[发明专利]一种农林有机固体废物静态堆肥热回收利用系统

说明书

一种农林有机固体废物静态堆肥热回收利用系统，属于农林有机固体废物资源化利用技术领域。本发明解决了现有的农林有机固体废物堆肥热回收利用效率低且无法实现静态堆肥的问题。发酵仓的下方设置有渗滤液罐，且底部通风空间与渗滤液罐通过管路连通，发酵室内物料堆的上方布置有喷洒装置，发酵仓与间壁式换热器之间通过送风管与回风管相连，回风管上布置有循环风机，回风管的出风端位于底部通风空间内，间壁式换热器与循环风机之间的回风管上还连通设置有新风风管，间壁式换热器与用热系统之间通过管路相连，形成封闭的液体或气体流动环路。通过本申请可实现在获取有机肥料的同时，将发酵过程中产生的潜热与显热最大程度回收利用。

技术领域

本发明涉及一种农林有机固体废物静态堆肥热回收利用系统，属于农林有机固体废物资源化利用技术领域。

背景技术

常见的农林固体废物有秸秆、残株、杂草、落叶、根茎、果实外壳、藤蔓、树枝、废竹、糟渣、饼粕、木屑及禽畜粪污等等。很多农林固体废物中含有大量的有机物质，如纤维素、木质素、无机盐等多种宝贵的物质资源，而且还具有较高的能量密度。因此，可以说农林有机固废是具有较高利用价值的可再生生物质资源。用则利，弃则害。尽管我国农林有机固体废物利用率在逐渐提高，但废弃量依然较大。以秸秆和禽畜粪污为例，两者年产量各约为10亿吨与40亿吨，综合利用率分别约为80％与60％[姜槐进,苏有健.秸秆资源综合利用探析[J].现代农业科技,2018(17):173-174.][石祖梁,王飞,王久臣,李想,孙仁华,宋成军.我国农作物秸秆资源利用特征、技术模式及发展建议[J].中国农业科技导报,2019,21(05):8-16.]。其余未能有效处理或利用的巨量废物将形成对空气、土壤及水体等生态环境要素的污染面源，同时也是资源能源的巨大浪费。

利用秸秆、粪便等有机固体废物进行堆肥化处理是一项古老的技术，在我国已有两千多年的历史。堆肥是指利用自然界广泛分布的微生物或人工添加高效复合微生物菌剂的协同作用，通过人为调节和控制，在有氧的条件下，促进可生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的生物化学过程。产生的天然有机肥料所含营养物质丰富、肥效长且稳定，并利于促进土壤固粒形成，可改良因长期大量使用化肥导致理化性质变差的土壤性质、改善农产品品质；堆肥过程中产生的CO₂可用作气肥直接施用于种植温室大棚中的作物。但是，堆肥发酵产生的热量一直未引起足够重视和有效利用。堆肥物料中的有机质在微生物作用下的降解过程中，释放出大量的热量。根据能量守恒定律，相同质量的有机物，经燃烧和经生物氧化反应释放的能量是相同的。研究表明，有机固废堆肥产生的热量约为其燃烧时热值的1/2～2/3，过程中堆内最高温度可达70℃以上。冬季北方建筑或设施农业(温室大棚、禽畜棚舍等)的供暖完全可由堆肥产热这种低品位能源来实现。2017年，我国北方城镇供暖能耗为2.01亿吨标准煤。北方农宅、设施农业的冬季供暖多以燃煤为主，成本高，能源有效利用率低，对环境污染大。随着我国经济社会迅猛发展，商品能源消耗在广大农村的生产生活中所占比重越来越大。若能用浪费的有机固体废物蕴含的能源，对北方冬季供暖需热量进行补充或替代化石燃料，那将产生巨大的经济效益、环境效益与生态效益。

目前大规模机械化施用化肥的成本低、效率高。与之相比，传统堆肥技术的劣势之一是经济性不好，导致其应用越来越少。例如，为了保证肥料质量，需要对物料进行手工或机械“翻堆”，将热量散出以保证微生物的适宜工作温度和保持必要氧气浓度，耗费人力物力，且热量未加以回收利用。

堆肥属于有氧固态发酵过程，微生物在活动过程中产生的热量实际是以显热和潜热两种形态存在的。堆体绝对温度升高即是发酵过程中显热释放的体现；堆肥过程中，水蒸气产生是由于液态水吸收热量发生相变导致的，水蒸气中所含热量被称作潜热。众所周知，水的汽化潜热是很大的，常压下相同温度液态水的汽化潜热约是其平均显热比热的539.9-598.3倍。据估计，堆肥产热中潜热占比约为60％-80％，甚至更高。现有技术中对堆肥产生的热量利用都存在缺陷，即利用率低。