[发明专利]生物发酵蒸汽尾气热能回收利用系统及方法

说明书

本发明涉及生物发酵技术领域，具体涉及一种生物发酵蒸汽尾气热能回收利用系统及方法。本发明利用透平压缩机对蒸汽尾气进行压缩，使蒸汽尾气升温、升压，经压缩的蒸汽尾气部分变为液体，然后将汽水混合状态的蒸汽尾气输送至换热器，利用换热器加热锅炉去离子水，汽水混合状态的蒸汽尾气经换热器换热后冷凝转化为液态作为下一批发酵投罐用水或进入污水处理池中进行处理。本发明在不影响发酵参数的基础上，对生物发酵蒸汽尾气的热能进行了充分的回收利用，达到节约能源的目的；冷凝水循环利用，节约了有限的水资源。本发明改变了生物发酵企业蒸汽尾气随意排放的现状，减少了生物发酵蒸汽尾气对环境的污染。

技术领域

本发明涉及生物发酵技术领域，具体涉及一种生物发酵蒸汽尾气热能回收利用系统及方法。

背景技术

生物发酵行业是我国工业结构中非常重要的组成部分，发酵产品涵盖工业用品、农业用品、农药、医药、以及军事、科研等等诸多的行业。发酵过程分有氧发酵和无氧发酵，但无论哪一种发酵过程，其第一部就是对发酵培养基进行高温灭菌。高温灭菌的目的就是通过提升发酵培养基的温度，将自然环境中存在于培养基中的各种杂菌高温杀死，以净化发酵环境。然后将特定的发酵种子接种到发酵罐中去，进行发酵，最终得到我们需要的发酵产品。工业发酵中利用的灭菌方法就是从发酵罐的底部等相关部位通入具有一定压力和温度（一般为压力3-4公斤、温度150-160℃）的饱和蒸汽或者微过热蒸汽，对发酵罐中的料液（培养基）加热，增压至121℃-125℃，1公斤/平方厘米以上。

为了说明问题，如图1所示：我们以现有技术中的行业通用发酵罐的灭菌过程为例来表述。

开始灭菌时，打开阀一a及阀二b，向发酵罐通入蒸汽,使料液培养基的温度逐步升高，当料液上面的温度达到100℃后，逐步关小阀二b 的开度，使罐内料液压力升高，同时温度随压力的升高也逐步升高，在整个升温的过程中，时刻调整阀一a和阀二b的开度，当罐内料液c处发酵液温度达到120-125℃，压力1Kg/cm²后，为了使料液彻底灭菌，必须使料液在罐中充分翻腾起来，这时就必须继续向发酵罐通入蒸汽，并且维持3-3.5小时。此时通入的蒸汽只是起到翻腾搅拌的作用，一部分直接穿过发酵液从阀门b处排入大气，一部分会变为二次蒸汽从阀二b处排入大气。通过阀二b的蒸汽压力为常压，温度100-125℃，直接排入大气中。这种排入大气中的蒸汽，其中蕴含大量的能量，造成了资源浪费，并且因为大部分蒸汽穿过了料液层，里面含有一定的气味，对环境造成污染。

下面分别从浪费的经济价值和消耗燃煤两方面计算所造成的浪费：

（1） 浪费蒸汽的经济价值：

以一个具有30台120立方发酵罐的发酵工厂为例。每天灭菌3罐，每月灭菌90罐。

每台发酵罐灭菌时，在蒸汽翻腾阶段共计3小时，蒸汽流量8吨/小时，

每年排入大气中的蒸汽量为：

24*3*360=25920吨

目前蒸汽的市场售价为160元/吨，那么每年排入大气中的蒸汽市场价值为：

25920*160=4147200元。

（2） 所排入大气中蒸汽的耗煤量计算：

目前国内发酵工厂一般都是自己建造锅炉，自己烧蒸汽用于生产，锅炉蒸发量通常在10-75吨左右，这种锅炉的效率属于中等效率，吨标煤的产生蒸汽量在6吨左右。那么，每年排入大气中的26280吨蒸汽需要消耗的燃煤量为：

25920/6=4320吨标煤

这些燃煤的燃烧将会产生相应的二氧化碳、二氧化硫、一氧化氮、二氧化氮、烟尘、PM2.5、PM10等等，对环境造成相应的污染。