專利名稱：立體分布式物料通流方法及通風綜合節(jié)能方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及立體分布式物料通流方法及通風綜合節(jié)能方法，應用于生物質(zhì) 好氧發(fā)酵、有機質(zhì)熱解、物料通風干燥、氣流凈化、昆蟲類生物養(yǎng)殖及流體與 物料的傳熱傳質(zhì)等領(lǐng)域的立體分布式通流處理過程，以及包括通風系統(tǒng)利用煙 囪效應利用風力及光熱等產(chǎn)生自然通風動力的綜合節(jié)能。也包括熱力發(fā)電廠利 用排放汽輪機尾汽凝結(jié)熱產(chǎn)生的熱空氣發(fā)電或成為鍋爐無引風機排煙動力，包 括自然通風發(fā)酵式免沖洗生態(tài)便池，包括泡沫銅等多孔材料傳熱傳質(zhì)應用領(lǐng)域 等。
背景技術(shù)：
風機是許多行業(yè)普遍使用的一種耗能很大的基礎(chǔ)動力設(shè)備。目前，物料通 風基本都是氣流穿過整個物料層才能進入排風系統(tǒng)的，包括生物質(zhì)好氧發(fā)酵、 有機質(zhì)熱解、物料通風干燥及氣流凈化等，因為阻力大一般都采用風機或壓縮 機提供通風動力。另一方面，通風后產(chǎn)生的大量的熱氣流或濕熱氣流往往被直 接排放掉。而風力資源以及太陽能等綠色資源的利用因各自投資與技術(shù)成本太 高， 一直制約其發(fā)展，目前還沒有一種技術(shù)能將這些低密度能源集中綜合利用 的技術(shù)。另外，在利用泡沫銅等多孔材料做為與流體傳熱傳質(zhì)介質(zhì)時，隨著比 表面積與泡沫材料整體體積增大，流體穿過泡沫材料的阻力也大幅度增加，增 加動力消耗制約了大型化發(fā)展。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是在生物質(zhì)好氧發(fā)酵、有機物熱解、物料通風干燥、氣流 凈化、昆蟲類生物養(yǎng)殖及流體與物料的傳熱傳質(zhì)等，流體與物料之間發(fā)生物理 的或化學反應的領(lǐng)域，實現(xiàn)立體分布式低阻力的通流方法，并將通風產(chǎn)生的濕 熱風利用煙囪效應實現(xiàn)自然通風，同時可以綜合利用風力及太陽能并將多余動 力輸出，如發(fā)電。本發(fā)明的技術(shù)方案對風機通風系統(tǒng)而言，最好的節(jié)能方法就是不用風機。采用兩個途徑綜合解決， 一是盡可能減小通風阻力，二是利用熱風煙囪效應， 將風塔增高。當二者平衡時就可以實現(xiàn)自然通風而不用風機了。有的系統(tǒng)排出 大量的"廢熱"，再綜合利用風力和太陽能增加通風動力，在實現(xiàn)自然通風同 時多余動力可以發(fā)電。一種減小通風阻力的方法是將進氣通道與排氣通道分布于物料中，并且通 道各自的盲端封堵，氣流通過進氣通道與排氣通道上分布的氣孔短距離穿過物 料層實現(xiàn)物料通風。這樣，物料層內(nèi)可以布置許多進氣通道和排氣通道，如， 將它們互相平行互隔布置后就可以使物料層中布滿進氣孔和排氣孔，實現(xiàn)物料 的短距離通風，構(gòu)成物料立體分布式通風系統(tǒng)。這樣的方案理論上可以設(shè)計任 意小的通風的距離(既氣流在進排氣管路之間穿過物料的最短距離)，從根本上 減小通風阻力。另一種減小通風阻力的辦法用在熱力發(fā)電廠，將煤或生物質(zhì)先經(jīng)過熱解并 且脫硫除塵后再燃燒，因為這樣的潔凈燃燒方式產(chǎn)生的尾部煙氣可以直接排放， 避免了現(xiàn)在普遍采用的燃燒后煙氣脫硫除塵的環(huán)節(jié)，大幅度減小排煙阻力。這 為省掉鍋爐引風機具備了基礎(chǔ)。大多數(shù)的通風系統(tǒng)都會使排出的氣流溫度升高或濕度增加，它們的密度比 空氣小會產(chǎn)生上浮力，將氣流導入具有一定高度的風塔后就會因"煙囪效應" 產(chǎn)生通風動力。增加風塔的直徑與高度不但會增加通風動力，同時可以增加一種全新風能 利用方法，這就是利用經(jīng)過風塔外圍的風力資源直接發(fā)電。其方法是，在風塔 外圍分布集風通道將塔外橫向高速風收集后引導到塔地底風輪發(fā)動機中，或者 在風塔外圍安裝風輪直接利用風力做功發(fā)電。根據(jù)流體力學理論，氣流在經(jīng)過長圓柱體時，柱體圓周兩側(cè)饒流流速最大可達到原來的2倍。如果在通風系統(tǒng)中布置了采光系統(tǒng)，利用光熱反應可以增強煙囪效應。 由于太陽輻射作用，地表溫度比空氣溫度高，使地面空氣比高空中的氣溫略高一些，因此增大風塔直徑和高度后，周圍地面大量的氣流經(jīng)風塔升到空中，在一定程度上同時增加了地表熱的利用。另外，在大直徑風^:的頂端為避免冷風倒灌， 一般在頂端直徑應有所縮小。 如果在內(nèi)側(cè)安裝螺旋肋板或采用其它方式的螺旋通道，就可以使風塔出口上升 的氣流在流出風塔時產(chǎn)生較大的旋流形成上升氣旋，這類似于小型龍巻風。這 種上升的氣旋由于離心力的作用在內(nèi)部產(chǎn)生真空，對外可以阻擋周圍的冷空氣 進入其內(nèi)部，并且受大氣壓作用不會馬上向四周擴散，使其內(nèi)部繼續(xù)維持熱氣 流通道并繼續(xù)發(fā)揮著煙囪效應的作用。因此在塔頂內(nèi)側(cè)增設(shè)螺旋通道可以使風 塔"增高"，煙囪效應增強。在流體的傳熱傳質(zhì)領(lǐng)域，泡沫銅等大比表面積多孔材料應用越來越廣，但 是不管是離散的還是整塊的，隨著整體處理系統(tǒng)體積增大其流通阻力就會增大， 采用以上描述的立體分布式通風方法，將進氣通道與排氣通道布置于多孔物料 中，可以減小多孔其通流阻力，這種多孔物料一般是泡沫狀或微細管等其它多 孔結(jié)構(gòu)的金屬或其它材料。這樣的方法也可以用于液體的傳熱傳質(zhì)，因此連同 上述通風方法一起統(tǒng)稱為立體分布式通流方法。本發(fā)明的優(yōu)點1. 可以將"廢熱"、生物質(zhì)降解熱、太陽光熱及風力甚至地表熱等單方面 利用很難實現(xiàn)經(jīng)濟效益的低密度能源經(jīng)過綜合利用，大幅度降低單位產(chǎn)出的投 資與運行成本，形成一種新的推廣模式，有利于全社會的節(jié)能、環(huán)保、可再生 能源開發(fā)及環(huán)境衛(wèi)生的發(fā)展。2. 采用立體分布式供風系統(tǒng)，從根本上減小通風阻力，可大幅度減少風機 通風系統(tǒng)的電耗甚至不用風機，降低運行成本。3. 可以利用煙囪效應通過自然通風滿足生產(chǎn)，減少設(shè)備投資，減少維修維 護工作量。4. 在泡沫銅等傳熱傳質(zhì)材料的應用中采用立體分布式通流方法，同樣可以大幅度減小通流阻力，更容易適應大容量處理系統(tǒng)的需要。


圖1是立體分布式物料自然通流方法系統(tǒng)簡圖。圖2是反應器內(nèi)物禾斗中流體通流狀態(tài)俯視圖，箭頭表示物料中流體流動方向。圖3是兩種圓環(huán)狀的通流布置原理圖，流體進入通道與排出通道同軸立式筒狀布置的A或并列布置的B。圖4是矩形通流布置俯視圖，流體進入通道與排出通道立式并列相隔布置。 圖5是通風管路在反應器內(nèi)組合成單片結(jié)構(gòu)的布置圖。 圖6是往復隔刪式卸料裝置結(jié)構(gòu)簡圖，與隔刪式物料床組合使用。 圖7是轉(zhuǎn)子卸料裝置原理圖，圖中箭頭表示轉(zhuǎn)動方向，物料自上而下流動。 圖8與圖9是用于生物質(zhì)發(fā)酵的通風布置方法，有利于下層物料出來的熱氣流預熱上層初始加入的物料，圖9增設(shè)了氣閥調(diào)節(jié)氣流分配，箭頭表示氣流方向。圖IO是立體分布式通風系統(tǒng)通過風塔煙囪效應增加通風動力，同時增加了 風力資源利用的系統(tǒng)簡圖。圖11是圖IO所示系統(tǒng)的平面布置簡圖。 圖12是風塔外圍風輪的布置簡圖。圖13是風輪的立軸軸功向水平軸通過兩個單向離合器單向傳遞的機構(gòu)圖。 圖14是風塔外圍安裝集風口將風力經(jīng)塔內(nèi)向下引導的結(jié)構(gòu)簡圖。 圖15是一組集風系統(tǒng)的分布圖，可以正向集風，也可以反向。 圖16是用于生物質(zhì)靜態(tài)發(fā)酵的簡易自然通風方式，也可以用于物料通風干燥。圖17、 18、 19分別是三種利用自然通風發(fā)酵降解的生態(tài)便池。 圖20是用于生態(tài)便池的一種攪拌器的軸向結(jié)構(gòu)簡圖。
具體實施方式
實施例1:如附圖1所示， 一種采用立體分布式通風方法的通風反應器， 基本工藝流程是物料從儲料斗1進入螺旋布料器2后，經(jīng)三個布料口 11及其 調(diào)節(jié)擋板進入反應器3內(nèi)。受重力作用，物料自然堆在隔刪式料床7上并堆滿 到反應器內(nèi)通風管組之上，由隔刪式卸料器9控制卸料量或卸料速度，由落料 斗8收集完成反應的物料。采用分布式的供風系統(tǒng)，由進氣總管路6將空氣通 到終端供風管路組5，其管壁上分布有通氣孔(管壁也可以采用網(wǎng)格狀)且頂端封口，空氣通過通氣孔進入物料中。排氣管路組4上同樣分布有通氣孔，這 樣終端供氣管路組6內(nèi)的空氣橫穿過物料直接進入排氣管路組4內(nèi)，經(jīng)排氣總 管10排出。受通風管路分布控制，物料中的氣流分布如附圖2，箭頭表示氣流 方向。正常運行時，物料填充高度應超過反應器內(nèi)的通風管路組，即通風管路 尤其分布有通氣孔的部分，應分布在物料中，以避免通風短路。進氣與排氣通道在反應器內(nèi)的的分布具有很大靈活性，附圖3A是圓環(huán)狀 的通風布置原理圖，即由幾個圓筒同軸立式布置，直徑大小均勻分布形成互相 間隔的進氣通道與排氣通道。附圖3B是物料填充在環(huán)形管的夾層中， 一定數(shù) 量的這種環(huán)形管集中分布，管內(nèi)為進氣通道管外空間為共同的排氣通道或相反。 附圖4是矩形通風布置俯視圖，即進氣通道與排氣通道立式并列相隔布置。圖 中用橫紋、斜紋及無紋以區(qū)別進氣通道、排氣通道及物料層，事實上三者的位 置是相對隔離的，無法嚴格認為是管路在物料中還是物料在管路中，這里為簡 單明了，統(tǒng)一稱之為"進氣通道與排氣通道分布于物料中"。進氣或排氣通道壁 為網(wǎng)狀或分布小孔通風，進排氣通道或管路管路也可以水平布置，也可以互相 垂直布置。
為了有利于安裝布置，通風管路在反應器內(nèi)可采用單片布置的結(jié)構(gòu)如附圖 5。管組上中下都有匯集管，三個匯集管延伸出反應器壁13后繼續(xù)匯集到總管 12與外部通風管路連接。延伸到墻壁中的匯集管同時可起對整個管組懸掛或支 撐作用。也可以在管組的上端與下端增設(shè)專門的懸掛鋼架14。這樣的單片管組 即可用作單片進氣管網(wǎng)，也可用做單片排氣管網(wǎng)，相隔組合布置就可以構(gòu)成立 體分布通風系統(tǒng)。另外，進氣管網(wǎng)的入風口也可以布置到管網(wǎng)的上端。卸料器同時起控制物料通風時間或下料速度，附圖6是往復隔刪式卸料裝 置9的結(jié)構(gòu)簡圖，與隔刪式物料床7組合使用，二者結(jié)構(gòu)基本相同，只是一個 可動， 一個固定。卸料裝置可以有多種辦法，附圖7是轉(zhuǎn)子卸料裝置原理圖， 圖中箭頭表示轉(zhuǎn)子15轉(zhuǎn)動方向，物料自上而下流動，轉(zhuǎn)子可以采用轉(zhuǎn)板也可以 是轉(zhuǎn)齒。根據(jù)不同的物料情況選擇不同的卸料裝置。同樣，上料裝置在不同用 途不同規(guī)模也有不同的要求，在行業(yè)礦山機械與垃圾處理等領(lǐng)域都有成熟技術(shù)。這種反應器既可以用于生物質(zhì)(如農(nóng)作物秸稈，養(yǎng)殖場糞便，生活垃圾與 污水處理產(chǎn)出的污泥等)好氧發(fā)酵，也可以用于昆蟲類生物養(yǎng)殖，也可以用于 糧食茶葉等農(nóng)作物的干燥及化工原料的干燥等，也可以用于氣體的除臭或凈化 (如采用生物質(zhì)填料的生物濾池將發(fā)酵產(chǎn)生的臭味吸收)等氣體與物料之間發(fā) 生物理的或化學反應的處理過程。實施例2:如附圖8所示，與實施例1類似， 一種用于生物質(zhì)好氧發(fā)酵的 立體分布式通風方法。物料流程自上而下，與實施例l基本相同。氣流經(jīng)進氣 管路23進入物料中后被吸入中間管路22，中間管路內(nèi)的氣流受排氣管路21的 抽吸穿過上層物料層進入排氣系統(tǒng)。這樣，因下層物料發(fā)酵后溫度較高，通過 的氣流經(jīng)過中間管路進入上層物料中可以對初始物料起預熱作用。因有機質(zhì)的 發(fā)酵自然升溫周期較長，這樣的通風方式有利于加快上層物料升溫，使生物菌 迅速繁殖，縮短整體發(fā)酵周期，減少反應器容積，進而減小投資規(guī)模降低運行 成本。在圖中，為簡單說明原理沒有顯示中間管路的懸掛位置，事實上采用圖 5所示方法就可以，整體布置與進排氣管路互相隔開。同樣，進入物料中的通風管路都分布滿通風孔，而且通風孔可以傾斜設(shè)計 避免物料進入通風管內(nèi)，后面各實施例不做重復介紹。在附圖8的基礎(chǔ)上附圖9中在中間管路上增加了風閥24，這樣有利于控制 經(jīng)過上層物料的氣流量，實現(xiàn)最佳運行效果。在用于垃圾等復雜物料發(fā)酵時，為保證物料向下流動，可在反應器上增設(shè) 震動裝置，幫助物料下移，或者將通風管網(wǎng)彈性懸掛，通過使管網(wǎng)震動或低速 "蠕動"幫助物料下移。實施例3:采用類似于附圖8所示結(jié)構(gòu)的立體分布式通風系統(tǒng)，用于生物 質(zhì)或有機質(zhì)熱解，與發(fā)酵不同的是熱解反應器內(nèi)必須密封，進氣系統(tǒng)一般是空 氣、水蒸汽或氧氣，排氣系統(tǒng)排出的是熱解產(chǎn)物， 一般是CO、 H2、 N2及CH4 等。運行的基本過程是，開始應絕氧加熱到熱解反應開始的溫度，逐步停止加 熱，開始進氣使有機物氧化產(chǎn)熱升溫，通過控制進氣量控制到合適的溫度。熱 解物料在進入系統(tǒng)前一般要擠壓出其中的空氣，為避免熱解物的結(jié)焦結(jié)塊或控制下降速度，可以在通風管網(wǎng)上設(shè)置肋片或其它突起，或者將通風管網(wǎng)傾斜或 空間交錯等方式布置，再輔之以震動或"蠕動"控制。這樣的熱解過程因物料的下移與排出都容易控制，即容易控制熱解時間， 因此適合大容量低溫熱解。而低溫熱解的重要特點是設(shè)備造價低，維修維護成 本低，熱損失少。同時，因為分布式通風的特點，反應過程中氣流速度很慢， 熱解產(chǎn)出氣流固體顆粒攜帶很少。因此這樣的熱解技術(shù)對煤的潔凈燃燒，對生 物質(zhì)能源化環(huán)保利用有著重要意義。實施例4:采用類似于附圖8所示立體分布式通風結(jié)構(gòu)，用于水泥生產(chǎn)， 類似于立式窯。因為分布式通風的特點，避免高壓鼓風與密封難的問題，也就 避免了立式窯最大的缺點。與轉(zhuǎn)窯比，這樣的結(jié)構(gòu)體積小占地少，避免了轉(zhuǎn)窯大面積窯體的高溫散熱損失。難度是窯內(nèi)100(TC以上的高溫容易燒壞進氣與排 氣管道，應采用耐高溫材料的同時在管道上增加空冷或水冷循環(huán)冷卻系統(tǒng)。實施例5:如附圖10與附圖11所示結(jié)構(gòu)，用于生物質(zhì)發(fā)酵并且綜合利用發(fā)酵產(chǎn)生的濕熱空氣、風力及太陽能通過煙囪效應產(chǎn)生通風動力，并將多余動力發(fā)電。兩個采用立體分布式通風的生物質(zhì)發(fā)酵反應器52與53產(chǎn)生的濕熱空 氣直接導入風塔51，在風塔內(nèi)產(chǎn)生煙囪效應上升到空中。風輪發(fā)電機55裝于 風塔底部的兩個入風口，利用煙囪效應發(fā)電。一般的立體分布式生物質(zhì)發(fā)酵通風高度5米以內(nèi)就可以滿足發(fā)酵需要的自 然通風動力。當采用更高更大的風塔時就有多余動力產(chǎn)生，可以用于發(fā)電?，F(xiàn) 代技術(shù)風塔建設(shè)很容易達到200米，世界最高建筑己超過500米。風塔頂端內(nèi)側(cè)安裝有螺旋肋板，使上升的氣流在流出風塔時產(chǎn)生較大的旋 流形成上升氣旋，這類似于小型龍巻風。這種上升的氣旋由于離心力的作用可 以阻擋周圍的冷空氣進入其內(nèi)部，同時使其內(nèi)部繼續(xù)維持熱氣流通,級續(xù)發(fā) 揮著煙囪效應的作用。因此在塔頂內(nèi)側(cè)增設(shè)螺旋肋板可以使風塔"增高"，煙囪 效應增強。如果在風塔底部的所有進風口采用同向切向進入風塔，也會產(chǎn)生旋 流，只是旋流經(jīng)過整個風塔到出口，會增加阻力損失和塔壁散熱損失。立軸式風輪54利用風塔周圍饒流風力產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)動力，可用于發(fā)電。圖12是該風輪在風塔圓周的分布圖。因風向是任意的，每個風輪可能正轉(zhuǎn)也可能反轉(zhuǎn)，采用圖13的裝置，風輪立軸56通過齒輪與兩個傳動方向一致的單向離合 器(也稱超越離合器)57聯(lián)接，進而將動力總是能單向傳遞給水平軸58。利用風塔周圍風力另外的方法是采用圖14所示的集風通道，集風口 59沿 風塔圓周切向布置，進入集風口的氣流被集風通道60引導到風塔51內(nèi)底部， 可用于風輪發(fā)電。圖15表示一組集風通道分布圖，可以迎接正反兩個方向的風 力，每組集風通道均勻分布在風塔四周。這樣的方法也可以將風力向上引入風 塔51內(nèi)，讓風流直接向上進入風塔內(nèi)增加上升氣流動力，只是這樣容易擾動塔 內(nèi)原有的氣流，而且集風通道得安裝擋板，以避免塔內(nèi)外空氣在無風的時候短 路。在發(fā)酵系統(tǒng)與風塔上可以盡可能多增加采光面積，使整個系統(tǒng)盡可能多吸 收光熱，增加動力。實施例6:采用實施例5的基本模式，只是風塔的熱氣流不是來自生物質(zhì) 的發(fā)酵，而是來自發(fā)電廠熱力生產(chǎn)。 一種節(jié)能的熱力發(fā)電方案是，將煤先經(jīng)過 立體分布通風熱解系統(tǒng)熱解產(chǎn)生煤氣，煤氣先經(jīng)過脫硫除塵以后再進入鍋爐燃 燒，因為這樣的潔凈燃燒方式產(chǎn)生的煙氣可以直接排放，可將煙氣直接通到風 塔內(nèi)。同時，汽輪機發(fā)電系統(tǒng)的尾汽凝結(jié)散熱系統(tǒng)產(chǎn)生大量熱空氣也通到風塔 內(nèi)，當風塔足夠大足夠高時，會產(chǎn)生強大的煙囪效應。這樣的方案不但可以省 掉龐大的鍋爐引風機，甚至可以利用風塔多余動力發(fā)電。同樣的，也可以通過 風塔系統(tǒng)利用風力，利用太陽光熱等。目前，在熱力發(fā)電廠的生產(chǎn)中，煤直接燃燒之后必須經(jīng)過除塵脫硫之后才 能排放，鍋爐的通風系統(tǒng)阻力很大，排煙溫度損失也很大，必須有強大的引風 機才能滿足燃燒需要。采用上面熱解后潔凈燃燒的方案，不但可以省掉風機耗 電，可以綜合利用風力光熱等發(fā)電，而且可以降低脫硫除塵的投資與運行成本， 這是因為熱解后煤氣的流量比燃燒后煙氣的流量小的多。同時，發(fā)電廠鍋爐煙 囪與汽輪機散熱塔可以合二為一，節(jié)約占地與投資。事實上，在熱力發(fā)電廠，比機組發(fā)電功率更大的熱量是汽輪機尾汽的凝結(jié)熱的排放(即散熱塔散熱)，其產(chǎn)生的熱氣流可直接用于煙囪發(fā)電。與此對應的 一種已經(jīng)出現(xiàn)的技術(shù)是太陽能集熱煙囪發(fā)電，采用太陽棚收集光熱。顯然，利 用熱力生產(chǎn)的廢熱煙囪發(fā)電可以避免大面積集熱棚的占地與投資。實施例7:如附圖16所示， 一種生物質(zhì)立體分布式靜態(tài)發(fā)酵方案，在堆好 的生物質(zhì)堆上直接插入進氣管路與排氣管路，只是一般排氣管路應比進氣管路 高些?；蛘撸诎l(fā)酵場地先布置好通風管路后裝物料。這樣，熱氣流隨排氣管 路上升冷氣流隨進氣管路下降進入物料中，實現(xiàn)立體分布式自然通風。為環(huán)保， 一般可以將排氣管路會集后通到立體分布通風式的生物濾池，濾掉難聞氣味后 經(jīng)風塔排放。這樣的方法用于垃圾填埋廠可加速垃圾降解。顯然，這樣的方法也適合用于堆放物料的通風干燥，也適合糧堆或糧倉中 的通風干燥等。實施例8:如附圖17所示， 一種自然通風生態(tài)便池，屬于生物質(zhì)立體分布式通風發(fā)酵的特例，外面的空氣經(jīng)進氣孔81進入便池底部，再經(jīng)進氣通道85 伸入便池內(nèi)部，同樣進氣通道上分布滿通氣孔。便池內(nèi)一般應添加一部分鋸末 或其它填料調(diào)節(jié)離散性與濕度，并通過攪拌器84適當攪拌，使便池內(nèi)便物均勻 分散并具有合適的透氣性與水分。這樣便池內(nèi)在適宜的溫度下就會有好氧菌大 量繁殖，便池內(nèi)的熱濕氣流經(jīng)排氣管路82上升到一定高度后(至少比便池高) 排到大氣，形成自然通風好氧發(fā)酵模式降解便物。為保證自然通風條件，便池 上部的入口一般由蓋板83蓋著，在使用時打開用完后再蓋上。目前，已有的生態(tài)廁所有在便池內(nèi)用塑料袋接包便物的，有的用藥品將尿 液除味后沖便池等，便物沒有降解，在實際使用中不是很方便，總是有異味， 并且運行管理成本較高，因此使用非常有限。自然通風生態(tài)便池不但將便物徹 底降解，而且由于煙囪效應，氣流總是被吸入便池內(nèi)，而不會輕易有異味從便 池內(nèi)溢出。因此，可制作更環(huán)保衛(wèi)生的生態(tài)廁所。為避免尿液太多影響發(fā)酵，便池容積要做的比較大填充較多的鋸末，象公 共廁所等較大處理量甚至需要在便池內(nèi)部象其它立體分布通風方式將排氣管路與進氣管路都通入物料中，以減小通風阻力增加調(diào)濕能力。附圖18所示的自然通風生態(tài)便池在前后各增加了接尿盤86，收集的尿液通入下水道排走。這樣，同等使用頻率便池可以減小不受尿液影響。物料容易 保證透氣性，物料中的進氣通道可以變的很短，為避免物料進入進氣通道增加了防互罩87，氣流從防護罩下端進入物料中。同時增加氣閥88控制通風量。附圖19所示的自然通風生態(tài)便池適合家庭等使用頻率不大的場所，便池底 板90布滿通氣孔或采用可透氣的網(wǎng)篩結(jié)構(gòu)。這樣，不但簡化了進氣通道，而且 發(fā)酵過程中逐漸產(chǎn)生的細小無機物粒在攪拌器攪拌的過程中落到底板90下面， 避免在便池內(nèi)長期積累影響物料透氣性。落到下面的細小無機物可以定期清理， 因為是降解產(chǎn)物又經(jīng)通風干燥不會有異味。排氣管路最終應該通到戶外。附圖20表示一種攪拌器軸向結(jié)構(gòu)圖。攪拌器可以是手動也可以是電動，也 可以用連桿機構(gòu)設(shè)計成腳踏式，視需要而定。附圖19中所示攪拌器的轉(zhuǎn)板89 在轉(zhuǎn)動中可以將物料緩慢向兩邊移動。事實上，以上所述的生態(tài)便池也可以將便物干燥處理，另外對自然通風不 太方便實現(xiàn)的場所，如排風管路高度不夠或太長，也可以增加風扇增強通風。 自然通風式免沖洗生態(tài)便池可以通過大小形狀與數(shù)量的組合制作各種生態(tài)衛(wèi)生 間。實施例9:采用類似于附圖1或附圖8的立體分布式通風方法，用于螞蟻 蚯蟲引等昆蟲類生物養(yǎng)殖，為昆蟲的飼料供風或調(diào)溫和調(diào)濕。為增加飼料的孔隙 度，可在通風管路上分布一些突起的肋片，可以緩解物料下移，這樣雖然物料 容易搭橋不能自然下移，但可以通過震動器促進其下移。昆蟲越來越多的被用 于食品或藥品及飼料加工，用這樣的方法可以增加單位容積的養(yǎng)殖容量，容易 實現(xiàn)規(guī)?；B(yǎng)殖。實施例10:采用類似于附圖1或附圖8的立體分布式通風方法，用于污泥 等含水量大的生物質(zhì)的干燥與發(fā)酵。污泥一般含水量很大，為使其增加透氣性 以利于干燥或發(fā)酵，在污泥進入系統(tǒng)前增加粉碎的農(nóng)作物秸稈或增加以干燥好 的污泥攪拌均勻后進行調(diào)濕，使其達到通風要求。這樣就可以將污泥干燥后焚燒發(fā)電或發(fā)酵成肥料等，同樣在這樣的過程中可以利用煙囪效應利用風力等發(fā) 電。實施例11:采用附圖2的立體分布式通流方案，用于物料采用泡沫金屬(如 銅、鋁)的傳熱系統(tǒng)，流體進入通道與流出通道都分布于整塊的或離散的泡沫 金屬中，同樣，流體經(jīng)過管路上分布的小孔流經(jīng)泡沫金屬的微孔，組成一個立 體分布式通流的傳熱系統(tǒng)。當高溫熱源傳遞到很大比表面積的泡沫金屬時，就 成為一個高效的散熱系統(tǒng)，熱量由流體帶走，反之就是一個高效的吸熱系統(tǒng)， 流體將熱量傳遞給低溫熱源。一種情況是泡沫金屬與熱源直接接觸的固體傳熱， 另一種是與流體熱源的管路接觸的間接傳熱。后者熱源管路可以分布于泡沫金 屬內(nèi)部，熱量通過泡沫介質(zhì)的傳遞由立體分布的通流系統(tǒng)帶走。這樣的傳熱系統(tǒng)小到應用于電腦CPU等微電子系統(tǒng)散熱，大到工業(yè)制冷系 統(tǒng)等熱傳遞，都能發(fā)揮優(yōu)勢不再受體積限制。所用的多孔物料是泡沫狀或其它 多孔結(jié)構(gòu)，可以是金屬或表面覆蓋了絕熱層的金屬或其它材料。采用泡沫銅的立體分布式通流的系統(tǒng)，也可以采用附圖3及附圖4所示的 組合方式適應各種需要，除換熱器外也可以應用于電解電渡等化工領(lǐng)域。如水 的電解制氫工藝，立體分布的通流結(jié)構(gòu)使水流過反應系統(tǒng)的阻力很小而系統(tǒng)制 氫容量可以很大，如果用泡沬銅做為電解電極其巨大的反應面積將很好發(fā)揮作 用。泡沫銅式的多孔大比表面積材料傳質(zhì)傳熱反應器在物理與化工!t處理領(lǐng)域 的應用在快速發(fā)展，增加立體分布通流功能在加快其向大型處理系統(tǒng)發(fā)展方面 發(fā)揮重要作用。一個特殊的領(lǐng)域是液氮汽車的開發(fā)，是利用了液氮向環(huán)境吸熱膨脹做功的 基本原理，其綠色環(huán)保特點吸引了越來越多的研究力量。主要有兩個方面制約 其發(fā)展， 一是液氮"能量"利用率決定一次能走多遠；另一個是液氮膨脹時傳 熱速率決定最快能走多快，因為換熱面結(jié)霜不容易有大突破。立體分布通流式 的泡沫金屬傳熱系統(tǒng)可以實現(xiàn)無霜傳熱，方法是將多孔金屬表面覆蓋絕熱層增 大表面?zhèn)鳠嶙枇?，實現(xiàn)大溫差傳熱。這樣的結(jié)構(gòu)，雖然降低了單位面積的換熱 效率，但是可以通過增大整體多孔材料的體積，也就是增大總換熱面積來補償。因為立體分布的通流管路可以將氣流或液流低阻力大流量通過整個多孔換熱系 統(tǒng)，合理選擇絕熱層原料與厚度及通流流量使其與系統(tǒng)換熱負荷相對應，就可 以使換熱表面溫度比結(jié)霜點高實現(xiàn)無霜傳熱。大容量的無霜換熱不但有利于解 決液氮汽車的速度問題，同時也有利于改善液氮吸熱膨脹做功效率，這樣的換 熱原理也可以用于其它類似的大溫差換熱領(lǐng)域。綜合以上實施例，所涉及的發(fā)明因為是基于基礎(chǔ)技術(shù)的突破，涉及面廣， 因此不局限于實施例所述范圍。
權(quán)利要求
1. 一種立體分布式物料通流方法，應用于生物質(zhì)好氧發(fā)酵、有機物熱解、物料通風干燥、氣流凈化、昆蟲類生物養(yǎng)殖及流體與物料的傳熱傳質(zhì)等領(lǐng)域流體體與物料之間發(fā)生物理、生物或化學的處理過程，其特征是流體進入通道與流體排出通道分布于物料中，流體通過進入通道與排出通道上分布的小孔穿過物料層實現(xiàn)物料通流處理。
2. 如權(quán)利要求1所述的立體分布式物料通流方法，應用于物料通風，其1^寺征 是在進氣通道與排氣通道之間增設(shè)分布有通氣孔的中間通道，使氣流經(jīng)進氣通 道進入物料中后先進入中間通道，再經(jīng)過物料由排氣通道排出。
3. 如權(quán)利要求1所述立體分布式物料通流方法，其特征是用于物料堆^^后 的靜態(tài)發(fā)酵或通風干燥，進氣通道與排氣通道直接分布于堆料中。
4. 如權(quán)利要求1所述的立體分布式物料通流方法，應用于流體與物料的傳熱 或傳質(zhì)等處理系統(tǒng)，其特征是流體進入通道與流體排出通道分布于多孔物料中， 這種多孔物料的結(jié)構(gòu)是泡沫狀或其它多孔結(jié)構(gòu)，材料是金屬或表面覆蓋了絕熱層 的金屬或其它材料。
5. —種可以自然通風發(fā)酵的免沖洗生態(tài)便池，用于生態(tài)衛(wèi)生領(lǐng)域，其特征是 便池下方分布進氣通道或進氣孔，從便池內(nèi)引出排氣通道使排氣出口至少比便池咼。
6. —種風塔式風能利用方法，屬于新的風能利用技術(shù)，其特征是在風塔外 圍安裝風輪利用風力產(chǎn)生可輸出動力，或者在風塔外圍分布集風通道將塔外風力 集中利用。
7. 如權(quán)利要求6所述的風塔式風能利用方法，其特征是將生產(chǎn)或生活過程 排放廢熱產(chǎn)生的熱氣流導入風塔，利用風塔煙囪效應使塔底進風通道安裝的風輪 輸出軸功。
8. —種增加風塔煙囪效應的方法，其特征是在風塔內(nèi)上部增設(shè)螺旋肋板或 其它方式的螺旋通道，使內(nèi)部氣流在出口產(chǎn)生上升旋流。
9. 一種熱力發(fā)電廣余熱節(jié)能方法，其特征是汽輪機尾汽排放凝結(jié)熱產(chǎn)生的 熱空氣通到風塔內(nèi)，利用風塔煙囪效應使塔底進風通道安裝的風輪輸出軸功。
10. —種熱力發(fā)電廠通風系統(tǒng)綜合節(jié)能方法，其特征是燃燒清潔燃料的鍋 爐產(chǎn)生的煙氣與汽輪機尾汽排放凝結(jié)熱產(chǎn)生的熱空氣一起通到風塔內(nèi)，利用風塔 煙囪效應滿足鍋爐排煙動力。
全文摘要
立體分布式物料通流方法及通風綜合節(jié)能方法，應用于生物質(zhì)發(fā)酵、熱解、干燥及流體與物料傳熱傳質(zhì)等流體與物料之間發(fā)生物理的或化學反應的領(lǐng)域，將布滿通流孔的流體進入通道與排出通道分布于物料中，流體通過通流孔短距離穿過物料層實現(xiàn)物料低阻力通風，容易實現(xiàn)自然通風省去風機。增設(shè)風塔并且利用塔內(nèi)旋流及光熱增加系統(tǒng)通風能力，也可將多余動力發(fā)電，也可以利用風塔周圍的饒流風力發(fā)電。包括熱力發(fā)電廠利用排放汽輪機尾汽凝結(jié)熱產(chǎn)生的熱空氣發(fā)電或成為鍋爐自然通風排煙動力，也包括自然通風發(fā)酵式生態(tài)便池及采用泡沫銅等多孔材料的立體分布通流式傳熱傳質(zhì)等節(jié)能方法。
文檔編號A01F25/22GK101280948SQ20071009062
公開日2008年10月8日 申請日期2007年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月2日
發(fā)明者張玉良 申請人:張玉良