專利名稱：一種以沼氣為原料的溫室綜合供能系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種以沼氣為原料的溫室綜合供能系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
溫室是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程中重要的技術(shù)主題，溫室的發(fā)展使傳統(tǒng)露天農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)化為保護(hù)條件下的可控制農(nóng)業(yè)。目前國際上，溫室已經(jīng)廣泛應(yīng)用于花卉、蔬菜栽培。溫室栽培的最大優(yōu)勢是通過溫室環(huán)境的控制滿足作物的最佳生活條件，抵抗自然災(zāi)害等，從而獲取最大的生產(chǎn)效益。在溫室管理中，溫室冬季加溫、補(bǔ)光和二氧化碳施肥是重要的環(huán)境調(diào)控措施，是增強(qiáng)溫室對(duì)惡劣天氣的適應(yīng)性，提高溫室的生產(chǎn)效率重要途徑。傳統(tǒng)溫室中應(yīng)用火坑、火道進(jìn)行溫室土壤加溫，應(yīng)用煙道進(jìn)行溫室室內(nèi)空間加溫；現(xiàn)代溫室中應(yīng)用的電熱、燃煤、燃油熱水加溫系統(tǒng)進(jìn)行溫室土壤加溫，現(xiàn)代溫室中應(yīng)用的電熱片、電熱紅外加熱器、熱水(燃煤、燃油)換熱片、熱風(fēng)機(jī)(燃煤、燃油)等進(jìn)行溫室室內(nèi)空間加溫，應(yīng)用燃油二氧化碳施肥系統(tǒng)進(jìn)行二氧化碳施肥，應(yīng)用日光燈、熒光燈或鈉光燈等電能補(bǔ)光系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)光。
傳統(tǒng)的火坑、火道和煙道利用柴草為能源進(jìn)行溫，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，技術(shù)要求低，但是勞動(dòng)條件惡劣，污染環(huán)境，并且可控制性差，不適應(yīng)現(xiàn)代化溫室需求。電熱、燃煤、燃油加溫系統(tǒng)，燃油二氧化碳施肥系統(tǒng)，以及電能補(bǔ)光系統(tǒng)，都具有勞動(dòng)條件改善，可控制性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，非常復(fù)合現(xiàn)代溫室的管理特點(diǎn)。隨著化石能源和電力價(jià)格的逐年上升，溫室的生產(chǎn)成本逐年提高，對(duì)于附加值較低的農(nóng)業(yè)產(chǎn)品。如此昂貴的能源成本已經(jīng)讓溫室經(jīng)營者望而生畏，許多經(jīng)營者不得不放棄溫室的冬季加溫、夏季的補(bǔ)光和二氧化碳施。這樣不僅不能充分發(fā)揮溫室的應(yīng)有功能，而且在極端氣候條件下，甚至?xí)斐蓽厥夜芾淼氖?。即便?duì)于高附加值的產(chǎn)品溫室種植，經(jīng)營者對(duì)能源成本的承受能力可能相對(duì)較強(qiáng)，溫室的大量用能也加重了社會(huì)能源負(fù)擔(dān)。
在溫室管理中，每年會(huì)產(chǎn)生大量種植業(yè)有機(jī)廢棄物。目前，這些被隨意堆放廢棄物已經(jīng)造成嚴(yán)重的農(nóng)業(yè)面源污染。這些有機(jī)廢棄物本身富含大量有機(jī)質(zhì)，是非常好的沼氣生產(chǎn)原料。沼氣是一種氣態(tài)清潔能源，能夠燃燒用于溫室的加溫，沼氣燈可以像電燈一樣用于溫室補(bǔ)光，沼氣燃燒的二氧化碳可以用于溫室的二氧化碳施肥。沼氣完全有潛力替代傳統(tǒng)煤、石油、電力等不可再生能源，為溫室提供加溫、補(bǔ)光和二氧化碳施肥全方位的提供能源保障。因此，如果利用溫室生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的有機(jī)廢棄物生產(chǎn)沼氣用于溫室供能，溫室的能量來源就基本可以在系統(tǒng)內(nèi)部得到解決。這將大幅度降低溫室供能成本，提高溫室的綜合效益。
然而，目前仍沒有適合以沼氣為能源為溫室供能的方法和設(shè)備。目前現(xiàn)代溫室供暖、補(bǔ)光和二氧化碳施肥各自都構(gòu)成獨(dú)立系統(tǒng)。如果用沼氣為沼氣提供全面供能，仍然采用現(xiàn)有溫室中多套系統(tǒng)并存的方法，不僅加大設(shè)備投資，而且系統(tǒng)相互之間不能進(jìn)行能量利用互補(bǔ)，會(huì)降低總的能量利用率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠應(yīng)用溫室有機(jī)廢棄物生產(chǎn)沼氣，為溫室供暖、補(bǔ)光和二氧化碳施肥提供全方位供能，增強(qiáng)溫室對(duì)惡劣天氣的適應(yīng)性，提高溫室的生產(chǎn)效率，降低溫室生產(chǎn)成本的以沼氣為原料的溫室綜合供能系統(tǒng)。
本發(fā)明提出的以沼氣為原料的溫室綜合供能系統(tǒng)，由溫室有機(jī)廢棄物沼氣發(fā)酵裝置1、沼氣緩沖儲(chǔ)存裝置2、沼氣暖風(fēng)熱水雙供能裝置3、煙氣洗滌凈化系統(tǒng)4、熱水分配器5、氣體分配器6、沼氣分配器7、土體內(nèi)熱水循環(huán)供熱系統(tǒng)10、高架風(fēng)管系統(tǒng)11和沼氣燈群12通過管道和閥門8連接組成，其中沼氣燈群12由沼氣燈桿17和沼氣供氣管25組成，沼氣燈桿17均勻排列，每排之間的間距為1.5-2米，沼氣燈桿17由固定桿23和分布于固定桿23上的沼氣燈22組成，沼氣燈桿17通過滑輪19和吊繩26固定于溫室頂架20上，沼氣供應(yīng)管25通過沼氣支管24連接沼氣燈22；沼氣暖風(fēng)熱水雙供能裝置由熱水箱28、燃燒換熱箱體29、循環(huán)泵30、燃燒器39組成，燃燒換熱箱體29通過頂部的煙道進(jìn)口連接燃燒器39，熱水箱28通過管道和循環(huán)泵30連接燃燒換熱箱體29內(nèi)的熱管54，熱水箱28內(nèi)設(shè)有熱交換器；燃燒換熱箱體29由殼體42、煙道49、橫隔板57、豎隔板56、穿越熱風(fēng)管50組成，豎隔板56的兩端分別連接殼體42的上部和下部，橫隔板56的兩端分別連接殼體42一側(cè)和豎隔板56，使殼體42分隔成主換熱室51、次換熱室52和預(yù)熱室53三個(gè)空間；主換熱室51內(nèi)設(shè)置煙道49、煙道彎管58、熱管54和翹翅片55，將主換熱室分成內(nèi)外兩腔，煙道49位于主換熱室51的中心，煙道49和煙道彎管58連通構(gòu)成主換熱室內(nèi)腔，煙道49內(nèi)壁均勻設(shè)置有熱管54，翹翅片55呈輻射狀均勻分布于煙道49外壁，翹翅片55上設(shè)置有熱管54；次換熱室52內(nèi)設(shè)置穿越熱風(fēng)管50、熱風(fēng)彎管59、熱管54和翹翅片55，將次換熱室分成內(nèi)外兩腔，穿越熱風(fēng)管50位于次換熱室52中心，穿越熱風(fēng)管50和熱風(fēng)彎管59連通構(gòu)成次換熱室52內(nèi)腔，穿越熱風(fēng)管50外壁均勻分布有熱管54，翹翅片55呈輻射狀均勻分布于穿越熱風(fēng)管50的外圍，翹翅片55上設(shè)置有熱管54；預(yù)熱室53內(nèi)設(shè)置熱管54和翹翅片55，預(yù)熱室53內(nèi)的熱管54與次換熱室52內(nèi)的熱管54上下對(duì)應(yīng)，翹翅片55呈輻射狀固定于熱管54上；主換熱室內(nèi)腔與次換熱室外腔連通，主換熱室外腔與次換熱室內(nèi)腔連通，次換熱室內(nèi)腔與預(yù)熱室連通；溫室有機(jī)廢棄物沼氣發(fā)酵裝置1與沼氣緩沖儲(chǔ)存裝置2之間通過管道連接，沼氣緩沖儲(chǔ)存裝置2分別通過管道和閥門8連接沼氣暖風(fēng)熱水雙供能裝置3和沼氣分配器7，沼氣分配器7連接沼氣燈群12；沼氣暖風(fēng)熱水雙供能裝置3與熱水分配器5之間有兩根管道相連，其中一根管道上設(shè)置熱水循環(huán)泵9，熱水分配器5連接土體內(nèi)熱水循環(huán)供熱系統(tǒng)10；氣暖風(fēng)熱水雙供能裝置3通過管道和閥門8連接氣體分配器6，氣體分配器6連接高架風(fēng)管系統(tǒng)11；氣暖風(fēng)熱水雙供能裝置3與煙氣洗滌凈化系統(tǒng)4之間設(shè)置旁通管，旁通管和通向煙氣洗滌凈化系統(tǒng)4之間的管道上分別設(shè)置閥門8，煙氣洗滌凈化系統(tǒng)4連接氣體分配器6。
本發(fā)明中，每根固定桿23上分別設(shè)有固繩環(huán)21和自動(dòng)圈繩裝置18，吊繩26的一端固定于固繩環(huán)21上，另一端穿過滑輪19連接自動(dòng)圈繩裝置18。
本發(fā)明中，每根沼氣燈桿17兩側(cè)設(shè)置有沼氣供應(yīng)管25，每根沼氣供應(yīng)管25錯(cuò)位連接沼氣燈22，為沼氣燈22提供燃料本發(fā)明中，土體內(nèi)熱水循環(huán)供熱系統(tǒng)10位于溫室種植床土體15下方20cm以下，由塑料管13、塑料薄膜14組成，塑料薄膜14上均勻分布有膜孔16，塑料管13均勻分布于塑料薄膜14下方。
本發(fā)明中，熱水箱28由保溫箱體40和熱交換器組成，熱交換器包括熱交換翹翅片41和熱交換熱管27，熱交換器位于保溫箱體40內(nèi)部，熱交換熱管27呈蛇形結(jié)構(gòu)，保溫箱體40頂部設(shè)進(jìn)液管口32和出液管口35，進(jìn)液管口32連接熱交換熱管27一端，出液管口35連接熱交換熱管27另一端，保溫箱體28的頂部設(shè)有排氣口33，側(cè)壁的底部分別設(shè)有熱水循環(huán)進(jìn)水口34、出水口37和補(bǔ)水口36。
本發(fā)明中，次換熱室52一側(cè)上部設(shè)有排煙管口48，排煙管口48與次換熱室52外腔連通，排煙管口48外設(shè)有排煙引風(fēng)機(jī)45，次換熱室52底部設(shè)有排污管46，用于排放煙氣冷疑水。
本發(fā)明中，主換熱室51一側(cè)上部設(shè)有出風(fēng)管口43，出風(fēng)管口43與主換熱室51的外腔連通。
本發(fā)明中，預(yù)熱室53一側(cè)上部設(shè)有進(jìn)風(fēng)管口47，進(jìn)風(fēng)管口47外設(shè)有熱風(fēng)送風(fēng)機(jī)44。
本發(fā)明中，溫室有機(jī)廢棄物沼氣發(fā)酵裝置可以采用現(xiàn)有的裝置，如采用發(fā)明人在先申請(qǐng)的中國專利申請(qǐng)《可時(shí)間調(diào)控溫室用沼氣發(fā)酵方法及發(fā)酵系統(tǒng)》(專利申請(qǐng)?zhí)?00610147417.6)。
本發(fā)明中，沼氣緩沖儲(chǔ)存裝置可以采用現(xiàn)有的裝置，如采用發(fā)明人在先申請(qǐng)的中國專利申請(qǐng)《可伸縮性低壓恒壓柔性貯氣囊及其生產(chǎn)工藝》(專利申請(qǐng)?zhí)?00310108887.8)。
本發(fā)明中，沼氣燃燒煙洗滌凈化裝置使用化工領(lǐng)域常用的氣體洗滌凈化裝置。
本發(fā)明中，熱水分配器、氣體分配器、沼氣分配器、高架熱風(fēng)管系統(tǒng)、自動(dòng)圈繩裝置、沼氣燈和沼氣燈點(diǎn)火裝置都采用傳統(tǒng)技術(shù)。
本發(fā)明的工作過程由溫室有機(jī)廢棄物沼氣發(fā)酵、溫室種植床土壤沼氣加溫、溫室室內(nèi)空間沼氣全面加溫、溫室作物沼氣補(bǔ)光、溫室局部空間沼氣加溫、溫室的沼氣CO2施肥、沼氣燃燒能量和物質(zhì)的溫室綜合利用、供能系統(tǒng)廢水廢渣的肥料使用八部分構(gòu)成。其具體步驟如下1.溫室有機(jī)廢棄物沼氣發(fā)酵采用中國專利申請(qǐng)ZL200610147417.6《可時(shí)間調(diào)控溫室用沼氣發(fā)酵方法及發(fā)酵系統(tǒng)》中發(fā)酵方法，根據(jù)溫室生產(chǎn)實(shí)際，及時(shí)把分散在全年產(chǎn)生的種植業(yè)有機(jī)廢棄物投加到溫室有機(jī)廢棄物沼氣發(fā)酵裝置1中，然后根據(jù)溫室供能需求，隨時(shí)通過溫室有機(jī)廢棄物沼氣發(fā)酵裝置1生產(chǎn)沼氣，并暫時(shí)儲(chǔ)存在沼氣緩沖儲(chǔ)存裝置2中備用。
2.溫室種植床土壤沼氣加溫在溫室種植床土壤需要升溫時(shí)，打開沼氣緩沖儲(chǔ)存裝置2與沼氣暖風(fēng)熱水雙供能裝置3之間的閥門8，通過沼氣暖風(fēng)熱水雙供能裝置3燃燒沼氣獲取熱水，或者直接利用儲(chǔ)存在裝置熱水箱28中的熱水，通過埋設(shè)在溫室種植床表面20cm以下的熱水循環(huán)供熱系統(tǒng)10進(jìn)行循環(huán)，為種植床土體15補(bǔ)充熱量，按照所種植的植物的需要，提升土體15的溫度，通過熱水分配器5調(diào)節(jié)不通種植床之間熱水的供應(yīng)量，適應(yīng)作物對(duì)土溫的不同需求，保證作物健康生長。
3.溫室室內(nèi)空間沼氣全面加溫在溫室空間需要全面升溫時(shí)，打開沼氣緩沖儲(chǔ)存裝置2與沼氣暖風(fēng)熱水雙供能裝置3之間的閥門8，通過沼氣暖風(fēng)熱水雙供能裝置3燃燒沼氣，利用裝置熱風(fēng)送風(fēng)機(jī)44抽取溫室內(nèi)空氣送入沼氣暖風(fēng)熱水雙供能裝置3進(jìn)行加溫，獲取熱空氣，然后通過吊設(shè)在溫室頂部的高架風(fēng)管系統(tǒng)11釋放熱空氣，加溫溫室空間。通過氣體分配器6均勻分配各管路的熱空氣氣量，保證溫室空間溫度均勻上升。
4.溫室作物沼氣補(bǔ)光對(duì)于溫室種植作物需要進(jìn)行補(bǔ)光的，管理者首先制定補(bǔ)光時(shí)間計(jì)劃和補(bǔ)光強(qiáng)度要求，然后根據(jù)計(jì)劃按時(shí)打開和關(guān)閉沼氣緩沖儲(chǔ)存裝置2和沼氣分配器7之間的閥門8，點(diǎn)燃和熄滅吊裝在溫室頂部的沼氣燈群12，為作物提供適時(shí)補(bǔ)光。通過調(diào)整沼氣燈22的高度和被點(diǎn)燃密度，調(diào)節(jié)補(bǔ)光強(qiáng)度。需要強(qiáng)光時(shí)，增加被點(diǎn)燃沼氣燈22的密度，降低沼氣燈22的高度；反之，減少被點(diǎn)燃沼氣燈22的密度，升高沼氣燈22的高度。沼氣燈22的點(diǎn)燃密度是利用沼氣分配器7控制沼氣燈桿17和沼氣燈桿上兩根沼氣供應(yīng)管25的沼氣供應(yīng)與否實(shí)現(xiàn)，沼氣燈22高度的調(diào)節(jié)是通過固定桿23兩端自動(dòng)圈繩裝置18對(duì)吊繩26的收放實(shí)現(xiàn)。
5.溫室局部空間沼氣加溫由于室內(nèi)空氣對(duì)流作用，高架風(fēng)管系統(tǒng)11熱風(fēng)加溫不適于局部種植床的加溫。但是，溫室中種植作物對(duì)溫度要求的往往是不同的。在這種條件下，點(diǎn)燃作物植床頂部的沼氣燈群12進(jìn)行光照輻射局部加溫。通過調(diào)整沼氣燈22的高度和被點(diǎn)燃密度，調(diào)節(jié)加溫強(qiáng)度。需要強(qiáng)加溫時(shí)，增加被點(diǎn)燃沼氣燈22的密度，降低沼氣燈22的高度；反之，減少被點(diǎn)燃沼氣燈22的密度，升高沼氣燈22的高度。沼氣燈22高度和被點(diǎn)燃密度的調(diào)節(jié)方法同步驟4。
6.溫室的沼氣CO2施肥在光照強(qiáng)度高的中午，進(jìn)行CO2施肥能夠提高作物產(chǎn)量。這時(shí)打開沼氣緩沖儲(chǔ)存裝置2與沼氣暖風(fēng)熱水雙供能裝置3之間的閥門8，通過沼氣暖風(fēng)熱水雙供能裝置3燃燒沼氣，打開沼氣暖風(fēng)熱水雙供能裝置3與煙氣洗滌凈化裝置4之間的閥門8，關(guān)閉它們之間旁管閥門8，排煙引風(fēng)機(jī)45把煙氣送入煙氣洗滌凈化裝置4，除去煙氣中的煙塵和氮氧化物等有害成分獲得富含CO2空氣，然后通過吊設(shè)在溫室頂部的高架風(fēng)管系統(tǒng)11釋放富含CO2空氣，提供作物生長。通過氣體分配器6均勻分配各管路的富含CO2空氣氣量，保證溫室供給均勻。
7.沼氣燃燒能量和物質(zhì)的溫室綜合利用步驟2、3、6都需要通過沼氣暖風(fēng)熱水雙供能裝置3燃燒沼氣，它們之間的結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)沼氣燃燒能量和物質(zhì)的綜合利用。
當(dāng)溫室僅需要土壤加溫時(shí)，關(guān)閉沼氣暖風(fēng)熱水雙供能裝置3的熱風(fēng)送風(fēng)機(jī)44，打開循環(huán)泵30，循環(huán)熱管54中的熱交換介質(zhì)，把沼氣燃燒熱量基本用于加溫?zé)崴託馊紵臒煔馔ㄟ^排煙引風(fēng)機(jī)45直接排放。
當(dāng)溫室僅需要室內(nèi)空間加溫時(shí)，關(guān)閉沼氣暖風(fēng)熱水雙供能裝置3的循環(huán)泵30，開啟熱風(fēng)送風(fēng)機(jī)44，燃燒的熱量通過熱管54和翹翅片55基本用于加溫通過沼氣暖風(fēng)熱水雙供能3的空氣，沼氣燃燒的煙氣通過排煙引風(fēng)機(jī)45直接排放。
當(dāng)溫室僅需求CO2施肥或CO2施肥與土壤加溫兩者同時(shí)需求時(shí)，打開沼氣暖風(fēng)熱水雙供能裝置3與煙氣洗滌凈化系統(tǒng)4之間的閥門8，關(guān)閉它們之間旁通管閥門8，排煙引風(fēng)機(jī)45把煙氣送入煙氣洗滌凈化系統(tǒng)4凈化，獲取富含CO2空氣；同時(shí)，關(guān)閉熱風(fēng)送風(fēng)機(jī)44，打開循環(huán)泵，循環(huán)熱管54中的熱交換介質(zhì)，沼氣燃燒的熱量被用于加溫?zé)崴?8中的水，被加熱的熱水供溫室土壤加溫或其他管理使用。
當(dāng)溫室土壤加溫和室內(nèi)空間加溫兩者同時(shí)需求時(shí)，同時(shí)開啟沼氣暖風(fēng)熱水雙供能裝置3的循環(huán)泵30，和熱風(fēng)送風(fēng)機(jī)44，沼氣燃燒熱量一部分通過熱管54和翹翅片55用于通過沼氣暖風(fēng)熱水雙供能裝置3的空氣，一部分被循環(huán)加熱裝置熱水箱28中的熱水，沼氣燃燒的煙氣通過排煙引風(fēng)機(jī)45直接排放。
當(dāng)溫室CO2施肥與室內(nèi)空間加溫兩者同時(shí)需求時(shí)，打開沼氣暖風(fēng)熱水雙供能裝置3與煙氣洗滌凈化系統(tǒng)4之間的閥門8，關(guān)閉它們之間旁通管閥門8，排煙引風(fēng)機(jī)45把煙氣送入煙氣洗滌凈化系統(tǒng)4凈化，獲取富含CO2空氣；關(guān)閉循環(huán)泵30，開啟熱風(fēng)送風(fēng)機(jī)44，沼氣燃燒熱量同時(shí)加熱通過沼氣暖風(fēng)熱水雙供能裝置3的空氣和熱水箱28中的水。
當(dāng)溫室土壤加溫、室內(nèi)空間加溫和CO2施肥三者同時(shí)需求時(shí)，同時(shí)開啟沼氣暖風(fēng)熱水雙供能裝置3的循環(huán)泵30和熱風(fēng)送風(fēng)機(jī)44，沼氣燃燒的熱量一部分通過熱管54和翹翅片55加溫通過沼氣暖風(fēng)熱水雙供能裝置3的空氣，一部分被循環(huán)泵30循環(huán)到熱水箱28內(nèi)加熱熱水箱28中的熱水；打開沼氣暖風(fēng)熱水雙供能裝置3與煙氣洗滌凈化系統(tǒng)4之間的閥門8，關(guān)閉它們之間旁通管閥門8，排煙引風(fēng)機(jī)45把煙氣送入煙氣洗滌凈化系統(tǒng)4凈化，獲取富含CO2空氣。
8.供能系統(tǒng)廢水廢渣的肥料使用沼氣暖風(fēng)熱水雙供能裝置3和煙氣洗滌凈化系統(tǒng)4都會(huì)適度排除廢水，沼氣暖風(fēng)熱水雙供能裝置3排出的污水是煙氣冷凝水，煙氣洗滌凈化系統(tǒng)4排出的污水是煙氣洗脫水，兩種污水成分基本相似，都是富含氮氧化物、碳酸鹽和灰塵的酸性水，直接排放污染環(huán)境。但是其中氮是較好的作物營養(yǎng)物質(zhì)，可以用石灰水調(diào)節(jié)到pH值中性后，混入灌溉水中澆灌農(nóng)作物。
溫室有機(jī)廢棄物沼氣發(fā)酵裝置1中的有機(jī)殘?jiān)梢愿鶕?jù)溫室管理的需求隨時(shí)用于作物施肥，具體獲取和使用方法見中國專利ZL200610147417.6《可時(shí)間調(diào)控溫室用沼氣發(fā)酵方法及發(fā)酵系統(tǒng)》。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于首先，利用溫室生產(chǎn)管理過程中種植業(yè)有機(jī)廢棄物產(chǎn)生的沼氣，替代傳統(tǒng)的不可再生能源煤、石油、電力等用于溫室的供暖、補(bǔ)光和二氧化碳施肥，不僅為社會(huì)節(jié)省了化石能源消耗，同時(shí)可以大幅度的降低生產(chǎn)成本。此外，沼氣發(fā)酵用于農(nóng)業(yè)有機(jī)肥，循環(huán)利用廢棄物中的營養(yǎng)物質(zhì)，減少廢棄物排放，改善農(nóng)業(yè)環(huán)境。其次，本發(fā)明通過沼氣暖風(fēng)熱水雙供能裝置、沼氣燈群等裝置組合的單套綜合系統(tǒng)替代目前的多套裝置為溫室提供全方位的供暖、補(bǔ)光和二氧化碳施肥，一方面實(shí)現(xiàn)物質(zhì)能量的綜合利用，提高資源利用率，另一方面管理的便捷性和調(diào)節(jié)的靈活增加。此外，簡化原有多套系統(tǒng)為該發(fā)明中的單一系統(tǒng)，降低投資規(guī)模。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖示。
圖2為土體內(nèi)熱水循環(huán)供熱系統(tǒng)管道布局圖。
圖3為圖2的A-A剖視圖。
圖4為沼氣燈群示意圖。
圖5為沼氣燈桿示意圖。
圖6為沼氣燈桿供氣示意圖。
圖7為沼氣暖風(fēng)熱水雙供能裝置俯視圖。
圖8為圖7的B-B的剖視圖。
圖9為圖7的C-C的剖視圖。
圖10為圖7的上視圖。
圖11為圖9的D-D剖視圖。
圖12為圖9的E-E的剖視圖。
圖中標(biāo)號(hào)1為溫室有機(jī)廢棄物沼氣發(fā)酵裝置，2為沼氣緩沖儲(chǔ)存裝置，3為沼氣暖風(fēng)熱水雙供能裝置，4為煙氣洗滌凈化系統(tǒng)，5為熱水分配器，6為氣體分配器，7為沼氣分配器，8為閥門，9為熱水循環(huán)泵，10為土體內(nèi)熱水循環(huán)供熱系統(tǒng)，11為高架風(fēng)管系統(tǒng)，12為沼氣燈群，13為塑料管，14為塑料薄膜，15為土體，6為膜孔，17為沼氣燈桿，18為自動(dòng)圈繩裝置，19為滑輪，20為溫室的頂架，21為固繩環(huán)，22為沼氣燈，23為平直固定桿，24為沼氣支管，25為沼氣供應(yīng)管，26為吊繩，27為熱交換熱管，28為熱水箱，29為燃燒換熱箱體，30為循環(huán)泵，31為主換熱室熱管與熱水箱熱交換器的連管，32為進(jìn)液管口，33為排氣口，34為進(jìn)水口，35為出液管口，37為出水口，36為補(bǔ)水口，38為預(yù)熱室熱管與熱水箱熱交換器的連管，39為燃燒器，40為保溫箱體，41為熱交換翹翅片，42為殼體，43為主換熱室的出風(fēng)管口，44為熱風(fēng)送風(fēng)機(jī)，45為煙道引風(fēng)機(jī)，46為豎隔板，47為預(yù)熱室的進(jìn)風(fēng)管口，48為排煙管口，49為煙道，50為穿越熱風(fēng)管，51為主換熱室，52為次換熱室，53為預(yù)熱室，54為熱管，55為翹翅片，56為豎隔板，57為橫隔板，58為煙道彎管，59為熱風(fēng)彎管，60為安裝底座。
具體實(shí)施例方式
下面通過實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。
實(shí)施例1如圖1所示。溫室有機(jī)廢棄物沼氣發(fā)酵裝置1與沼氣緩沖儲(chǔ)存裝置2之間通過管道連接，沼氣緩沖儲(chǔ)存裝置2分別通過管道和閥門8連接沼氣暖風(fēng)熱水雙供能裝置3和沼氣分配器7，沼氣分配器7連接沼氣燈群12；沼氣暖風(fēng)熱水雙供能裝置3與熱水分配器5之間有兩根管道相連，其中一根管道上設(shè)置熱水循環(huán)泵9，熱水分配器5連接土體內(nèi)熱水循環(huán)供熱系統(tǒng)10；氣暖風(fēng)熱水雙供能裝置3通過管道和閥門8連接氣體分配器6，氣體分配器6連接高架風(fēng)管系統(tǒng)11；氣暖風(fēng)熱水雙供能裝置3與煙氣洗滌凈化系統(tǒng)4之間設(shè)置旁通管，旁通管和通向煙氣洗滌凈化系統(tǒng)4之間的管道上分別設(shè)置閥門8，煙氣洗滌凈化系統(tǒng)4連接氣體分配器6。
如圖2和圖3所示。土體內(nèi)熱水循環(huán)供熱系統(tǒng)10采用設(shè)置于種植床地表30-50cm深的4根塑料管13和在其上部緊貼鋪設(shè)的有孔塑料薄膜14，4根塑料管13均勻排列，分別在兩端交錯(cuò)連接，形成對(duì)向雙“U”結(jié)構(gòu)；塑料管13中循環(huán)熱水提供熱源，鋪設(shè)于其上的塑料薄膜14相當(dāng)于翹翅片，促進(jìn)散熱，塑料薄膜14上的孔是提供上下土體物質(zhì)交換的通道，對(duì)向雙“U”分布熱水同時(shí)從種植床兩端進(jìn)出，保證種植床整體升溫的同步。
如圖4-圖6所示。沼氣燈群12由沼氣燈桿17均勻排列組成，沼氣燈桿17的間距一般為1.5-2米，每個(gè)沼氣燈桿17由平直固定桿23和沼氣燈22組成，沼氣燈22等距離固定于平直固定桿23上，間距一般為1.5-2米；每根平直固定桿23通過滑輪19吊裝在溫室的頂架20上，通過滑輪19可以調(diào)節(jié)平直固定桿23的高低位置；每根沼氣燈桿17設(shè)置兩根沼氣供應(yīng)管25，沼氣燈桿17上的沼氣等間隔式通過其中的一根沼氣供應(yīng)管25獲取沼氣；這樣通過沼氣分配器7調(diào)節(jié)沼氣燈桿17和每根沼氣燈桿17上的沼氣供應(yīng)管25，就可以實(shí)現(xiàn)被點(diǎn)燃沼氣燈密度的調(diào)整；沼氣平直固定桿23上安裝的沼氣燈22和及其點(diǎn)火裝置可以利用現(xiàn)有技術(shù)。
如圖7-圖12所示，沼氣暖風(fēng)熱水雙供能裝置由燃燒器39、殼體42、煙道49、隔板、穿越熱風(fēng)管50、熱管54、翹翅片55、熱管中的換熱介質(zhì)、熱介質(zhì)循環(huán)泵30、熱水箱28和安裝底座60等組成。燃燒器39位于燃燒換熱箱體29頂部的煙道進(jìn)口，熱水箱28由保溫箱體40、熱交換翹翅片41和熱交換熱管27構(gòu)成，其中熱交換翹翅片41和熱交換熱管27構(gòu)成熱交換器，熱交換器安裝于保溫?zé)崴?8內(nèi)部，其進(jìn)液管口32和出液管口35分別從保溫?zé)崴?8頂部伸出；保溫?zé)崴?8頂部設(shè)有排氣口33，側(cè)壁底部設(shè)有熱水循環(huán)進(jìn)水口34和出水口37和補(bǔ)水口36。熱水箱28位于燃燒換熱箱體29一側(cè)，通過位于箱體29頂部管道和循環(huán)泵30相連。隔板包括豎隔板56和橫隔板57，豎隔板56的兩端分別連接殼體42的上部和下部，橫隔板56的兩端分別連接殼體42一側(cè)和豎隔板56，使殼體42共同把殼體42分成三個(gè)室，分別為主換熱室51、次換熱室52和預(yù)熱室53，其中主換熱室51占據(jù)殼體42一半的位置，次換熱室52和預(yù)熱室53上下疊合共同占據(jù)殼體42另一半的位置，且預(yù)熱室53位于次換熱室52上部。主換熱室51中心設(shè)煙道49，煙道49四周緊貼其內(nèi)壁設(shè)置數(shù)根熱管54，其外壁向殼體42輻射狀分布翹翅片55，翹翅片55上設(shè)置熱管54；由翹翅片55、煙道49外壁、煙道彎管58外壁、豎隔板56和殼體42圍成空間構(gòu)成主換熱室的外腔，煙道49和煙道彎管58連通構(gòu)成主換熱室內(nèi)腔，主換熱室51與豎隔板56相對(duì)殼體42的上部設(shè)有出風(fēng)管口43，出風(fēng)管口43與主換熱室51外腔連通。次換熱室52中心設(shè)置穿越熱風(fēng)管50，穿越熱風(fēng)管50四周緊貼其外壁設(shè)置數(shù)根熱管49，其外壁向殼體42輻射狀分布有翹翅片55，翹翅片55與殼體42下部和橫隔板57間隔一定距離，翹翅片55上設(shè)置有熱管49，由翹翅片55、穿越熱風(fēng)管50外壁、熱風(fēng)彎管59外壁、豎隔板56、橫隔板57和殼體42圍成的空間為次換熱室外腔，穿越熱風(fēng)管50和熱風(fēng)彎管59相連構(gòu)成次換熱室內(nèi)腔；次換熱室52與豎隔板56相對(duì)殼體42的上部設(shè)排煙管口48，排煙管口48與次換熱室52外腔連通，排煙管口48外設(shè)排煙引風(fēng)機(jī)45；次換熱室52底部設(shè)置一排污管46，用于排放煙氣冷凝水。預(yù)熱室53內(nèi)從中心向殼體42方向設(shè)置翹翅片55，翹翅片55與殼體42上部和橫隔板57間隔一定距離，翹翅片55上設(shè)置熱管54；翹翅片55、豎隔板56、橫隔板57和殼體42圍成的空間為預(yù)熱腔；預(yù)熱室53與豎隔板56相對(duì)殼體42的上部設(shè)進(jìn)風(fēng)管口47，進(jìn)風(fēng)管口47外設(shè)熱風(fēng)送風(fēng)機(jī)44。次換熱室52和預(yù)熱室53中的熱管54數(shù)量相同，上下一一對(duì)應(yīng)穿過橫隔板57連接；次換熱室52和預(yù)熱室53中的熱管54在底部與主換熱室51中的熱管54連接，上部穿過預(yù)熱室頂殼體42匯聚，通過循環(huán)泵30與熱水箱28內(nèi)換熱器的出液口35連接；主換熱室51中的熱管54穿過主換熱室51頂殼體42匯聚，與熱水箱28內(nèi)換熱器的進(jìn)液口32連接。主換熱室51內(nèi)的煙道49上部穿過主換熱室51的頂殼體42伸出并連接沼氣燃燒器39，底部通過煙道彎管58穿透豎隔板56，同次換熱室52的外腔連通，并同主換熱室51的外腔隔離；次換熱室52內(nèi)的穿越熱風(fēng)管50上部穿透橫隔板57與預(yù)熱室53連通，底部通過熱風(fēng)彎管59穿透豎隔板56與主換熱室51的外腔連通，并同次換熱室的外腔隔離。煙道彎管58和熱風(fēng)彎管59位于同一平面，交錯(cuò)穿透豎隔板56。這樣主換熱室內(nèi)腔與次換熱室外腔連通，主換熱室外腔與次換熱室內(nèi)腔連通，次換熱室內(nèi)腔3與預(yù)熱室連通。
權(quán)利要求
1.一種以沼氣為原料的溫室綜合供能系統(tǒng)，由溫室有機(jī)廢棄物沼氣發(fā)酵裝置(1)、沼氣緩沖儲(chǔ)存裝置(2)、沼氣暖風(fēng)熱水雙供能裝置(3)、煙氣洗滌凈化系統(tǒng)(4)、熱水分配器(5)、氣體分配器(6)、沼氣分配器(7)、土體內(nèi)熱水循環(huán)供熱系統(tǒng)(10)、高架風(fēng)管系統(tǒng)(11)和沼氣燈群(12)通過管道和閥門(8)連接組成，其特征在于沼氣燈群(12)由沼氣燈桿(17)和沼氣供氣管(25)組成，沼氣燈桿(17)均勻排列，每排之間的間距為1.5-2米，沼氣燈桿(17)由固定桿(23)和分布于固定桿(23)上的沼氣燈(22)組成，沼氣燈桿(17)通過滑輪(19)和吊繩(26)固定于溫室頂架(20)上，沼氣供應(yīng)管(25)通過沼氣支管(24)連接沼氣燈(22)；沼氣暖風(fēng)熱水雙供能裝置由熱水箱(28)、燃燒換熱箱體(29)、循環(huán)泵(30)、燃燒器(39)組成，燃燒換熱箱體(29)通過頂部的煙道進(jìn)口連接燃燒器(39)，熱水箱(28)通過管道和循環(huán)泵(30)連接燃燒換熱箱體(29)內(nèi)的熱管(54)，熱水箱(28)內(nèi)設(shè)有熱交換器；燃燒換熱箱體(29)由殼體(42)、煙道(49)、橫隔板(57)、豎隔板(56)、穿越熱風(fēng)管(50)組成，豎隔板(56)的兩端分別連接殼體(42)的上部和下部，橫隔板(56)的兩端分別連接殼體(42)一側(cè)和豎隔板(56)，使殼體(42)分隔成主換熱室(51)、次換熱室(52)和預(yù)熱室(53)三個(gè)空間；主換熱室(51)內(nèi)設(shè)置煙道(49)、煙道彎管(58)、熱管(54)和翹翅片(55)，將主換熱室分成內(nèi)外兩腔，煙道(49)位于主換熱室(51)的中心，煙道(49)和煙道彎管(58)連通構(gòu)成主換熱室內(nèi)腔，煙道(49)內(nèi)壁均勻設(shè)置有熱管(54)，翹翅片(55)呈輻射狀均勻分布于煙道(49)外壁，翹翅片(55)上設(shè)置有熱管(54)；次換熱室(52)內(nèi)設(shè)置穿越熱風(fēng)管(50)、熱風(fēng)彎管(59)、熱管(54)和翹翅片(55)，將次換熱室分成內(nèi)外兩腔，穿越熱風(fēng)管(50)位于次換熱室(52)中心，穿越熱風(fēng)管(50)和熱風(fēng)彎管(59)連通構(gòu)成次換熱室(52)內(nèi)腔，穿越熱風(fēng)管(50)外壁均勻分布有熱管(54)，翹翅片(55)呈輻射狀均勻分布于穿越熱風(fēng)管(50)的外圍，翹翅片(55)上設(shè)置有熱管(54)；預(yù)熱室(53)內(nèi)設(shè)置熱管(54)和翹翅片(55)，預(yù)熱室(53)內(nèi)的熱管(54)與次換熱室(52)內(nèi)的熱管(54)上下對(duì)應(yīng)，翹翅片(55)呈輻射狀固定于熱管(54)上；主換熱室內(nèi)腔與次換熱室外腔連通，主換熱室外腔與次換熱室內(nèi)腔連通，次換熱室內(nèi)腔與預(yù)熱室連通；溫室有機(jī)廢棄物沼氣發(fā)酵裝置(1)與沼氣緩沖儲(chǔ)存裝置(2)之間通過管道連接，沼氣緩沖儲(chǔ)存裝置(2)分別通過管道和閥門(8)連接沼氣暖風(fēng)熱水雙供能裝置(3)和沼氣分配器(7)，沼氣分配器(7)連接沼氣燈群(12)；沼氣暖風(fēng)熱水雙供能裝置(3)與熱水分配器(5)之間有兩根管道相連，其中一根管道上設(shè)置熱水循環(huán)泵(9)，熱水分配器(5)連接土體內(nèi)熱水循環(huán)供熱系統(tǒng)(10)；氣暖風(fēng)熱水雙供能裝置(3)通過管道和閥門(8)連接氣體分配器(6)，氣體分配器(6)連接高架風(fēng)管系統(tǒng)(11)；氣暖風(fēng)熱水雙供能裝置(3)與煙氣洗滌凈化系統(tǒng)(4)之間設(shè)置旁通管，旁通管和通向煙氣洗滌凈化系統(tǒng)(4)之間的管道上分別設(shè)置閥門(8)，煙氣洗滌凈化系統(tǒng)(4)連接氣體分配器(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以沼氣為原料的溫室綜合供能系統(tǒng)，其特征在于每根固定桿(23)上分別設(shè)有固繩環(huán)(21)和自動(dòng)圈繩裝置(18，吊繩(26)的一端固定于固繩環(huán)(21)上，另一端穿過滑輪(19)連接自動(dòng)圈繩裝置(18)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以沼氣為原料的溫室綜合供能系統(tǒng)，其特征在于每根沼氣燈桿(17)兩側(cè)設(shè)置有沼氣供應(yīng)管(25)，每根沼氣供應(yīng)管(25)錯(cuò)位連接沼氣燈(22)，為沼氣燈(22)提供燃料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以沼氣為原料的溫室綜合供能系統(tǒng)，其特征在于土體內(nèi)熱水循環(huán)供熱系統(tǒng)(10)位于溫室種植床土體(15)下方20cm以下，由塑料管(13)、塑料薄膜(14)組成，塑料薄膜(14)上均勻分布有膜孔(16)，塑料管(13)均勻分布于塑料薄膜(14)下方。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以沼氣為原料的溫室綜合供能系統(tǒng)，其特征在于熱水箱(28)由保溫箱體(40)和熱交換器組成，熱交換器包括熱交換翹翅片(41)和熱交換熱管(27)，熱交換器位于保溫箱體(40)內(nèi)部，熱交換熱管(27)呈蛇形結(jié)構(gòu)，保溫箱體(40)頂部設(shè)進(jìn)液管口(32)和出液管口(35)，進(jìn)液管口(32)連接熱交換熱管(27)一端，出液管口(35)連接熱交換熱管(27)另一端，保溫箱體(28)的頂部設(shè)有排氣口(33)，側(cè)壁的底部分別設(shè)有熱水循環(huán)進(jìn)水口(34)、出水口(37)和補(bǔ)水口(36)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以沼氣為原料的溫室綜合供能系統(tǒng)，其特征在于次換熱室(52)一側(cè)上部設(shè)有排煙管口(48)，排煙管口(48)與次換熱室(52)外腔連通，排煙管口(48)外設(shè)有排煙引風(fēng)機(jī)(45)，次換熱室(52)底部設(shè)有排污管(46)，用于排放煙氣冷疑水。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以沼氣為原料的溫室綜合供能系統(tǒng)，其特征在于主換熱室(51)一側(cè)上部設(shè)有出風(fēng)管口(43)，出風(fēng)管口(43)與主換熱室(51)的外腔連通。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以沼氣為原料的溫室綜合供能系統(tǒng)，其特征在于預(yù)熱室(53)一側(cè)上部設(shè)有進(jìn)風(fēng)管口(47)，進(jìn)風(fēng)管口(47)外設(shè)有熱風(fēng)送風(fēng)機(jī)(44)。
全文摘要
本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種以沼氣為原料的溫室綜合供能系統(tǒng)。由溫室有機(jī)廢棄物沼氣發(fā)酵裝置、沼氣緩沖儲(chǔ)存裝置、沼氣暖風(fēng)熱水雙供能裝置、煙氣洗滌凈化系統(tǒng)、熱水分配器、氣體分配器、沼氣分配器、土體內(nèi)熱水循環(huán)供熱系統(tǒng)、高架風(fēng)管系統(tǒng)和沼氣燈群通過管道和閥門連接組成。沼氣燈群由沼氣燈桿和沼氣供氣管組成，沼氣暖風(fēng)熱水雙供能裝置由熱水箱、燃燒換熱箱體、循環(huán)泵、燃燒器組成，燃燒換熱箱體通過煙道進(jìn)口連接燃燒器，熱水箱通過循環(huán)泵連接燃燒換熱箱體，熱水箱內(nèi)設(shè)有熱交換器。本發(fā)明利用溫室有機(jī)廢棄物發(fā)酵沼氣，為溫室提供供暖、補(bǔ)光和二氧化碳施肥全方位的供能。
文檔編號(hào)F24D3/02GK101040592SQ20061014766
公開日2007年9月26日 申請(qǐng)日期2006年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月21日
發(fā)明者朱洪光, 徐立鴻, 吳啟迪, 朱鵬 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)