Для получения больших урожаев сельскохозяйственной продукции используют теплицы, в которых необходимо поддерживать оптимальные уровни тепла, света, влажности и углекислого газа.

Получение в газовом котле и газопоршневой установке углекислого газа СО2

Углекислый газ СО2 является для растений источником чистого углерода, который необходим им для роста и развития. Двуокись углерода играет огромную роль в процессе фотосинтеза, давая возможность растительным организмам наращивать зеленую массу, ускорять созревание плодов и повышать урожайность.

Содержание СО2 в окружающей среде в среднем составляет 400 ppm. Экспериментальные данные показывают, что для большинства растений точка насыщения углекислым газом достигается при значении 1000-1300 ppm.

Для культурных растений, например, огурцов, помидор, перца рекомендуемый уровень СО2 находится в пределах 800-1000 ppm.

Повышение уровня углекислоты при выращивании растений в теплицах приводит к увеличению урожайности на 50%.

Для небольших теплиц углекислый газ можно получить при биологическом разложении, с помощью сухого льда, от газовых баллонов. При этом количество поступающего газа практически невозможно регулировать.

Для крупных тепличных комплексов необходим большой объем СО2 с регулируемой подачей.

Это возможно достичь при выработке углекислого газа водогрейной котельной или газопоршневыми двигателями.

Газовый котел как источник СО2

Наиболее распространенным и эффективным вариантом получения СО2 является использование отходящих газов от водогрейных котлов. Для этого необходимо наличие в комплексе котла, низкоэмиссионной горелки и конденсатора для охлаждения дымовых газов.

Водогрейные котлы для теплиц имеют конструктивную особенность, которая заключается в том, что в трубках котла проходят топочные газы, которые методом конвективного теплообмена отдают тепло воде.

Газы проходят точку росы после котла в конденсаторе и остывают от температуры 160 градусов на входе до 60 градусов на выходе. Конденсат стекает в дренажную систему, а осушенный, охлажденный и очищенный от окислов серы углекислый газ направляется в дымоход. С помощью вентиляторов происходит распределение СО2 по магистралям теплицы.

Нагретый теплоноситель поступает в буферную емкость для использования на обогрев теплиц.

Минусом такого решения является необходимость сжигать природный газ в летний период, когда не требуется большое количество тепловой энергии.

Газопоршневые двигатели для получения углекислого газа

Другим вариантом получения углекислого газа является использование газопоршневых двигателей оснащенных каталитическим конвертером COdiNOx. С помощью реакций окисления и восстановления выхлопные газы очищаются и на выходе получается СО2, пригодный для использования в теплицах.

Минусом данного способа являются инвестиции на приобретение каталитического реактора и реагентов к нему.

При сжигании одного и того же количества природного газа для получения СО2 при использовании котла получится только тепловая энергия, а при применении газопоршневых установок кроме тепловой будет получена еще электрическая энергия, которая может быть использована на досветку теплиц.

Выбор между водогрейным котлом и газопоршневой установкой

Нет однозначного мнения о рациональности использования того или другого способа получения СО2.

В летние месяцы потребности в тепловой и электрической энергии минимальны.

Если тепличный комплекс имеет централизованное электроснабжение, то применение газопоршневых двигателей в качестве источника электроэнергии нецелесообразно.

В зимний период необходимо отопление всего парникового хозяйства, но в то же время, при температуре наружного воздуха в пределах -5°С, для поддержания климатических параметров достаточно будет тепловой энергии от газопоршневых двигателей.

Пример графика выработки СО2

Для того чтобы обеспечивать стабильную выработку углекислого газа и тепла на протяжении всего года, обычно устанавливают совместно водогрейный котел и газопоршневую установку.

Газовые котлы для отопления теплиц

Второй немаловажной составляющей успешной работы тепличного комплекявляется поддержание оптимальных климатических условий.

Расход тепла на обогрев теплиц

Огромные прозрачные поверхности теплиц обладают высокой теплопроводностью, они отдают внутреннее тепло в холодное время года и поглощают излишки тепла в летнее, микроклимат внутри помещений во многом зависит от погоды и времени суток за стенами теплицы.

Теплично-парниковые комплексы являются одними из наиболее энергоемких производств. В себестоимости продукции затраты на обогрев составляют 40-80%.

Качественная система создания микроклимата включает в себя не только подогрев воздуха, но и грунта.

На поддержания оптимальных климатических условий зимой в теплицах площадью 1 Га расходуется более 200 тонн условного топлива за сезон. Для обогрева до +15 градусов 1 га теплицы в Москве необходимо ориентировочно 4490 кВт тепловой энергии в год.

Потребление тепловой энергии в течение года и времени суток неравномерно и происходит скачками. Основной задачей здесь является создание равномерной и постоянной нагрузки на тепловое оборудование.

Использование водогрейных котлов и баков аккумуляторов

Для выработки необходимого количества горячей воды для нужд тепличного хозяйства используют водогрейные котлы с большим водяным объемом. Чем больше производительность такого агрегата, тем больше расход природного газа для его работы, тем больше потребление электроэнергии для обслуживания котла, в том числе для дополнительного перемешивающего насоса.

Если площади теплиц большие, то производительности водогрейного котла может не хватать, тогда устанавливают специальные баки аккумуляторы, в которых накапливается горячая вода.

Потребность парникового хозяйства в тепловой энергии определяют на основании расчета, в котором принимают во внимание габариты теплицы, материал ограждающих конструкций, регион, расчетную температуру холодного периода, необходимую температуру воздуха и грунта, которую необходимо поддерживать, культуры, выращиваемые в теплице.

На основании этого расчета выбирается емкость баков-аккумуляторов. Обычно их устанавливают два для устойчивой работы системы.

Особенностью конструкции баков для теплиц является наличие внутренней системы трубопроводов с двумя распределительными коллекторами и системой подмешивания воды. Благодаря этому поступающая горячая вода перемешивается с накопленной и внутри бака сохраняется постоянная температура.

Толщина изоляции стенок баков-аккумуляторов составляет 100-200 мм, что позволяет сохранять тепло длительное время.

Для предотвращения появления отложений и коррозии в баках-аккумуляторах применяют барботирование азота через слой воды и создания газового слоя над поверхностью. Такая технология позволяет удалить кислород и углекислый газ из воды, а поддержание инертной атмосферы азота над емкостью препятствует проникновению этих агрессивных газов.

Отопление теплицы можно обустроить различными способами, выбор оборудования очень богат, поэтому подобрать подходящее не составит труда.

Продукция предприятия “Модульные котельные системы” для промышленных теплиц

Предприятие “МКС” имеет опыт по оснащению предприятий агропромышленного комплекса котельными и газопоршневыми установками собственного производства.

Так на тепличном комплексе “Подмосковье” в г. Воскресенске для производственных и технологических нужд была установлена водогрейная котельная мощностью 196 МВт.

В качестве основного оборудования были задействованы восемь водогрейных котлов CLW 350S. Основным топливом является природный газ, дополнительным — дизельное топливо.

Для выработки СО2 на выходе из дымовых труб он охлаждается и подается в теплицы.

Это один из примеров применения продукции компании для нужд сельского хозяйства.

Специалисты предприятия грамотно рассчитают и подберут необходимое оборудования для любых потребностей заказчика.