以废弃秸秆耦合禽畜粪便好氧发酵热为热源的水暖装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种以废弃秸秆耦合禽畜粪便好氧发酵热为热源的水暖装置，属于农牧废弃物发酵热回收供暖技术领域,包括发酵池、用于盛放发酵堆的发酵筒、换热水管、蓄热水箱及液体收集器；发酵筒位于发酵池内部且与发酵池之间具有环形腔；换热水管位于环形腔内且螺旋绕设在发酵筒外壁；蓄热水箱安装在发酵筒上方的发酵池内部，蓄热水箱的进出水口分别连接换热水管两端，形成液体回路；发酵池顶部有顶盖；发酵堆内部设置有多孔排气管，发酵堆底部中间设有搅拌器，同时还设有废水回收循环利用系统。本发明专利技术可实现对发酵堆产生的显热、潜热以及热辐射进行高效回收，同时实现物料翻堆及对发酵产生的热蒸汽、冷凝液和渗滤液的循环利用。冷凝液和渗滤液的循环利用。冷凝液和渗滤液的循环利用。

【技术实现步骤摘要】
以废弃秸秆耦合禽畜粪便好氧发酵热为热源的水暖装置


[0001]本专利技术涉及农牧废弃物发酵热回收供暖
，更具体的说是涉及一种以废弃秸秆耦合禽畜粪便好氧发酵热为热源的水暖装置。

技术介绍

[0002]取暖是北方居民生活的必需，散煤燃烧是目前北方农村冬季供暖的主要方式。但散煤燃烧易产生大量粉尘颗粒、NO
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和SO2，同时化石燃料功能也增加碳排放。为了清洁供暖和减少碳排放，目前鼓励采用清洁能源供暖方式，主要分为电取暖、热泵取暖及太阳能取暖。根据农村调查结果，电采暖因为其高成本和技术的不成熟仅适合农村少量用户在特殊条件下使用，未来几年普及推广的可能性很小；热泵是将低位热源的热能转移到高位热源的装置，因其通过电驱动等提取环境热能，故可利用可再生能源，减少矿物能源的消耗。由于其场地条件、地质条件和施工条件要求较高发展受限；太阳能具有取之不尽、成本低廉等优势，但其受到天气变化、昼夜交替、冬季日照时间短等自然因素的影响，难以满足长周期、持续、稳定供暖的需求，因此需要另辟奇路寻找持续稳定、场地要求小且低成本的热源。
[0003]随着农业技术的不断发展，粮食产量也逐年增收。农业固体废弃物产量大，农作物秸秆产量达8～9亿吨，包括玉米秸秆、小麦秸秆、大豆秸秆等。我国农作物秸秆的综合利用率达到90％，主要以直接还田为主，占比达39％左右，其中秸秆堆肥处理占比仅为12％左右，堆肥的优势被大大忽视。针对秸秆资源化的问题，我国目前采用的解决方案为秸秆的“五化”处理方案。分别为能源化、肥料化、饲料化、原料化和基料化。但是，目前这些方法都存在着一定的问题矛盾。例如，在能源化的过程中，无论是产沼气还是燃料乙醇，都需要有一定的规模才能维持处理厂营收的平衡，而大规模的秸秆收集与储运需要很高的成本。市场对于生物质燃料的疲软与化石燃料的竞争很大程度上限制了能源化的发展。据分析，目前的处理方法与秸秆分布及体量的主要矛盾在于：能源化利用市场疲软、利用方式与农村农田的实际环境脱节、缺乏华北、东北地区因地制宜的秸秆利用方案、缺少秸秆的清洁化利用措施。
[0004]生物质好氧堆肥(发酵)产热技术，是一种通过微生物在有氧条件下催化降解有机质产生水、CO2和有机肥，并将化学能以热能形式释放的技术。传统堆肥(发酵)一般是利用多种微生物的作用，将各种植物残体(作物秸秆、杂草、树叶、泥炭、垃圾以及其他废弃物等)进行矿质化、腐殖化和无害化，使各种复杂的有机态的养分，转化为可溶性养分和腐殖质，同时利用堆积时所产生的高温(60～70℃)来杀死原材料中所带来的病菌、虫卵和杂草种子，达到无害化的目的。但其实在常规堆肥中，生物质中大约有60％～70％的化学能转化成热能，而只有30％～40％的能量保留到肥料中。若能用废弃的农牧固体废物释放的热能替代化石燃料的燃烧，对北方冬季供暖需热量进行补充，那将是“北方农村冬季清洁供暖”和“农牧废弃物清洁处理”双向需求的高效解决方案。
[0005]目前学者们对固体有机废弃物堆肥主要关注于原料的高效转化及肥堆的肥效提升，而对发酵过程的产热关注较少。而在国内外过往的研究中，多数是以易腐有机质为发酵
原料，而玉米秸秆这类降解缓慢、C/N高和孔隙度大的生物质用于发酵产热及热回收的研究不多。同时，由于秸秆发酵热的温度一般低于70℃，生物发酵过程既产热又利用热，过程复杂，因此，市场上缺乏相关秸秆发酵热回收利用的工艺和设备。
[0006]对于整个好氧发酵产热过程的热损失来说，热对流和热辐射是最主要的两个热损失因素，同时也是利用换热的方法供热的最主要途径。对于热对流的计算主要是包含热空气从发酵基质中离开所带走的热量，这一部分的热量也叫做显热；另一部分为发酵产热过程中堆体表面所蒸发出的水蒸气，水蒸气中所带有的热量，这一部分也叫做潜热。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近600倍。据估计，堆肥产热中潜热占比约为60％
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80％。同时，好氧发酵产热过程的热损失有相当一部分以热辐射的形式散失掉了。虽然在总量上不高，但是这一部分能量是最难以避免和减少的。现有的技术大多是单一的对潜热或显热的回收，也没有对热辐射的损失加以重视，热回收率不高。即便有一些技术利用了到了发酵过程中的显热和潜热，但仍旧存在热利用效率低的问题。例如，申请号为CN202020606940.6的技术专利公开的堆肥热利用回收系统对显热的利用仅为发酵系统边缘的热量，对于反应系统内部多余的热量并没有加以利用。申请号为CN202111328350.7的专利技术专利公开的好氧发酵热回收利用设备虽然对显热和潜热都有充分利用，但其设备复杂，且物料和多组换热水管及多个蓄热水箱均设置在发酵罐内，处在同一空间，对设备材质要求高，且不易检修和更换。
[0007]因此，现有技术中仍旧没有既能充分利用发酵过程中产生的显热和潜热，又能方便使用和清洁的热回收装置。另外好氧发酵需要在有氧条件下进行，因此考虑到堆体内微生物的需求，翻堆也是必不可少的。

技术实现思路

[0008]有鉴于此，本专利技术旨在提供一种以废弃秸秆耦合禽畜粪便好氧发酵热为热源的水暖装置，以至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0010]一种以废弃秸秆耦合禽畜粪便好氧发酵热为热源的水暖装置，包括：包括发酵池、用于盛放发酵堆的发酵筒、换热水管、蓄热水箱及液体收集器；
[0011]所述发酵筒位于所述发酵池内部且与所述发酵池之间具有环形腔；所述换热水管位于环形腔内且螺旋绕设在所述所述发酵筒外壁；所述蓄热水箱安装在所述发酵筒上方的所述发酵池内部，所述蓄热水箱的进出水口分别连接所述换热水管两端，形成液体回路；
[0012]所述发酵池顶部有顶盖；所述发酵堆内部设置有多孔排气管且其下端连接管道抽气机，所述管道抽气机安装在所述发酵筒底部，其进气口连通环形腔；所述发酵堆底部中间设有搅拌器；所述发酵筒下方设有多孔隔板，所述多孔隔板与所述发酵池底壁之间为废液排出层；所述液体收集器位于所述发酵池外且通过管道连通所述废液排出层。
[0013]采取上一步技术方案的有益效果：微生物好氧催化降解秸秆及禽畜粪便，发酵堆产生大量热能，并随湿热蒸汽扩散在发酵池内，热蒸汽在环形腔与换热水管接触进行换热，形成气体回路，换热水管螺旋式排布可以有效吸收发酵堆的热辐射。蓄热水箱安装在发酵池内部，发酵堆产生的热蒸汽对蓄热水箱起到一层保温作用。管道抽气机将发酵堆产生的热蒸汽通过多孔排气管循环均匀进入发酵堆中。发酵堆内部的搅拌器将发酵堆上下翻动，
促进好氧发酵产热。发酵堆下方有多孔隔板用以承受发酵堆的重量，同时发酵产生的渗滤液和冷凝液通过多孔隔板的孔隙流入下方废液排出层，进入液体收集器，实现废液的收集。
[0014]优选的，还包括喷洒装置，所述喷洒装置位于所述发酵堆上方的所述发酵池内，且与所述液体收集器通过管道连通，管道上靠近液体收集器的一端设有第二水泵。
[0015]采取上一步技术方案的有益效果：利用第二水泵提供的压力将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种以废弃秸秆耦合禽畜粪便好氧发酵热为热源的水暖装置，其特征在于：包括发酵池(1)、用于盛放发酵堆(6)的发酵筒(2)、换热水管(3)、蓄热水箱(4)及液体收集器(12)；所述发酵筒(2)位于所述发酵池(1)内部且与所述发酵池(1)之间具有环形腔；所述换热水管(3)位于环形腔内且螺旋绕设在所述所述发酵筒(2)外壁；所述蓄热水箱(4)安装在所述发酵筒(2)上方的所述发酵池(1)内部，所述蓄热水箱(4)的进出水口分别连接所述换热水管(3)两端，形成液体回路；所述发酵池(1)顶部有顶盖(5)；所述发酵堆(6)内部设置有多孔排气管(7)且其下端连接管道抽气机(8)，所述管道抽气机(8)安装在所述发酵筒(2)底部，其进气口连通环形腔；所述发酵堆(6)底部中间设有搅拌器(9)；所述发酵筒下方设有多孔隔板(10)，所述多孔隔板(10)与所述发酵池(1)底壁之间为废液排出层(11)；所述液体收集器(12)位于所述发酵池(1)外且通过管道连通所述废液排出层(11)。2.根据权利要求1所述的以废弃秸秆耦合禽畜粪便好氧发酵热为热源的水暖装置，其特征在于，还包括喷洒装置(13)，所述喷洒装置(13)位于所述发酵堆(6)上方的所述发酵池(1)内，且与所述液体收集器(12)通过管道连通，管道上靠近液体收集器(12)的一端设有第二水泵(17)。3.根据权利要求1所述的以废弃秸秆耦合禽畜粪便好氧发酵热为热源的水暖装置，其特征在于，所述发酵池(1)外壁安装有通气管(14)和排气机(15)；所述通气管(14)安装在所述发酵池(1)外壁下部，且所述通气管(14)上设有阀门；所述排气机(15)安装在所述发酵池(1)外壁上部。4.根据权利要求1所述的以废弃秸秆耦合禽畜粪便好氧发酵热为热源的水暖装置，其特征在于，所述多孔排气管(7)竖直布置在所述发酵堆(6)内，所述多孔排气...

【专利技术属性】
技术研发人员：于艳玲，贺巍，曹永娜，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：