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| 北方溫室蔬菜大棚沼氣加熱增溫技術(shù) | |
| 發(fā)布時(shí)間:2016-12-15 09:07:11 | 瀏覽次數(shù)： | |
| 在我國(guó)北方的嚴(yán)寒地區(qū)，冬季溫室蔬菜大棚生產(chǎn)往往需要人工增溫提溫，在這里我們?cè)O(shè)計(jì)了一種利用沼氣為溫室蔬菜大棚加熱增溫的技術(shù)，請(qǐng)您參考。 在我國(guó)北方嚴(yán)寒地區(qū)的日光溫室大棚栽培，冬季由于氣溫很低，溫室大棚需要加熱增溫。 沼氣在我國(guó)農(nóng)村地區(qū)是一種非常容易獲得的能源，具有 制取技術(shù)簡(jiǎn)單、成本低廉的特點(diǎn),而且可充分利用農(nóng)畜產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中的廢棄物。在能源短缺嚴(yán)重,環(huán)保要求日益增強(qiáng)的情況下,用無(wú)污染的沼氣代替煤炭能源為溫室大棚供熱是最佳的選擇。 本文對(duì)北方地區(qū)沼氣加熱的蔬菜溫室大棚進(jìn)行設(shè)計(jì)，目的是解決溫室大棚加熱能源的優(yōu)化替代問(wèn)題,促進(jìn)沼氣應(yīng)用技術(shù)的推廣。 溫室大棚由工作間、值班室和主體栽培區(qū)3部分組成。工作間放置沼氣燃燒鍋爐、緩沖罐和壓力水箱;值班室內(nèi)引入沼氣，供給爐灶和沼氣燈使用；主體栽培區(qū)的主加熱系統(tǒng)為沼氣鍋爐熱水采暖系統(tǒng)，由20個(gè)沼氣池、10個(gè)沼氣燈、20個(gè)散熱器組及沼氣、熱水進(jìn)出管路等組成。輔助加熱系統(tǒng)為地下熱交換系統(tǒng)和后墻毛石貼面熱平衡系統(tǒng)組成。地下熱交換系統(tǒng)由埋在地下的通風(fēng)換氣管道、軸流式風(fēng)機(jī)、控制線路等組成。 溫室大棚加熱設(shè)施 在冬季，溫室大棚加熱設(shè)施由沼氣加熱系統(tǒng)、地下熱交換系統(tǒng)和后墻毛石貼面熱平衡系統(tǒng)3部分組成。溫室大棚白天采用太陽(yáng)輻射熱能，夜晚以沼氣加熱系統(tǒng)為主，地下熱交換系統(tǒng)和后墻毛石貼面放熱為輔。 （1）、沼氣加熱系統(tǒng) 沼氣加熱系統(tǒng)由沼氣池、沼氣鍋爐熱水采暖系統(tǒng)組成。沼氣池選用曲流布料沼氣池中的B型6m3的沼氣池，內(nèi)徑為2.4m，壁厚為80mm。每間溫室大棚中布置1個(gè)沼氣池，沼氣池進(jìn)料口在溫室大棚后墻外，緊靠后墻位置；中心管口在人行道上(靠近后墻），不占用多余的地面；出料口在溫室大棚中，以方便沼氣池出料，原地使用沼渣、沼液，節(jié)約成本，且由于沼氣池在溫室大棚內(nèi)，環(huán)境溫度高，出氣量較大。每個(gè)沼氣池的出氣管在地下安放，將各個(gè)出氣管再接在一個(gè)總輸氣管上，出氣管通過(guò)后墻由總管道引入工作間，經(jīng)緩沖罐后再次引到北墻外，經(jīng)空壓機(jī)后接入壓力貯氣罐，通過(guò)壓力貯氣罐引入工作間，供給鍋爐和沼氣燈。 沼氣鍋爐熱水采暖系統(tǒng)是以熱水為熱媒的采暖系統(tǒng)，由提供熱源的燃?xì)?沼氣)熱水鍋爐、熱水輸送管道、循環(huán)水泵、散熱器以及各種控制和調(diào)節(jié)閥門等組成。該系統(tǒng)由于供熱熱惰性較大，溫度調(diào)節(jié)可以達(dá)到較高的穩(wěn)定性和均勻性，熱損失較小，運(yùn)行較為經(jīng)濟(jì)。散熱器布置在溫室大棚后墻，離墻距離為30mm，此時(shí)的傳熱量最好，墻壁的吸熱也最少。 在溫室-沼氣生態(tài)系統(tǒng)中，共選用10盞沼氣燈，即每42m2(每2間）布置1盞;在工作間和值班室中各有1盞沼氣燈，為工作間和值班室提供照明；在臥室中還有1個(gè)沼氣灶，供工作人員做飯。溫室大棚中沼氣管道由溫室大棚墻底下引進(jìn)，在地下的沼氣管道有保護(hù)措施(外套鐵管）。  全自動(dòng)燃?xì)鉄犸L(fēng)機(jī) （2）、地下熱交換系統(tǒng) 地下熱交換系統(tǒng)是輔助采暖系統(tǒng)，在溫室大棚地下0.6m處沿溫室大棚長(zhǎng)度方向平行埋設(shè)3根管徑為100mm的PVC單壁波紋管管道，管間距0.8m，在管道中部開(kāi)口處安裝軸流式風(fēng)機(jī)。白天溫室大棚內(nèi)氣溫高于作物生長(zhǎng)溫度（20-25℃)時(shí)，啟動(dòng)風(fēng)機(jī)抽吸室內(nèi)熱空氣使之從地下管道流過(guò)，向土壤內(nèi)貯熱并降低溫室大棚內(nèi)氣溫;夜間溫室大棚內(nèi)氣溫低于作物生長(zhǎng)溫度(8-12℃)時(shí)，啟動(dòng)風(fēng)機(jī)使室內(nèi)冷空氣從地下管道流過(guò)，土壤加熱氣流，加熱熱量隨氣流補(bǔ)充至溫室大棚內(nèi)，提高溫室大棚內(nèi)氣溫,從而起到平衡白天與夜晚的溫差的作用。為使管道兩端土壤貯放熱均勻，提高換熱效果，采用正、反特性相近的雙向軸流風(fēng)機(jī)，交替正、反送風(fēng)。風(fēng)機(jī)直徑400mm，設(shè)計(jì)風(fēng)量為4265m3/h，全壓約為285Pa，配用電動(dòng)機(jī)功率1.1kW。風(fēng)機(jī)布置在溫室大棚中央，進(jìn)出管口布置在兩側(cè)靠近山墻處。 （3）、溫室后墻毛石貼面熱平衡系統(tǒng) 溫室大棚內(nèi)后墻表面采用毛石貼面，利用石料熱容量大的特性在白天溫室大棚室溫較高時(shí)吸收溫室大棚內(nèi)熱量，晚上溫室大棚室溫較低時(shí)放出熱量，平衡溫室大棚內(nèi)日夜間的溫度差。 二、溫室大棚的設(shè)計(jì)計(jì)算 1、溫室大棚的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 主要計(jì)算溫室大棚受拉、壓、彎、扭各構(gòu)件強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性。在計(jì)算中除構(gòu)件本身重力外，應(yīng)特別注意計(jì)算風(fēng)載、雪載對(duì)各構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性的影響。通過(guò)計(jì)算選擇滿足要求的材料建設(shè)溫室大棚。 2、溫室大棚的熱工計(jì)算 溫室大棚的熱工計(jì)算是設(shè)計(jì)溫室大棚加熱系統(tǒng)的關(guān)鍵。計(jì)算項(xiàng)目有白天溫室大棚內(nèi)外的熱量交換、晚上溫室大棚的散熱量、晚上溫室大棚需要沼氣加熱補(bǔ)充的熱量等。 （1）、白天溫室大棚的熱交換計(jì)算 白天進(jìn)入溫室大棚的熱量主要是太陽(yáng)光通過(guò)玻璃窗進(jìn)入的輻射能，北方冬季太陽(yáng)輻射的熱流密度大約為q=700W/m2，據(jù)此推算出白天進(jìn)入溫室大棚的熱量約為： （2）、夜間溫室大棚的熱交換計(jì)算 由于夜間沒(méi)有太陽(yáng)輻射能的供給，溫室大棚室外溫度下降較大，通過(guò)溫室大棚墻體、玻璃窗向外熱傳導(dǎo)導(dǎo)出的熱量比白天多，要維持夜間溫室大棚內(nèi)的溫度在作物生長(zhǎng)的范圍內(nèi)，必須使沼氣鍋爐熱水采暖系統(tǒng)提供熱量來(lái)加熱溫室大棚。采暖系統(tǒng)提供的總熱量一部分維持夜間溫室大棚內(nèi)溫度在作物生長(zhǎng)的溫度范圍內(nèi)，另一部分會(huì)通過(guò)溫室大棚墻體、玻璃窗導(dǎo)出流失，所以采暖系統(tǒng)提供的總熱量應(yīng)根據(jù)夜間熱散失量和夜間維持溫室大棚內(nèi)的作物生長(zhǎng)的溫度來(lái)計(jì)算(對(duì)地下熱交換系統(tǒng)、后墻毛石貼面熱平衡系統(tǒng)的熱平衡及夜間溫室大棚向外的熱輻射均以系數(shù)μ的形式代入計(jì)算）。 用夜間該地區(qū)溫室大棚室外平均氣溫和溫室內(nèi)作物生長(zhǎng) 溫室大棚計(jì)算 三、北方溫室蔬菜大棚沼氣加熱增效益分析 與其他熱源加熱溫室大棚相比，沼氣加熱蔬菜溫室大棚的初期投入相對(duì)較大，這主要花費(fèi)在沼氣加熱系統(tǒng)的建設(shè)上，但在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)逐漸體現(xiàn)出其節(jié)能、環(huán)保、生態(tài)化的優(yōu)勢(shì)，該溫室大棚在以下幾方面具有明顯的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益。 節(jié)能是沼氣加熱蔬菜溫室大棚主要優(yōu)點(diǎn)。按2006年建設(shè)成本，建1個(gè)6m3沼氣池平均造價(jià)約1000元，使用壽命為15年，每年折舊67元。沼氣池年產(chǎn)沼氣220m3，相當(dāng)于220kg原煤，按原煤2006年4月平均價(jià)格350元/噸計(jì)算，折款77元。同時(shí)，1個(gè)6m3沼氣池1年積優(yōu)質(zhì)沼肥3500kg，按肥效替代化肥，可節(jié)省化肥開(kāi)支約250元，2項(xiàng)共節(jié)約資金327元?？鄢叟f，每個(gè)沼氣池節(jié)能效益達(dá)260元。該溫室大棚共建設(shè)20個(gè)6m3沼氣池，每年節(jié)能效益5200元。地下熱交換系統(tǒng)、后墻毛石貼面熱平衡系統(tǒng)一個(gè)冬季節(jié)煤約2700kg，節(jié)能效益為945元，2項(xiàng)共計(jì)6145元。且隨著世界性的能源短缺，煤炭、石油產(chǎn)品和電力的價(jià)格上漲，該溫室大棚的節(jié)能效益會(huì)愈加明顯。 2、環(huán)保效益 石油產(chǎn)品、煤炭，特別是劣質(zhì)有煙煤燃燒后要排出大量的煙霧、粉塵和有害氣體,造成蔬菜產(chǎn)品和周圍大氣環(huán)境的污染，而沼氣燃燒后無(wú)此弊病,所以，用沼氣作替代能源具有很好的生態(tài)和環(huán)保效益。 3、沼渣、沼液的施肥植保效益 沼渣、沼液是一種很有效的有機(jī)肥料和“生物農(nóng)藥”,通過(guò)浸種、根施和葉面噴施,既可促進(jìn)蔬菜的生長(zhǎng)發(fā)育,又對(duì)蔬菜的病蟲害有一定的殺滅、抑制和緩解作用。葉面噴施沼液可減少甚至取消蔬菜生產(chǎn)過(guò)程中化學(xué)藥品的使用，既降低了生產(chǎn)成本,也為溫室大棚無(wú)公害綠色蔬菜生產(chǎn)創(chuàng)造了條件。 |
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