一种臭气换热冷凝系统的制作方法

本实用新型属于污染治理技术领域，具体涉及一种有机废弃物发酵臭气换热冷凝系统。

背景技术：

在工农业生产、污水处理、垃圾处理和堆肥等过程中，会产生大量的臭气和有机废气，不但对周围环境造成污染，同时对人体健康和生态环境造成严重危害，臭气和有机废气的治理越来越受到人们的关注。

在有机废弃物发酵过程中，微生物通过代谢活动，把其中一部分有机物氧化成简单的无机物，为生物生命活动提供所需的能量，另一部分有机物转化为生物体所需的营养物质，形成新的细胞体，使微生物不断增殖，在此过程中，放出大量能量，除小部分为细胞质合成提供能量外，其余均以热量的形式放出，据文献介绍，在有机废弃物高温发酵阶段，微生物氧化分解有机废弃物平产生的热量约420 kJ/kg，这些热能随臭气排出，使臭气温度最高可达60~70℃，同时，由于物料堆体温度升高，导致物料水分蒸发速度加快，大量水分也随臭气排出。

矿质原料如煤炭、柴油等在燃烧过程中不可避免地产生烟尘等颗粒物、一氧化碳(CO)、二氧化硫(SO₂)和氮氧化物(NO_x)等有毒有害气体，同时，燃烧尾气也会带走大量热量，而这部分热量未经利用，造成热能的浪费，加剧对环境的污染。

治理臭气和有机废气的技术有很多，如吸收吸附、焚烧法、化学转化法、冷凝法及生物法等，但在这些方法中，最为经济有效的是生物除臭法，生物除臭法是一种无臭化、无害化的工艺方法，即利用具有除臭功能的微生物菌群转化废气中的硫化氢、还原硫化物等臭气物质，具有去除率高，运转费用低，操作管理简单，不产生二次污染等优点，但是，生物除臭法除臭效果依赖除臭微生物的活性，除臭进气温度过高或过低都会影响微生物的生长繁殖，进而降低除臭效果，当除臭进气温度高于40℃或低于15℃时，除臭微生物生长繁殖受到抑制；当除臭进气温度高于60℃时，除臭微生物大量死亡，丧失除臭效果。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：解决上述现有技术存在的问题，而提供一种臭气换热冷凝系统，满足生物除臭装置对于臭气温度控制在10℃~40℃的要求，避免温度过高或过低影响微生物的生长繁殖，降低除臭效果，本实用新型的系统及方法换热比表面积大，换热效率高，检测控制装置智能化程度高，新鲜空气经换热冷凝器加热后还可作为有机废弃物进行好氧发酵 的热源和其他热能负载的部分热能，本实用新型既节能，又环保，真正实现污染治理与能源循环利用和谐统一。

本实用新型采用的技术方案是：

一种臭气换热冷凝系统，包括换热冷凝器、温度传感器、生物除臭装置、检测控制装置、臭气收集管道和臭气排气管道，所述的换热冷凝器包括依次连接固定的上端盖、罐体、下端盖，上端盖的上端具有臭气进气法兰，臭气收集管道与臭气进气法兰连接固定；在罐体侧壁上，下部设有新鲜空气进气法兰，上部设有热空气排气法兰；热空气排气法兰通过热空气引风机及热空气管道连接热能负载；在罐体上部安装有上管板，下部安装下管板，上、下管板上均匀布置有若干孔，穿过上、下管板的对应孔之间用换热管连接，换热管两端分别固定在上、下管板上，使上、下管板、换热管外侧和罐体外壁之间形成一个密闭腔体，并通过新鲜空气进气法兰和热空气排气法兰与外界连通；在下管板上均匀固定多根拉杆，在罐体内的新鲜空气进气法兰和热空气排气法兰之间的空间内均匀布置有多块隔板，隔板固定在拉杆上；换热管内腔连通上、下端盖；下盖板底部设置有U形管；下端盖的侧壁上设有臭气排气法兰，臭气排气法兰与臭气排气管道连接固定，臭气排气管道连接引风机进气口，引风机排气口连接生物除臭装置；在臭气收集管道与引风机进气口之间还连接有旁通支路及旁通支路电磁阀；臭气收集管道末端安装有臭气进气电磁阀，在臭气排气口或臭气排气管道内安装有温度传感器，温度传感器的输出连接检测控制装置的信号输入端，而检测控制装置输出的控制信号连接臭气进气电磁阀或旁通支路电磁阀。

上述技术方案中，下端盖的的容积大于或等于上端盖的容积。

上述技术方案中，隔板为切边的圆形结构，隔板的直径等于罐体的内径，隔板沿轴线方向错落、均匀地分布于罐体内，隔板固定在拉杆上，使得新鲜空气走向为“Z”字型，以增加空气的路径，增大空气与换热管的接触面积。

上述技术方案中，所述的下端盖出水口位于下端盖的最低处，下端盖出水口连接U型管的进水口，U型管的最高液位低于臭气排气法兰的最低点。

上述技术方案中，所述的检测控制装置设定的换热冷凝器下端臭气排气口或臭气排气管道内的温度控制范围为10℃~40℃，当换热冷凝器下端臭气排气口或臭气排气管内的温度传感器检测到臭气温度大于40℃时，检测控制装置输出控制信号打开换热冷凝器上端盖上方的臭气进气电磁阀，关闭旁通支路电磁阀，使臭气经换热冷凝器冷却后再进入生物除臭装置；而当换热冷凝器下端臭气排气口或臭气排气管内的温度传感器检测到臭气温度小于10℃时，检测控制装置输出控制信号关闭换热冷凝器上端盖上方的臭气进气电磁阀，打开旁通支路电磁阀，使臭气不进入换热冷凝器降温；检测控制装置通过温度传感器检测换热冷凝器的臭气排气温度，检测控制装置输出控制信号控制换热冷凝器的臭气进气电磁阀或旁通支路电磁阀，使生物除臭装置在10℃~40℃温度区间工作，既保证除臭效果，又避免生物除臭装置中微生物的休眠和死亡。

有益效果：

本实用新型充分考虑有机废弃物发酵臭气热量高、湿度大的特点，创造性地设计一种换热冷凝器，换热冷凝器内均匀竖直排列中若干个换热管，换热管内含热臭气与管外的新鲜空气对流，通过换热管进行充分地热交换，该方式与传统换热方式相比，换热比表面积大，换热效率高，同时，新鲜空气经换热冷凝器加热成热空气，热空气可以作为有机废弃物的热源，对有机废弃物进行加热、供氧，缩短有机废弃物发酵升温时间，提高发酵效率。

由于有机废弃物发酵臭气湿度大，在经换热冷凝器降温的同时，也产生了大量大量冷凝水，这些冷凝水经换热管自然汇集到换热冷凝器的下端盖内，当冷凝水液位达到一定高度时，由于压差的作用，冷凝水随U型管自然外排至沟渠中，这种方式操作简单易行，同时利用冷凝水密封下端盖冷凝水排水口，防止冷凝后的臭气经下端盖冷凝水排水口排向大气造成二次污染。

当在冬季进行有机废弃物的好氧发酵，以及好氧发酵伊始，排出的臭气温度低时，无需换热冷凝，本实用新型创新设计，在换热冷凝器管路上设置旁通支路，当在冬季进行有机废弃物的好氧发酵，以及好氧发酵伊始，排出的臭气温度低时，低温臭气经过旁通支路进入生物除臭装置，以避免低温臭气经过换热冷凝器再次降温；而当在有机废弃物的好氧发酵的高温阶段，排出的臭气温度高、湿度大，此时关闭旁通支路，臭气通过换热冷凝器降温，使生物除臭滤塔内物料温度始终保持在限定的范围内，既保证除臭效果，又使生物除臭滤塔中的微生物不至于休眠和死亡。

本实用新型既节能，又环保，真正实现污染治理与能源循环利用的和谐统一。

附图说明：

图1为本实用新型原理示意图；

图2为换热冷凝器结构示意图；

图3 上端盖与罐体连接结构示意图；

图4 下端盖与罐体连接结构示意图；

图5为图4中I局部放大图。

附图标记说明：

201A—臭气进气电磁阀，202—换热冷凝器，203—热空气引风机，204—热能负载，205—引风机，206—生物除臭装置，207—温度传感器，208—检测控制装置，201B—旁通支路电磁阀，101—上端盖，102—上管板，103—换热管，104—隔板，105—拉杆，106—新鲜空气进气法兰，107—下端盖，108—臭气排气法兰，109—臭气进气法兰，110—热空气排气法兰，111—罐体，112—下管板，113—U型管。

具体实施方式：

参见图1、图2、图3和图4，本实用新型的一种臭气换热冷凝系统，包括换热冷凝器、温度传感器、生物除臭装置、检测控制装置、臭气收集管道和臭气排气管道，所述的换热冷凝器包括依次连接固定的上端盖、罐体、下端盖，上端盖的上端具有臭气进气法兰，臭气收集管道下端与臭气进气法兰连接固定，下端盖的下端具有臭气排气法兰，臭气排气法兰与臭气排气管道连接固定，臭气排气管连接引风机进气口，引风机排气口连接生物除臭装置；在臭气收集管道与引风机进气口之间还连接有旁通支路及旁通支路电磁阀；所述换热冷凝器的罐体侧壁下部设有新鲜空气进气法兰，换热冷凝器的罐体侧壁上部设有热空气排气法兰，热空气排气法兰通过热空气引风机及热空气管道连接热能负载；在换热冷凝器的罐体内安装空气换热器；臭气收集管道下部安装有臭气进气电磁阀，在换热冷凝器下端臭气排气口或臭气排气管道内安装有温度传感器，温度传感器的输出连接检测控制装置的信号输入端，而检测控制装置输出的控制信号连接至臭进气电磁阀或旁通支路电磁阀，所述换热冷凝器罐体内安装的空气换热器为列管式热交换器，具体结构为：在罐体内上部安装上管板，在罐体内下部安装下管板，上管板上和下管板上均匀布置很多气孔，上管板和下管板的对应气孔间用换热管连接，换热管内腔与臭气连通，换热管外侧空间与新鲜空气连通，在下管板上固定多根拉杆，在罐体内的新鲜空气进气和热空气排气之间的空间内均匀布置有多块切边的隔板，隔板的直径等于罐体的内径，隔板沿轴线方向错落地固定在拉杆上，所述的下端盖出水口连接U型管的进水口，U型管的排水口位置低于下端盖，所述的检测控制装置设定的换热冷凝器下端臭气排气口或臭气排气管道内的温度控制范围为10℃~40℃，当换热冷凝器下端臭气排气口或臭气排气管内的温度传感器检测到臭气温度大于40℃时，检测控制装置输出控制信号打开换热冷凝器上端盖上方的臭气进气电磁阀，关闭旁通支路电磁阀，使臭气经换热冷凝器冷却后再进入生物除臭装置；而当换热冷凝器下端臭气排气口或臭气排气管内的温度传感器检测到臭气温度小于10℃时，检测控制装置输出控制信号关闭换热冷凝器上端盖上方的臭气进气电磁阀，打开旁通支路电磁阀，使臭气不进入换热冷凝器降温；检测控制装置通过温度传感器检测换热冷凝器的臭气排气温度，检测控制装置输出控制信号控制换热冷凝器的臭气进气电磁阀或旁通支路电磁阀，使生物除臭装置在10℃~40℃温度区间工作，既保证除臭效果，又避免生物除臭装置中微生物的休眠和死亡。

一种臭气换热冷凝方法，包括：

（1）设计制造臭气换热冷凝器：臭气换热冷凝器包括依次连接固定的上端盖、罐体、下端盖；上端盖上端具有臭气进气法兰，臭气收集管道与臭气进气法兰连接固定，臭气收集管道下部安装有臭气进气电磁阀，下端盖底端具有臭气排气法兰，臭气排气法兰与臭气排气管道连接固定，换热冷凝器下端臭气排气口或臭气排气管道内安装有温度传感器，所述罐体内安装有空气换热器，在罐体侧壁上部设有热空气排气法兰，罐体侧壁下部设有新鲜空气进气法兰；

（2）连接臭气换热冷凝系统：换热冷凝器下端臭气排气口的温度传感器输出的模拟信号连接至检测控制装置输入端，检测控制装置输出的控制信号连接至臭气进气电磁阀或旁通支路电磁阀；臭气换热冷凝器下端连接的臭气排气管道与引风机进气口连接，引风机排气口连接生物除臭装置，在臭气收集管道与引风机进气口之间还连接有旁通支路及旁通支路电磁阀；罐体侧壁下部的新鲜空气进气法兰为新鲜冷空气入口，而罐体侧壁上部的热空气排气法兰通过热空气引风机及热空气管道连接热能负载；在换热冷凝器下端盖出水口连接U型排水管；

（3）检测控制装置控制开启换热冷凝器的进气管道上的臭气进气电磁阀，启动引风机，臭气经臭气收集管道引入换热冷凝器的换热管内，启动热能负载前端的引风机，新鲜空气经新鲜空气进气口进入换热冷凝器的换热管外周，换热管内含热臭气与管外的新鲜空气在换热冷凝器内形成对流，通过换热管管壁进行充分的热交换；

（4）臭气经换热冷凝器换热、冷却后经臭气排气口排出，再经引风机引至生物除臭装置内，臭气经生物除臭装置吸收、转化，达标后排放；另外，将经换热冷凝器加热的新鲜空气从热空气排气口排出，引入热能负载中，为热能负载提供新鲜的热空气；

（5）臭气经换热冷凝器降温后产生的冷凝水汇集在换热冷凝器的下端盖中，当下端盖中的冷凝水液位达到一定值时，由于压差作用，冷凝水自动从U型管排水口排至沟渠中；

（6）当换热冷凝器臭气排气口的温度传感器所检测的臭气温度大于40度时，检测控制装置输出控制信号打开换热冷凝器进气管道上的臭气进气电磁阀，关闭旁通支路电磁阀，使进入生物除臭滤装置的臭气在换热冷凝器内冷却；而当温度传感器所检测的臭气温度小于10度时，检测控制装置输出控制信号关闭换热冷凝器的臭气进气电磁阀，打开旁通支路电磁阀，使臭气不进入换热冷凝器内降温，使生物除臭装置在10°C至40°C温度区间工作，既保证除臭效果，又使生物除臭装置中的微生物不至于休眠和死亡。

下面结合附图，对本实用新型作进一步具体说明：

本实用新型所涉及的换热冷凝器结构示意图如图2所示，换热冷凝器从上到下依次由上端盖101、上管板102、罐体111、下管板112、下端盖107和U型管113构成，上管板102和下管板112上均匀布置很多气孔，上管板102和下管板112对应气孔间用换热管103连接，在下管板112上固定多根拉杆105，且在空气进、出口之间错落、均匀地布置有多块切边的 隔板104，隔板104固定在拉杆105上，隔板104的直径小于罐体111的内径，上端盖101上设置有臭气进气法兰109，下端盖107的上部设置有臭气排气法兰108，罐体111侧壁下部设置有冷空气进气法兰106，罐体111侧壁上部设置有热空气排气法兰110，U型管113的进水口固定在下端盖107的底部，U型管113的最高液位低于臭气排气法兰108的最低点。

本实用新型所涉及的臭气换热冷凝方法示意图如图1所示，一种臭气换热冷凝装置及方法主要包括换热冷凝器202、电磁阀201A和201B、引风机203和205、热能负载204、生物除臭装置206、温度传感器207、检测控制装置208、以及臭气输送管道等，换热冷凝器202的臭气进气法兰109连接臭气收集管道，臭气排气法兰108经排气管道连接引风机205的进气口，在臭气排气口安装有温度传感器207，引风机205的排气口经管道连接生物除臭装置206的进气口，在换热冷凝器202进气管道上设置有电磁阀201A，并设有旁通支路，臭气换热冷凝器202旁通支路设置有电磁阀201B，换热冷凝器202的热空气排气法兰110经管道连接引风机203的进气口，引风机203的排气口经管道连接热能负载204的进气口。

本实用新型的臭气换热冷凝方法中，所述步骤（3）—（6）结合附图具体描述如下：

（3）检测控制装置控制208开启臭气换热冷凝器的进气管道上的电磁阀201A，启动引风机205，臭气经臭气进气法兰109引入换热冷凝器202的换热管103内，启动热能负载204前段的引风机203，新鲜空气经新鲜空气进气法兰106进入换热冷凝器202的换热管103外，换热管103内含热臭气与换热管103管外的新鲜空气在换热冷凝器202内形成对流，通过换热管202管壁进行充分地热交换；

（4）臭气经换热冷凝器202换热、冷却后经臭气排气法兰108排出，再经生物除臭装置206的进气口引至生物除臭装置206内，臭气经生物除臭装置206吸收、转化，达标后排放；将经换热冷凝器202加热的空气从热空气排气法兰110排出，经引风机203引入热能负载204中，为热能负载204提供新鲜的热空气；

（5）臭气经换热冷凝器202降温后产生的冷凝水汇集在换热冷凝器202的下端盖107中，当下端盖107中的冷凝水液位达到一定值时，由于压差作用，冷凝水自动从U型管113排水口排至沟渠中；

（6）当检测控制装置208检测安装在换热冷凝器202臭气排气口的温度传感器207检测到臭气温度大于40度时，检测控制装置208打开臭气换热冷凝器202的进气管道上的电磁阀201A，关闭旁通支路电磁阀201B，使进入生物除臭装置206的臭气经臭气换热冷凝器202冷却；而当检测控制装置208检测安装在换热冷凝器202臭气排气口的温度传感器207检测到生物除臭装置206内除臭填料的温度小于10度时，控制系统208关闭换热冷凝器202的进气管道上的电磁阀201A，打开旁通支路电磁阀201B，使臭气不进入换热冷凝器202降温，使生物除臭装置206在10°C~40°C温度区间工作，既保证除臭效果，又使生物除臭装置206中的微生物不至于休眠和死亡。