CN113200774B - 一种农林有机固废肥热联产模块式热回收装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种农林有机固废肥热联产模块式热回收装置，属于农林有机废物资源化利用技术领域。该装置的发酵仓内设有换热器，发酵仓底部设有支架和排水口，支架上设有透气板，透气板上设有多孔的通气管，通气管与发酵仓的进风管相通；发酵仓内设有出风口，出风口通过管路连接至生物过滤器；发酵仓设有可开启的加料口。该装置可以实现有机肥和热的联产，实现有机废弃物的资源化处理，减少环境污染，带来经济收益；可以方便、高效的通气，避免不完全发酵，几乎不会外排甲烷、氨气等危险气体或散发臭味的气体；布置方式更为灵活，利于拆装及重复使用。

Description

一种农林有机固废肥热联产模块式热回收装置
技术领域
本发明涉及一种堆肥热回收利用系统，特别涉及一种方便控制的农林有机物肥热联产系统，具体为一种农林有机固废肥热联产模块式热回收装置，属于农林有机废物资源化利用技术领域。
背景技术
目前的堆肥发酵仓配备有送风机，排风机、送风管、风阀、排风口、排风管等，将室外空气经风机加压后，送至发酵仓内以达到供氧或降温的目的。发酵过程中产生的氨气、甲烷等废气，通常经排风口、排风管直接排入大气中，对大气造成污染。堆肥实质上是通过微生物活动使有机物向稳定的腐殖质转化的生物化学过程。堆肥实践表明，堆肥温度高低直接影响生物的生存活动和堆肥的速度与质量。55～60度是最佳的堆肥温度，此时微生物新陈代谢活跃，降解速度快。堆肥温度高于70度时，不仅不利于微生物生长，而且可能造成水分和氮元素挥发损失而降低肥效。
因此，在有机物发酵的过程中，发酵仓有必要进行及时降温，发酵产生的废气需要处理，发酵的多余热量，具有热回收的价值，有必要对现有的堆肥发酵仓及其附属装置加以改进，增加保温、热回收、废气处理等系统，实现肥热联产，双向利用。
发明内容
本发明为了解决上述背景技术中提到的技术问题，提出一种农林有机固废肥热联产模块式热回收装置。
本发明提出一种农林有机固废肥热联产模块式热回收装置，包括若干通风管、喷头、透气板、新风管、补水管、风机、生物过滤器、出风管、循环泵、集液罐、排气热回收器、垫块、回风管、换热器、发酵仓和二号排气管，
所述发酵仓设置有回风口、出风口、新风口和排气口，所述回风口连接有回风管，所述回风管依次连接风机、出风管和出风口，风机运行时形成热湿空气内循环；所述二号排气管依次连接排气口、排气热回收器和生物过滤器，所述新风管依次连接排气热回收器和新风口，当需要调节发酵仓内气体浓度时，将新风阀和排气阀同时打开。
所述发酵仓底部设置有垫块和排水口，所述排水口外连接有集液罐，所述垫块上设有透气板，所述透气板上垂直安装有若干带孔的通风管，所述发酵仓内部设置有换热器，所述发酵仓顶部设有若干喷头，所述集液罐中收集的菌液，通过循环泵送到补水管，通过若干喷头再次喷洒物料。
优选地，所述发酵仓底板与透气板间设置有水平管式换热器。
优选地，所述通风管的上方设置有水平管式换热器。
优选地，每根通风管内插设有垂直管式换热器。
优选地，所述发酵仓设有能够开启的保温盖，发酵中途能够开启加料，所述发酵仓内壁还设有保温板。
优选地，所述发酵仓顶部的喷头喷洒微生物或人工添加高效复合微生物菌剂。
优选地，所述换热器包括进水管和出水管，换热器内的水由泵驱动单向流动。
优选地，所述换热器流出的热水通过出水管流入用热系统。
优选地，所述发酵仓排出的热气通过生物过滤器净化后，经过一号排气管引入温室大棚作为气肥使用。
优选地，所述发酵仓底部外套有滤网，避免有机质堵塞排水口。
本发明所述的农林有机固废肥热联产模块式热回收装置的有益效果为：
1、本发明可以实现有机肥和热的联产，实现有机废弃物的资源化处理，减少环境污染，带来经济收益。
2、本发明可以方便、高效的通气，避免不完全发酵，几乎不会外排甲烷、氨气等危险气体或散发臭味的气体。
3、本发明布置方式更为简便，利于拆装及重复使用，垂直方案便于取出换热器，方便拆卸和清掏。
4、本发明可以方便地补料，利于实现半连续的堆肥，同时延长了产热的时间。
5、本发明通风管既能供氧，又提供空间，使换热器从物料中穿过，带走热量，完成热交换，同时可以根据不同的规模灵活设置，满足不同场合的需要。
6、本发明的垂直方案，其发酵仓埋于地下，适合临时使用，由于埋于地下，壁面有土壤作为依托，无需强力粘接，方便拆卸，发酵结束后，取出通风管和换热器，挖出物料，即可拆卸填埋。
7、本发明的水平方案，适合长期使用，此时换热器做成模块的形式，位于发酵仓的上部或下部，通过快速接头进行拆卸，方便拆装。相比于垂直方案，水平方案中换热器对中途添加物料的阻碍更少，通风管更细占用空间更少，物料的空间就更大，因此适合大量发酵和长期用。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
在附图中：
图1为本发明所述的实施例一的农林有机固废肥热联产模块式热回收装置的结构示意图；
图2为实施例一的发酵仓的横切面视图；
图3为本发明实施例二所述的农林有机固废堆肥热回收的模块式装置的结构示意图；
图4为实施例二的发酵仓的底部横切面视图；
图5为本发明实施例三所述的农林有机固废堆肥热回收的模块式装置的结构示意图；
图6为实施例三的发酵仓的上部横切面视图；
其中，1-保温盖、2-通风管、3-保温板、4-物料、5-喷头、6-透气板、7-新风管、8-进水管、9-出水管、10-排气阀、11-补水管、12-风机、13-生物过滤器、14-下出风管、15-循环泵、16-集液罐、17-新风阀、18-排气热回收器、19-一号排气管、20-垫块、21-回风管、22-换热器、23-发酵仓、24-二号排气管、25-快速接口。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明：
下面详细描述本发明的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等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。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接或活动连接，也可以是可拆卸连接或不可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信；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、间接连通或两个元件的相互作用关系。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同方案。
具体实施方式一：参见图1-2说明本实施方式。本实施方式所述的农林有机固废肥热联产模块式热回收装置，包括若干通风管2、喷头5、透气板6、新风管7、补水管11、风机12、生物过滤器13、出风管14、循环泵15、集液罐16、排气热回收器18、垫块20、回风管21、换热器22、发酵仓23和二号排气管24，
所述发酵仓23的顶部两侧分别设置有回风口和排气口，底部两侧分别设置出风口和新风口；所述回风口连接有回风管21，所述回风管21依次连接风机12、出风管14和出风口，风机12运行时形成热湿空气内循环；所述二号排气管24依次连接排气口、排气热回收器18和生物过滤器13，所述新风管7依次连接排气热回收器18和新风口，当需要调节发酵仓23内气体浓度时，将新风阀17和排气阀10同时打开。
所述发酵仓23底部设置有垫块20和排水口，所述排水口外连接有集液罐16，所述垫块20上设有透气板6，所述透气板6上垂直安装有若干带孔的通风管2，每根通风管2内插设有垂直管式换热器22，所述发酵仓23顶部设有若干喷头5，所述集液罐16中收集的菌液，通过循环泵15送到补水管11，通过若干喷头5再次喷洒物料。
所述发酵仓23设有能够开启的保温盖1，发酵中途能够开启加料。所述发酵仓23内壁还设有保温板3。
所述发酵仓23顶部的喷头5喷洒微生物或人工添加高效复合微生物菌剂。
所述换热器22的进水接口和出水接口设置在通风管2的顶端，不同通风管2内的换热器管相互连通。
参照图1，所述的农林有机固废肥热联产模块式热回收装置，其发酵仓23底部设有垫块20和排水口，排水口外套设有滤网，避免有机质堵塞排水口，可以根据需要打开排水口的阀门，收集滤液并暂存在集液罐16中。
垫块20上设有透气板6，所述透气板6上设有多孔的通风管2，所述发酵仓23内设有下出风口，通过风机12启动内循环。
排出气体通过上出风管，到达排气热回收器18内，再进入生物过滤器13净化后，由排气管19排到室外。新鲜空气通过新风阀17进入排气热回收器18内的新风管7，新风管7在排气热回收器18内盘旋几圈，排出气体通过热交换作用，将新风管7内的新鲜空气加热后，再由新风管7送入发酵仓23内。这样送到发酵仓23的新风就是热的，可减少能源损耗。
新风阀17和排气阀10具有两个作用，一是发酵仓23中氧浓度过低时补氧，二是通过新风、排气的启闭控制发酵强度。当发酵仓内氧浓度过低时，打开新风阀17和排气阀10，补充新风，排出多余空气，加强发酵；当用热系统不需要很多的热，想要减缓发酵，关闭新风阀17和排气阀10，使氧浓度维持到比较低的水平，保持低速发酵。因此新风和排气不是经常运行，而是根据需要运行。
所述发酵仓23设有可开启的加料口，所述加料品为可打开的上盖或侧板；随着堆肥的进行，料堆会发生沉降，可以打开加料口进一步补充有机废弃物；为减少热量散失，所述发酵仓还设有保温板3。
所述发酵仓23的顶部设有喷头5，用于将复合微生物菌剂喷洒至有机质上；为了充分利用复合微生物菌剂，可以将集液罐16收集的滤液通过喷头5进一步喷洒至有机质上。
所述通风管2内插设有换热器22，换热器22包括进水管8和出水管9，换热器22内的水由泵驱动单向流动，并被堆肥所产生的热加热升温后，由出水管9输送至用热系统(如温室大棚、禽畜圈舍)；通过控制换热器22内水的流速，可以快速、有效地对堆肥温度进行调节，避免堆肥温度过高所带来的不利影响；根据发酵工艺要求和供暖需热量，优化通风管2和换热器22垂直管的数量和分布密度，避免堆肥中部区域局部过热。
所述通风管2竖直平均分布于透气板6之上，通风管2之间填充用于堆肥的有机质(物料4)；通过通风管2内部的换热器22回收的堆肥热，可以进一步用于用热系统，二号排气管24排出的气体含有甲烷、氨气等有害气体，通过生物过滤器13净化后，富含二氧化碳的空气可以进一步引入温室大棚作为气肥使用。
具体实施方式二：参见图3-4说明本实施方式。本实施方式所述的农林有机固废肥热联产模块式热回收装置，包括若干通风管2、喷头5、透气板6、新风管7、补水管11、风机12、生物过滤器13、出风管14、循环泵15、集液罐16、排气热回收器18、垫块20、回风管21、换热器22、发酵仓23和二号排气管24，
所述发酵仓23设置有回风口、出风口、新风口和排气口，所述回风口连接有回风管21，所述回风管21依次连接风机12、出风管14和出风口，风机12运行时形成热湿空气内循环；所述二号排气管24依次连接排气口、排气热回收器18和生物过滤器13，所述新风管7依次连接排气热回收器18和新风口，当需要调节发酵仓23内气体浓度时，将新风阀17和排气阀10同时打开。
所述发酵仓23内部设置有水平管式换热器22，所述发酵仓23下部设置有透气板6，所述透气板6上垂直安装有若干带孔的通风管2，所述换热器22位于发酵仓23底板和透气板6之间。
所述排水口外连接有集液罐16，所述透气板6下方设置垫块20，所述发酵仓23顶部设有若干喷头5，所述集液罐16中收集的菌液，通过循环泵15送到补水管11，通过若干喷头5再次喷洒物料。
若干换热器模块通过快速接头25断开或者接上，为了便于拆装。
垫块20上设有透气板6，所述透气板6上设有多孔的通风管2，所述发酵仓23内设有出风口，通过风机12启动内循环。
所述通风管2竖直平均分布于透气板6之上，通风管2之间填充用于堆肥的有机质(物料4)；通过通风管下部的换热器22回收的堆肥热，可以进一步用于用热系统，二号排气管24排出的气体含有甲烷、氨气等有害气体，通过生物过滤器13净化后，可以进一步引入温室大棚作为气肥使用。
所述下出风管14与新风管7连通，将排出气体与室外新风由风机12送入发酵仓23中。根据发酵工艺调控需要，可以将外界富含氧气的新鲜空气通过回风管21补充进入发酵仓23内，保证物料发酵所需的氧气浓度，利于堆肥；新风管7由新风阀17控制。
排出的空气中含有热量，为了避免浪费，利用排气热回收器18加热新风。基本原理是排到一个密封箱子里，新风管7在箱子里盘旋几圈，利用排出的热空气加热新风管7，再间接加热新风。其他结构和工作原理与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：参见图5-6说明本实施方式。本实施方式所述的农林有机固废肥热联产模块式热回收装置，包括若干通风管2、喷头5、透气板6、新风管7、补水管11、风机12、生物过滤器13、出风管14、循环泵15、集液罐16、排气热回收器18、回风管21、垫块20、出风管22、换热器22、发酵仓23和二号排气管24，
所述发酵仓23设置有回风口、出风口、新风口和排气口，所述回风口连接有回风管21，所述回风管21依次连接风机12、出风管14和出风口，风机12运行时形成热湿空气内循环；所述二号排气管24依次连接排气口、排气热回收器18和生物过滤器13，所述新风管7依次连接排气热回收器18和新风口，当需要调节发酵仓23内气体浓度时，将新风阀17和排气阀10同时打开。
所述发酵仓23内，顶部设置有水平管式换热器22，所述透气板6上垂直安装有若干带孔的通风管2，所述发酵仓23内，通风管2的上方设置有水平管式换热器22。
所述排水口外连接有集液罐16，所述垫块20上设有透气板6，所述发酵仓23顶部设有若干喷头5，所述集液罐16中收集的菌液，通过循环泵15送到补水管11，通过若干喷头5再次喷洒物料。
所述通风管2竖直平均分布于透气板6之上，通风管2之间填充用于堆肥的有机质(物料4)；通过通风管上部的换热器22回收的堆肥热，可以进一步用于用热系统，上排气管24排出的气体含有甲烷、氨气等有害气体，通过生物过滤器13净化后，可以进一步引入温室大棚作为气肥使用。
若干换热器模块通过快速接头25断开或者接上，为了便于拆装。其他结构连接关系和工作原理与具体实施方式一相同。
综上，本装置建立了三个循环：分别为回收液体循环、回收热循环以及排气热循环。
其中回收液体循环为发酵仓23的废液通过底部排水口排入集液罐16，集液罐16收集的滤液通过循环泵15的循环，与喷头5连接，通过喷头5进一步喷洒至有机质上，达到了充分利用复合微生物菌剂的目的。
回收热循环主要是通过通风管2内的换热器22，相邻通风管2之间填充用于堆肥的有机质(物料4)，换热管将回收的热用于蓄热装置或用热系统，做到热量的高效利用。
排气热循环主要用于补充新风，需要将发酵仓内多余的空气排出去，为避免浪费，将这部分多余的空气中含有热量回收，具体做法为：排出气体穿过二号排气管24，到达排气热回收器18，再进入生物过滤器13净化后，由一号排气管19排到室外。新鲜空气通过新风阀17进入排气热回收器18，新风管在排气热回收器18内盘旋，排出气体通过热交换将新风加热后，通过新风管送入发酵仓内。
本发明的三个具体实施方式中，其中具体实施方式一为换热器垂直放置方案，其发酵仓埋于地下，壁面有土壤作为依托，无需强力粘接，方便拆卸，发酵结束后，取出通风管和换热器，挖出物料，即可拆卸填埋，地表可继续种植。适用于用地紧张、临时发酵使用。
具体实施方式二和三为换热器水平方案，适合长期使用的情况，此时换热器22做成模块形式，位于发酵仓23的上部或下部，通过快速接头25进行拆卸。相比于垂直方案，水平方案中换热器对中途添加物料的阻碍更少，通风管更细占用空间更少，物料的空间就更大，因此适合大量发酵和长期用。
而且水平方案与垂直方案相比的优势在于：垂直方案的风管2内要塞4根换热管，它管径粗，占的面积也大，水平方案通气管细，能放很多物料，而且换热管不遮挡物料，一样体积的物料仓，水平方案比垂直方案放更多物料，适合大量发酵和长期使用。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明。所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，还可以是上述各个实施方式记载的特征的合理组合，凡在本发明精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种农林有机固废肥热联产模块式热回收装置，其特征在于，包括若干通风管(2)、喷头(5)、透气板(6)、新风管(7)、补水管(11)、风机(12)、生物过滤器(13)、出风管(14)、循环泵(15)、集液罐(16)、排气热回收器(18)、垫块(20)、回风管(21)、换热器(22)、发酵仓(23)和二号排气管(24)，
所述发酵仓(23)设置有回风口、出风口、新风口和排气口，所述回风口连接有回风管(21)，所述回风管(21)依次连接风机(12)、出风管(14)和出风口，风机(12)运行时形成热湿空气内循环；所述二号排气管(24)依次连接排气口、排气热回收器(18)和生物过滤器(13)，所述新风管(7)依次连接排气热回收器(18)和新风口，当需要调节发酵仓(23)内气体浓度时，将新风阀(17)和排气阀(10)同时打开，
所述发酵仓(23)底部设置有垫块(20)和排水口，所述排水口外连接有集液罐(16)，所述垫块(20)上设有透气板(6)，所述透气板(6)上垂直安装有若干带孔的通风管(2)，所述发酵仓(23)内部设置有换热器(22)，所述发酵仓(23)顶部设有若干喷头(5)，所述集液罐(16)中收集的菌液，通过循环泵(15)送到补水管(11)，通过若干喷头(5)再次喷洒物料；
所述发酵仓(23)底板与透气板(6)间设置有水平管式换热器(22)；
或者所述通风管(2)的上方设置有水平管式换热器(22)；
或者每根通风管(2)内插设有垂直管式换热器(22)；
所述换热器(22)包括进水管(8)和出水管(9)，换热器(22)内的水由泵驱动单向流动；
所述换热器(22)流出的热水通过出水管(9)流入用热系统；
所述发酵仓(23)排出的热气通过生物过滤器(13)净化后，经过一号排气管(19)引入温室大棚作为气肥使用。
2.根据权利要求1所述的农林有机固废肥热联产模块式热回收装置，其特征在于，所述发酵仓(23)设有能够开启的保温盖(1)，发酵中途能够开启加料，所述发酵仓(23)内壁还设有保温板(3)。
3.根据权利要求1所述的农林有机固废肥热联产模块式热回收装置，其特征在于，所述发酵仓(23)顶部的喷头(5)喷洒微生物或人工添加复合微生物菌剂。
4.根据权利要求1所述的农林有机固废肥热联产模块式热回收装置，其特征在于，所述发酵仓(23)底部外套有滤网，避免有机质堵塞排水口。
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