有益溫室作物增質高產的催化燃燒裝置的製作方法

2023-09-24 00:59:40

專利名稱：有益溫室作物增質高產的催化燃燒裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及用於溫室作物增加品質、提高產量和提前上市期的催化燃燒裝置，尤其 是指燃氣不需要與空氣預混合的一種低溫催化燃燒、輻射紅外熱能的裝置。
技術背景 光合作用是包括農作物在內的植物生長基礎。農作物吸收太陽能，每消耗6分子C02 和6分子H20,生產l分子葡萄糖，釋放6分子02。葡萄糖一部分作為能量物質被利用，大部分被轉化成 其它代謝循環的中間物質，或被進一步合成為高分子聚合物，比如纖維素、澱粉、糖原等，最終成為作 物的乾物質，維持農作物的生長。光合作用發生的部位是葉綠體，分2步進行。第一步是依賴光的光反應 階段，光能被作物直接吸收，光解水分子釋放電子和02。電子在葉綠體囊膜上不斷傳遞，生成能量 物質，供第二步暗反應利用。暗反應階段不需要光，利用光反應階段的代謝產物和能量捕獲並固定 空氣中的CO"生成碳水化合物[CH20]n。縱觀光合作用總過程，農作物的葉子是光合作用的主要場所， 水、二氧化碳是原料物質，糖和氧氣是產物，二氧化碳通過擴散作用從空氣中進入植物葉片細胞中。
大棚、暖房(以下統稱溫室)果蔬、花卉種植目前已經成為我國現代農業的主要支柱產業，種植面積 逐年增加。但相比農業科技發達的國家，我國溫室作物種植技術嚴重落後。溫室中作物進行光合作用的主 要影響因素是光強度、二氧化碳濃度和溫度，其次是水和必要的營養元素。陽光透過溫室屋頂照入，光 照度雖有損失，但勉強滿足作物利用。陽光產生的熱量被密封的溫室保留下來，室內溫度高於室外，有利 於作物快速生長。但溫室種植的弊端也同樣顯而易見，首先因通風不足造成室內二氧化碳不足，這是溫室 果蔬增產的重要限制因素。據實驗統計，綠色植物每合成1克有機物，就需要吸收1.6克的二氧化碳，約 為吸收其它物質的40倍。所以說，二氧化碳是植物生長發育過程中的主要"糧食"。據測定，大氣中的二 氧化碳濃度為350-400 ppm,並不是光合作用的最佳濃度。溫室二氧化碳的濃度，以日出前為最高，但也 只有100-200 ppm，低於大氣水平。日出後一小時內溫室空氣中的二氧化碳濃度迅速下降到70-卯ppm，作 物處於二氧化碳嚴重"飢餓"狀態，通風換氣兩小時後，才能回升到200-250 ppm，但有時溫室內外溫差 太大，又不能通風換氣。如果人為地能把溫室空氣中的二氧化碳濃度提高到800-1000 ppm，將明顯提高光 合效率，葉片濃綠，糖分積累，促花芽分化，減少瓜果畸形率，延長結實期，且作物鮮嫩，品質增加，產 量可提高30%-40°/。(Chen， Hu， andLenz， Angew. Bot.， 71,195-200,1997.)。另夕卜，作物抗逆能力也大大提高， 各種病害、蟲害勢必減輕。其它一些研究還表明，溫室內二氧化碳濃度增加，農作物蒸騰作用減少20-40%， 葉表面溫度因此而升高，有利於作物保溫、保水而提高光合作用效率(Tolley and Strain, Can. J. Bot., 62, 2135-2139, 1984; Morison, Plant Cell Environ., 8， 467-474, 1985);作物在高二氧化碳濃度的環境下生長，體 內抗氧化劑含量增加(Wang, Bunce， and Maas， J. Agric. Food Chem.， 51， 4315-4320， 2003)。
目前，碳酸鹽和酸、水反應產生二氧化碳氣體是溫室人工補充二氧化碳最常用的方法，但存在釋放不 平衡、氣體不純、施氣肥設備因腐蝕而壽命短等缺點，並容易酸化土壤。另外一種增施二氧化碳氣肥的方
法是燃燒以碳為基質的燃料，如天然氣、沼氣、丙烷、煤油等，除了增施二氧化碳外，還產生熱量和水蒸汽，有利於作物生長。但這類方法瞬間釋放過量的二氧化碳和熱量，燃料的有效作物利用率低。此外， 燃燒火焰產生的高溫使溫室內氮的氧化物(NOx)濃度升高，這甚至導致爆炸(Wellburn, New Phytol.， 115, 395-429, 1990)。溫室內過多的氮氧化物(NOx)抑制作物生長，誘導葉肉細胞死亡。當含硫量較高的燃料燃 燒時產生大量的S02氣體，也導致作物快速死亡。低濃度的S02和NOx混合氣體對作物造成的傷害比二者 單獨高濃度存在時還要嚴重(Ashenden， Mansfield and Harrison, Environ. Pollut.， 14, 93-100, 1977)。有些燃燒 器(如沼氣燈)設計缺陷導致燃料不完全燃燒產生CO和乙烯。乙烯是植物生長激素，加速作物老化， 使葉片變黃，結實率大大降低(Hanan， Hortscience， 8， 23-24,1973; Hand, Sci. Hortic.， 33, 14-43, 1982)。
專利號和申請號分別為ZL200620035738.2、 91223432.6的實用新型專利公布了一類燃氣與空氣預混合 的催化燃燒裝置。這類裝置結構較複雜，因為燃燒發生在催化劑層的背面，面罩和催化劑層阻礙熱量的釋 放，所以燃燒溫度高，燃料熱能轉化率低，釋放紅外輻射能少，並產生較多CO(DongworthandMdvin,16111 Symposium on Combustion, 255-264, 1976)
實用新型內容 為了克服上述問題，本實用新型提出一種簡便、高效解決上述溫室中存在的問題的 低溫催化燃燒設備，其由後面罩(2)、網格託板(3)、纖維分流層(4)、電加熱絲網(5)、催化劑層(6)、 耐高溫覆蓋層(7)和保護金屬網(8)組成，後面罩外殼上固定有為電加熱網(5)供電的接線盒(10)， 後面罩背面中央接有燃氣輸入連接器(11)，開口於纖維分流層(4)。燃氣經過纖維分流層均勻擴散至電 加熱層加熱至燃點，在催化劑層與正面空氣中擴散進入的氧氣混合發生催化燃燒，釋放二氧化碳和水蒸氣， 輻射出紅外熱能。
催化反應燃點溫度為150°C,這需要電預熱裝置給燃氣預熱。預熱15-30分鐘達到這個溫度後，再開 啟燃氣燃燒。電預熱裝置即可由交流電供能，也可接入直流電池。接通燃氣發生催化燃燒後，燃燒表面溫 度可達300-600 'C，溫度的高低與燃氣流量有關。燃燒氣源冬季可以是天然氣、丙垸或其它含碳燃料，其 它季節沼氣是最理想的氣源。
本實用新型有益效果是
1、 催化劑和空氣大面積接觸，燃料燃燒充分、徹底，燃燒效率高，能量轉化率遠高於電加熱器(<30%);
2、 燃燒產生的能量60-80%被轉換成紅外線輻射能，輻射線波長絕大多數變化在2-10微米之間，其中 波長3.5微米的紅外波釋放量最大，和傳統電加熱釋放短波長(l-3微米)熱能相比，本實用新型裝置釋放 的紅外輻射能更容易被植物體吸收；
3、 燃燒給溫室提供足夠的C02、水蒸氣和紅外熱能，不產生NOx;
4、 燃氣在本實用新型裝置上是無火焰燃燒並抗爆炸，燃燒溫度低於燃氣自燃溫度，使用安全。
本實用新型裝置可用於其它需要防爆和紅外加熱的場所，如充滿汽油、甲苯和丙酮等易燃、易爆有機 氣體的場所。本實用新型裝置製造工藝簡單，成本造價低，可根據不同場所需求製作成各種形狀和規格。



以下結合附圖對本實用新型作進一步說明 圖1是本實用新型成型剖面圖 圖2是本實用新型部件組裝圖
圖例1.燃氣管，2.後面罩，3.網格託板，4.纖維分流層，5.電加熱絲網，6.催化劑層，7.耐高溫 覆蓋層，8.保護金屬網，9.L形框架，10.接線盒，11.燃氣輸入連接器，12.墊片，13.墊片，14.壓圈， 15.螺母，16.螺絲釘
具體實施方式考慮搬運和實際操作，典型的矩形燃燒器可做成長1米、寬0.2米的規格，圓形的 可做成直徑0.2-1米的規格。在上述規格之外的燃燒器也可被方便製作和操作。下面以矩形燃燒器為代表 詳細描述本實用新型。
燃燒器從背面向正面依次由矩形後面罩(2)、網格託板(3)、纖維分流層(4)、電加熱絲網(5)、 催化劑層(6)、耐高溫覆蓋層(7)和保護金屬網(8)組成，L形框架(9)將以上組件固定在後面罩內。 後面罩外殼上固定有為電加熱網(5)供電的接線盒(10)。後面罩背面中央接有燃氣輸入連接器(11)， 開口於纖維分流層(4),由螺母(15)和墊片(12、 13)、壓圈(14)進行固定和密封。塑料燃氣管(1) 輸送燃氣經過燃氣輸入連接器(11)到達纖維分流層(4)分流後，均勻擴散至電加熱層(5)加熱至燃點， 在催化劑層(6)與正面空氣中擴散進入的氧混合發生催化燃燒，釋放二氧化碳和水蒸氣，輻射出紅外熱 能。
鉑-鈀體系催化劑分散在氧化鋁-陶瓷纖維中，網格託板(3)的網格線間距離縱向、橫向分別為50和 100mm,保護金屬網(8)由直徑l-2mm的金屬絲按間距10-15mm布置。
上述實施例，只是本實用新型的較佳實例而已，並非來限制本實用新型實施範圍，故凡依本實用新型 申請專利範圍所述的構造、特徵及原理所做的等效變化或修飾，均應包括於本實用新型專利範圍內。
權利要求1、一種催化燃燒裝置，其特徵在於由後面罩(2)、網格託板(3)、纖維分流層(4)、電加熱絲網(5)、催化劑層(6)、耐高溫覆蓋層(7)和保護金屬網(8)組成，後面罩外殼上固定有為電加熱網(5)供電的接線盒(10)，後面罩背面中央接有燃氣輸入連接器，開口於纖維分流層(4)，燃氣經過纖維分流層分流後，均勻擴散至電加熱層加熱至燃點，在催化劑層與正面空氣中擴散進入的氧混合發生低溫催化燃燒，釋放二氧化碳和水蒸氣，輻射出紅外熱能。
專利摘要本實用新型涉及用於溫室作物增加品質、提高產量的低溫催化燃燒裝置，由後面罩(2)、網格託板(3)、纖維分流層(4)、電加熱絲網(5)、催化劑層(6)、耐高溫覆蓋層(7)和保護金屬網(8)組成，後面罩外殼上固定有為電加熱網(5)供電的接線盒(10)，後面罩背面中央接有燃氣輸入連接器，開口於纖維分流層(4)。燃氣經過纖維分流層分流，均勻擴散至電加熱層加熱至燃點，在催化劑層與正面空氣中擴散進入的氧混合發生低溫催化燃燒，釋放二氧化碳和水蒸氣，輻射出紅外熱能，滿足溫室作物快速生長對CO2氣肥、生長溫度和溼度的特殊需求。
文檔編號F23D14/18GK201407658SQ200920143688
公開日2010年2月17日 申請日期2009年4月2日 優先權日2009年4月2日
發明者龍 吳, 群 陳 申請人:群 陳