一种发酵尾气回收装置的制作方法

本发明涉及一种发酵设备技术领域，尤其涉及一种发酵尾气回收装置。

背景技术：

发酵处理通常是将原料与发酵菌体混合后置于发酵罐中进行，发酵过程中会有泡沫生成，含大量的发酵液的泡沫随发酵尾气进入到排气系统中，造成发酵液的浪费，减少产量，生产成本大，而且会造成染菌的机率增加，给生产带来很大的影响。为减少这种影响，通常将旋风分离器与发酵罐连接，发酵尾气经旋风分离器气液分离后才进入排气系统，旋风分离器回收的发酵液回流至发酵罐。现有的旋风分离器一般从侧边进气，上端排气，气液分离行程短使得分离效果差，发酵液回收率低，造成生产成本高。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种发酵尾气回收装置，实现消泡及回收发酵尾气中的发酵液的功能，降低生产成本。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种发酵尾气回收装置，包括发酵罐、旋风分离器、回液管、第一排气管、液位检测器和控制器，所述回液管设置在发酵罐内，其一端贯穿发酵罐顶部向外延伸，所述旋风分离器包括分离筒、第二排气管、碰撞板和回流板，所述分离筒顶部通过第一排气管与发酵罐顶部连接，所述第二排气管设置在分离筒内，第二排气管下端与分离筒筒壁连接并贯穿筒壁延伸到外部，所述碰撞板倾斜设置在分离筒内，并位于第二排气管顶端上方，所述回流板为锥管结构，且为朝碰撞板方向向上收缩，回流板与第二排气管外壁连接，分离筒底部与回液管连接，所述回液管具有阀门，所述液位检测器设置在分离筒内底部，所述控制器与液位检测器以及阀门电连接。

其中，所述碰撞板与分离筒内壁之间具有两个月牙形空隙。

其中，所述碰撞板板面与水平面的夹角为18°～25°。

其中，所述回流板的锥角为100°～120°。

其中，所述分离筒内底部设有第一温度检测器和第一换热器，所述控制器分别与第一温度检测器和第一换热器电连接。

其中，所述发酵罐包括罐体、第一驱动电机、转轴、消泡桨、搅拌桨、供气分布器、第二换热器和第二温度检测器，所述转轴与罐体转动连接，所述第一驱动电机与转轴连接，所述消泡桨与搅拌桨均设置在罐体内并与转轴连接，且消泡桨位于搅拌桨上方，所述供气分布器设置在罐体内底部，所述第二换热器及第二温度检测器设置在罐体内，所述控制器分别与第二换热器、第二温度检测器以及第一驱动电机电连接。

其中，所述消泡桨包括内环圈和叶片，所述内环圈与转轴固定连接，若干倾斜的叶片一端与内环圈连接，所述叶片具有朝向下的消泡针。

其中，所述供气分布器包括内环管、外环管和通气管，所述通气管一端贯穿罐体周壁并延伸至罐体外，所述通气管另一端与内环管连接，通气管中部与外环管连接，内环管与外环管均具有朝向下的喷嘴。

其中，还包括升降装置，所述升降装置包括活动板、定位板、第二驱动电机、底座、螺杆、滑杆和蜗杆，所述分离筒包括上筒和下筒，所述上筒与下筒滑动连接，所述第二排气管包括上管和下管，所述上管与下管滑动连接，所述上筒与上管连接，所述活动板与上筒外壁固定连接，所述定位板与下筒外壁固定连接，所述底座固定在定位板上，底座内转动连接有蜗轮，蜗杆与第二驱动电机连接，蜗轮与蜗杆啮合，所述螺杆套设于蜗轮内，并与蜗轮螺纹连接，螺杆的顶端与活动板固定连接，所述滑杆一端与定位板滑动连接，另一端与活动板固定连接，所述控制器与第二驱动电机电连接。

其中，所述上筒靠近下筒的周壁上设置有第一密封环，所述下管靠近上管的周壁上设置有第二密封环。

实施本发明的有益效果在于：(1)发酵过程中产生的泡沫随气体排放到分离筒内，分离筒内设置有倾斜的碰撞板及回流板，使得气体螺旋往下流动以及与回流板碰撞后气体螺旋往上流动，实现尾气气液分离的功能，液滴受离心力的作用甩到分离筒内壁并沿内壁往下汇聚，最后从回液管回流至发酵罐，实现发酵液回收的功能；(2)排气口设置在发酵罐的罐体顶部，提高罐体的装料系数，增大单次发酵的产值；(3)通过升降装置可调节分离筒的容积，从而能够根据发酵中泡沫的产生量来调节气体的运动行程，使得气体能够充分地进行气液分离。

附图说明

图1为本发明提出的一种发酵尾气回收装置的主视剖视图；

图2为本发明提出的一种发酵尾气回收装置中发酵罐的主视剖视图；

图3为本发明提出的一种发酵尾气回收装置中消泡桨的俯视图；

图4为本发明提出的一种发酵尾气回收装置中消泡桨的主视图；

图5为本发明提出的一种发酵尾气回收装置中供气分布器的仰视图；

图6为本发明提出的一种发酵尾气回收装置中发酵罐与旋风分离器的连接示意图；

图7为本发明提出的一种发酵尾气回收装置中旋风分离器的主视剖视图；

图8为图7的ⅰ处放大图；

图9为本发明提出的一种发酵尾气回收装置中发酵尾气流向示意图；

图10为本发明提出的一种发酵尾气回收装置中旋风分离器的容积增大后的主视剖视图；

图11为图10的a-a视图；

图12为图10的b-b视图；

图13为图10的ⅱ处放大图；

图14为图10的ⅲ处放大图。

图中：1、发酵罐；11、排气口；12、罐体；13、第一驱动电机；14、转轴；15、消泡桨；151、内环圈；152、叶片；153、消泡针；16、搅拌桨；17、供气分布器；171、内环管；172、外环管；173、通气管；174、喷嘴；18、第二换热器；19、第二温度检测器；2、旋风分离器；21、分离筒；211、上筒；212、下筒；213、进气口；214、空隙；22、第二排气管；221、上管；222、下管；23、碰撞板；24、回流板；25、排液口；26、第一温度检测器；27、第一换热器；28、；3、回液管；31、阀门；4、第一排气管；5、液位检测器；6、升降装置；61、活动板；62、定位板；63、第二驱动电机；64、底座；65、螺杆；66、滑杆；67、蜗轮；68、蜗杆；7、第一密封环；8、第二密封环。

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。

参照图1-14，本发明一种发酵尾气回收装置，它包括发酵罐1、旋风分离器2、回液管3、第一排气管4、液位检测器5和控制器，所述发酵罐1顶部具有排气口11，所述回液管3设置在发酵罐1内，其一端贯穿发酵罐1顶部顶部向外延伸，所述旋风分离器2包括分离筒21、第二排气管22、碰撞板23和回流板24，所述分离筒21竖直放置，分离筒21顶部具有进气口213，进气口213通过第一排气管4与排气口11连接，所述第二排气管22设置在分离筒21内，第二排气管22下端与分离筒21筒壁连接并贯穿筒壁延伸到外部，所述碰撞板23倾斜设置在分离筒21内，并位于第二排气管22顶端上方，具体地，参见图12，所述碰撞板23为椭圆形板，其长轴长度与分离筒21内壁的直径相同，碰撞板23与分离筒21内壁接触的地方采用焊接连接，此外，所述碰撞板23也可为圆形板，其直径与分离筒21内壁的直径相同。倾斜设置的碰撞板23与分离筒21内壁之间留有用于气体往下流动的月牙形空隙214，所述回流板24为锥管结构，且为朝碰撞板23方向向上收缩，回流板24与第二排气管22外壁连接，具体地，第二排气管22为一直管段和一弯管段，分离筒21的轴心线与第二排气管22直管段的轴心线和回流板24的轴心线同轴，分离筒21底部具有排液口25，排液口25与回液管3连接，所述回液管3具有阀门31，所述液位检测器5设置在分离筒21内底部，具体地，参见图8，所述液位检测器5采用浮球液位变送器，用于监控分离筒21内底部发酵液的液位高度，所述控制器与液位检测器5以及阀门31电连接。参见图9，原料及发酵菌体在发酵罐1内发酵的过程中不断有泡沫生成，由于发酵罐1的容积是固定的，故泡沫会随发酵尾气一起从第一排气管4进入到分离筒21内，尾气与碰撞板4碰撞后，泡沫破裂形成小液滴，高速流动的尾气携带小液滴经空隙213往下流动，空隙213的形状为月牙形，且两个空隙的水平位置高度不一致，由于地球自转使得北半球的风向往右侧偏转，当尾气经过空隙213时，尾气往低压处流动并在地球偏转力的作用下，使得尾气沿分离筒21内壁螺旋往下流动，小液滴在离心力的作用下甩到分离筒21内壁上，并沿内壁往下流；尾气与回流板23碰撞后沿回流板24外壁往上流动，并沿第二排气管22外壁旋转往上流，小液滴在离心力的作用下甩到分离筒21内壁，并沿内壁往下流，最后气液分离后的尾气从第二排气管22排出，小液滴则汇聚在分离筒21内底部，控制器预设一个高度区间，若液位检测器5的检测值高于区间范围，则控制器控制阀门5打开，发酵液沿排液管5回流至发酵罐；直至液位检测器5的检测值低于高度区间，控制器控制阀门5关闭。通过控制器接收液位检测器5的信号来控制阀门31的打开或关闭，可避免发酵罐的尾气从回液管3排放到分离筒21内，影响尾气的气液分离效果。

优选地，参见图7、9，所述碰撞板23板面与水平面的夹角为20°，使得碰撞板23与分离筒21内壁之间形成两个水平高度不同的空隙214，气体经过空隙214形成旋流，并沿分离筒1内壁逆时针螺旋往下流动，同时，液滴受离心力的作用甩到内壁上。

优选地，参见图7、9，所述回流板24的锥角为120°，逆时针转动的气体与回流板24碰撞后，使得气体沿回流板24外壁往上流动并沿排气管3外壁逆时针螺旋往上流动。

优选地，参见图8，所述分离筒21内底部设有第一温度检测器26和第一换热器27，所述控制器分别与第一温度检测器26和第一换热器27电连接。所述第一温度检测器26用于检测回收发酵液温度，并通过将信号发送给控制器；所述第一换热器27为沉浸式蛇管换热器，所述换热器中的管外接液体作为热源，以热传递的方式进行加温或冷却回收的发酵液，控制器控制第一换热器27的温度从而控制回收发酵液的温度，使得其内部的发酵菌种保持活性。

优选地，参见图2，所述发酵罐1包括罐体12、第一驱动电机13、转轴14、消泡桨15、搅拌桨16、供气分布器17、第二换热器18和第二温度检测器19，所述转轴14设置在罐体12内，并与罐体12转动连接，所述第一驱动电机13通过减速器与转轴14连接，所述消泡桨15与搅拌桨16均设置在罐体12内并与转轴14连接，且消泡桨15位于搅拌桨16上方，所述控制器与第一驱动电机13电连接，第一驱动电机13采用伺服驱动电机，控制器控制第一驱动电机13启动，第一驱动电机13驱动转轴14转动，从而驱动消泡桨15以及搅拌桨16转动，所述第二换热器18和第二温度检测器19设置在罐体12内，所述控制器分别与第二换热器18以及第二温度检测器19电连接，所述第二温度检测器19用于检测罐体12内的发酵液温度，并通过将信号发送给控制器；所述第二换热器18为沉浸式蛇管换热器，所述换热器中的管外接液体作为热源，以热传递的方式进行加温或冷却发酵液，控制器控制第二换热器18的温度从而控制发酵液的温度，以达到控制发酵环境温度的目的，保证发酵质量。

优选地，参见图3、4，所述消泡桨15包括内环圈151和叶片152，所述内环圈151与转轴14固定连接，3片倾斜的叶片152一端与内环圈151连接，所述叶片152具有朝向下的消泡针153。转轴14驱动消泡桨15转动，从而形成旋涡中心，迫使泡沫及尾气沿罐体12内壁到中心位置，并朝向上通过排气口11排气，同时，转动的叶片152带动消泡针153一起转动，消泡针153刺破大型的泡沫形成小液滴，小液滴随尾气一起排放至第一排气管4或掉落回罐体12内，起到消泡的作用。

优选地，参见图5，所述供气分布器17包括内环管171、外环管172和通气管173，所述通气管173一端贯穿罐体12周壁并延伸至罐体12外，所述通气管173另一端与内环管171连接，通气管173中部与外环管172连接，内环管171与外环管172均具有朝向下的喷嘴174。供气分布器17用于提供发酵菌种在发酵过程中所需的氧气，设置有内环管171和外环管172实现氧气供气均匀的功能。

优选地，参见图7、10、11、13，还包括升降装置6，所述升降装置6包括活动板61、定位板62、第二驱动电机63、底座64、螺杆65、滑杆66和蜗杆68，所述分离筒21包括上筒211和下筒212，所述上筒211与下筒212滑动连接，所述第二排气管22包括上管221和下管222，所述上管221与下管222滑动连接，所述上筒211与碰撞板23连接，碰撞板23与上管221通过支撑条连接，所述活动板61与上筒211外壁固定连接，所述定位板62与下筒212外壁固定连接，所述底座64固定在定位板62上，底座64内转动连接有蜗轮67，蜗杆68与第二驱动电机63连接，蜗轮67与蜗杆68啮合，所述螺杆65套设于蜗轮67内，并与蜗轮67螺纹连接，螺杆65的顶端与活动板61固定连接，所述滑杆66一端与定位板62滑动连接，另一端与活动板61固定连接，滑杆66起导向的作用。具体地，所述第二驱动电机63为伺服驱动电机，所述控制器与第二驱动电机63电连接，控制器控制第二驱动电机63转动，第二驱动电机63驱动蜗杆68转动，蜗杆68和蜗轮67啮合使得蜗轮67转动，蜗轮67的内螺纹与螺杆65配合使得螺杆65作上升或下降运动，螺杆65带动活动板61作上升或下降运动，以达到增大或减少分离筒21的容积，从而实现增长或缩短气体的流动行程。在发酵初期，产生的泡沫少且尾气流速慢，控制器控制活动板61下降，分离筒21的容积减少(即气体的行程缩短)，使得气体能够顺利的螺旋往下流动以及与回流板24碰撞后螺旋往上流动，最后从第二排气管22排出；在发酵后期，产生的泡沫大且尾气流速快，控制器控制活动板61上升，分离筒21的容积增大(机气体的行程增长)，使得气体能够充分地螺旋往下流动或往上流动，实现根据发酵中泡沫的产生量来调节气体的运动行程，使得气体能够充分地进行气液分离。

优选地，参见图14，所述上筒211靠近下筒212的周壁上设置有第一密封环7，所述下管222靠近上管221的周壁上设置有第二密封环8。设置有第一密封环7以及第二密封环8，保证分离筒21的密封性，避免尾气外泄。

工作原理：将原料及发酵菌种放进罐体12进行发酵，氧气通过供气分布器进入罐体12内，控制器控制第一驱动电机13转动，第一驱动电机13驱动转轴14转动从而驱动消泡桨15及搅拌桨16转动，搅拌桨16搅拌发酵液使得氧气分布均匀，消泡桨15转动起到消泡的作用；在搅拌及发酵的过程中会产生泡沫，泡沫随发酵尾气经第一排气管4进入分离筒21内，尾气与倾斜的碰撞板23碰撞后反弹，泡沫破裂形成小液滴，小液滴随气体经碰撞板23与分离筒21内壁的两个月牙形空隙214螺旋往下流动，液滴受离心力的作用甩到内壁上；然后气体与回流板24碰撞后沿回流板24外壁流动至第二排气管22外壁，并沿第二排气管22外壁螺旋往上流动，液滴受离心力的作用甩到内壁上；最后，气流流动到顶部从的第二排气管22排出，回收的发酵液则沿分离筒21内壁往下汇聚，通过回液管3回流至发酵罐。在发酵初期，通过升降装置6驱动上筒211及上管221做下降运动，使得分离筒21的容积减少，以缩短气体的流动行程；在发酵后期，通过升降装置6驱动上筒211及上管221做上升运动，使得分离筒21的容积增大，以延长气体的流动行程。采用本发明，实现消泡及回收发酵尾气中的发酵液的功能，降低生产成本。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。