DD279140A3

DD279140A3 - Verfahren und anordnung zur anreicherung der gewaechshausluft mit kohlendioxid

Info

Publication number: DD279140A3
Application number: DD32205588A
Authority: DD
Inventors: Georg Bell; Martin Dietzel; Dietmar Bauer; Rossiza Boehme; Alfred Martin; Heinz Dehnz
Original assignee: Energieversorgung Ingbetrieb
Priority date: 1988-11-22
Filing date: 1988-11-22
Publication date: 1990-05-30
Also published as: DE3937012A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Anreicherung der Gewaechshausluft mit Kohlendioxid unter Ausnutzung der bei der Verbrennung von schwefelarmen und schwefelfreien Gasen entstehenden Rauchgase. Ziel der Erfindung ist es, mit einfachen und in Gewaechshausanlagen vorhandenen Mitteln die Pflanzenproduktion in Gewaechshaeusern zu erhoehen und zusaetzliche Energietraeger einzusparen. Die bei der Verbrennung anfallenden Rauchgase sind so aufzuarbeiten, dass sie unter Ausnutzung des Kohlendioxidgehaltes zur Anreicherung der Gewaechshausluft und zur Verbesserung der Giesswasserqualitaet verwendet werden koennen. Dem Hauptrauchgasstrom wird ein Teilvolumenstrom entnommen und im indirekten Gaskuehler, in welchem als Kuehlmittel Giesswasser eingesetzt wird, abgekuehlt. Waehrend des Kuehlungsprozesses wird das Giesswasser erwaermt und durch die Zufuhr von Frischluft mit Sauerstoff angereichert. Das abgekuehlte Rauchgas wird ueber eine Rauchgasleitung und Verteilungseinrichtungen in das Gewaechshaus geleitet.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Anreicherung der Gewächshausluft mit Kohlendioxid, unter Ausnutzung der bei der Verbrennung von schwefelarmen bzw. schwefelfreien Energieträger entstehenden Rauchgase.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist bekannt, daß das Absinken der CO₂-Konzentration in der Gewächshausluft unter das Niveau der Außenatmosphäre von 320VoI. ppm erhebliche Wachstumsverluste bei Kulturpflanzen verursacht. Unterhalb einer CO₂-Konzentration von 140 Vol. ppm ist selbst bei genügend Wärme, Licht und Nährstoffen kein Pflanzenwachstum mehr möglich.

Üblicherweise benutzt man die in den Gewächshäusern angebrachten Lüftungsklappen, um einen C0₂-Konzentrationsausgleich mit der Außenatmosphäre zu erreichen. Aus heiztechnischer Sicht bringt dieses einfache Verfahren allerdings erhebliche Wärmeve^rluste mit sich. Andererseits ist mit solchen Verfahren nur eine CO₂-Anreicherung der Gewächshausluft bis auf das Niveau der Außenaimosphäre mögiich. Berechnungen und Vürsuchn haben bowitJcdn, daß erheblich höhere CG₂-Konzentrationen das Wachstum der Kulturpflanzen stark positiv beeinflussen und damit wesentlich höhere Erträge zulassen.

Aus diesen Gründen wurden auf diesem Gebiet verschiedene Verfahren und Vorrichtungen vorgeschlagen. So wird in der DE 3614387, vorgeschlagen, einen COyGenerator, der geregelt CO₂ in das Gewächshaus einströmen läßt, zu verwenden. Die Regelung erfolgt durch einen Meßgasstrom. Das Meßgas wird verbrannt und die Flamme auf ihre örtliche Verlagerung bzw. ihr Erlöschen hin überwacht und dient damit als Steuerungsgröße.

Gemäß DE-OS 3114 23 57 ist das Gießwasser der Pflanzen mit Kohlendioxid zu imprägnieren und die Kohlendioxidfreisetzung in Pflanzennähe über die Temperatur und den Druck des Gießwassers zu steuern.

Weitere technische Lösungen werden in der GB-PS 1143403 und in der GB-PS 1199 278 vorgeschlagen. Obwohl beide Lösungen unterschiedliche Meßverfahren zur Bestimmung der CO₂-Konzentration vorschlagen, wird bei beiden Lösungen technisch reines Kohlendioxid-Gas als CO_rQuelle benutzt.

In der technischen Lösung gemäß DD-WP 243422 wird aus der Pflanzengröße, der aktuellen Beleuchtungsstärke und der Temperatur, computergestützt, der CO₂-Bedarf ermittelt und durch einen CO₂-Generator für Erdgas oder Biogas erzeugt. Der entsprechende Brenner befindet sich im Gewächshaus.

In der DE 2649G42 wird zur Deckung des CO₂-8edarfs der Pflanzen ebenfalls ein CO₂-Brenner verwendet.

Dio bisherigen bekannten technischen Lösungen haben den Nachteil, daß durch Öffnen der Gewächshausklappen eine Anreicherung der Luft im Gewächshaus mit Kohlendioxid nicht mehr möglich istund hohe Wärmeverluste im Gewächshaus

entstehen. Die Erzeugung des zur Anreicherung benötigten Kohlendioxid erfolgt durch die Verbrennung von technisch reinem CO₂-GaS. Der Umgang mit offenen Brennerflammen erfordert aufwendige brandschutztechnische und sicherheitstechnische Maßnahmen.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anordnung vorzuschlagen, die es ermöglichen, mit einfachen und in Gewächshausanlagen vorhandenen Mitteln die Pflanzenproduktion in Gewächshäusern zu erhöhen und zusätzliche Energieträger einzusparen.

Darlegung dos Wesens der Erfindung

Die Aufgabe d6r Erfindung besteht darin, die bei der Verbrennung von schwefelarmen oder schwefelfreien Gasen entstehenden Rauchgase so aufzuarbeiten, daß s^:e unter Ausnutzung des Kohlendioxidgehaltes zur Anreicherung der Gewächshausluft und zur Verbesserung der Gießwasserquaütät verwendet werden können.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß dem Hauptrauchgasstrom der Verbrennungsanlage ein Teilvolumenstrom entzogen wird, der nach dem Kohlendioxidbedarf der Pflanzen im Gewächshaus bemessen und durch Kühlung aufbereitet wird.

Der Teilvolumenstrom des Rauchgases wird in einem indirekten Gaskühler, in welchem als Kühlmittel das in den Gewächshäusern benötigte Gießwasser verwendet wird, auf etwa 30°C erwärmt und mit Sauerstoff angereichert. Bei Überschreitung der Hauchgastemperatur we. Jen Frischwasser und Frischluft in den indirekten Gaskühler geleitet und die Rauchgaszuführung in das Gewächshaus unterbrochen. Der abgekühlte Teilvolumenstrom des Rauchgases wird über einen Verdichter und über die im Gewächshaus vorhandenen Verteilungseinrichtungen zur Anreicherung der Gewächshausluft mit Kohlendioxid über die Konzentration der Außenatmosphäre bereitgestellt. Eine Kontrolle der im Teilvolumenstrom dds Rauchgases vorhandenen Schadstoffkonzentrationen erfolgt an mehreren Meßstellen durch die Infrarot-Absorptionsmethode. Als obere Grenzwerte der im Teilvolumenstrom des Rauchgases enthaltenen Schadstoffe wurden folgende Konzentrationen ermittelt:

CO₂ 4550ppm

CO 0,15ppm

SO₂ 0,15ppm

NO_x 0,20 ppm

Bei Überschreitung der Schadstoffkonzentrationen von einem oder mehren Grenzwerten wird die Einleitung des Teilvolumenstromes des Rauchgases in das Gewächshaus unterbrochen und Frischluft in das Gewächshaus geleitet. Über eine Rauchgasleitung, in dem ein Frischluftfilter angeordnet ist, wiro dom Hauptrauchgosstrom ein Teilvolumenstrom entzogen. Der Teilvolumenstrom des Rauchgases wird über einen Rauchgasfilter in einen indirekten Gaskühler geleitet, in dem ein Rauchgas-Luft-Wasser-Wärmetauscher und Sprühwasserdüsen angeordnet sind. Der indirekte Gaskühler ist über eine Gießwasserpumpe

eine Verbindung zur Atmosphäre her, durch die die Abluft entweichen kann. Am unteren Ausgang des indirekten Gaskühlers wird das mit Sauerstoff angereicherte Gießwasser in das Gießwasserbecken zurückgeführt. Zur Regulierung der Gießwassertemperatur stent der indirekte Gaskühler mit einer Temperaturmeßstelle und einer Frischwasserzuführung in Verbindung, in der ein Frischwasserventil angeordnet ist. Eine Rauchgasleitung verbindet den indirekten Gaskühler mit dem Gewächshaus. In der Rauchgasleitung sind eine Temperaturmeßstelle, ein Kondensatabscheider, ein Rauchgasventil und ein Verdichter angeordnet. Zur Regulierung der Rauchgastemperatur steht die Rauchgasleitung mit einem Frischluftventil und einem Frischluftfilter in Verbindung. Die Rauchgasleitung mündet im Gewächshaus, indem die Verteilereinrichtungen für das Rauchgas und Meßstellen zur Überwachung der Schadstoffkonzentrationen der Rauchgase angeordnet sind.

Ausführungsbfiispiel

An einem Ausführungsbeispiel soll der Gegenstand der Erfindung näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt ein technologisches Schema, das die wesentlichen Funktionen der Rauchgasaufbereitungsanlage darstellt.

Über eine Rauchgasleitung wird mittels eines Verdichters 20 ein Teilvolumenstrom des Rauchgases dem Hauptrauchgasstrom 1 entzogen. Dieser Teilvolumenstrom des Rauchgases wird in einem Rauchgasfilter 2 gereinigt und anschließend in den indirekten Gaskühler 4 geleitet. Hier erfolgt die Abkühlung des Rauchgases mittels Gießwasser 13, das durch eine Gießwasserpumpe 11 über einen Gießwasserfilter 12 gefördert und anschließend mittels Sprühwasserdüsen 6 im indirekten Gaskühler 4 verteilt, und das so mit Luftsauerstoff angereicherte Gießwasser 14 in das Gießwasserbecken zurückgeführt wird. Durch einen Rauchges-Luft-Wasser-Wärmetauscher 7 wird das Rauchgas auf eine Maximaltemperatur von 30⁰C gekühlt. Über ein Gebläse 3 wird Frischluft 10 in den indirekten Gaskühler 4 geblasen, um dadurch den Rauchgaswärmeentzug zu begünstigen. Die Abluft 6 entweicht aus dem indirekten Gaskühler 4 gegen Atmosphäre. Bei Einhaltung der Gießwasser-Maximaltemperatur von 30⁰C bleibt das Frischwasserventil 9 für die Frischwasserzufuhr 10 geschlossen. Steigt die Temperatur an der Temperaturmeßstelle 8 an, öffnet das Frischwasserventil 9 und mischt das Gießwasser 13 mit dem Frischwasser 10. Wird dadurch keine Temperaturabsenkung an der Temperaturmeßstelle 8 erreicht, schaltet die Gießwasserpumpe 11 ab, wobei das Frischwasserventil 9 geöffnet bleibt und damit der indirekte Gaskuhler 4 nur noch mit Frischwasser 10 und Frischluft 3 beaufschlagt wird. Erfolgt nunmehr die Temperaturabsenkung an der Temperatiirmeßstelle 8 unter 30°C, wird das Frischwasserventil 9 wieder geschlossen.

Durch eine Rauchgasleitung mit Kondensatabscheider 16 wird das nunmehr abgekühlte Rauchgas aus dem indirekten Gaskühler 4 entnommen und über eine Temperaturmoßstelle 15 geleitet. Hier erfolgt die Temperaturmessung des abgekühlten Rauchgases. Steigt diese über die Maximaltemperatur von +30⁰C, wird das, der Temperaturmeßstelle 15 nachgeschalteten Rauchgasventil 17 geschlossen und damit die Einleitung c ργ Rauchgase in das Gewächshaus 21 unterbrochen. Sinkt die Rauchgastemperatur an der Temperaturmeßstelle 15 unter 3O⁰C, wird die Rauchgaseinleitung in das Gewächshaus 21 durch Öffnen des Rauchgasventil 17 fortgesetzt. Schließt das Rauchgasventil 17, so wird das Frischluftventil 18 geöffnet, wobei nunmehr Frischluft über den Frischluftfilter 19 durch den Verdichter 20 über Verteilungsvorrichtungen 22 (z. B. Wirbelstromdüsen der Kaltnebenanlage) im Gewächshaus 21 verteilt wird, die zur Absenkung der Schadstoffkonzentration in der Gewächshausluft beiträgt. Die zulässigen Soll-Grenzwerte der Schadstoffkonzentration im Gewächshaus 21 werden an der Meßstelle 23 eingestellt, die kontinuierlich mit den vorhandenen Schadstoffkonzentrationen verglichen werden. Bei Überschreitung der zulässigen Schadstoffkonzentrationen im Gewächshaus 21 wird generell die Räuchgaszufuhr durch Schließen des Rauchgasventil 17 unterbrochen. Gleichzeitiges Öffnen des Frischluftventiles 18 sowie der im Gewächshaus vorhandene natürliche Luftwechsel als auch die vorhandanen Belüftungssysteme wie z. B. Deckenluftheizgeräte sichern die sofortige Absenkung der im Gewächshaus vorhandenen Schadstoffkonzentrationen bis zu dem an der Meßstelle 23 voreingestelltem unteren Grenzwert, welcher bei Erreichung die Wiedereinleitung von Rauchgasen in beschriebener Weise in das Gewächshaus 21 bewirkt.

Claims

1. Verfahren zur Anreicherung der Gewächshausluft mit Kohlendioxid über das Niveau der Außenatmosphäre, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teilvolurrienstrom des Rauchgases aus dem Hauptrauchgasstrom entnommen, in einem indirekten Gaskühler, der als Kühlmittel Gießwasser enthält, abgekühlt, das Gießwasser erwärmt und durch Frischluftzufuhr mit Sauerstoff angereichert, das abgekühlte Rauchgas über ein Rohrleitungssystem und Verteilungseinrichtungen im Gewächshaus verteilt wird.

2. Anordnung zur Anreicherung der Gewächshausluft mit Kohlendioxid über das Niveau der Außenatmosphäre, dadurch gekennzeichnet, daß über einen Verdichter (20) dem Hauptrauchgasstrom (1) ein Teilvolumenstrom des Rauchgases entzogen wird, welcher über einen Rauchgasfilter (2), einem Rauchgas-Luft-Wasser-Wärmetauscher (7) einer Temperaturmeßstelle (15), einen Kondensatabscheider (16), einem Rauchventil (17) mit einem Gewächshaus (21) verbunden, in welchem eine Meßstelle (23) und Verteilungseinrichtungen (22) angeordnet sind, wobei die Rauchgasleitung über einen Frischluftfilter (19) und einem Frischluftventil (18) mit der Atmosphäre in Verbindung steht und der Rauchgas-Luft-Wasser-Wärrnetauscher (7) in einem indirekten Gaskühler (4), in dem sich die Sprühwasserdüsen (6) für das Gießwasser (13) befinden, angeordnet ist, welcher sowohl mit der Frischluft (3) und der Abluft (5) als auch mit dem Frischwasser (10) über ein Frischwasserventil (9) und einer Temperaturmsßstelle (8) in Verbindung steht und mit dem Gießwasser (13) über einen Gießwasserfilter (12) und einer Gießwasserpumpe (11) sowie zur Ableitung des mit Luftsauerstoff angereicherten Gießwasser (14) mit einem Gießwasserbecken verbunden ist.

3. Anordnung zur Anreicherung der Gewächshausluft mit Kohlendioxid nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Verteilungseinrichtung (22) die in Gewächshäusern verhandenen Kaltnebelanlagen und/oder Deckenluftheizer sowie statische und dynamische Belüftungssysteme oder deren Kombination eingesetzt werden können.