一种发酵尾气循环利用装置
阅读说明：本技术 一种发酵尾气循环利用装置 (Fermentation tail gas cyclic utilization device ) 是由 赵凌 王晓东 夏楠 范义文 撒治富 费宏岩 李涛 李国花 于 2021-09-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种发酵尾气循环利用装置。该发明属于合成气生物发酵技术领域,适用于铁合金工业尾气发酵技术,其中的发酵尾气循环利用装置的第一管路的出口、第二管路的出口分别与第三管路的入口相互连通,第三管路的出口用于与发酵室的入口连接；调节阀以及第一流量计沿第一管路的入口至出口的方向依次设置在第一管路上；用于检测一氧化碳浓度的第三浓度检测仪设置在第三管路上；调节阀、第一流量计以及第三浓度检测仪均与控制设备连接。本发明能够合理利用发酵尾气中的一氧化碳以解决铁合金工业尾气中的一氧化碳浓度偏高的技术问题,提高了生产质量,避免了资源浪费和环境污染,具有很好的经济性、实用性和创新性。(The invention discloses a fermentation tail gas recycling device. The invention belongs to the technical field of biological fermentation of synthesis gas and is suitable for tail gas fermentation technology in ferroalloy industry, wherein an outlet of a first pipeline and an outlet of a second pipeline of a fermentation tail gas recycling device are respectively communicated with an inlet of a third pipeline, and an outlet of the third pipeline is used for being connected with an inlet of a fermentation chamber; the regulating valve and the first flowmeter are sequentially arranged on the first pipeline along the direction from the inlet to the outlet of the first pipeline; a third concentration detector for detecting the concentration of carbon monoxide is arranged on the third pipeline; the regulating valve, the first flowmeter and the third concentration detector are all connected with the control equipment. The method can reasonably utilize the carbon monoxide in the fermentation tail gas to solve the technical problem of high concentration of the carbon monoxide in the ferroalloy industrial tail gas, improves the production quality, avoids resource waste and environmental pollution, and has good economy, practicability and innovation.)
技术领域
本发明属于合成气生物发酵技术领域，具体涉及一种发酵尾气循环利用装置。
背景技术
铁合金工业尾气生物发酵技术属于合成气生物发酵法，合成气生物发酵法是一种新兴的发酵技术，该发酵技术是特定微生物菌体利用气体中的一氧化碳、氢气等作为碳源和能量源，在生物反应器内通过自身的生物代谢将一氧化碳转化为乙醇之类的化合物。
利用铁合金工业尾气生物发酵技术可在发酵过程中实现铁合金工业尾气(一氧化碳浓度为68％-75％)中的一氧化碳的利用率在80％左右，发酵尾气中仍含有部分未反应的一氧化碳(一氧化碳浓度为14％-20％)，在现有技术中，一般是将含有一氧化碳的发酵尾气送入氧化炉中进行高温焚烧和热力氧化，一氧化碳经氧化炉氧化为一氧化碳2后由烟囱排放至空气中。一方面，发酵尾气中未反应的一氧化碳经氧化后排放是一种资源浪费，另一方面，排放的燃烧后的发酵尾气中含有二氧化碳、粉尘、VOC等，会对环境造成一定的污染。
此外，铁合金工业尾气中的一氧化碳浓度为68％-75％，而工业尾气生物发酵制乙醇技术中，特定微生物菌体最适应的铁合金工业尾气中的一氧化碳浓度为55％-60％，如果铁合金工业尾气中的一氧化碳浓度长时间较高，将会影响微生物的代谢物选择性，不利于发酵目标产物(乙醇)的稳定生产。
发明内容
本发明旨在至少能够在一定程度上解决发酵尾气中的一氧化碳未合理利用而造成资源浪费和环境污染，铁合金工业尾气中的一氧化碳浓度偏高的技术问题。为此，本发明提供了一种发酵尾气循环利用装置。
本发明的技术方案为：
本发明提供了一种发酵尾气循环利用装置，所述装置包括：
第一管路、第二管路以及第三管路，所述第一管路的入口用于与发酵尾气收集设备的出口连接，所述第二管路的入口用于与铁合金工业尾气收集设备的出口连接，所述第一管路的出口、所述第二管路的出口分别与所述第三管路的入口相互连通，所述第三管路的出口用于与发酵室的入口连接；
调节阀以及第一流量计，沿所述第一管路的入口至出口的方向依次设置在所述第一管路上；
用于检测一氧化碳浓度的第三浓度检测仪设置在所述第三管路上；
控制设备，均与所述调节阀、所述第一流量计以及所述第三浓度检测仪连接。
进一步地，所述装置还包括设置在所述第一管路上用于检测一氧化碳浓度的第一浓度检测仪，所述第一浓度检测仪设置在所述第一流量计与所述第一管路的出口之间，所述第一浓度检测仪与所述控制设备连接。
进一步地，所述装置还包括设置在所述第二管路上的第二流量计，所述第二流量计与所述控制设备连接。
进一步地，所述装置还包括设置在所述第二管路上用于检测一氧化碳浓度的第二浓度检测仪，所述第二浓度检测仪设置在所述第二流量计与所述第二管路的出口之间，所述第二浓度检测仪与所述控制设备连接。
进一步地，所述装置还包括设置在所述第一管路上的第一压力检测仪，所述第一压力检测仪设置在所述第一自控开关阀与所述第一管路的入口之间，所述第一压力检测仪与所述控制设备连接。
进一步地，所述装置还包括设置在所述第一管路上的止回阀，所述止回阀设置在所述第一浓度检测仪与所述第一管路的出口之间，所述止回阀与所述控制设备连接。
进一步地，所述装置还包括设置在所述第二管路上的第二自控开关阀，所述第二自控开关阀设置在所述第二流量计与所述第二管路的入口之间，所述第二自控开关阀与所述控制设备连接。
进一步地，所述装置还包括设置在所述第二管路上的第二压力检测仪，所述第二压力检测仪设置在所述第二自控开关阀与所述第二管路的入口之间，所述第二压力检测仪与所述控制设备连接。
进一步地，所述装置还包括设置在所述第三管路上的第三自控开关阀，所述第三自控开关阀设置在所述第三浓度检测仪与所述第三管路的入口之间，所述第三自控开关阀与所述控制设备连接。
本发明实施例至少具有如下有益效果：
本发明所提供的发酵尾气循环利用装置，由于第一管路的入口用于与发酵尾气收集设备的出口连接，第二管路的入口用于与铁合金工业尾气收集设备的出口连接，从而使发酵尾气收集设备中的发酵尾气进入第一管路中以及铁合金工业尾气收集设备中的铁合金工业尾气进入第二管路中，由于第一管路的出口、第二管路的出口分别与第三管路的入口相互连通，第三管路的出口用于与发酵室的入口连接，从而使第一管路中的发酵尾气和第二管路中的铁合金工业尾气在连通处混合形成的混合气体进入第三管路，混合气体经由第三管路进入发酵室与特定微生物菌体进行反应，由于调节阀以及第一流量计沿第一管路的入口至出口的方向依次设置在第一管路上，第三浓度检测仪设置在第三管路上，调节阀、第一流量计以及第三浓度检测仪均与控制设备连接，因此，当第三浓度检测仪检测到第三管路中的混合气体中的一氧化碳浓度不符合目标浓度时，控制设备可以根据第一流量计测量的第一管路中的发酵尾气的流量大小数据，控制调节阀调节第一管路中的发酵尾气的流量大小直至第三浓度检测仪检测到混合气体中的一氧化碳浓度符合目标浓度。
综上所述，本发明所示的发酵尾气循环利用装置能够合理利用发酵尾气中的一氧化碳以解决铁合金工业尾气中的一氧化碳浓度偏高的技术问题，提高了生产质量，避免了资源浪费和环境污染，具有很好的经济性、实用性和创新性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的一种发酵尾气循环利用装置的结构示意图。
附图标记：
1-第一管路；2-第二管路；3-第三管路；4-第一压力检测仪；5-调节阀；6-第一流量计；7-第一自控开关阀；8-止回阀；9-第二自控开关阀；10-第二流量计；11-第一浓度检测仪；12-第二浓度检测仪；13-第三自控开关阀；14-第三浓度检测仪；15-第二压力检测仪。
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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
下面结合附图并参考具体实施例描述本发明：
图1为本发明实施例的一种发酵尾气循环利用装置，结合图1，该装置包括第一管路1、第二管路2、第三管路3、调节阀5、第一流量计6、第三浓度检测仪14以及控制设备。
本发明实施例中的第一管路1的入口用于与发酵尾气收集设备的出口连接，第二管路2的入口用于与铁合金工业尾气收集设备的出口连接，第一管路1的出口、第二管路2的出口分别与第三管路3的入口相互连通，第三管路3的出口用于与发酵室的入口连接；调节阀5以及第一流量计6沿第一管路1的入口至出口的方向依次设置在第一管路1上；用于检测一氧化碳浓度的第三浓度检测仪14设置在第三管路3上；调节阀5、第一流量计6以及第三浓度检测仪14均与控制设备连接。
具体地，结合图1，由于第一管路1的入口用于与发酵尾气收集设备的出口连接，第二管路2的入口用于与铁合金工业尾气收集设备的出口连接，从而使发酵尾气收集设备中的发酵尾气进入第一管路1中以及铁合金工业尾气收集设备中的铁合金工业尾气进入第二管路2中，由于第一管路1的出口、第二管路2的出口分别与第三管路3的入口相互连通，第三管路3的出口用于与发酵室的入口连接，从而使第一管路1中的发酵尾气和第二管路2中的铁合金工业尾气在连通处混合形成的混合气体进入第三管路3，混合气体经由第三管路3进入发酵室与特定微生物菌体进行反应。
进一步地，结合图1，由于调节阀5以及第一流量计6沿第一管路1的入口至出口的方向依次设置在第一管路1上，第三浓度检测仪14设置在第三管路3上，调节阀5、第一流量计6以及第三浓度检测仪14均与控制设备连接，因此，当第三浓度检测仪14检测到第三管路3中的混合气体中的一氧化碳浓度不符合目标浓度时，控制设备可以根据第一流量计6测量的第一管路1中的发酵尾气的流量大小数据，控制调节阀5调节第一管路1中的发酵尾气的流量大小直至第三浓度检测仪14检测到混合气体中的一氧化碳浓度符合目标浓度。
进一步地，结合图1，该装置还包括设置在第一管路1上用于检测一氧化碳浓度的第一浓度检测仪11，第一浓度检测仪11设置在第一流量计6与第一管路1的出口之间，第一浓度检测仪11与控制设备连接，以实现第一浓度检测仪11实时检测第一管路1中的一氧化碳浓度，并将测量到的数据传输到控制设备，为调节阀5的控制调节提供参考。
结合图1，该装置还包括设置在第二管路2上的第二流量计10，第二流量计10与控制设备连接，以实现第二流量计10实时检测第二管路2中的铁合金工业尾气流量，并将测量到的数据传输到控制设备，为调节阀5的控制调节提供参考。
结合图1，该装置还包括设置在第二管路2上用于检测一氧化碳浓度的第二浓度检测仪12，第二浓度检测仪12设置在第二流量计10与第二管路2的出口之间，第二浓度检测仪12与控制设备连接，以实现第二浓度检测仪12实时检测第二管路2中的一氧化碳浓度，并将测量到的数据传输到控制设备，为调节阀5的控制调节提供参考。
结合图1，该装置还包括设置在第一管路1上的第一压力检测仪4，第一压力检测仪4设置在调节阀5与第一管路1的入口之间，第一压力检测仪4与控制设备连接，以实现第一压力检测仪4对第一管路1中的发酵尾气压力的实时检测，并将检测到的数据传输到控制设备。
结合图1，该装置还包括设置在第二管路2上的第二压力检测仪15，第二压力检测仪15设置在第二流量计10与第二管路2的入口之间，第二压力检测仪15与控制设备连接，以实现第二压力检测仪15对第二管路2中的铁合金工业尾气压力的实时检测，并将检测到的数据传输到控制设备。
进一步地，结合图1，该装置还包括第一自控开关阀7、止回阀8、第二自控开关阀9以及第三自控开关阀13。
本发明实施例中的第一自控开关阀7以及止回阀8设置在第一管路1上，第一自控开关阀7设置在调节阀5与第一压力检测仪4之间，止回阀8设置在第一浓度检测仪11与第一管路1的出口之间；第二自控开关阀9设置在第二管路2上，第二自控开关阀9设置在第二流量计10与第二压力检测仪15之间；第三自控开关阀13设置在第三管路3上，第三自控开关阀13设置在第三浓度检测仪14与第三管路3的入口之间，第一自控开关阀7、止回阀8、第二自控开关阀9以及第三自控开关阀13均与控制设备连接。
在正常情况下，第一管路1中的发酵尾气压力远高于第二管路2中的铁合金工业尾气压力，当发酵尾气压力低于工业尾气压力时，说明发酵尾气收集设备对第一管路1中的发酵尾气的供应或/和铁合金工业尾气收集设备对第二管路2中的铁合金工业尾气的供应出现故障。
具体地，当控制设备接收到的第一管路1中的发酵尾气压力数据低于第二管路2中的铁合金工业尾气压力数据时，控制设备控制第一自控开关阀7、止回阀8、第二自控开关阀9以及第三自控开关阀13自动闭合，切断发酵尾气收集设备对第一管路1中的发酵尾气的供应和铁合金工业尾气收集设备对第二管路2中的铁合金工业尾气的供应，以及切断第一管路1、第二管路2与第三管路3之间所有的互通，此时调节阀5处于停用状态，不进行控制调节。
进一步地，当排除故障后，控制设备接收到的第一管路1中的发酵尾气压力数据高于第二管路2中的铁合金工业尾气压力数据，控制设备控制第一自控开关阀7、止回阀8、第二自控开关阀9以及第三自控开关阀13自动开启，恢复发酵尾气收集设备对第一管路1中的发酵尾气的供应和铁合金工业尾气收集设备对第二管路2中的铁合金工业尾气的供应，以及恢复第一管路1、第二管路2与第三管路3之间所有的互通，此时调节阀5处于使用状态，继续进行控制调节。
本发明中的控制设备可以为控制终端，在控制设备上可设置有用于操作的按钮或操作界面，通过操作按钮以及界面可对第三浓度检测仪14的目标浓度范围、调节阀5的开度、第一自控开关阀7的开关、止回阀8的开关、第二自控开关阀9的开关、第三自控开关阀13的开关等进行调整。
综上所述，本发明所示的发酵尾气循环利用装置能够合理利用发酵尾气中的一氧化碳以解决铁合金工业尾气中的一氧化碳浓度偏高的技术问题，提高了生产质量，避免了资源浪费和环境污染，具有很好的经济性、实用性和创新性。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
需要说明的是，本发明实施例中所有方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。