| 成果简介： |
1.课题来源与背景：随着全球气候变化，绿色低碳循环发展成为社会共识，中国实施“双碳”战略目标，这意味着能源结构、生产消费、仍至整个经济运行方式将发生重大改革。农村冬季供暖用能是中国能源体系的重要组成部分，解决农村冬季清洁供暖问题，对于支撑“双碳”目标实现具有较大的意义。此外，2017年8月，甘肃省人民政府办公厅发布《关于河西戈壁农业发展的意见》，提出了大力发展河西地区戈壁农业的宏伟蓝图。相继酒泉市政府编制了《酒泉市20万亩戈壁农业发展规划(2017年-2022年)》，拉开了酒泉地区戈壁日光温室大规模建设的序幕。酒泉市已建成9万亩以日光温室为载体的戈壁生态农业。但是河西地处亚欧大陆，地壳以岩石和卵石层为主，导热系数高，室内温度受环境温度影响较大。冬季气候干燥寒冷，常有大风大雪、持续阴雨天气，最低气温可达零下28℃以下，导致戈壁日光温室在冬季严寒气候条件下农作物冻害严重，造成较大的经济损失。因此，为解决戈壁日光温室冬季增温防冻及农村清洁供暖问题，研发生物质清洁供暖技术装备，受到甘肃省技术创新引导计划-科技专员专项的资助(22CX8GF174)。
2.技术原理及性能：
生物质供暖技术装备的技术原理：技术装备结构主要由双套筒碳钢炉膛、换热混流箱、生物质颗粒燃料仓、自动给料绞龙、自动点火热吹风机、自动控制系统组成，还包括助燃空气进风管道、贯穿温室内的散热管道、排烟管道、换热引风机、排烟引风机等，共同构成戈壁日光温室生物质增温防冻技术装备。其中，采用绞龙传输和变频电机实现可调式自动给料技术，采用小型吹风机联通电热丝实现自动点火功能；采用温度传感器循环采集室内温度数据，通过单片机依据室内温度变化调节自动给料速率来控制热风炉的输出功率。炉膛助燃空气与温室内加热空气采用镀锌不锈钢双循环管道分离，助燃空气从温室外通过进风管进入炉膛形成高温烟气在引风机的作用下通过混流箱换热后排向温室外，温室内冷空气在引风机的作用下从炉膛侧壁进入混流箱被加热后通过散热管道排向温室另一端；实现温室内冷空气循环加热。
自动控制系统设计思路及原理：为实现生物质供暖技术装备的自动给料、自动点火、自动启/停、室内循环测温等功能，采用单片机控制设计了自动控制流程。其控制系设计思路为：当戈壁温室内温度低于影响农作物生长的临界温室时，热风炉开启，自动给料装置开始工作，燃料仓内的生物质颗粒燃料从进料管进入炉膛；燃料在炉膛堆积一定量后，自动点火装置开始工作，吹入炉堂的高温空气将燃料加热至浓烟冒起时，温室外排烟口处引风机开始工作，炉膛内形成负压，助燃空气从进气管进入炉膛，生物质颗粒被点燃；随后，温室内热风出口处引风机开始工作，换热器内形成负压，室内冷空气从炉膛操作口侧壁进入，通过炉体侧壁加热后进入换热箱进一步被加热，在排风引风机的作用下经过热风管道排向温室的另一端，使温室内空气循环加热。
3.技术的创新性与先进性：
(1)该热风炉以清洁能源生物质颗粒为燃料，将林业农业废弃物资源化利用，受到国家乡村振兴战略和“双碳”目标政策的支持。
(2)该热风炉采用双循环散热系统，助燃空气从室外进入燃烧室，经换热后排出温室；温室内冷空气被加热后在引风机的作用下排向温室另一端，整个过程与烟气隔绝，不影响温室内空气质量。
(3)热风炉工作过程中，炉膛、换热器、散热管道内形成负压，燃烧充分、热效率高，价格便宜，增温防冻、供暖效果显著。
(4)该生物质供暖技术装备可根据不同应用领域进行结构调整与优化，适用性强、可靠性稳定，农户可接受性强，可广泛应用于戈壁日光温室、农村住房、企业厂房等，填补了中国以生物质为清洁燃料在日光温室增温防冻方面的技术空白。
4.技术的成熟程度：该热风炉已在戈壁日光温室、企业生产车间、学校实训室等场所示范推广应用，应用技术较成熟，操作简单、实用性强、安全可靠。
5.应用情况及存在问题：该装备成本低、换热效率大、使用性能强、性价比高，每台(套)制造成本约5000元左右，根据安装、散热管道距离、运输等条件，每台售价8000～12000元，受到农户、农业合作社等用户的青睐。已在新疆、酒泉肃州区、金塔、玉门、瓜州等地戈壁日光温室推广应用，其增温防冻效果明显，严寒气候条件下显著提升温室农作物产量。经测算，戈壁日光温室在冬至前后一个月内，若温室每晚温度能提高4-6度，当季蔬菜可增产20-50%，若赶上销售旺季，一座1亩温室可增收1万元，扣除燃料及电费成本，可增收8000元左右，为种植户带来客观的经济效益。
存在的主要问题是生物质颗粒燃料缺乏，每吨成型颗粒燃料成本高于煤炭，因燃料成本问题影响了生物质供暖技术装备的大规模推广应用。若下一步，政府能够出资在各乡镇建立公共集体生物质颗粒生产厂，由农民自行收集园林、农业废弃物压制生物质颗粒燃料，将有利于农村生物质冬季供暖和热风炉的推广应用。
6.历年获奖情况：无。 |
