Этилен
Этилен или этен – гормон растения, который стимулирует старение. Это является разрушительным для культур даже в маленьких дозах. Этилен может причинить опадение луковиц цветка, цветов и листьев и/или застой роста Горшковых растений. Орхидеи особенно чувствительны к этилену. Маленькая концентрация приводит к обесцвечиванию цветка, как это происходит после опыления.
В фризиасах этилен приводит к запоздалому цветению, побеги и стебли стают короче и на главной группе появляется меньше цветов. В хризантемах, развитие зародыша идет с опозданием, и могут пойти побеги. В розах этиленовая концентрация в 0.5 ppb может привести к отвержению цветком зародыша, коротким стеблям, пожелтению листьев и выбрасыванию молодых листьев. С маленькими концентрациями этилена воздушные лилии может беспокоить пожелтение листьев, увядание зародыша цветка и опадание зародыша. Множество других культур цветка вянут рано. Когда есть влияние этилена, зародыши цветка помидоров и перцев остаются закрытыми и опадают более легко. Серьезное этиленовое повреждение в овощных культурах проявляется в пожелтении листьев.
NOv
Средний уровень NOX уровень в теплице обычно слишком низок для сильных эффектов. Повреждение, вызванное NOX, не всегда сразу же очевидно. Различие становится примечательным только, когда урожай приводится в сравнение с урожаем без NOX. NOX приводит к заторможенному росту, потере производства и запоздалому производству. Это обычно взаимодействует с концентрацией CO2. Высшие концентрации CO2 (до приблизительно 1000 ppm) делают растения немного менее чувствительными к NOX. Однако наличие NOX всегда уменьшает положительный эффект увеличенной концентрации CO2.
SO2
Очень небольшое количество SO2 выпущено путем сгорания природного газа. Однако уголь и нефть выпускают существенные количества. Даже при низких концентрациях SO2 имеет разрушительный эффект и приводит к хлорозоме, повреждению листа и заторможенному росту.
CO
Маленькие количества этилена могут быть обнаружены, но до недавнего времени это было очень дорого. Однако маленькие концентрации угарного газа (CO) могут быть легко измерены. И этилен и CO выпускаются во время неполного сгорания. Измерение CO в дымоходных газах – хороший индикатор для неполного сгорания. Как только концентрация CO превышает 30 ppm, дозирование дымоходных газов в теплицу должно быть немедленно остановлено. Дымоходные газы должны быть выпущены через дымоход. Угарный газ не вреден для растений, но может быть смертелен в маленьких дозах для людей. Поэтому загрязненные дымоходные газы не должны проходить в котельную или в ангар. В то время как CO остается высоким, все газы должны быть выпущены через дымоход. Концентрация должно быть ниже предельной величины на некоторое время, перед тем как дозирование в теплице может возобновиться.
Ценность MAC для CO – 25 ppm или 29 мг/м3 воздуха. Эта ценность применяется к восьми часовому рабочему дню. Это означает, что персонал не должен работать/присутствовать на территориях, где концентрация CO превышает 25 ppm.
Развитие возможных этиленовых систем измерения теперь прогрессировало до степени, что они должны будут использоваться в очищении дымоходного газа в не слишком отдаленном будущем. Вероятно, что использование и измерителя CO и этиленового измерителя в дымоходных газах в будущем станет необходимостью.
3. ТЕХНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ДОЗИРОВАНИЯ CO2
3.1 ОБОГРЕВАЮЩИЙ КОТЕЛ КАК ИСТОЧНИК CO2
Введение
Котлы центрального отопления, которые сжигают газ, имеют двойную функцию в тепличном садоводстве. Во-первых, отопительная система используется, чтобы нагреть теплицу. Во-вторых, котел используется как источник CO2 для удобрения урожая CO2. Газы сгорания, созданные во время сгорания природного газа, упоминаются как дымоходные газы. Охлажденные газы сгорания, смешанные или не смешанные с внешним воздухом, которые используются для удобрения с CO2, упоминаются как газы дозирования. Газы дозирования распределены по всей теплице через систему дозировки и связанную систему распределения. Ценность дозирования – количество природного газа, сожженного на гектаре в час для удобрения с CO2.
Горелка
| Газовая горелка как производитель CO2 |
Газовые горелки – наиболее часто используемые производители CO2 для дозирования CO2 в тепличном садоводстве. Сгорание 1 m3 голландского природного газа 'Slochteren' производит 1.78 кг CO2. Наоборот, для производства 1 килограмма CO2 необходимо 1/1.78=0.56 m3 природного газа. Обеспечивая подчинение горелок природного газа требованиям статутной проверки и правильное отрегулирование и обслуживание, газы сгорания будут содержать только очень маленькие количества вредных газов. Газы сгорания являются подходящими для использования в дозировании CO2 незамедлительно 
Неполное сгорание Полное сгорание
Дымоходные газы от нефтяных горелок обычно не подходят для дозирования CO2. Они содержат слишком много вредных газов, таких как диоксид серы (SO2)
Чтобы предотвращать создание вредных газов в результате неполного сгорания природного газа, последний смешан с большим количеством воздуха, чем теоретически необходимый для полного сгорания. Это называется воздушный излишек. Воздушный излишек показан "воздушным фактором" (Я). A А, 1.1 указывает воздушный излишек 10 %. Содержание CO2 газов сгорания зависит от этого воздушного фактора и содержит приблизительно 9 % с низким пламенем (Я. = 1.3) и до 10.5 % с высоким пламенем (Л. = 1.1) Таблица 3.1. Если нет никакого воздушного излишка (7i=1), но есть полное сгорание, это называется стехиометрическое сгорание.
В общем все газовые горелки, используемые в садоводстве, являются подходящими для дозирования CO2. Величина дозирования – между 30 m3 и 150 m3 природных газов на га в час. Диапазон управления на современных горелках настолько широк, что происходит полное сгорание, и дымоходные газы являются подходящими для дозирования CO2 и в низком (30 m3) и высоком положение горелки (150 m3). На горелку должен быть помещен замок в самом низком положении, в котором она горит ровно. Это гарантирует то, что горелка может работать выше, но не ниже этой установки в течение дозирования CO2. Горелка не должна работать ниже закрытого положения, поскольку ниже эта установка сгорания – неполная, и будут производиться вредные газы (см. 3.6.). Если горелка горит чисто по всему диапазону, нет потребности устанавливать замок. Различные системы управления, которые обеспечивают правильную газовую/воздушную смесь, доступны на рынке. Они гарантируют, что полное сгорание происходит при всех условиях. В этом случае определенный излишек кислорода (3 %) всегда должен быть доступен.
НизкиеNOx горелки
Даже правильно отрегулированные горелки производят NOx газы, смесь NO и NO2 (см. 3.6). NOx ядовит для растений и окружающей среды. Улучшенные разработки горелки вызвали постепенное уменьшение в NOx газовой эмиссии. Традиционные горелки выпускали 150-200 мг/м3 дымоходных газов, тогда как текущие низкие NOx газовые горелки производят между 60 и 100 мг NOx на m3 дымоходных газов. Некоторые газовые горелки имеют свидетельство НИЗКОЙ NOx ГАЗОВОЙ ПРОВЕРКИ и производят даже меньше чем 60 мг/м3. Горелки в существующих системах могут быть заменены НИЗКОЙ NOx горелкой без главных технических изменений ("модификация").
Низкая NOx горелка (модификация)
Защита и обслуживание
Голландское законодательство требует, чтобы и газовое оборудование защиты в газовом коллекторе и автоматическая горелка защиты единицы/пламени имели инспекционное свидетельство, выданное GASTEC в Апелдорне. Королевский Декрет также требует, чтобы каждая система газовой горелки сверх 660 kW была осмотрена перед начальным вводом в действие компанией поставки газа: Gastec в Апелдорне, или другим соответственно квалифицированным органом, который имеет диплом VISA-TECHNICIAN. Кроме того, системы должны быть повторно осмотрены каждые два года, чтобы гарантировать безопасность системы по окончанию долгого срока.
Чтобы гарантировать правильное и эффективное сгорание, горелка должна быть осмотрена и поддержана в ежегодных интервалах. Поэтому, желательно установить контракт поддержки или свидетельство обслуживания, включая акт испытаний с зарегистрированной установочной компанией. Акт испытаний должен включить как минимум следующую информацию:
- газовое потребление в каждом положении горелки
- процент CO2 (процент O2)
- Процент CO
- производительность котла (kW)
- выпуск котла
- урегулирование величины защитных устройств
- условие системы газовой горелки
- опция для ценности NOx
Система распределения CO2
Дымоходные газы и газы дозирования
Дымоходные газы, которые выходят из котла – горячие. Температура колеблется от приблизительно 100°C с низким пламенем к приблизительно 200°C с высоким пламенем. Количество дымоходного газа, выпущенного на m3 воспламененного природного газа зависит от температурного и воздушного фактора. Эти отношения показаны в Таблице 5.
Таблица 5. Количеств дымоходного газа (m3), выпущенного на m3, сжигает природный газ с различными факторами воздуха (X =1.0 к 1.6) и различными температурами дымоходного газа (40 к 200°C). Вторая колонка показывает соответствующую точку росы и третья колонка – содержание CO2.
| Фактор воздуха X | точка росы температура °C | Объем CO2 % | Дымоходный газ | объем (м3) | относительно | Дымоходного газа | температуры | |
| 40°C | 60°C | 100°C | 140°C | 180°C | 200°C | |||
| 1.0 | 58.6 | 11.7 | 10.9 | 11.6 | 13.0 | 14.4 | 15.8 | 16.5 |
| 1.1 | 56.9 | 10.6 | 11.9 | 12.7 | 14.2 | 15.7 | 17.3 | 18.0 |
| 1.2 | 55.2 | 9.7 | 12.5 | 13.3 | 14.9 | 16.5 | 18.1 | 18.9 |
| 1.3 | 53.7 | 8.9 | 13.6 | 14.5 | 16.3 | 18.0 | 19.8 | 20.6 |
| 1.4 | 52.4 | 8.2 | 15.0 | 16.0 | 17.9 | 19.8 | 21.8 | 22.7 |
| 1.6 | 49.8 | 7.1 | 17.0 | 18.1 | 20.2 | 22.4 | 24.6 | 25.6 |
Дымоходные газы должны быть охлаждены к отметке ниже, чем 60°C прежде, чем они могут быть использованы как дозирующий газ. Это потому что главным образом синтетические дозирующие линии не являются стойкими к температурам сверх 60°C. Горячие газы также повреждают урожай. Дымоходные газы могут быть охлаждены двумя способами.
1) Смешивание во внешнем воздухе.
Горячие дымоходные газы смешаны с внешним воздухом, пока темпера не упадет ниже 60 °C. Количество смешанного внешнего воздуха зависит от дымоходного газа и внешней температуры воздуха (Таблица 6). Недостаток смешивания во внешнем воздухе – то, что объем дозированных газов значительно увеличивается. Большие объемы требуют больших линий дозирования и транспортных вентиляторов, что ведет к повышению потребления мощности.
Пример 1:
Предположим, что температура дымоходного газа - 200е'С, и фактор воздуха – 1.1. В этом случае, объем дымоходного газа на m3 сгораемого, природного газа - 18 m3 (Таблица 3.1). Чтобы охладить дымоходный газ к 60 ° С путем смешивания с (внешним) воздухом к 20°C, необходимо 63 m3 (внешнего) воздуха на m3 дымоходного газа. Это производит 81 m3, газа дозирования (Таблица 3.2). При величине дозирования 80 m3 природного газа на га в час, 80x81=6480 m3 газа дозирования должно вдуваться в теплицу.
Таблица 6. Количеств (m3) воздуха различных температур (0, 10, 20°C) для смешивания на m3 воспламененного природного газа, чтобы охладить дымоходные газы различных температур (60 к 200°C) к 60°C. Фактор воздуха \-1,1.
|
2) Использование конденсатора дымоходного газа.
Конденсатор дымоходного газа – теплообменник, который установлен позади котла. Он извлекает тепло из дымоходных газов. Тогда высокая температура может использоваться для обогрева теплицы. В зависимости от типа конденсатора и того, как он встроен в отопительную систему, конденсатор дымоходного газа может производить сбережения энергии приблизительно в 15 %. Компании по отоплению должны применять конденсатор дымоходного
газа как стандарт, чтобы гарантировать максимальную эффективность энергии. Конденсатор понижает температуру и объем дымоходных газов, позволяя им тотчас быть используемыми как дозирующий газ (Таблица 3.2). Если температура дымоходного газа понижается ниже 58°C, водяной пар в дымоходном газе начинает конденсироваться (следовательно, обозначение). Это делает дозирующий газ более сухим так, чтобы меньше влажности вошло в систему дозирования и воздух теплицы.
Пример 2
Конденсатор понижает температуру дымоходного газа от 20°C к 60°C. Объем дымоходного газа на m3 природного газа уменьшается от 18 m3 до 12.7 м3 (фактор воздуха = 1.1). При величине дозирования 80 м3/га, 80x12.7=1016 м3 дозируемый газ должен быть внесен в теплицу. Когда внешний воздух использовался для охлаждения, это было 6480 м3 (пример 1). Это означает, что необходима намного меньшая система распределения, когда конденсатор используется.
Количество дозированного газа понижается, даже потом при еще более низких температурах дымоходного газа. Чтобы гарантировать успешное распределение дозированных газов в теплице, дополнительный воздух смешан, например, до минимум 600-1000 m3 дозированного газа на гектар в час. Может использоваться система клапана, чтобы осуществить различные коэффициенты смешивания между дымоходным газом и воздухом, чтобы увеличить или уменьшать количество CO2 в дремлющем газе при фиксированном дозируемом объеме газа. Это позволяет CO2 более или менее быть внесенным в теплицу, чтобы отвечать требованиям. Если система распределения CO2 рассчитана на котел без конденсатора, т. е. много m3 дозируемого газа на m3 природного газа, и конденсатор установлен более поздней датой так, чтобы производилось намного меньше дозируемого газа на m3 природного газа, система распределения тогда будет слишком большая. Точный размер системы распределения должен быть повторно рассчитан, и система изменена.
|
Конденсатор дымоходного газа
Величина дозирования
Чтобы вычислять размер требуемой CO2 системы, сначала должна быть определена требуемая доза (величина дозирования). Это зависит от требуемой концентрации CO2 в теплице и норме вентиляции. Практически, величина дозирования, когда нет требования тепла, для предприятий без теплового буфера – обычно 30-80 m3 природного газа/га/час и для предприятий с тепловым буфером 80-150 m3 природных газов/га/час.
Вентилятор и объем дозированного газа
Вентилятор вытягивает дымоходные газы из дымохода и направляет их (смешанные с внешним воздухом, если необходимо) как дозированный газ в теплицу через систему трубопровода. Иногда в дымоходе устанавливается сопротивление сразу над точкой, куда оттянуты газы, для того, чтобы гарантировать то, что дымоходные газы могут быть извлечены. Чтобы гарантировать самое эффективное распределение CO2, вентилятор должен иметь достаточную производительность для того, чтобы снабдить требуемое количество дозированных газов на гектар (называемое объемом дозированного газа) к теплице. Объем дозированного газа при максимальной дозировке определяет производительность вентилятора и диаметр трубопровода. Это может совпасть с максимальным грузом ('предельная нагрузка') горелки.
Транспортная линия и линии распределения
Транспортная линия берет дозированные газы от вентилятора на линию распределения в теплице. Важно держать давление низким в транспортных линиях, чтобы поддерживать достаточное давление. Количество изгибов должно быть сохранено к минимуму и не должны быть никаких острых изгибов. Максимальная приемлемая скорость потока – 10 м/с. Диаметр трубопровода должен быть адекватен. ПХВ транспортная линия с сокращающимся диаметром 400, 315, 250, 200, 160 и 125 мм обычно применяется для этой цели. Линия распределения со шлангами CO2 тогда должна распределить дозированные газы равномерно всюду по теплице. Для того, чтобы держать давление падающим в распределительной линии, скорость потока не должна превышать 10 м/с. Диаметр трубопровода может постепенно уменьшиться, потому что количество дозированных газов на линии распределения также постепенно уменьшается. Обычно линия распределения сделана из ПХВ с сокращающимся диаметром 315, 250, 200, 160, 125 и 90 мм. Чтобы предотвращать взрыв или поломку трубы, стены не должны быть слишком тонкими. Поэтому желательно использовать трубы с толщиной стены класса 51.
CO2 шланги (пластиковые плоско лежащие трубопроводы)
Тогда CO2 течет через транспорт и линию распределения, через разводку пластиковых плоско лежащих трубопроводов. Они представляют последнюю стадию системы распределения. Это – перфорированные пластиковые пленочные шланги, намотанные между культурами. Дозированные газы входят в теплицу через маленькие отверстия в шлангах CO2. Количество отверстий в шланге определяет сопротивление, которому дозированные газы подвергнуты в трубопроводе.
Система распределения для CO2 со шлангами, зажимаемыми стеблями или плодами, потому что давление в шлангах слишком низкое
Чем выше количество отверстий, тем ниже сопротивление. Сопротивление создает давление в шлангах, давление шлангов. Чтобы гарантировать достаточное распределение дозированных газов, давление в шлангах должно быть между 50 и 70 кммв (колонка миллиметра воды). При этом давлении шланги CO2 не могут зажаться стеблями или плодами, позволяя конденсированной влаге течь легко из шлангов.
Для того чтобы достичь этого давления, количество отверстий в шлангах должно быть приспособлено к количеству дозированных газов. Количество отверстий обозначено расстоянием между отверстиями. Расстояние между отверстиями – это расстояние между отверстиями в шлангах в продольном направлении. Четыре отверстия с диаметром 0.8 мм сделаны как стандарт (полностью вокруг) на расстояние перфорации. Таблица 7 показывает необходимое расстояние между отверстиями относительно объема дозированного газа. Если диаметр отверстий отклоняется от стандартных 0.8 мм, расстояние между отверстиями также должно быть отрегулировано!
Предупреждение
На практике, некоторые шланги поставляются с отверстиями 1 мм без приспособления к расстоянию. Эти шланги создают главные проблемы. Из-за большего диаметра отверстий сопротивление в трубочках намного ниже. Это приводит к низкому давлению шланга и неровному распределению CO2.
Из-за сопротивления в шлангах CO2 давление в начале около линии распределения выше, чем в конце шланга. Это означает, что больше дозированного газа выпускается в начале, чем в конце шланга. Чтобы сохранять эту разницу выпуска в пределах приемлемых величин, разница в давлении (снижение давления) не должна превышать 20 % давления в начале шланга. Очень важно, чтобы шланги не повреждались в любом случаи. Разрывы и отверстия – за исключением дозированных отверстий – в трубочках будут приводить к неровным распределениям CO2.
Большинство систем CO2 имеют шланги с диаметром 41 мм расположенные на расстоянии 3.20 м друг от друга. В этом случаи шланги не должны превышать 40 м длиной. Более длинные шланги могут использоваться только тогда, когда они раздельные на расстоянии 1.60 м друг от друга, или если диаметры трубочки увеличены. Таблица 8 показывает максимальную длину шланга относительно расстояния шланга и диаметр шланга. Проконсультируйтесь с вашим монтажником по поводу альтернативных расстояний шланга.
Введение
CO2 может производиться относительно дешево в пределах бизнеса от сгорания природного газа. Тепло, выпущенное в течении этого процесса может использоваться, чтобы обогреть теплицу. Если требуется CO2, но нет требования на тепло, создается излишек тепла. Это происходит в особенности весной и летом, когда солнце поставляет достаточное количество энергии, чтобы нагреть теплицу. Так как обычно в течение ночи есть требование тепла, очевидное решение состоит в том, чтобы сохранять тепло в течение дня для использования в течение ночи. Бак, заполненный водой, "бак хранения тепла" или (тепловой) буфер или буферный бак используется для этой цели. Если нет никакого средства хранения тепла, или средство является слишком маленьким, чтобы хранить полный излишек тепла, тепло должно быть выпущено. Это может быть сделано, используя максимальную температуру воды для CO2, если это не вредно для культур (Цифра 7). Тепло может также быть выпущено через "аварийный теплосъемник". В обоих случаях, тепло не используется для цели, но выпускается, и это означает трату энергии. Это – нежелательная ситуация с точки зрения энергии и окружающей среды. Излишек тепла должен быть сохранен в баке теплохранения. Поэтому важно обеспечивать достаточно большой бак теплохранения. С системами обогрева, такими как для помидоров и огурцов, теплохранение 80-140 м3 на гектар – идеально в деловых/экономических условиях (Таблица 17).
Бак теплохранения" или (тепловой) буфер
Определение излишка тепла
Компьютер будет часто указывать, сколько часов горелка работала исключительно для производства CO2. Количество часов, объединенных с положением горелки для дозирования CO2, покажет излишек тепла, который был произведен. Формула следующая: потребление природного газа
x H (= верхняя величина природного газа) x r\ (= производительность котла при верхней величине).
Вентилированное тепло от бака теплохранения, который является слишком маленьким, может быть определено тем же способом.
Требование тепла
Сохраненное тепло компенсировано против требования тепла в следующий период. Это желательно для идеального, энергетически эффективного дозирования CO2, чтобы начаться с пустого бака теплохранения на следующее утро. Поэтому, требование тепла в течение ночи определяет теплохранение в течение дня. Если больше сохранено в течение дня, чем может быть компенсировано в течение ночи, бак теплохранения не может быть
опустошенным. Это означает меньше дозирования на следующий день, если энергия не потрачена впустую (выпущенное тепло). Это может вести к проблемам с культурами цветка, которые почернели, так как требование тепла резко уменьшается, когда экраны закрыты. Весной ночи все еще достаточно холодные, чтобы расходовать все тепло, сохраненное в течение дня. Поэтому
желательно базировать размер бака теплохранения на этой предпосылке.
Газовый счетчик может использоваться, чтобы получить хорошую картину количества тепла, которое может поставляться в теплицу ночью. Обратите внимание на положение газового счетчика, когда дозирование CO2 прекращается вечером и запускается снова на следующее утро в ряде характерных дней в течение лета (например, очень горячая и прохладная ночь). Различие – измерение для использованного тепла, которое могло быть подано полностью или частично баком теплохранения.
Отношение производительности теплохранения к максимально доступному количеству CO2
Предположите:
Температура бака теплохранения увеличивается на максимум 50 °C, например от 45 °C до 95 °C. Для того чтобы увеличить температуру 1 м3 буфера до 50 °C, требуется 7 м3 природного газа, и это выпустит 12.5 кг CO2.
Вычисление:
Величина сгорания природного газа – 35.17 MJ/м3.
Определенный нагрев воды (округлено) 4.2 джоуля/граммы/степень.
Для того, чтобы увеличивать температуру 1 грамма воды до 50 °C требуется 50*4.2 = 210 джоулей.
1 м3 запаса природного газа, с продукцией котла 85 % (.85* 35,17) = 29,89*106 джоулей тепла и 1.78 кг CO2.
Поэтому 29.89*106 джоулей могут использоваться, чтобы нагреть 29.89*106/210=142,333 грамм = 142 килограмма воды до 50 °C
Чтобы нагреть 1 m3 (1000 кг) воду в баке теплохранения до 50 °C, требуется приблизительно 7 m3 природного газа. Это приводит к 7x1.78 = 12.5 кг CO2.
С производительностью теплохранения 80 к 140 m3/га, цифра в м2 следующая: (80x12.5) к (140x12.5) = 1000 – 1750) кг. Это – 100 – 175 г CO2 на м2.
Общая директива:
Объем теплохранения (м3) умноженный на температурное увеличение (°C) 0.15 раз = требуемое количество природного газа (м3) (фактор 0.15 также включает эффективность котла и транспортные потери)
Глава 5 описывает деловые аспекты бака теплохранения.
