專利名稱：有益溫室作物增質(zhì)高產(chǎn)的催化燃燒裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及用于溫室作物增加品質(zhì)、提高產(chǎn)量和提前上市期的催化燃燒裝置，尤其 是指燃?xì)獠恍枰c空氣預(yù)混合的一種低溫催化燃燒、輻射紅外熱能的裝置。
技術(shù)背景 光合作用是包括農(nóng)作物在內(nèi)的植物生長基礎(chǔ)。農(nóng)作物吸收太陽能，每消耗6分子C02 和6分子H20,生產(chǎn)l分子葡萄糖，釋放6分子02。葡萄糖一部分作為能量物質(zhì)被利用，大部分被轉(zhuǎn)化成 其它代謝循環(huán)的中間物質(zhì)，或被進一步合成為高分子聚合物，比如纖維素、淀粉、糖原等，最終成為作 物的干物質(zhì)，維持農(nóng)作物的生長。光合作用發(fā)生的部位是葉綠體，分2步進行。第一步是依賴光的光反應(yīng) 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(zhì)，供第二步暗反應(yīng)利用。暗反應(yīng)階段不需要光，利用光反應(yīng)階段的代謝產(chǎn)物和能量捕獲并固定 空氣中的CO"生成碳水化合物[CH20]n?？v觀光合作用總過程，農(nóng)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(zhì)，糖和氧氣是產(chǎn)物，二氧化碳通過擴散作用從空氣中進入植物葉片細(xì)胞中。
大棚、暖房(以下統(tǒng)稱溫室)果蔬、花卉種植目前已經(jīng)成為我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的主要支柱產(chǎn)業(yè)，種植面積 逐年增加。但相比農(nóng)業(yè)科技發(fā)達(dá)的國家，我國溫室作物種植技術(shù)嚴(yán)重落后。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(yǎng)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(chǎn)生的熱量被密封的溫室保留下來，室內(nèi)溫度高于室外，有利 于作物快速生長。但溫室種植的弊端也同樣顯而易見，首先因通風(fēng)不足造成室內(nèi)二氧化碳不足，這是溫室 果蔬增產(chǎn)的重要限制因素。據(jù)實驗統(tǒng)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(zhì)的40倍。所以說，二氧化碳是植物生長發(fā)育過程中的主要"糧食"。據(jù)測定，大氣中的二 氧化碳濃度為350-400 ppm,并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，低于大氣水平。日出后一小時內(nèi)溫室空氣中的二氧化碳濃度迅速下降到70-卯ppm，作 物處于二氧化碳嚴(yán)重"饑餓"狀態(tài)，通風(fēng)換氣兩小時后，才能回升到200-250 ppm，但有時溫室內(nèi)外溫差 太大，又不能通風(fēng)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(jié)實期，且作物鮮嫩，品質(zhì)增加，產(chǎn) 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(nèi)二氧化碳濃度增加，農(nóng)作物蒸騰作用減少20-40%， 葉表面溫度因此而升高，有利于作物保溫、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(huán)境下生長，體 內(nèi)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(yīng)產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w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(shè)備因腐蝕而壽命短等缺點，并容易酸化土壤。另外一種增施二氧化碳?xì)夥实姆?br> 法是燃燒以碳為基質(zhì)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(chǎn)生熱量和水蒸汽，有利于作物生長。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(chǎn)生的高溫使溫室內(nèi)氮的氧化物(NOx)濃度升高，這甚至導(dǎo)致爆炸(Wellburn, New Phytol.， 115, 395-429, 1990)。溫室內(nèi)過多的氮氧化物(NOx)抑制作物生長，誘導(dǎo)葉肉細(xì)胞死亡。當(dāng)含硫量較高的燃料燃 燒時產(chǎn)生大量的S02氣體，也導(dǎo)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(yán)重(Ashenden， Mansfield and Harrison, Environ. Pollut.， 14, 93-100, 1977)。有些燃燒 器(如沼氣燈)設(shè)計缺陷導(dǎo)致燃料不完全燃燒產(chǎn)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(jié)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?zhí)柗謩e為ZL200620035738.2、 91223432.6的實用新型專利公布了一類燃?xì)馀c空氣預(yù)混合 的催化燃燒裝置。這類裝置結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，因為燃燒發(fā)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(zhuǎn)化率低，釋放紅外輻射能少，并產(chǎn)生較多CO(DongworthandMdvin,16111 Symposium on Combustion, 255-264, 1976)
實用新型內(nèi)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(shè)備，其由后面罩(2)、網(wǎng)格托板(3)、纖維分流層(4)、電加熱絲網(wǎng)(5)、催化劑層(6)、 耐高溫覆蓋層(7)和保護金屬網(wǎng)(8)組成，后面罩外殼上固定有為電加熱網(wǎng)(5)供電的接線盒(10)， 后面罩背面中央接有燃?xì)廨斎脒B接器(11)，開口于纖維分流層(4)。燃?xì)饨?jīng)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(fā)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(yīng)燃點溫度為150°C,這需要電預(yù)熱裝置給燃?xì)忸A(yù)熱。預(yù)熱15-30分鐘達(dá)到這個溫度后，再開 啟燃?xì)馊紵ｋ婎A(yù)熱裝置即可由交流電供能，也可接入直流電池。接通燃?xì)獍l(fā)生催化燃燒后，燃燒表面溫 度可達(dá)300-600 'C，溫度的高低與燃?xì)饬髁坑嘘P(guān)。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(jié)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(zhuǎn)化率遠(yuǎn)高于電加熱器(<30%);
2、 燃燒產(chǎn)生的能量60-80%被轉(zhuǎn)換成紅外線輻射能，輻射線波長絕大多數(shù)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(tǒng)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(chǎn)生NOx;
4、 燃?xì)庠诒緦嵱眯滦脱b置上是無火焰燃燒并抗爆炸，燃燒溫度低于燃?xì)庾匀紲囟?，使用安全?br> 本實用新型裝置可用于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。本實用新型裝置制造工藝簡單，成本造價低，可根據(jù)不同場所需求制作成各種形狀和規(guī)格。



以下結(jié)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?xì)夤埽?.后面罩，3.網(wǎng)格托板，4.纖維分流層，5.電加熱絲網(wǎng)，6.催化劑層，7.耐高溫 覆蓋層，8.保護金屬網(wǎng)，9.L形框架，10.接線盒，11.燃?xì)廨斎脒B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(guī)格，圓形的 可做成直徑0.2-1米的規(guī)格。在上述規(guī)格之外的燃燒器也可被方便制作和操作。下面以矩形燃燒器為代表 詳細(xì)描述本實用新型。
燃燒器從背面向正面依次由矩形后面罩(2)、網(wǎng)格托板(3)、纖維分流層(4)、電加熱絲網(wǎng)(5)、 催化劑層(6)、耐高溫覆蓋層(7)和保護金屬網(wǎng)(8)組成，L形框架(9)將以上組件固定在后面罩內(nèi)。 后面罩外殼上固定有為電加熱網(wǎng)(5)供電的接線盒(10)。后面罩背面中央接有燃?xì)廨斎脒B接器(11)， 開口于纖維分流層(4),由螺母(15)和墊片(12、 13)、壓圈(14)進行固定和密封。塑料燃?xì)夤?1) 輸送燃?xì)饨?jīng)過燃?xì)廨斎脒B接器(11)到達(dá)纖維分流層(4)分流后，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(fā)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(wǎng)格托板(3)的網(wǎng)格線間距離縱向、橫向分別為50和 100mm,保護金屬網(wǎng)(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，并非來限制本實用新型實施范圍，故凡依本實用新型 申請專利范圍所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化或修飾，均應(yīng)包括于本實用新型專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種催化燃燒裝置，其特征在于由后面罩(2)、網(wǎng)格托板(3)、纖維分流層(4)、電加熱絲網(wǎng)(5)、催化劑層(6)、耐高溫覆蓋層(7)和保護金屬網(wǎng)(8)組成，后面罩外殼上固定有為電加熱網(wǎng)(5)供電的接線盒(10)，后面罩背面中央接有燃?xì)廨斎脒B接器，開口于纖維分流層(4)，燃?xì)饨?jīng)過纖維分流層分流后，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(fā)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于溫室作物增加品質(zhì)、提高產(chǎn)量的低溫催化燃燒裝置，由后面罩(2)、網(wǎng)格托板(3)、纖維分流層(4)、電加熱絲網(wǎng)(5)、催化劑層(6)、耐高溫覆蓋層(7)和保護金屬網(wǎng)(8)組成，后面罩外殼上固定有為電加熱網(wǎng)(5)供電的接線盒(10)，后面罩背面中央接有燃?xì)廨斎脒B接器，開口于纖維分流層(4)。燃?xì)饨?jīng)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(fā)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、生長溫度和濕度的特殊需求。
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(yōu)先權(quán)日2009年4月2日
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