是將發酵罐尾氣通過閥門控制引入換熱器，尾氣的在換熱器中升溫後 進入透平膨脹機直接做功或經氣體噴射器再進入透平膨脹機，經過噴 嘴噴射提高氣體的流速，壓力能轉為速度能，噴嘴噴射時造成高速度 低壓力區，把被引射的低壓高溫氣體吸入此區，並隨同前者一起進入擴壓管降速升壓；升壓後的氣體進入透平膨脹機做功，把熱能和壓力能轉化為機械能，輸出機械能給減速機帶動發酵罐攪拌或是直接驅動發電機發電；透平膨脹機做功後排出低溫、低壓氣體經閥門進入消音 器排出。
3、 根據權利要求1所述的通風發酵罐尾氣能量透平回收方法， 其特徵在於所述的透平膨脹機與減速機之間可通過離合器與電機相 連。
4、 根據權利要求1所述的通風發酵罐尾氣能量透平回收方法， 其特徵在於所述的透平膨脹機通過連軸器與發電機相連。
5、 根據權利要求1所述的通風發酵罐尾氣能量透平回收方法， 其特徵在於所述的換熱器與透平膨脹機之間安裝有氣體噴射器。
6、根據權利要求1所述的通風發酵罐尾氣能量透平回收方法， 其特徵在於所述的透平膨脹機可以連接在兩臺以上的發酵罐尾氣管 路上。
全文摘要
本發明涉及一種通風發酵罐尾氣能量透平回收方法，發酵罐中的尾氣通過旋風分離器進入排氣管路經消音器消音後排放，通過電機帶動減速機對發酵罐進行攪拌；其特徵在於發酵罐的排氣管路上並聯兩條迴路，一條迴路上連接換熱器與透平膨脹機相連，另一條迴路一端連接透平膨脹機一端連接消音器，透平膨脹機通過連軸器與減速機相連。降低了氣體排放的壓力和溫度，回收了生產中液體和氣體的餘熱，能源利用合理，控制系統簡潔，布置方便，節能降耗效果好，設備成本低，投資少。
文檔編號C12M1/107GK101210222SQ20071030030
公開日2008年7月2日 申請日期2007年12月21日 優先權日2007年12月21日
發明者劉登輝, 王曼丹 申請人:王曼丹