CN210974448U - 一种好氧堆肥余热产电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种好氧堆肥余热产电系统，属于有机固体废弃物资源化利用领域。该系统包括废弃物收集装置、主堆肥反应室、余热发电装置和尾气收集装置；主堆肥反应室的顶部设置有导热盖，主堆肥反应室的上部空间为废弃物的反应堆体，下部空间为渗滤液收集装置，上下部空间之间设有滤网，主堆肥反应室还连接有曝气装置；导热盖的底部与反应堆体之间通过导热棒连接，导热盖的上表面安装余热发电装置，余热发电装置由多个半导体温差发电片串联而成，多个半导体温差发电片产生的电能输送至储电供电装置。本实用新型可以保证有机废弃物得到处理的同时可以从中回收热量，解决了传统堆肥过多余热引起的二次污染的问题。

Description

一种好氧堆肥余热产电系统

技术领域

本实用新型涉及一种好氧堆肥余热产电系统，属于有机固体废弃物资源化利用技术领域。

背景技术

近年来，由于人口增长和城市化的普及，固体有机废物污染问题已成为可持续发展道路的一大障碍。据统计，我国每年约有40亿吨养殖业排泄物、6亿吨农作物残渣、1 亿吨生物废物产出，并以8～10％的速度增长。如此大量的废物如果处理不当，不仅占据了有限的空间和土地资源，同时对生存环境压造成了严重的污染和威胁。此外，可利用能源的匮乏和逐年开采也成为全人类走可持续发展道路面临的挑战。因此，实现固体有机废弃物处理的同时实现资源化利用则被认为是一种能同时解决这两个问题的重要途径。

然而，目前固体有机废弃物处理方式较为单一，如卫生填埋与焚烧发电等，这些处置方式存在处理能耗高，处理不彻底，二次污染等问题。现如今，堆肥技术被认为是一种处理有机废弃物较佳的技术，不仅有助于实现循环经济型农业，而且可以实现资源化利用。因此，开发一种更清洁更绿色的堆肥处理工艺，在实现固体废物降解为有机肥料的同时回收释放的余热将是一件非常有意义的事情。

堆肥热量回收技术可在有效处理废弃物或生物质的同时，回收电能、生产高附加值产品、实现清洁绿色，资源化利用等，是解决能源危机和环境污染问题的有效手段之一。在传统的堆肥系统中，尽管也能达到降解有机废物的效果，但是由于微生物在增长繁殖的过程中会释放大量的生化热，这些热量一部分用于高温灭菌达到无害化的目的，可是过度的热量不仅不利于堆肥反应本身的进行，而且还会对周围环境造成的一定的危害，如堆肥系统的温度过高会促进有害物质的生成，如NH₃、挥发性脂肪酸(VFA)、挥发性有机化合物(VOC)等。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种好氧堆肥余热产电系统，以保证有机废弃物得到处理的同时可以从中回收热量，解决了传统堆肥过多余热引起的二次污染的问题。

本实用新型采用以下技术方案：

一种好氧堆肥余热产电系统，包括废弃物收集装置、主堆肥反应室、余热发电装置和尾气收集装置；

所述主堆肥反应室的四周及底部采用混凝土浇筑而成，主堆肥反应室的顶部设置有导热盖，主堆肥反应室的内部空间包括上部空间和下部空间，上部空间为废弃物的反应堆体，下部空间为渗滤液收集装置，上部空间与下部空间之间设置有滤网，所述主堆肥反应室的上部空间侧壁上分别设置有进料口和有机肥出料口，所述主堆肥反应室还连接有曝气装置，用于对反应堆体曝气；

所述废弃物收集装置与主堆肥反应室的进料口连接，主堆肥反应室的上方连接所述尾气收集装置；

所述导热盖的底部与反应堆体之间通过导热性能优良的导热棒连接，用于传导反应堆体内部的热能，导热盖的上表面安装所述余热发电装置；

所述余热发电装置由多个半导体温差发电片(TEG，Thermoelectric Generator)串联而成，串联的目的是聚集产生的电能，半导体温差发电片由于内外两侧形成温差而产生电能，多个半导体温差发电片产生的电能通过稳压装置输送至储电供电装置，所述半导体温差发电片采用商业化的TEG1-12706，表示额定电压12.0V，额定电流6.0A，最大温差可达70℃。

优选的，半导体温差发电片的热端一侧贴在导热盖的外表面，冷端一侧表面安装有散热性能较好的铝散热片，导体温差发电片不需要消耗额外的能源来产生温差，在空气自然对流的条件下就可保证了半导体温差发电片两侧的温度差，进而保证了热电转化的顺利进行。

优选的，所述废弃物收集装置包括收集传送带、废弃物破碎搅拌装置和进料传送带，所述收集传送带采用倾斜向上的传动带实现，其末端位于废弃物破碎搅拌装置的正上方，所述废弃物破碎搅拌装置的出料口与进料传送带的一端连接，进料传送带的另一端与主堆肥反应室的进料口连接，用于将混合均匀后的废弃物输送到主堆肥反应室中。

优选的，所述废弃物破碎搅拌装置的底部设置有收集斜坡，收集斜坡偏向进料传送带倾斜，即收集斜坡的最低处位于进料传送带一端；

优选的，所述进料传送带的倾斜角度为30°～45°，也可根据实际布局进行灵活调整。

本实用新型中，废弃物破碎搅拌装置可以是立式破碎搅拌装置或卧式破碎搅拌装置，其作用是破碎较大的废弃物使之混合均匀，便于后期堆肥反应运行，同时可调节混合堆料的初始理化性质(如C/N、含水率、孔隙率等)，其顶部开设进料口，收集传送带末端的落料口刚好位于废弃物破碎搅拌装置的进料口正上方。由此，待堆肥处理的有机固体废物，经过人工或机械分拣去除其中分类不完全的塑料、金属碎片等材料后，可以经收集传送带输送到废弃物破碎搅拌装置中进行粉碎。

优选的，所述主堆肥反应室为圆柱体，主堆肥反应室的上部空间内设置有多个翻堆搅拌装置，每个翻堆搅拌装置包括搅拌轴和搅拌叶片，搅拌叶片伸入至反应堆体内部，并由电机驱动旋转。

优选的，所述上部空间与下部空间之间设置有支撑架，滤网放置于支撑架上，所述渗滤液收集装置包括渗滤液收集槽和渗滤液收集管，渗滤液收集管连接于渗滤液收集槽的最低处，渗滤液收集管上设置有阀门；

优选的，渗滤液收集槽的下底面设置有引流弧度坡，引流弧度坡向渗滤液收集槽的底面中心处倾斜，渗滤液收集管设置于该中心，从中心剖面图上看，引流弧度坡的弧度为15°～20°。

优选的，所述主堆肥反应室的内表面铺设有绝热防水材料，如聚氨酯类防水涂料，不仅可以起到很好的保温作用，而且能防止堆体中水分和渗滤液的侵蚀，延长主堆肥反应器的寿命。

优选的，滤网孔径为5～10mm，滤网和支撑架的材质均为不锈钢，支撑架为架体结构，其孔径远大于滤网的孔径，支撑架对滤网起到很好的保护支撑作用，且不影响滤网的过滤功能。

进一步优选的，所述导热盖为不锈钢盖，不锈钢盖的厚度为5～10mm。

进一步优选的，所述曝气装置包括鼓风机和通风管，鼓风机与通风管连接，通风管布设于滤网和渗滤液收集槽的液面之间，位于主堆肥反应室内的通风管上沿其长度方向间隔设置有多个通风口，优选每个通风口包括沿通风管周向分布的多个通风孔；

优选的，通风管的材质为PVC，相邻通风口间距为30～50mm，通风孔为直径为 5～8mm的圆孔。

进一步优选的，所述尾气收集装置包括尾气排放管道，尾气排放管道安装于导热盖的中央位置，优选为长方体结构，材质为不锈钢，尾气排放管道连接有尾气收集处理装置连接，分布于主堆肥反应室的外部，用于对尾气的收集处理。

进一步优选的，半导体温差发电片的热端一侧分布于导热盖上表面和尾气排放管道的外表面，分别用于回收转化传导到导热盖的和蒸发潜热携带的热量，蒸发潜热携带的热量大部分分布于尾气管道距离导热盖的近端，为提高效率，分布于尾气排放管道的外表面的半导体温差发电片可只分布于该处。

进一步优选的，本实用新型的好氧堆肥余热产电系统还包括中央控制器，反应堆体内设置有温湿度传感器，在反应堆体上方尾气排放管道内设置有气体浓度传感器，可同时检测多种气体浓度，如O₂、CO₂、NO_X、CH₄等，温湿度传感器、气体浓度传感器、进料传送带、余热发电装置、多个翻堆搅拌装置、曝气装置均与中央控制器连接。

中央控制器可根据温湿度传感器、气体浓度传感器的反馈的实时温度和废气成分和浓度，控制进料速度、余热发电的启停、翻堆搅拌装置的搅拌速度和曝气的多少，实现堆肥进程的管理，在堆肥过程中，定期翻堆和通风，保证堆肥在最优条件下进行，并能实现能源的高效合理利用。

优选的，中央控制器为可编程的PLC控制器，PLC控制器采用SIMMATIC PLCS7 系列，温湿度传感器的型号为MIK-ST500，气体浓度传感器的型号为WY-900A，通过 PLC控制器接收温湿度传感器、气体浓度传感器的信号，进行机械结构的简单控制(如进料传送带的速度、余热发电装置的启停、多个翻堆搅拌装置的搅拌速度、曝气装置的曝气多少)，现有技术已比较成熟，此处不再具体赘述。

储电供电装置位于主堆肥反应器外部，用于储存热电装置将热能转换的电能，为耗电设备供电，可为本系统的耗电设备(如翻堆搅拌装置的电机、鼓风机、温湿度传感器、气体浓度传感器等)供电，也可为本系统之外的其他耗电设备提供电能。

本实用新型的反应堆体一般的工作温度范围为25～75℃，通过温湿度传感器可实时监控反应堆体的温度和湿度，为了不对堆肥反应本身产生影响，同时能保证热能回收发电系统的正常运行，通常的需要控制反应堆体的温度不能过低，若温度过低，需要采取一些列措施，如，适当加快翻堆搅拌装置的搅拌速度，增大进料量等。

本实用新型反应堆体的平均温度在40～55℃时，其产电效率约为8～10％，且温度越高产电效率越高。

一种上述的好氧堆肥余热产电系统的工作方法，包括以下步骤：

(1)有机废弃物经分拣除杂后，经由废弃物收集装置输送到主堆肥反应室中，根据反应堆体的重量设置堆肥反应所需的合适的进料流量，合适的进料流量优选为 (2.0～3.0)L/(min·kg干重)，经曝气装置通风，开始进行堆肥反应；

(2)在堆肥反应过程中，首先，主堆肥反应室内部的有机废弃物由于微生物在有氧条件下进行新陈代谢，开始释放大量热量，一方面，热量通过导热棒使得导热盖温度升高，安装在其上表面的半导体温差发电片内外产生温差，进而产生电能；

另一方面，高温使流经的水汽温度升高，使得安装在尾气排放管道外表面的半导体温差发电片内外产生温差，进而产生电能，以上两部分所产生的电能均通过导线传输存储于储电供电装置中；

(3)在堆肥反应过程中，通过温湿度传感器和气体浓度传感器分别实时检测反应堆体的温度、湿度，以及尾气中的氧气浓度，当反应堆体温度和氧气浓度到达堆肥反应本身所需的温度最低限制后，中央控制器控制进料传送带速度、翻堆搅拌装置的搅拌速度和曝气装置曝气的多少，确保反应堆体和热量回收转化持续进行，同时保证堆肥清洁、无毒、无害化的效果；

(4)在堆肥反应过程中，定期从有机肥出料口取样并测试其性质，测试含水率、容重及植物毒性，用于分析评价堆肥进程及堆肥效果，具体的测试和分析过程可参照《中华人民共和国有机肥标准(NY 525—2012)》进行，此处不再赘述；

(5)对于在堆肥反应过程中产生的废气，经尾气排放管道被传输到尾气收集处理装置中进行无害化处理后排入大气，尾气处理装置可根据尾气成分灵活选用现有装置，均不影响本实用新型的实施；

(6)在堆肥反应过程中产生的渗滤液，经滤网下渗后，通过引流弧度坡引流至渗滤液收集槽。

本实用新型中，未详尽之处，均可采用现有技术进行。

本实用新型的有益效果为：

1)本实用新型的废弃物破碎搅拌装置可对各类有机废弃物进行粉碎搅拌混合预处理，更有利于堆肥传热与传质(氧气、水分等)过程的顺利进行，对堆肥反应过程中产生的渗滤液和废气进行处理，防止污染周围环境，且堆肥后的腐熟产品可用作有机肥用于有机生态农业或作为土壤改良剂用于改良土壤，真正实现废物处理的无害化、减量化和资源化。

2)本发明采用堆肥热回收产电，有利于有机废弃物资源的无害化处理，且产电量可根据主堆肥反应室的规模而定，不仅可以供自身的设备使用，多余的电能可以供其他设备使用，处理污染的同时也缓解了能源危机。

3)主堆肥反应室内设置有温湿度传感器和气体浓度传感器，能够实时监测堆肥房内的温度和废气浓度，进而控制余热发电装置和翻堆搅拌装置的启动与关闭，实现堆肥进程的管理，在堆肥过程中，定期翻堆和通风，保证堆肥在最优条件下进行，并能实现能源的高效合理利用。

本实用新型的好氧堆肥余热产电系统，可应用于大规模有机废弃物的处理，且系统自动化程度高，操作简单，反应器使用寿命长，且可充分实现废物深度资源化，节约运行成本，采用热电转化装置回收转化堆肥过程的余热，使热能转化为电能，一方面，满足了堆肥系统供电设备的供电，另一方面，多余的电能可以存储起来供应其他耗电设备需要，实现了堆肥过程深度资源化的控制，加之后续采取一系列处理办法防止渗滤液和尾气污染周围环境，且操作简便，是一种适合大规模推广使用的环境友好型废物处理装置，尤其是有机固体废物(畜禽粪便、农业生产废物等)。本实用新型且操作简单，成本低廉，可广泛应用于养殖业粪便及生活垃圾等废物的处理，在有机废弃物得到处理的同时可以从中回收热量，解决了传统堆肥过多余热引起的二次污染的问题。

附图说明

图1为本实用新型的好氧堆肥余热产电系统的一种实施例的结构示意图；

图2为本实用新型的串联的多个半导体温差发电片的结构示意图；

图3为本实用新型的中央控制器的连接关系示意图；

其中，1-主堆肥反应室，2-导热盖，3-滤网，4-进料口，5-有机肥出料口，6-导热棒，7-收集传送带，8-废弃物破碎搅拌装置，9-进料传送带，10-收集斜坡，11-翻堆搅拌装置，12-渗滤液收集槽，13-渗滤液收集管，14-阀门，15-引流弧度坡，16-鼓风机，17-通风管，18-尾气排放管道，19-尾气收集处理装置，20-中央控制器，21-温湿度传感器，22-气体浓度传感器，23-储电供电装置。

具体实施方式：

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述，但不仅限于此，本实用新型未详尽说明的，均按本领域常规技术。

实施例1：

一种好氧堆肥余热产电系统，如图1所示，包括废弃物收集装置、主堆肥反应室1、余热发电装置和尾气收集装置；

主堆肥反应室1的四周及底部采用混凝土浇筑而成，主堆肥反应室1的顶部设置有导热盖2，主堆肥反应室1的内部空间包括上部空间和下部空间，上部空间为废弃物的反应堆体，下部空间为渗滤液收集装置，上部空间与下部空间之间设置有滤网3，主堆肥反应室1的上部空间侧壁上分别设置有进料口4和有机肥出料口5，主堆肥反应室1 还连接有曝气装置，用于对反应堆体曝气；

废弃物收集装置与主堆肥反应室1的进料口4连接，主堆肥反应室1的上方连接尾气收集装置；

导热盖2的底部与反应堆体之间通过导热性能优良的导热棒6连接，用于传导反应堆体内部的热能，导热盖2的上表面安装余热发电装置；

余热发电装置由多个半导体温差发电片(TEG，Thermoelectric Generator)串联而成，串联的目的是聚集产生的电能，半导体温差发电片由于内外两侧形成温差而产生电能，多个半导体温差发电片产生的电能通过稳压装置输送至储电供电装置23，如图2 所示，多个串联的半导体温差发电片引出两条导线与储电供电装置连接，半导体温差发电片采用商业化的TEG1-12706，表示额定电压12.0V，额定电流6.0A，最大温差可达 70℃。

实施例2：

一种好氧堆肥余热产电系统，其结构如实施例1所示，所不同的是，半导体温差发电片的热端一侧贴导热盖2的外表面，冷端一侧表面安装有散热性能较好的铝散热片，以保证温差片两侧的温度差。

实施例3：

一种好氧堆肥余热产电系统，其结构如实施例1所示，所不同的是，废弃物收集装置包括收集传送带7、废弃物破碎搅拌装置8和进料传送带9，收集传送带7采用倾斜向上的传动带实现，其末端位于废弃物破碎搅拌装置8的正上方，废弃物破碎搅拌装置 8的出料口与进料传送带9的一端连接，进料传送带的9另一端与主堆肥反应室1的进料口4连接，用于将混合均匀后的废弃物输送到主堆肥反应室1中；

废弃物破碎搅拌装置8的底部设置有收集斜坡10，收集斜坡10偏向进料传送带9倾斜，即收集斜坡10的最低处位于进料传送带9一端；

进料传送带9的倾斜角度为30°～45°，也可根据实际布局进行灵活调整。

本实施例中，废弃物破碎搅拌装置8为立式破碎搅拌装置，其作用是破碎较大的废弃物使之混合均匀，便于后期堆肥反应运行，同时可调节混合堆料的初始理化性质(如 C/N、含水率、孔隙率等)，其顶部开设进料口，收集传送带末端的落料口刚好位于废弃物搅拌装置的进料口正上方。由此，待堆肥处理的有机固体废物，经过人工或机械分拣去除其中分类不完全的塑料、金属碎片等材料后，可以经收集传送带输送到废弃物搅拌装置中进行粉碎。

实施例4：

一种好氧堆肥余热产电系统，其结构如实施例1所示，所不同的是，主堆肥反应室1为圆柱体，主堆肥反应室1的上部空间内设置有多个翻堆搅拌装置11，每个翻堆搅拌装置11包括搅拌轴和搅拌叶片，搅拌叶片伸入至反应堆体内部，并由电机驱动旋转。

实施例5：

一种好氧堆肥余热产电系统，其结构如实施例1所示，所不同的是，上部空间与下部空间之间设置有支撑架，滤网3放置于支撑架上，渗滤液收集装置包括渗滤液收集槽 12和渗滤液收集管13，渗滤液收集管13连接于渗滤液收集槽11的最低处，渗滤液收集管13上设置有阀门14；

渗滤液收集槽12的下底面设置有引流弧度坡15，引流弧度坡15向渗滤液收集槽12的底面中心处倾斜，渗滤液收集管13设置于该中心，从中心剖面图上看，引流弧度坡的弧度为15°～20°；

主堆肥反应室1的内表面铺设有聚氨酯类防水涂料，不仅可以起到很好的保温作用，而且能防止堆体中水分和渗滤液的侵蚀，延长主堆肥反应器的寿命。

滤网3孔径为5～10mm，滤网3和支撑架的材质均为不锈钢，支撑架为架体结构，其孔径远大于滤网的孔径，支撑架对滤网起到很好的保护支撑作用，且不影响滤网的过滤功能；

导热盖2为不锈钢盖，不锈钢盖的厚度为5～10mm。

实施例6：

一种好氧堆肥余热产电系统，其结构如实施例1所示，所不同的是，曝气装置包括鼓风机16和通风管17，鼓风机16与通风管17连接，通风管17布设于滤网3和渗滤液收集槽的液面之间，位于主堆肥反应室内的通风管17上沿其长度方向间隔设置有多个通风口，优选每个通风口包括沿通风管周向分布的多个通风孔；

通风管17的材质为PVC，相邻通风口间距为30～50mm，通风孔为直径为5～8mm 的圆孔。

实施例7：

一种好氧堆肥余热产电系统，其结构如实施例1所示，所不同的是，尾气收集装置包括尾气排放管道18，尾气排放管道18安装于导热盖2的中央位置，优选为长方体结构，材质为不锈钢，尾气排放管道18连接有尾气收集处理装置19连接，分布于主堆肥反应室的外部，用于对尾气的收集处理。

实施例8：

一种好氧堆肥余热产电系统，其结构如实施例1所示，所不同的是，半导体温差发电片的热端一侧分布于导热盖2上表面和尾气排放管道8的外表面，分别用于回收转化传导到导热盖的和蒸发潜热携带的热量，蒸发潜热携带的热量大部分分布于尾气管道距离导热盖的近端，为提高效率，分布于尾气排放管道的外表面的半导体温差发电片可只分布于该处。

实施例9：

一种好氧堆肥余热产电系统，其结构如实施例1所示，所不同的是，本实用新型的好氧堆肥余热产电系统还包括中央控制器20，反应堆体内设置有温湿度传感器21，在反应堆体上方尾气排放管道内设置有气体浓度传感器22，可同时检测多种气体浓度，如 O₂、CO₂、NO_X、CH₄等，温湿度传感器21、气体浓度传感器22、进料传送带9、余热发电装置、多个翻堆搅拌装置11、曝气装置均与中央控制器20连接，如图3所示；

中央控制器20可根据温湿度传感器21、气体浓度传感器22的反馈的实时温度和废气成分和浓度，控制进料速度、余热发电的启停、翻堆搅拌装置的搅拌速度和曝气的多少，实现堆肥进程的管理，在堆肥过程中，定期翻堆和通风，保证堆肥在最优条件下进行，并能实现能源的高效合理利用。

中央控制器为可编程的PLC控制器，PLC控制器采用SIMMATIC PLCS7系列，温湿度传感器的型号为MIK-ST500，气体浓度传感器的型号为WY-900A。

实施例10：

一种好氧堆肥余热产电系统的工作方法，包括以下步骤：

(1)有机废弃物经分拣除杂后，经由废弃物收集装置输送到主堆肥反应室1中，根据反应堆体的重量设置堆肥反应所需的合适的进料流量，合适的进料流量优选为 (2.0～3.0)L/(min·kg干重)，经曝气装置通风，开始进行堆肥反应；

(2)在堆肥反应过程中，首先，主堆肥反应室1内部的有机废弃物由于微生物在有氧条件下进行新陈代谢，开始释放大量热量，一方面，热量通过导热棒使得导热盖温度升高，安装在其上表面的半导体温差发电片内外产生温差，进而产生电能；

另一方面，高温使流经的水汽温度升高，使得安装在尾气排放管道外表面的半导体温差发电片内外产生温差，进而产生电能，以上两部分所产生的电能均通过导线传输存储于储电供电装置23中；

(3)在堆肥反应过程中，通过温湿度传感器21和气体浓度传感器22分别实时检测反应堆体的温度、湿度，以及尾气中的氧气浓度，当反应堆体温度和氧气浓度到达堆肥反应本身所需的温度最低限制后，中央控制器控制进料传送带速度、翻堆搅拌装置的搅拌速度和曝气装置曝气的多少，确保反应堆体和热量回收转化持续进行，同时保证堆肥清洁、无毒、无害化的效果；

(4)在堆肥反应过程中，定期从有机肥出料口取样并测试其性质，测试含水率、容重及植物毒性，用于分析评价堆肥进程及堆肥效果，具体的测试和分析过程可参照《中华人民共和国有机肥标准(NY 525—2012)》进行，此处不再赘述；

(5)对于在堆肥反应过程中产生的废气，经尾气排放管道18被传输到尾气收集处理装置19中进行无害化处理后排入大气，尾气处理装置19可根据尾气成分灵活选用现有装置，均不影响本实用新型的实施；

(6)在堆肥反应过程中产生的渗滤液，经滤网3下渗后，通过引流弧度坡15引流至渗滤液收集槽12。

实施例11：

一种好氧堆肥余热产电系统，本实施例中采用猪粪和小麦秸秆作为有机废弃物，调节混合后有机废弃物的碳氮比C/N为25，含水率为65％，主堆肥反应室1顶部采用导热性能良好的不锈钢盖作为导热盖，导热盖厚度为5mm，导热盖的底部与反应堆体之间通过导热棒连接，用于传导反应堆体内部的热能，主堆肥反应室的上方中央位置连接尾气收集装置。

主堆肥反应室导热盖2的上表面和尾气排放管道18的外表面安装余热发电装置。在堆肥过程中，在通风曝气的条件下，流速2.0～3.0L/(min·kg干重)，微生物迅速生长繁殖降解废弃物中有机质，同时释放大量热量使得堆体温度升高，通过温湿度传感器 21可以实时监控记录堆体的温度变化。

所安装的余热发电装置主要是由500个半导体温差发电片所串联而成，其原理是半导体温差发电片两侧有温度差就会导致内部电子运动进而形成电流，产生电压，在本实例中，导热盖2和尾气排放管道18的表面各安装温差发电器250个，覆盖面积各约2m²，半导体温差发电片采用商业化的TEG1-12706。堆体热量在不断累积后就会扩散传导，由于主堆肥反应室1四周采用混凝土建筑且涂上绝热防水材料，热量主要有以下2个方面扩散：其一，通过导热棒的传导使顶部的导热盖温度升高，进而使得半导体温差发电片靠近堆体一侧温度升高；其二，通过高温蒸汽的形式携带，进而使尾气排放管道外表面的半导体温差发电片一侧温度升高。为了保证半导体温差发电片两侧的温度差，在半导体温差发电片的另一侧安装散热性能良好的铝制的散热片，在空气自然对流的条件下强有力的保证了半导体温差发电片两侧的温度差，进而保证了热电转化的顺利进行，同时不需要其他的能源消耗(如，加装冷水管道、制冷器等)。

随着堆肥反应的运行，热量不断转化成的电能通过导线首先传输到余热发电装置储存起来，此时产生的电流主要为直流电，随后根据需要，可以直接连接直流负载或者通过逆变器转换为交流电后连接交流带负载。

在本实施例中，堆体最高温度为72.5℃，平均温度为50.6℃，空气环境平均温度21.5℃，半导体温差发电片两侧的温度差平均值约为29.1℃，整个堆肥余热产电系统输出电压显示63.6～114.2V。产生的电能经过余热发电装置(如蓄电池)储电后可以输出稳定的电能供应整个堆肥装置的耗电设备使用，同时多余的电量还可以用于厂区照明和其他用电。

反应堆体内设置有温湿度传感器21，在反应堆体上方尾气排放管道18内设置有气体浓度传感器22，可实时监控记录堆体的温湿度和尾气成分和浓度情况，并传输给中央控制器20，以便自动调控堆肥的运行参数(可以人工进行工艺控制)。

在本实施例中，可设置堆体温度的最优温度为45℃(既可以保证废弃物堆肥无害化处理，又可以保证余热发电装置正常运行)。运行过程中，堆体温度低于这一限值后，会通过温湿度传送的温度数据以及气体浓度传感器传送的数据来调控运行参数，如增大或减少进料传送带的进料速度、开启或关闭翻堆搅拌装置、调节曝气装置的鼓风流速等，以保证堆肥正常的运行。

对本实施例定期监测出料口样品的各项有机肥标准，均符合《中华人民共和国有机肥标准(NY 525—2012)》。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种好氧堆肥余热产电系统，其特征在于，包括废弃物收集装置、主堆肥反应室、余热发电装置和尾气收集装置；

所述主堆肥反应室的四周及底部采用混凝土浇筑而成，主堆肥反应室的顶部设置有导热盖，主堆肥反应室的内部空间包括上部空间和下部空间，上部空间为废弃物的反应堆体，下部空间为渗滤液收集装置，上部空间与下部空间之间设置有滤网，所述主堆肥反应室的上部空间侧壁上分别设置有进料口和有机肥出料口，所述主堆肥反应室还连接有曝气装置，用于对反应堆体曝气；

所述废弃物收集装置与主堆肥反应室的进料口连接，主堆肥反应室的上方连接所述尾气收集装置；

所述导热盖的底部与反应堆体之间通过导热棒连接，导热盖的上表面安装所述余热发电装置，所述余热发电装置由多个半导体温差发电片串联而成，多个半导体温差发电片产生的电能输送至储电供电装置。

2.根据权利要求1所述的好氧堆肥余热产电系统，其特征在于，半导体温差发电片的热端一侧贴在导热盖的外表面，冷端一侧表面安装有铝散热片。

3.根据权利要求1所述的好氧堆肥余热产电系统，其特征在于，所述废弃物收集装置包括收集传送带、废弃物破碎搅拌装置和进料传送带，所述收集传送带的末端位于废弃物破碎搅拌装置的正上方，所述废弃物破碎搅拌装置的出料口与进料传送带的一端连接，进料传送带的另一端与主堆肥反应室的进料口连接；

所述废弃物破碎搅拌装置的底部设置有收集斜坡，收集斜坡偏向进料传送带倾斜，即收集斜坡的最低处位于进料传送带一端，进料传送带的倾斜角度为30°～45°。

4.根据权利要求3所述的好氧堆肥余热产电系统，其特征在于，所述主堆肥反应室为圆柱体，主堆肥反应室的上部空间内设置有多个翻堆搅拌装置，每个翻堆搅拌装置包括搅拌轴和搅拌叶片，搅拌叶片伸入至反应堆体内部，并由电机驱动旋转。

5.根据权利要求4所述的好氧堆肥余热产电系统，其特征在于，所述上部空间与下部空间之间设置有支撑架，滤网放置于支撑架上，所述渗滤液收集装置包括渗滤液收集槽和渗滤液收集管，渗滤液收集管连接于渗滤液收集槽的最低处，渗滤液收集管上设置有阀门；

渗滤液收集槽的下底面设置有引流弧度坡，引流弧度坡向渗滤液收集槽的底面中心处倾斜，渗滤液收集管设置于该中心；

滤网孔径为5～10mm，滤网和支撑架的材质均为不锈钢；

导热盖为不锈钢盖，不锈钢盖的厚度为5～10mm。

6.根据权利要求5所述的好氧堆肥余热产电系统，其特征在于，所述曝气装置包括鼓风机和通风管，鼓风机与通风管连接，通风管布设于滤网和渗滤液收集槽的液面之间，位于主堆肥反应室内的通风管上沿其长度方向间隔设置有多个通风口，每个通风口包括沿通风管周向分布的多个通风孔；

通风管的材质为PVC，相邻通风口间距为30～50mm，通风孔为直径5～8mm的圆孔。

7.根据权利要求6所述的好氧堆肥余热产电系统，其特征在于，所述尾气收集装置包括尾气排放管道，尾气排放管道安装于导热盖的中央位置，材质为不锈钢，尾气排放管道连接有尾气收集处理装置连接。

8.根据权利要求7所述的好氧堆肥余热产电系统，其特征在于，半导体温差发电片的热端一侧分布于导热盖上表面和尾气排放管道的外表面，分别用于回收转化传导到导热盖的和蒸发潜热携带的热量，冷端一侧表面安装有铝散热片。

9.根据权利要求8所述的好氧堆肥余热产电系统，其特征在于，还包括中央控制器，反应堆体内设置有温湿度传感器，在反应堆体上方尾气排放管道内设置有气体浓度传感器，温湿度传感器、气体浓度传感器、进料传送带、余热发电装置、多个翻堆搅拌装置、曝气装置均与中央控制器连接。

10.根据权利要求9所述的好氧堆肥余热产电系统，其特征在于，中央控制器为PLC控制器，PLC控制器采用SIMMATIC PLCS7系列，温湿度传感器的型号为MIK-ST500，气体浓度传感器的型号为WY-900A。

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