專利：一種循環(huán)式空氣源設(shè)施農(nóng)業(yè)CO2施肥裝置.pdf

19 中華人民共和國 國家知識產(chǎn)權(quán)局 12 發(fā)明專利申請 10 申請公布號 43 申請公布日 21 申請?zhí)?201910697989 9 22 申請日 2019 07 31 71 申請人 云南師 范 大 學 地址 650500 云南省昆明市呈貢區(qū)聚賢街 768號云南師 范 大 學太陽能研究所 72 發(fā)明人 黃晶心 賈昱靖 王晨嬌 祁蘭 蘭 徐海 洋 51 Int Cl A01G 7 02 2006 01 54 發(fā)明名稱 一種循環(huán)式空氣源設(shè)施農(nóng)業(yè)CO 2施肥裝置 57 摘要 本發(fā)明公布了一種循環(huán)式空氣源設(shè)施農(nóng)業(yè) CO2施肥裝置 主要包括CO 2富集裝置 氣泵 閥 門 CO 2吸附材料 CO 2輸送管道 CO 2排出口 導(dǎo)線 電阻絲網(wǎng)層 CO 2濃度傳感器 傳感線 智能控制 器以及必要導(dǎo)線與管道連接 該設(shè)備利用 CO2吸 附材料選擇性的吸附 富集空氣中含有的CO 2 通 過低溫加熱使CO 2從吸附材料中脫附 以此為設(shè) 施農(nóng)業(yè)內(nèi)植物生長提供光合作用原料 該設(shè)備所 用CO 2吸附材料可重 復(fù)使用 可通過吸附 脫附過 程循環(huán)為農(nóng)業(yè)設(shè)施提供CO 2 相較于傳統(tǒng)的干冰 法 燃燒法 反應(yīng)堆法等具有智能 安全 無污染 和運行 成本低等特點 有一定的實際應(yīng)用價 值 權(quán)利要求書1頁 說明書3頁 附圖1頁 CN 112293087 A 2021 02 02 CN 112293087 A 1 一種循環(huán)式空氣源設(shè)施農(nóng)業(yè)CO 2施肥裝置 其特征在于 由CO 2富集裝置 氣泵 閥門 CO2吸附材料 CO 2輸送管道 CO2排出口 導(dǎo)線 電阻絲網(wǎng)層 CO2濃度傳感器 傳感線 智能控 制器包含CO 2控制終端 常規(guī)工作元件控制終端 以及系統(tǒng)中一些必要的開關(guān)與線路組成 2 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種循環(huán)式空氣源設(shè)施農(nóng)業(yè)CO 2施肥裝置 CO 2富集裝置由 CO 2吸 附材料層 用于放置吸附CO 2吸附材料的電阻絲網(wǎng)層構(gòu)成 3 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種循環(huán)式空氣源設(shè)施農(nóng)業(yè)CO 2施肥裝置 智能控制器由 CO2濃 度傳感器 CO 2控制終端 常規(guī)工作元件控制終端構(gòu)成 4 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種循環(huán)式空氣源設(shè)施農(nóng)業(yè)CO 2施肥裝置 CO 2吸附材料層為空氣 中CO 2富集機構(gòu) 其中填充材料為常溫型CO 2吸附材料 在氣泵產(chǎn)生的氣壓下 空氣能通過該 機構(gòu) 該機構(gòu)中填充的CO 2吸附材料能夠在常溫下選擇性的吸收空氣中的CO 2 加溫以后吸附 在該機構(gòu)中的CO 2從中脫附而出 5 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種循環(huán)式空氣源設(shè)施農(nóng)業(yè)CO 2施肥裝置 放置吸附CO 2吸附材料 的電阻絲網(wǎng)層主體部分由不銹鋼絲網(wǎng)制成 其中嵌有有電阻絲 不銹鋼網(wǎng)制成網(wǎng)套 可以用 于裝填CO 2吸附材料 其中的電阻絲在通電后可用于加熱CO 2吸附材料 6 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種循環(huán)式空氣源設(shè)施農(nóng)業(yè)CO 2施肥裝置 氣泵在啟動后可形成 風壓 將空氣排入CO 2富集裝置中 7 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種循環(huán)式空氣源設(shè)施農(nóng)業(yè)CO 2施肥裝置 閥門在CO 2吸附材料層 吸附空氣中CO 2時處于打開狀態(tài) 可排出空氣中的除去CO 2后的剩余部分 8 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種循環(huán)式空氣源設(shè)施農(nóng)業(yè)CO 2施肥裝置 智能控制器對系統(tǒng)中 的CO 2富集裝置 閥 泵的工作狀態(tài)進行控制 9 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種循環(huán)式空氣源設(shè)施農(nóng)業(yè)CO 2施肥裝置 CO 2排出口 農(nóng)業(yè)設(shè)施 內(nèi)部的CO 2排氣管上具有一定間距的排氣孔 能夠?qū)⒐苈分械腃O 2均勻地排進農(nóng)業(yè)設(shè)施內(nèi)部 10 所述一種循環(huán)式空氣源設(shè)施農(nóng)業(yè)CO 2施肥裝置具體的運行原理如下 CO 2富集時 閥 門處于打開狀態(tài) 氣泵將空氣鼓入CO 2富集裝置中 其中設(shè)置的CO 2吸附材料層可選擇性的吸 附空氣中的CO 2 未被吸附的氣體則經(jīng)過閥門排入大氣中 用于放置CO 2吸附材料的電阻絲網(wǎng) 通過導(dǎo)線與電源連接 當進行脫附過程時 空氣進口泵和閥門關(guān)閉 電阻絲網(wǎng)加熱CO 2吸附 層材料后使得CO 2從中脫附出去 氣泵通過CO 2輸送管道將脫附出的CO 2泵至農(nóng)業(yè)設(shè)施內(nèi) 為 植物提供光合作用原料 在富集箱1進行脫附過程時 氣泵將脫附出的CO 2泵至農(nóng)業(yè)設(shè)施內(nèi) 部 為避免CO 2逸出 此時氣泵和閥門處于關(guān)閉狀態(tài) 富集箱1和富集箱2具有完全相同的結(jié) 構(gòu) 為一備一用關(guān)系 11 所述一種循環(huán)式空氣源設(shè)施農(nóng)業(yè)CO 2施肥裝置的控制原理如下 智能控制器通過設(shè) 置在不同位點的CO 2濃度探測器獲取農(nóng)業(yè)設(shè)施內(nèi)部CO 2濃度 這些信號通過傳感線傳遞至智 能控制器 當設(shè)施內(nèi)部CO 2濃度低于設(shè)置范圍時 智能控制器啟動CO 2富集裝置 泵 為設(shè)施內(nèi) 部提供CO 2 當農(nóng)業(yè)設(shè)施內(nèi)部CO 2濃度高于設(shè)置范圍時 智能控制器關(guān)閉CO 2富集裝置 泵停止 為設(shè)施內(nèi)部提供CO 2 權(quán) 利 要 求 書 1 1 頁 2 CN 112293087 A 一種循環(huán)式空氣源設(shè)施農(nóng)業(yè)CO 2施肥裝置 技術(shù)領(lǐng)域 0001 本發(fā)明涉及一種循環(huán)式設(shè)施農(nóng)業(yè)CO 2施肥裝置 特別涉及一種利用空氣作為CO 2來 源的CO 2施肥裝置 背景技術(shù) 0002 設(shè)施農(nóng)業(yè)是珍惜花卉 果蔬等農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)的重要方式 是全世界公認的高效率 高 經(jīng)濟效益的農(nóng)業(yè)方式 所占份額在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域仍在快速增加 設(shè)施農(nóng)業(yè)的高產(chǎn)出 高效率 是在資源高效配制下完成的 農(nóng)業(yè)資源投入的不足將嚴重限制設(shè)施農(nóng)業(yè)的產(chǎn)出 農(nóng)產(chǎn)品的 質(zhì)量和經(jīng)濟收益 以CO 2為例 由于控溫 光 病蟲害等因素限制 農(nóng)業(yè)設(shè)施內(nèi)部空氣一般與 外界交換較少 內(nèi)部CO 2條件與外界有較大差異 設(shè)施內(nèi)隨著植物光合作用進行 CO 2濃度逐 漸下降 在陽光充足情況下 CO 2濃度在見光后1 2小時內(nèi)的能下降到補償點以下 這嚴重限 制了植物的光合作用和生長 如何快速 有效的提供CO 2是目前設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常見的重要 問題 0003 傳統(tǒng)CO 2施肥方式包括固態(tài)干冰法 燃燒法 反應(yīng)堆法等 反應(yīng)堆法在發(fā)酵過程中 會產(chǎn)生甲烷 氨 硫化氫等有毒氣體 施用固態(tài)干冰法 操作方便 方法簡單 用量易控 但成 本高 需冷凍設(shè)備 貯運不方便 對人體也易產(chǎn)生低溫危害 通過燃燒燃料產(chǎn)生CO 2氣體送入 溫室中 在產(chǎn)生CO 2的同時 還釋放出熱量加熱溫室 但CO 2濃度不易控制 且在燃燒過程中常 有一氧化碳和二氧化硫有害氣體伴隨而出 0004 在自然條件下 大氣中CO 2的含量為0 03 在空氣中CO 2儲量巨大 同時限制CO 2排 放是全球普遍的共識 多國為此而簽署了 京都議定書 哥本哈根協(xié)議 等具有約束力的 國際協(xié)議 利用空氣作為來源為設(shè)施農(nóng)業(yè)提供CO 2 理論上可增加設(shè)施農(nóng)業(yè)的產(chǎn)出 同時可 以起到CO 2減排的目的 具有一定的經(jīng)濟價值和環(huán)境效益 但目前市場上并無此類或相似產(chǎn) 品 發(fā)明內(nèi)容 0005 本發(fā)明的目的在于提供一種循環(huán)式空氣源設(shè)施農(nóng)業(yè)CO 2施肥裝置 將空氣中的CO 2 進行富集后向農(nóng)業(yè)設(shè)施內(nèi)植物提供光合作用原料 上述過程的實現(xiàn)能夠保證穩(wěn)定CO 2供應(yīng) 減少人工CO 2施肥帶來的弊端 避免采用固態(tài) 液態(tài)CO 2帶來的人身安全危害 以及燃燒法CO 2 施肥帶來的環(huán)境污染 0006 本發(fā)明主要通過以下技術(shù)方案實現(xiàn) 一種循環(huán)式空氣源設(shè)施農(nóng)業(yè)CO 2施肥裝置 主 要包括 CO 2富集裝置 氣泵 CO 2輸送管道 CO 2排出口 導(dǎo)線 智能控制器 閥門構(gòu)成 0007 所述CO 2富集裝置由 CO 2吸附材料層 用于放置吸附CO 2吸附材料層的電阻絲網(wǎng)層 構(gòu)成 0008 所述智能控制器由 CO2濃度傳感器 CO 2控制終端 常規(guī)工作元件控制終端構(gòu)成 0009 所述CO 2吸附材料層為空氣中CO 2富集機構(gòu) 其中填充材料為常溫型CO 2吸附材料 在氣泵產(chǎn)生的氣壓下 空氣能夠通過該機構(gòu) 該機構(gòu)中填充的CO 2吸附材料能夠在常溫下選 說 明 書 1 3 頁 3 CN 112293087 A 擇性的吸收空氣中的CO 2 經(jīng)加溫以后吸附在該機構(gòu)中的CO 2從中脫附而出 0010 所述放置吸附CO 2吸附材料層的電阻絲網(wǎng)層主體部分由不銹鋼絲網(wǎng)制成 其中嵌 有電阻絲 不銹鋼網(wǎng)制成網(wǎng)套 可以用于裝填CO 2吸附材料 其中的電阻絲在通電后可用于 加熱CO 2吸附材料 0011 所述氣泵在啟動后可形成風壓 將空氣泵入CO 2富集裝置中 0012 所述閥門在CO 2吸附材料層吸附空氣中CO 2時處于打開狀態(tài) 可排出空氣中的除去 CO2后的剩余部分 0013 所述CO 2富集裝置可通過吸附和脫附過程實現(xiàn)對CO 2富集 為植物生長提供原料 具 體的運行原理如下 CO 2富集時 閥門處于打開狀態(tài) 氣泵將空氣鼓入CO 2富集裝置中 其中設(shè) 置的CO 2吸附材料層可選擇性的吸附空氣中的CO 2 未被吸附的氣體則經(jīng)過閥門排入大氣中 用于放置CO 2吸附材料的電阻絲網(wǎng)通過導(dǎo)線與電源連接 當進行脫附過程時 空氣進口泵和 閥門關(guān)閉 電阻絲網(wǎng)加熱CO 2吸附層材料后使得CO 2從中脫附出去 氣泵通過CO 2輸送管道將 脫附出的CO 2泵至農(nóng)業(yè)設(shè)施內(nèi) 為植物提供光合作用原料 在富集箱進行脫附過程時 氣泵 將脫附出的泵至農(nóng)業(yè)設(shè)施內(nèi)部 為避免CO 2逸出 此時氣泵和閥門處于關(guān)閉狀態(tài) 富集箱和 富集箱具有完全相同的結(jié)構(gòu) 為一備一用關(guān)系 0014 所述智能控制器 對系統(tǒng)中的CO 2富集裝置 閥 泵的工作狀態(tài)進行控制 智能控制 器通過設(shè)置在不同位點的CO 2濃度探測器獲取農(nóng)業(yè)設(shè)施內(nèi)部CO 2濃度 這些信號通過傳感線 傳遞至智能控制器 當設(shè)施內(nèi)部CO 2濃度低于設(shè)置范圍時 智能控制器啟動CO 2富集裝置 泵 為設(shè)施內(nèi)部提供CO 2 當農(nóng)業(yè)設(shè)施內(nèi)部CO 2濃度高于設(shè)置范圍時 智能控制器關(guān)閉CO 2富集裝 置 泵停止為設(shè)施內(nèi)部提供CO 2 0015 所述CO 2排出口 農(nóng)業(yè)設(shè)施內(nèi)部的CO 2排氣管上具有一定間距的排氣孔 能夠?qū)⒐苈?中的CO 2均勻地排進農(nóng)業(yè)設(shè)施內(nèi)部 附圖說明 0016 圖1 一種循環(huán)式空氣源設(shè)施農(nóng)業(yè)CO 2施肥裝置結(jié)構(gòu)示意圖 圖2 CO 2富集裝置結(jié)構(gòu)示意圖 圖中 1 2 CO 2富集裝置 3 6 閥門 5 7 10 氣泵 8 CO 2吸附材料 11 CO 2輸送 管道 4 電阻絲網(wǎng)層 12 農(nóng)業(yè)設(shè)施 13 智能控制器 14 傳感線 15 CO2排出口 16 CO2濃度傳感器 智能控制器包括CO 2控制終端 常規(guī)工作元件控制終端 0017 具體實施方式 為使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段 創(chuàng)作特征 達成目的與功效易于明白了解 下面結(jié)合具體 實施方式 進一步闡述本發(fā)明 0018 本發(fā)明將空氣中的CO 2富集后向農(nóng)業(yè)設(shè)施內(nèi)植物提供光合自作用原料 如圖1所 示 一種循環(huán)式空氣源設(shè)施農(nóng)業(yè)CO 2施肥裝置 主要包括CO 2富集裝置 1 氣泵 5 7 10 閥門 3 6 CO 2吸附材料 8 CO 2輸送管道 11 CO 2排出口 15 導(dǎo)線 9 電阻絲網(wǎng)層 4 CO2濃度傳感器 16 傳感線 14 智能控制器 13 智能控制器包含CO 2控制終端和常規(guī)工作 元件控制終端 以及系統(tǒng)中一些必要的開關(guān)與線路 0019 所述CO 2富集裝置可通過吸附和脫附過程實現(xiàn)對CO 2富集 為植物生長提供原料 具 體的運行原理如下 CO 2富集時 閥門 3 6 處于打開狀態(tài) 氣泵 5 7 將空氣鼓入CO 2富集裝 說 明 書 2 3 頁 4 CN 112293087 A 置 1 2 中 其中設(shè)置的CO 2吸附材料層 8 可選擇性的吸附空氣中的CO 2 未被吸附的氣體則 經(jīng)過閥門 3 6 排入大氣中 用于放置CO 2吸附材料的電阻絲網(wǎng) 4 通過導(dǎo)線 9 與電源連 接 當進行脫附過程時 氣泵 5 7 和閥門 3 6 關(guān)閉 電阻絲網(wǎng) 4 加熱CO 2吸附層材料 8 后使得CO 2從中脫附出去 氣泵 10 通過CO 2輸送管道 11 將脫附出的CO 2泵至農(nóng)業(yè)設(shè)施 12 內(nèi) 為植物提供光合作用原料 為保障運行效率及避免CO 2逸出 所述智能控制器 13 對系 統(tǒng)中的CO 2富集裝置 1 閥 3 6 泵 5 7 10 的工作狀態(tài)進行控制 CO 2智能控制器通過 設(shè)置在不同位點的CO 2濃度探測器 16 獲取農(nóng)業(yè)設(shè)施內(nèi)部CO 2濃度 這些信號通過傳感線 14 傳遞至智能控制器 3 當設(shè)施內(nèi)部CO 2濃度低于設(shè)置范圍時 智能控制器啟動CO 2富集 裝置 泵 為設(shè)施內(nèi)部提供CO 2 當農(nóng)業(yè)設(shè)施 1 內(nèi)部CO 2濃度高于設(shè)置范圍時 智能控制器關(guān) 閉CO 2富集裝置 1 泵 5 7 10 停止為設(shè)施內(nèi)部提供CO 2 富集箱1和富集箱2具有完全相 同的結(jié)構(gòu) 為一備一用關(guān)系 0020 實施例 選用對CO 2吸附效率高的PPN 6 SO3Li型材料作為CO 2富集裝置內(nèi)的CO 2吸附材料層填充 材料 在常溫下 氣泵向CO 2富集裝置內(nèi)部鼓入空氣 由氣泵形成的氣壓使空氣通過由電阻 絲網(wǎng)層包裹的CO 2吸附材料層 PPN 6 SO3Li型材料可選擇性的吸附空氣中的CO 2 未被吸附 的空氣其他成分經(jīng)閥門排回大氣中 農(nóng)業(yè)設(shè)施內(nèi)部設(shè)置有CO 2探測器 該探測器可將農(nóng)業(yè)設(shè) 施內(nèi)部的CO 2濃度數(shù)據(jù)經(jīng)傳感線傳遞至CO 2智能控制器 該控制器可根據(jù)設(shè)置的CO 2濃度范圍 控制CO 2富集裝置 閥 泵的狀態(tài) 需要向農(nóng)業(yè)設(shè)施內(nèi)部提供CO 2時閥門關(guān)閉 在電阻絲加熱至 75 80 時PPN 6 SO3Li型材料中吸附的CO 2被脫附出來 被脫附出的CO 2通過氣泵形成的動 力經(jīng)CO 2輸送管道輸送至農(nóng)業(yè)設(shè)施內(nèi)部 為為農(nóng)業(yè)設(shè)施提供CO 2肥料 不需要向農(nóng)業(yè)設(shè)施提供 CO2時 設(shè)備中的CO 2富集裝置 閥 泵處于關(guān)閉狀態(tài) 0021 以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點 本行業(yè)的技術(shù) 人員應(yīng)該了解 本發(fā)明不受上述實施例的限制 上述實施例和說明書中描述的只是說明本 發(fā)明的原理 在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下 本發(fā)明還會有各種變化和改進 這些變 化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi) 本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其 等效物界定 說 明 書 3 3 頁 5 CN 112293087 A 圖1 圖2 說 明 書 附 圖 1 1 頁 6 CN 112293087 A