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主要产品和技术

污水加热专用套管换热器

污水加热专用套管换热器

工艺流程图如图2所示，从养殖场收集粪污与冲洗废水，至配料池中进行料液配比，在料液调配过程中对料液进行边调配边加温的预处理，加热到发酵温度的料液通过物料泵泵入发酵罐进行发酵，发酵后得到的沼气部分输送给锅炉进行燃烧供热。

我国生猪养殖在全球占比较大，畜禽粪污量也较多。然而，我国的沼气工程的效率普遍较低。以江苏为例，调研发现与养殖场配套的沼气工程往往采用常温发酵，导致产气率低，冬天甚至停止产气。值得关注的是常温环境下非洲猪瘟病毒可在粪便中存活11-15天之久，而目前的沼气工程的运行方式无疑增加了非洲猪瘟传播的风险。采用中高发酵发酵，不仅可提高产气率，也可有效杀死病毒和细菌。为了提高沼液的温度，目前国内沼气工程一般采用盘管加热的形式。但是盘管加热的方式热效率低，而且管外侧容易结垢，导致加热效率更差，热量入不敷出。本换热系统符合沼气工程运行模式的进料温度与时间相关的非稳态预热工艺，以便能让发酵罐始终“喝热水”、进热料，从而获得稳定的发酵温度，实现沼气工程全年高效运行。根据我国农业行业标准NY/T667-2011，本设计选择典型大小的沼气工程规模和运行条件见表1，其中料液进料温度范围是依据以江苏省为代表的华东地区不同月份的环境温度、土壤温度的变化情况来确定的。



预热工艺

工艺流程图如图2所示，从养殖场收集粪污与冲洗废水，至配料池中进行料液配比，在料液调配过程中对料液进行边调配边加温的预处理，加热到发酵温度的料液通过物料泵泵入发酵罐进行发酵，发酵后得到的沼气部分输送给锅炉进行燃烧供热。



其中沼液换热系统包括锅炉，热水储水箱，扭曲管换热器，热交换循环泵，料液循环泵。锅炉通过沼气燃烧对冷水进行加热，加热至70℃，然后热水通过热水泵入换热器，料液通过物料泵进入沼液换热器与热水进行热交换。

由于沼气工程往往是间歇性进料，因此本文设计的加热方式为非稳态换热模式，通过物料泵将沼液在换热器中循环加热，使得沼液从常温逐步升至35℃。

表1 沼气工程规模与运行条件

规模与运行条件
 华东地区

发酵罐规模（m3）

50，300，600，1000

日进料量（t/d）

2，12，24，40

停留时间（d）

25

发酵温度（oC）

35
进料温度范围（oC） 0-25oC

容积产气率（m3/（m3.d））

0.5-1.0
参数 数值

管水力直径dh（m）

0.051

壳体内径ds（m）

0.06
管子长度L（m） 2

管侧最佳质量流量Qs（m3/h）

15
壳侧最佳质量流量Qs（m3/h）
 10
总换热系数K（W/（m2.K）） 1000
换热效率 95%


沼液换热器基本参数:

沼液换热器属于套管换热器，内管为扭曲结构，中试装置如图1所示，其单根沼液换热器参数和运行条件见表2。




表2 单根沼液换热器套管参数及最佳运行条件


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图1 沼液换热器中实验装置图

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