摘 要：在肥料生产的过程中通常会有大量热量的产生，在研究初期，这些热量大多直接排放至空气中，没有加以再利用，这造成了能量的大量浪费。近年来，为了节能减排，充分利用资源，肥料领域的研究者们逐渐开始对肥料生产过程中产生的能量的再利用进行研究。

关键词：肥料；热能；再利用

肥料，是提供一种或多种以上植物必需的营养元素，改善土壤性质、提高土壤肥力水平的一类物质，是农业生产的物质基础之一。肥料的生产过程需要大量的热量，这些热量通常是通过外源加热（如蒸汽加热、电机供热）的方法引入的，在每年肥料需求量大辐增加的同时，能量的消耗量也日益增大。目前，石油、电力或其它自然资源的短缺，导致能源供应短缺或上升进而影响经济，因此，如何降低能源的使用量成为各领域中的研究人员的重点研究方向，肥料领域也不例外。

在肥料生产的过程中通常会有大量热量的产生，在研究初期，这些热量大多直接排放至空气中，没有加以再利用，这造成了能量的大量浪费。近年来，为了节能减排，充分利用资源，肥料领域的研究者们逐渐开始对肥料生产过程中产生的能量的再利用进行研究。

目前，国内外各肥料生产加工企业，科研院校以及环保公司等对肥料制备过程中热量应用的研究较多，产生了大量的专利技术，各家单位之间互相取长补短、相互整合，专利也有交叉覆盖的现象。

一、无机肥料制备过程中热量的应用

由于欧美国家的专利保护制度发展较早，因此，早期的专利申请多集中于外国人对于无机肥料生产中热能的回收再利用。如美国人Passamaquoddy tribe（US4716027A）在一种洗涤水泥窑产生的废气的同时生产肥料的过程中，利用生产中产生的废气中的热蒸发掉碱金属和碱土金属盐溶液中的水。美国人Reints J V（US20060046221A1）通过在有蒸汽存在的条件下酸和碱的反应过程可回收和控制以热量的形式存在的能量，被回收的热能可用于蒸发水而形成与涡轮联合使用时可产生电力的蒸汽。

到1999年，中国也开始有化工企业开始关注无机肥料生产中的热能的再利用，如烟台中兴化工有限公司（CN1218005A）在制备硫酸钾的过程中，将硫酸钾母液（热母液经换热器与三元肥母液（冷母液）交换热量，在冷却热母液的同时，加热热母液，以减少冷母液加热过程中能量的消耗。

二、有机肥料制备过程中热量的应用

1. 沼气生产过程中热量的应用技术过程。在沼气的生产过程中，发酵的过程中会产生大量的热量，沼气产出后，将其燃烧也会产生大量的热量，这些热量均可以再次利用。

华北电力大学（CN 101418317A）在2009开发了一种农村供能系统，其中的烟气余热仅用作补燃的热量为村民供热、制冷以及提供生活热水，其主要的热量来源还是通过收集太阳能产热或通过燃料加热等产生。这一方法依然需要外源的热源提供。

2. 沼气生产后的利用方面。在沼气生产后的利用方面，美国Ztekcorp公司（US5500306A）收集一定量的有机物，从收集其中提取一种生物可燃气成份（即沼气），将提取出的可燃气成分燃烧产热后用来发电。吴江市农业科技发展有限公司（CN103288504A）将沼气发电，发电余热回收用于厌氧发酵及有机肥动态发酵池加热。

3. 续批自热。为了缩短了堆肥周期，降低操作费用，提高费效比，减少污泥堆肥过程中臭气的排放，深圳市东森环境技术有限公司（CN102627485A）开发了一种续批自热式高效好氧堆肥工艺及装置，包括以下步骤：（1）按1-3天的固定时间间隔，将根据堆肥配方混合好的堆肥物料堆放到各个槽体中形成静态堆垛进行好氧发酵，其中槽体的数量为6-24个；（2）好氧发酵2-3天后，以温度到达60-70℃的高温堆垛作为供热源，通过引风机将供热源所产生的热气经堆垛底部的通气管道引入始初堆垛中；（3）当作为供热源堆垛的温度下降到50-55℃时便停止供热，并更换另一供热源堆垛继续供热，当始初堆垛的温度上升到35-40℃时便停止接受供热，并继续发酵3-5天以形成腐熟污泥；（4）取10-50%腐熟污泥作为初始物料用于堆肥配方中，剩余的腐熟污泥移入成品库；（5）重复循环上述步骤1-4。本发明的续批自热式堆肥化技术，利用堆肥自身产生的热能为初始堆垛供热，不需要外加热源从而降低运行费用。

三、肥料制备过程中热量的储存转用方法

肥料制备过程中热量再利用的方法通常包括以下几种：

1.将排出的热量通过引风机等将其从热量的供体处引至受体处。如加拿大的Chambe E（CA2578991A1）通过热空气对有机材料进行间接加热，其中热空气具有对有机材料进行处理所需的温度，该方法包括通过迫使由有机材料衍生的蒸汽和气体与燃烧器的火焰接触，以使其内的有机气体燃烧，从而使它们再循环到热空气回路里。

2.厌氧发酵过程与好氧发酵过程相结合，将厌氧发酵产生的热量引入好氧发酵，或是将好氧发酵过程中产生的热量引入厌氧发酵。

3.通过使用保温材料的方法，将反应中产生的热量储存起来，需要热量时，再引入储存的热量。如王怀东，赤星安信（CN1290675A）在垃圾堆肥处理过程中，将循环发酵槽全体保温，使用热水保暖方式，在旋转浆的旋转轴及支持轴等中均通过循环热水，同时该系统中还设有送风机及吹管，以将热水的热量送入发酵槽内，槽内的热风还可以使发酵过的垃圾干燥形成堆肥。

四、结语

通过对肥料领域中关于热能再利用的专利申请的分析，主要结论如下：

1.目前，由于能源危机的形势越来越严峻，越来越多的公司和个人开始研究利用肥料生中产生的大量热能，相关专利的申请数量不断的上升。

2.对于肥料生产中热能的运用过程，过去主要集中无机肥料生产中产生热能的应用，近年来逐渐转移到对有机肥料生产中热能的应用。

3.以前通常对热能的利用均是在自然环境下进行，仍会造成一定量的浪费，现在，许多的企业研究出多种可以充分利用热能的设备，可以进一步的提高热能的回收利用效率。

参考文献：

[1]US4716027A.

[2]US20060046221A1.

[3]CN1218005A.

[4]CN 101418317A.

[5]US5500306A.

[6]CN103288504A.

[7]CN102627485A.

[8]CA2578991A1.

[9]CN1290675A.