УСТРОЙСТВО ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА И ПОСТОЯННОЙ ДОЗАЦИИ ЕГО В ТЕПЛИЦЫ ДЛЯ ПОДКОРМКИ РАСТЕНИЙ И ОБОГРЕВА

Технические задачи полезной модели: повышение КПД источника теплоты, получение углекислого газ, идущего на подкормку растений и увеличение урожайности за счет использования углекислого газа, что приводит к снижению эксплуатационных затрат и себестоимости продукции защищенного грунта.
Для решения этих задач предлагается использование принципиально новой установки для охлаждения уходящих газов после водогрейного котла, конденсации находящихся в них водяных паров, выделения из них углекислого газа, который после утилизатора направляется по трубопроводам на подкормку растений в теплицы. Предлагается устройство с возможностью постоянной дозации углекислого газа в теплицы даже когда не требуется тепловой энергии для отопления теплиц за счет использования буферной емкости для сброса тепловой энергии, вырабатываемой водогрейным котлом с последующим ее использованием в ночное время и дневное время с малым значением солнечной радиации. Предлагается схема распределения потоков углекислого газа в теплицах с возможностью производить отопление теплиц в межсезонный период используя теплоту потока углекислого газа.
Появляется возможность регулирования суточных и месячных лимитов потребления природного газа без штрафных санкций за перерасход.
Установка состоит из утилизатора углекислого газа, буферной емкости для аккумулирования тепловой энергии и углекислого газа и схемы подключения утилизатора, обеспечивающей постоянную дозацию углекислого газа к каждому растению.
Конструкция утилизатора углекислого газа представлена на фиг.1
Утилизатор углекислого газа состоит из сварного корпуса, выполненного из стали обыкновенного качества Сталь 1. Внутри корпуса установлен теплообменник, шибер и выводы для монтажа контрольно-измерительных приборов и автоматики. На входе в утилизатор установлен узел шиберов для возможности направления потока газа минуя теплообменник в случае его ремонта. Основным элементом утилизатора является теплообменник, состоящий из трубного пучка который набран из биметаллических оребренных теплоотдающих элементов, выполненных из нержавеющей стали с оребрением из алюминия. Трубки монтируются сваркой к трубным решеткам и коллекторам. Теплообменник выполнен в четырехходовом исполнении по теплоносителю - вода и одноходовом исполнении по уходящим газам. Поверхности нагрева каждого хода состоят из секций труб, причем количество секций подбирается по ширине, длине и высоте на необходимую поверхность нагрева в зависимости от мощности котла и соединяющихся коллекторами. Каждая секция труб участвует в теплообмене и активно омывается топочными газами, увеличивая КПД котельной установки на 1…1,5%.
На фиг.2 представлена общая схема утилизатора углекислого газа.
Подвод обратной сетевой воды осуществляется через патрубок 13, который установлен на коллекторах 12. Коллекторы монтируются к корпусу утилизатора 1 при помощи болтовых соединений для удобства монтажа, ремонта. Биметаллические трубки 14 крепятся к трубной решетке при помощи сварки в шахматном порядке. Выход нагретой сетевой воды осуществляется через выходной патрубок 11, при этом в теплообменнике используется противоточная схема движения теплоносителей. Коллекторы теплообменника совместно с корпусом образуют единую конструкцию установки. На корпусе коллекторов располагаются: показывающие термометры, максимальный термостат, предохранительный клапан, датчик максимального давления газов и дренажное устройство, что позволяет производить эксплуатацию установки в автоматическом режиме без постоянного надзора со стороны обслуживающего персонала. Слив конденсата производится через дренажный патрубок 8, который расположен на поддоне 9. Корпус установлен на регулируемых ножках 7, которые позволяют производить монтаж к котельным установкам любого типоразмера.
Установка работает следующим образом.
Топочные газы на выходе из котельной установке поступают во входной патрубок 2 утилизатора, который монтируется к выходному газоходу котла, и через систему шиберов 3 поступают в теплообменник или в обводной канал в случае ремонта установки. Далее топочные газы направляются в потолочную часть установки к съемной крышке 5, омывая систему унифицированных биметаллических трубок 14 и передают конвективным способом тепло теплоносителю, циркулирующему внутри трубок 14. При этом топочные газы проходят точку росы охлаждаясь с температуры на входе 160°С до температуры на выходе 60°С. Образующийся при этом конденсат скапливается в поддоне 9 и удаляется через дренажный патрубок 8. Осушенный и охлажденный углекислый газ, очищенный при конденсации от окислов серы, направляется к выходному патрубку 6, на который устанавливается дымовая труба в зависимости от типоразмера котла с врезкой под вентилятор. Вентилятор производит отбор углекислого газа в транспортную магистраль теплиц. Обратная вода через патрубок 11 поступает в котел для последующего нагрева.
Принципиальная схема подключения утилизатора и буферной емкости для обеспечения постоянной дозации углекислого газа представлена на фиг.3 Схема постоянной дозации углекислого газа работает следующим образом. Уходящие газы после котельной установки поступают в утилизатор, на выходе из которого очищенный, осушенный углекислый газ с температурой 60°С отбирается вентилятором 2 и поступает в распределительную магистраль 3, выполненную из ПВХ канализационных трубопроводов отечественного производства, по которым через регулировочный клапан 4 подается в теплицу под каждый ряд растений по перфорированным полиэтиленовым рукавам 5. Рукава имеют калиброванные отверстия из которых происходит истечение углекислого газа под каждое растение теплицы. В случае когда не требуется выработки теплоты, а дозация углекислого газа необходима то тепловая энергия, выработанная котельной установкой с помощью насосного агрегата? поступает в буферную емкость 6. Тепловая энергия, накопленная в течении дня в буферной емкости используется в ночное время на поддержание микроклимата или на подготовку поливочной воды, питьевой воды или другие цели, кроме этого в зимний период позволяет иметь дополнительную тепловую нагрузку 0,5 Гкал/час, что позволяет устанавливать котельные установки меньшей тепловой производительности.
Преимущество данной полезной модели по сравнению с прототипом является:
- беззатратное получение углекислого газа из бросовых уходящих газов котельной установки;
- возможность производить постоянную дозацию углекислого газа;
- возможность не выходить за рамки лимитов суточного и месячного потребления природного газа;
- увеличение КПД котельной установки на 1…1,5%;
- повышение урожайности на 25% от использования углекислого газа непосредственно у каждого растения;
- возможность производить постоянный сброс дополнительной тепловой энергии с углекислым газом в теплицы.
2
2
Применение системы дозации углекислого газа дает прибавку урожайности до 25% при использовании бросовых дымовых газов водогрейного котла при минимальных затратах на монтаж системы. В летний период вопрос дозации СО является наиболее актуальным, т.к. при высоких температурах наружного воздуха более 20°С нецелесообразно включать в работу котел из-за отсутствия потребности в выработке тепловой энергии. 3 этом случае необходимо решить вопрос об аккумулировании тепловой энергии, вырабатываемой теплогенератором. Для этого предлагается буферная емкость, позволяющая создавать запас тепловой энергии и производить постоянную дозацию СO в теплицы. Кроме этого эта емкость позволяет осуществлять работу котельной на низком давлении без использования сетевых насосов за счет высоты столба жидкости буферного бака.
Применение предлагаемого устройства для производства и распределения углекислого газа, идущего на подкормку растений дает существенную прибавку урожая, что значительно снижает себестоимость выпускаемой продукции тепличного хозяйства при использовании вторичных энергоресурсов теплогенератора и приводит к увеличению КПД теплогенератора на 1…1,5%. При этом КПД теплогенератора достигает 96%.