CN111837750A - 一种新型的甲醇燃料二氧化碳施肥机系统 - Google Patents
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Abstract
本发明专利为一种新型的甲醇燃料施肥机系统,主要应用于北方冬季种植大棚二氧化碳补充的领域。包括二氧化碳发生器（发生器外壳、燃烧机、燃烧室、后置风等构成）以及气体输送、释放管道和棚内二氧化碳浓度探测器构成。主要解决的问题是，第一通过使用气化后的纯净甲醇燃料来解决解决传统气肥机成本高、污染问题。第二通过模拟计算气体输送管道上开孔的孔径和密度，来解决传统气体中施肥集中导致的施肥过程漫长和施肥不均匀的问题。第三采用风机后置的设计同时解决了燃烧室降温和二氧化碳气体在输送管道内流速慢时间太久的问题。第四对于不同的植物，待参数设定后，设备整体是全自动化运作，可以精准的达到特定作物的最佳生长浓度。
Description
技术领域
本发明专利是一种新型的甲醇燃料二氧化碳施肥机系统，此装置不仅可以解决冬季大棚内二氧化碳浓度低的问题，还可以解决传统二氧化碳施肥技术污染严重、成本高等问题，实现精准、均匀、经济全自动化施肥。
背景技术
众所周知植物生长过程，既需要从空气或土壤中吸收“物质”，又需要能量来完成转化吸收，所以这个过程中有三个最主要的活动：
蒸腾作用：蒸腾作用是指植物叶片蒸腾水分，主要意义在于形成体液的浓度差，为根茎提供动力把水分从土壤里抽上来，通过水分提升将养分带上来。
呼吸作用：呼吸作用指植物消耗氧气和有机物，生成二氧化碳、水和能量，主要意义在于为生物体的活动（比如细胞分裂、植株生长等）提供能量。
光合作用：指植物通过叶绿素，吸收二氧化碳，生成水和有机物，其主要意义是为植物提供物质基础，植物90-95%的干物质都来源于光合作用。
其中光合作用是植物为自身提供生命活动所需能量的重要途径。光合作用利用太阳能将空气中的二氧化碳固定并转化为可用于植物呼吸作用的有机物质，是植物生命生长活动的重要能量来源。推广试验证实合适的二氧化碳浓度还可以减少植物的病虫害和抗寒性。所以对于不同植物提供不同的二氧化碳生长浓度是极其重要的。
当下我国各地都在积极推动“菜篮子”工程建设，要严抓口粮安全保障问题。我国北方冬季的果蔬供应主要都是依靠大棚种植来满足消费需求。而北方城市由于气候限制，冬季气温较低大棚无法放风，导致大棚内二氧化碳浓度降低无法为植物提供充足的光合作用固碳碳源，极大地影响了农作物的生命生长活动和植物果实质量。现实大棚种植的生产活动中大概存在以下七种二氧化碳施肥方式1.化学反应法2.有机肥法3.固体CO2气肥法4.浇灌施粪法5.沼气池生成法6.瓶装液态CO2法7.生草法。这七种施肥方式统一到理想补肥效果的前提下，考虑到经济性、安全性、环保性、先进性、耕地占用和劳动力释放等综合因素，甲醇燃烧增施气肥的确是最佳选择，最终也会成为二氧化碳施肥行业发展的最终选择。
发明内容
本发明专利是一种新型甲醇燃料二氧化碳施肥机系统。本发明要解决的问题是，第一解决传统气肥方式运营成本高、污染严重，二氧化碳气体中硫化物较多等问题。第二解决传统二氧化碳施肥过程中基本依靠浓度差的自由扩散来进行二氧化碳施肥，这种方式会导致施肥过程漫长，施肥浓度不精准且不易控制，以及施肥机工作时间较长产生的燃料浪费等问题。
甲醇燃料二氧化碳施肥机系统是由以GB338-2011工业用优等品甲醇作为燃料的二氧化碳发生器（发生器外壳、燃烧机、燃烧室、后置风机等构成）以及气体输送、释放管道和棚内二氧化碳浓度检测仪构成。燃烧机由电磁泵、气化器、火焰探针微电脑控制器等构成，电磁泵将甲醇输送到甲醇气化器后，电气化器将甲醇燃料气化，再由甲醇喷嘴喷出进行点火，并且所有的燃烧机动作都由微电脑控制。燃烧室外部由铁皮材料包裹，内部则为了温度的不散失同时防止烫伤事件的发生，由具有隔热性能的材料构成燃烧室。吸式轴流风机则位于燃烧室尾部，与燃烧机处于相对对称状态，用于燃烧室降温和加快二氧化碳气体在气体输送管道的流动速度。输送风管则采用PVC管道从大棚头部布置到大棚尾部并将整体吊装与棚顶，并且要根据二氧化碳发生装置的大小进行模拟计算，在PVC风管上开孔径和密度不同的二氧化碳出口，进而达到二氧化碳尽可能的均匀释放。
所述新型二氧化碳施肥机系统所需原材料简单易得，无需添加任何添加剂,场地环境清洁无二次污染，解决了燃煤、燃油和有害气体对环境的污染弊端。并具有运用自动控制技术，操作简单、自动化程度高，实现自动进料、智能控制、省工省力，燃烧过程安全稳定。
所述装置装置特征：
1.采用了风机后置设计，这样不仅可以做到燃烧降温还可以解决由于出口负压小而导致的二氧化碳气体输送速度慢的问题。
2.根据不同大小的装置进行模拟计算制作的，具有一定密度和孔径的气体输送管道即PVC风管。可以均匀的将二氧化碳释放，从而解决了传统设备仅仅依靠气体自由扩散导致的施肥时间久、燃料消耗量大的问题。
3.并且在大棚四角内装有二氧化碳浓度感应器，燃烧机将根据反馈的浓度信号平均值及时动作，从而降低人工看管的代价并控制大棚浓度达到特定植物的最佳生长浓度。
4. 热力型二氧化碳发生器在满足补充CO2 需求的同时，可以提高大棚中空气的温度，产生温室效应， 节省大棚供暖的燃料供给，节能减排，高效环保。
附图说明
图1二氧化碳发生器结构示意图
1.燃烧室散热及冷风进气孔2.钢板壳体3.燃烧室二氧化碳排气孔4.燃烧室5.吸式轴流风机6.微电脑散热孔7.微电脑8.电控室9.隔热材料10.燃烧机。
图2大棚内装置布置图。
具体实施方式
实施方案1
新型甲醇燃料二氧化碳施肥机系统主要包括图1中1. 换热孔2.钢板壳体3.燃烧室二氧化碳排气孔4.燃烧室5.吸式轴流风机6.微电脑散热孔7.微电脑8.电控室9.隔热材料10.燃烧机，和图2中带有二氧化排气孔的PVC风管以及位于四角的二氧化碳检测仪组成。本装置待二氧化碳浓度检测仪将浓度过高和过低的电信号反馈于燃烧器微电脑控制器后，微电脑将控制燃烧机10的启停动作。启动过程即风机先进行吹扫然后经电磁泵、电气化器最后经甲醇喷嘴喷出进行点燃。后经过吸式轴流风机将通过换热孔1进来的新鲜空气，和产生的带有热量的二氧化碳气体一起将输送到达大棚内的气体输送管道，该管道经过模拟计算后按照不同密度和孔径进行设计，最终达到将二氧化碳气体均匀输释放到大棚中。待二氧化碳达到一定浓度后，浓度探测器将会将电信号反馈于微电脑，微电脑控制器将会停止燃烧机工作，但是风机为了安全还是会继续进行吹扫一段时间。最终达到停止。
实施方案2
换热孔1要均匀分布于燃烧室上，且靠风机近的位置开孔要适当增多，具体增多量以燃烧机功率大小而定，形状以圆形和微椭圆形为主，但不局限于此两种形状。风机工作后则会通过换热孔1将外部冷空气吸入设备壳体内进行冷却设备和降低二氧化碳的温度。
实施方案3
为了达到良好的设备降温效果等原因，所以风机采用吸式轴流风机并位于设备上方。
实施方案4
微电脑7放置的上下部分需要有散热孔6，并且要经过隔热材料9将电控室8与其他部分隔开，以免高温影响微电脑工作。
实施方案5
大棚内的PVC风管放置于中顶部，并在风管上通过对燃烧机和吸式轴流风机的功率大小，计算出开孔密度和孔径，二氧化碳出口孔不局限于圆形。且若大棚较宽可以通过计算横向多布置几根PVC风管。
实施方案6
在大棚四角装四个进行大棚浓度反馈的二氧化碳浓度检测仪，系统将时刻接受来自于四个二氧化碳浓度检测仪的平均值来进行动作（包括停止和启动）。
Claims (8)
1.一种使用甲醇燃料的新型二氧化碳施肥机系统，是一种集“气肥”二氧化碳制备和释放与一体的全自动化系统，达到经济、均匀、精准施肥效果，可以解决传统二氧化碳施肥方式存在的污染大、操作复杂、劳动强度高等问题。
2.本装置采用国标优等品甲醇为燃料，排放气体只有二氧化碳和水蒸气，能达到无害化施肥。
3.本发明采用了风机后置设计，本装置中风机设计在燃烧室后上方，一方面可以给燃烧室降温，另一方面增加二氧化碳气体初始压力，解决二氧化碳输送缓慢问题。
4.本发明利用计算机模拟计算制作了具有一定密度和孔径的气体输送管道，保证二氧化碳均匀释放。
5.根据权利要求4，所述气体输送管道应挂与大棚顶部，管道的数量根据大棚大小而决定。
6.本发明在大棚内装有二氧化碳浓度检测仪，按照每一种植物在特定的生长时间对应的二氧化碳最佳生长浓度，在大棚内特定的位置放置二氧化碳浓度检测仪，一般放置于大棚四角即可，燃烧机将根据二氧化碳浓度检测仪平均值及时动作，从而让大棚浓度达到特定植物的最佳生长浓度。
7.根据权利要求5，二氧化碳浓度检测仪可以根据大棚面积适量增加。
8.本发明装置的各部件空间布局设计极大地优化了设备性能，本发明设备采用了极简的设计理念、模块化的设计方式将电控室和燃烧室等区域分割开来，将设备性能设计最大化并同时兼顾设备最小化，便于搬运。
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