CN214282454U - 一种利用火电厂供热供气肥的农业温室大棚系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用火电厂供热供气肥的农业温室大棚系统，所述系统包括设置在火电厂内的低温供热网换热器、净烟气输送管道和气肥管，低温供热网换热器的热量由火电厂供给，所述低温供热网换热器的输出端通过低温供热管网和散热器的输入端连接，所述净烟气输送管道的输入端和火电厂锅炉烟气除尘器后排放烟囱前的烟气连接管路连接，输出端和气肥管连接，所述气肥管上开设有多个气肥出气口，所述散热器和气肥管均布置在农业温室大棚中。利用火电厂余热，实现温室大棚系统的低温供热，同时减少了燃料的加热量，降低温室大棚的供热成本。并利用火电厂排放的部分净烟气，实现温室大棚的二氧化碳气肥供给，变相实现火电厂碳捕捉。

Description

一种利用火电厂供热供气肥的农业温室大棚系统

技术领域

本实用新型属于温室大棚技术领域，具体涉及一种利用火电厂供热供气肥的农业温室大棚系统。

背景技术

农业生产追求在有限的土地面积上获得最大的产量，而作物产量除了与品种自身的遗传基因有关外，同时也受周围环境因素的影响。其中，温度是作物生长发育最重要的环境参数之一，且不同的作物在不同的生长阶段所需的环境温度也有所差异。对于我国北方寒冷地区的温室大棚来讲，温室大棚内外的复杂环境，使得对作物生长环境的控制极其困难。传统的温室大棚大多通过收集来自太阳光的热量来维持棚内的温度，但如果遇到极寒天气，就很有可能对作物造成损害而减产，甚至死亡。因此，目前的温室大棚系统的高效经济的供热方式成为温室大棚能否成功运营的关键。

另外，植物的生长过程是叶片在阳光的照射下,吸收二氧化碳,根系吸收矿物质和水分并输送到叶片,在合适的温度条件下,叶片中的叶绿体进行光合作用,生产出碳水化合物并释放出能量和氧气。通常生产出的有机物质需要消耗吸收左右的二氧化碳,因此,二氧化碳是植物进行光合作用的重要原料,对植物的正常生长起着与水分和矿物质同等重要的作用。

但是在温室大棚中栽培的植物都处于特定的环境条件下生长，为了保持室内温度，每天除了中午和温度较高时进行短时间的自然通风，大棚大部分时间都是处于封闭状态的，这样，植物大棚内植物生长所需要的二氧化碳只能来自空气、植物和土壤中的微生物的呼吸作用以及土壤中微生物的分解，植物和微生物的呼吸作用及分解作用以相当缓慢的速度向空间释放少量的二氧化碳。通常情况下，大棚内二氧化碳浓度在上午未接受到太阳光照射之前达到最大值,之后随着光合作用的进行，室内二氧化碳浓度逐渐降低,到通风前降低到最低值。二氧化碳浓度的降低,使大棚内植物的光合作用速度减慢，影响植物正常的生长发育,造成作物的减产。

因此，如何在满足温室大棚供热的前提下，实现针对温室大棚的“气体肥料”供给，成为众多研究者和农业科研关注的重要方向。

发明内容

本实用新型提供了一种利用火电厂供热供气肥的农业温室大棚系统，可同时实现对大棚供热和供二氧化碳，提高大棚作物的产量。

为达到上述目的，本实用新型所述一种利用火电厂供热供气肥的农业温室大棚系统，包括净烟气输送管道、气肥管和低温供热网换热器，所述低温供热网换热器的热量由火电厂供给，所述低温供热网换热器的输出端通过低温供热管网和散热器的输入端连接；所述净烟气输送管道的输入端和火电厂锅炉烟气除尘器后排放烟囱前的烟气连接管路连接，输出端和气肥管连接，所述气肥管上开设有多个气肥出气口，所述散热器和气肥管均布置在农业温室大棚中。

进一步的，低温供热网换热器的加热热源为汽轮机供热抽汽、火电厂锅炉烟气余热、循环水余热热泵供热等热源中的任意一种或组合。

进一步的，汽轮机供热抽汽为高压缸排汽、再热热段抽汽、中压缸抽汽、中压缸排汽、低压缸抽汽中的任意一种或组合。

进一步的，锅炉烟气余热的烟气来自于省煤器前、脱硫装置前和/或脱硝装置前。

进一步的，农业温室大棚中设置有温度监测控制单元、湿度监测控制单元、二氧化碳浓度监测控制单元、氧浓度监测控制单元、氮气浓度监测控制单元和气压监测控制单元，用于实时监测并控制农业温室大棚中的温度、湿度、二氧化碳浓度、氧浓度、氮气浓度和气压。

进一步的，二氧化碳浓度监测控制单元包括二氧化碳浓度传感器和设置在净烟气输送管道上的控制阀门。

进一步的，温度参数监测控制单元包括设置在农业温室大棚内的多个温度传感器，设置在低温供热管道上的热水流量调节阀，以及室外气象温度信息单元；所述室外气象温度信息单元用于测量农业温室大棚外的温度。

进一步的，农业温室大棚中设置有二氧化碳浓度报警单元，所述二氧化碳浓度报警单元和农业温室大棚的门禁系统关联，当二氧化碳浓度高于人体危险浓度时，设置报警警示灯亮起，当二氧化碳浓度高于人体危险浓度时，门禁系统禁止未携带自呼吸的人员进入农业温室大棚。

进一步的，温室大棚系统设置电力补光照明单元，所述电力补光照明单元由火电厂供电。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益的技术效果：

1)本实用新型利用火电厂余热，实现温室大棚系统的低温供热，从而使烟气的余热得到进一步的利用，同时减少了燃料的加热量，降低温室大棚的供热成本。同时利用火电厂排放的部分净烟气，实现温室大棚的二氧化碳气肥供给，变相实现火电厂碳捕捉。绿色植物通过光和作用，吸收环境中的二氧化碳，释放出氧气，减少温室气体的排放。

2)利用循环水余热热泵将循环水散的热量用热泵捕捉后，向温室大棚提供热量，可将实现火电厂循环水余热利用，降低火电机组的，提升火电机组的综合能效。

3)利用火电厂烟气余热，降低火电厂烟气对周边环境的温度影响。

进一步的，火电厂的发电直接向农业温室大棚供电，可利用火电厂廉价电力，在阴雨天气或夜间，根据农作物情况进行补光，实现温室大棚的全天候补光，相当于实现人工日照，增加农作物产量。

进一步的，通过环境参数监测控制单元实时监测温室大棚中的环境信息，并根据实时环境参数数据和设定的环境参数调节温室大棚中的温度、湿度、二氧化碳浓度、氧浓度、氮气浓度、气压，实现精确控制。

附图说明

图1为本实用新型热量和二氧化碳气体流向示意图；

图2为本实用新型实施例1示意图；

附图中：1、低温供热网管，2、净烟气输送管道，3、地埋散热管，4、强制对流高效钢铝散热器，5、气肥出口，6、传感器，7、补光照明单元，8、气肥管，100、火电厂，200、农业温室大棚。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

做功后的烟气余热用于驱动吸收式机组或经过锅炉、换热器等换热设备，向用户供冷或供暖，最后将排出的低温烟气注入植物大棚,烟气中含有大量的废热、二氧化碳、氮氧化合物和水蒸气,可以供给植物大棚的保温和植物的吸收利用,最终实现能量、资源的完全利用,所有污染物的零排放。整个系统的运行、调节和维护完全可以利用计算机自动控制,系统运行稳定、安全可靠。

植物的正常生长需要大量的水分和各种养分,绿色植物在光照条件下，通过光和作用，吸收二氧化碳，放出氧气，净化空气，同时合成自身生长所需的养分。天然气烟气中含有大量的水蒸气、二氧化碳和氮气，这些都是植物生长所必须的，完全可以供植物吸收利用。

植物对烟气的吸收利用主要集中在以下几个方面：

对水蒸气的吸收利用。植物大棚的温度通常在40℃以下，低于水蒸气的冷凝温度，烟气进入植物大棚后水蒸气凝结为液态水,植物通过根系和叶子吸收利用。

对烟气余热的进一步回收利用。非供冷季节，发电厂中的溴化锂吸收式机组以热泵方式运行，吸收式热泵排出的烟气温度在40℃左右，此时的烟气温度仍然高于环境温度，也高于植物大棚的温度，仍有部分热量可以回收利用。烟气进入植物大棚后，与大棚内的空气混合换热,使植物大棚内的温度升高，从而使烟气的余热得到进一步的利用，同时减少了燃料的加热量，减少了燃料的消耗量，节约能源，减少污染物的排放。

对二氧化碳的吸收利用。绿色植物通过光和作用，吸收环境中的二氧化碳，释放出氧气，减少温室气体的排放。

二氧化碳浓度对植物生长的影响如表1所示

表1增施二氧化碳对蔬菜产量的影响

在增施二氧化碳气肥时,二氧化碳的补充浓度一般不应超过饱和点，以不超过为宜，生产实践表明,补充二氧化碳气肥的最佳时间为每天上午十点至下午十四点,此时的光照强度最强,植物的光和作用最强,吸收的二氧化碳最多，一般在冬、春两季在合适的时间补充最为关键,一般蔬菜的最佳生长浓度为一留。如果把温室补施的浓度目标定为：扣除大气中原有的二氧化碳的含量，相当于每立方米的空间容积内需要补充二氧化碳左右。

目前，大气中二氧化碳的含量约为0.03％，由此可知大气中二氧化碳的浓度为300μL/L。植物在高浓度的二氧化碳下表现出了明显的增产增收效果,植物生长环境的二氧化碳浓度完全可以提高到1000～1500μL/L,此时每的空间需要补充的二氧化碳量为700～1200μL/L,若折合为质量,二氧化碳的密度为1.96g/L,每立方米的空间需要补充的二氧化碳质量为1.372～2.352g。

实施例1

火电厂内的设备主要有火电机组锅炉、汽轮机、发电机及其附属设备。

参照图2，一种利用火电厂供热供气肥的农业温室大棚系统，包括火电厂内低温供热网换热器、低温供热管网1、农业温室大棚200、散热器、净烟气输送管道2、气肥管8及控制阀门，根据温室大棚内不同时段二氧化碳的需求量供应锅炉烟气。

其中，火电厂内低温供热网换热器利用发电过程中产生的热量加介质，火电厂内低温供热网换热器的热水出口通过低温供热管网1和设置在农业温室大棚200中的散热器连通，通过散热器向温室大棚提供热量，散热器为低温供热高效散热器，农业温室大棚200内散热器为强制对流高效钢铝散热器4和地埋散热管3的组合。

净烟气输送管道2用于将净烟气输送至布置在温室大棚200中的气肥管8，气肥管8上均匀开设有多个气肥出口5，通过气肥出口5输出二氧化碳和水汽。烟气进入植物大棚后水蒸气凝结为液态水，植物通过根系和叶子吸收利用。

净烟气输送管道2中的净烟气来自于火电厂锅炉烟气除尘器后排放烟囱前的烟气连接管路，利用净烟气满足温室大棚对二氧化碳，同时净烟气中的余热在温室大棚内得到利用。

温室大棚200中布置有传感器6，包括温度传感器、湿度传感器、二氧化碳浓度传感器、氧浓度传感器、氮气浓度传感器、气压传感器等，用于实时监测温室大棚200中的温度、湿度、二氧化碳浓度、氧浓度、氮气浓度、气压等环境参数。

温室大棚系统中设置有温度监测控制单元和二氧化碳浓度监测控制单元，根据监测到的环境参数，实现实时监测及对温度和二氧化碳浓度的精确控制。

温度监测控制单元包括温室大棚200内设置的多个温度传感器、供热热水流量调节阀和室外气象温度信息单元。当温室大棚200中的温度过高或过低时，参考室外温度，通过控制地埋散热管的供热热水流量调节阀的开度来调节送入温室大棚200中的热量，以达到调节的目的。

二氧化碳浓度监测控制单元包括二氧化碳浓度传感器、棚内气压监控设施、净烟气连接管路控制阀门。例如，当温室大棚200中的二氧化碳浓度过高或过低时，可通过控制净烟气连接管路控制阀门的开度来调节送入温室大棚200中的二氧化碳的量。

优选的，温室大棚系统设置二氧化碳浓度报警单元，浓度报警单元包括报警指示灯，浓度报警单元和门禁系统关联，当二氧化碳浓度高于人体危险浓度时，报警警示灯亮起，在二氧化碳浓度高于人体危险浓度条件下，门禁系统禁止未携带自呼吸系统(如氧气瓶)的人员进入温室大棚。

温室大棚系统上部设置电力补光照明单元，电力补光照明单元7利用火电厂直供电力驱动补光照明单元，在阴雨天气或夜间，根据农作物情况进行补光，增强农作物光合作用时间，增加农作物产量。

实施例2

本实施例和实施例2的不同之处在于：

低温供热网换热器的加热热源为火电厂锅炉烟气余热，即利用火电厂锅炉烟气余热来加热介质。锅炉烟气余热的烟气来自于省煤器前、脱硫装置前、脱硝装置前，经过锅炉烟气余热换热器加热低温供热热水，然后将热水输送至低温供热管网。

温室大棚系统中设置有温度、湿度、二氧化碳浓度、氧浓度、氮气浓度、气压等参数监测控制单元，用于实现实时监测及对上述环境参数的精确控制。大棚内低温供热高效散热器为高效散热盘管和高效辐射散热毛细管的或组合。

实施例3

本实施例和实施例2的不同之处在于：

低温供热网换热器的加热热源为火电厂锅炉烟气余热，即利用火电厂锅炉烟气余热来加热介质，锅炉烟气余热的烟气来自于省煤器前、脱硫装置前、脱硝装置前，经过锅炉烟气余热换热器加热低温供热热水，然后将热水输送至低温供热管网。

大棚内低温供热高效散热器为高效散热盘管。

一种低温供热农业温室大棚室内气候环境控制方法，包括如下步骤：

S1：根据火电厂周边农业用地情况，规划设计温室大棚规模及面积；

S2：根据火电厂机组情况，设计温室大棚供热技术方案及热源来源，温室大棚供热技术方案包括供热采用的供热方式；

S3：根据火电厂烟囱排烟情况，设计净烟气连接管路路由连接至温室大棚；

S4：根据温室大棚农作物种类，结合室外温度气象数据，定制大棚室内管道排布方案和气候环境控制策略；环境控制策略包括不同时段温室大棚中各各环境参数的合理值，环境参数包括温度、湿度、二氧化碳浓度、氧浓度、氮气浓度和气压。

S5：设计一天中早中晚的大棚室内温度、湿度及二氧化碳等环境参数的控制程序；所述参数的控制程序根据实时监测的大棚室内温度、湿度及二氧化碳等环境参数数据，根据农作物类型及气象数据，制定合理控制策略，实现上述参数对农作物的最佳影响作用。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种利用火电厂供热供气肥的农业温室大棚系统，其特征在于，包括净烟气输送管道(2)、气肥管(8)和低温供热网换热器，所述低温供热网换热器的热量由火电厂供给，所述低温供热网换热器的输出端通过低温供热管网(1)和散热器的输入端连接；所述净烟气输送管道(2)的输入端和火电厂锅炉烟气除尘器后排放烟囱前的烟气连接管路连接，输出端和气肥管(8)连接，所述气肥管(8)上开设有多个气肥出气口(5)，所述散热器和气肥管(8)均布置在农业温室大棚(200)中。

2.根据权利要求1所述的一种利用火电厂供热供气肥的农业温室大棚系统，其特征在于，所述低温供热网换热器的加热热源为汽轮机供热抽汽、火电厂锅炉烟气余热、循环水余热热泵供热等热源中的任意一种或组合。

3.根据权利要求2所述的一种利用火电厂供热供气肥的农业温室大棚系统，其特征在于，所述汽轮机供热抽汽为高压缸排汽、再热热段抽汽、中压缸抽汽、中压缸排汽、低压缸抽汽中的任意一种或组合。

4.根据权利要求2所述的一种利用火电厂供热供气肥的农业温室大棚系统，其特征在于，所述火电厂锅炉烟气余热的烟气来自于省煤器前、脱硫装置前和/或脱硝装置前。

5.根据权利要求1所述的一种利用火电厂供热供气肥的农业温室大棚系统，其特征在于，所述农业温室大棚(200)中设置有温度监测控制单元、湿度监测控制单元、二氧化碳浓度监测控制单元、氧浓度监测控制单元、氮气浓度监测控制单元和气压监测控制单元，用于实时监测并控制农业温室大棚(200)中的温度、湿度、二氧化碳浓度、氧浓度、氮气浓度和气压。

6.根据权利要求5所述的一种利用火电厂供热供气肥的农业温室大棚系统，其特征在于，所述二氧化碳浓度监测控制单元包括二氧化碳浓度传感器和设置在净烟气输送管道(2)上的控制阀门。

7.根据权利要求5所述的一种利用火电厂供热供气肥的农业温室大棚系统，其特征在于，所述温度参数监测控制单元包括设置在农业温室大棚(200)内的多个温度传感器，设置在低温供热管道上的热水流量调节阀，以及室外气象温度信息单元；所述室外气象温度信息单元用于测量农业温室大棚(200)外的温度。

8.根据权利要求1所述的一种利用火电厂供热供气肥的农业温室大棚系统，其特征在于，所述农业温室大棚(200)中设置有二氧化碳浓度报警单元，所述二氧化碳浓度报警单元和农业温室大棚(200)的门禁系统关联，当二氧化碳浓度高于人体危险浓度时，设置报警警示灯亮起，当二氧化碳浓度高于人体危险浓度时，门禁系统禁止未携带自呼吸的人员进入农业温室大棚(200)。

9.根据权利要求1所述的一种利用火电厂供热供气肥的农业温室大棚系统，其特征在于，所述温室大棚系统设置电力补光照明单元(7)，所述电力补光照明单元(7)由火电厂供电。

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