专利名称：用于调节封闭空间中空气的热量和CO<sub>2</sub>浓度的方法
用于调节封闭空间中空气的热量和co2浓度的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于调节其中生长(种植)有才直物和/或农作物 的去于闭空间中空气的热量和c o2浓度的方法。
co2是用于生长植物和/或农作物的必需因素，因为在存在光的 情况下，并同时吸收co2，在植物和/或农作物中才会发生光合作用， 以便实现生长。相反地，在黑暗中，不会发生光合作用，植物或农 作物吸收氧气并放出co2。尤其是当对种植的农作物的需求增加而 通常可用于种植农作物的空间很有限时，在温室园艺中对农作物的 生长刺激是至关重要的。例如，可以通过人工光源(同化光照，人
工4卜光，assimilation lighting )禾口通过增力口其中种才直有相应农4乍物的
空间中的C02浓度来刺激农作物的生长。C02浓度的增加尤其是农
作物生长中的一个重要特征。通常，用于此目的的C02是通过其中 进行传统的燃烧过程的加热锅炉产生的，在该加热锅炉中产生co2 ， 同时放出热量。如此获得的热量可用于在温室中需要热量的时间段 来加热温室。然而，这才羊的4专统方法具有以下在失点C02的产生和 热量释放结合在一起，但实际上对C02的产生和热量释放的各自需 求经常是分离的。在这点上，例如，要注意到在白天，尤其是在夏 天的白天，通常对C02存在相对高的需求，而同时只存在4艮有限的 热量需求。另一方面，在夜里，尤其是在冬天的夜里，通常对热量 存在相对高的需求，而对C02的需求将仅很有限。因此，传统方法
不能将温室中实际出现的分别对co2和热量的需求令人满意地结 合起来。虽然可以在热量需求^又为有限的时候，捕获在所谓的热緩 冲器(heat buffer)中产生的热量用于以后的^f吏用，^旦通常会发生大 量的热量浪费。此外，在对C02仅存在有限的需求的时候，产生的
大多数co2通常是以烟道气的形式直接排放到外部空气中。因此，
不仅经常涉及热量的浪费，而且涉及co2的不必要的产生和排放。
很显然，考虑到关于能量消耗和C02排放的日益严格的标准，迫切
需要更有效地/使用或减少温室中产生的热量和co2。
本发明的目的在于4是供一种可以在温室中以改进的、更有岁文的
方式调节032的产生和热量释》文的方法。
出人意冲牛地，现在已经发现，这在4吏用其上可以以交替方式实 施两种过程的颗粒床时是可以#文到的。
因此，本发明涉及一种用于调节其中生长有植物和/或农作物的 封闭空间中空气的热量和C02浓度的方法，在该方法中，含氧气体 和含烃气体交替地经过能够结合氧的颗粒床，其中，该含氧气体在 由此氧化颗粒并释放热量的条件下经过该颗粒床，之后，至少部分 的热量被提供给该封闭空间，并且其中，该含烃气体在由此化学还
原该氧化的颗粒并产生水和co2的条件下经过如此获得的该氧化
的颗粒床，之后，至少部分如此获得的C02被提供给该封闭空间。
根据本发明的方法允许大大节约能量，同时可以显著地降低
C02的排放。而且，该技术能够在一定时间段(取决于床的大小)
产生热量而不必依赖于烃类燃料的供给，或者在燃料的最高价格很 高时可以减少或停止燃料的供给，而由较低燃料n介4各)的杠杆作
用得到益处(峰值削减(peak shaving))。
在根据本发明的方法中，优选在单个反应器中进行颗粒的氧化 和还原，由此含氧气体和含烃气体交替地经过同一颗粒床。
在本发明的另一个有吸引力的具体实施方式
中，在不同的反应 器中进行颗粒的氧化和还原，每个反应器容纳能够结合氧的颗粒
床，并且含氧气体和含烃气体被周期性地切换用于在各自的反应器 中的每个床中建立颗粒的氧化和化学还原。
在本发明的一个优选的具体实施方式
中，多孔陶瓷或金属管用
来在^氐压降(low-pressure drop )下—寻含氧气体和含烃气体分配到颗粒床。
适宜地，在100至150(TC范围的温度下和1至100巴范围的压 力下进行颗粒的氧化。优选地，在700至1100。C范围的温度下和1 至2巴范围的压力下进行颗粒的氧化。
适宜地，在300至150(TC范围的温度下和1至100巴范围的压 力下进行催化剂颗粒的还原。优选地，在600至IIO(TC范围的温度 下和1至40巴范围的压力下进行催化剂颗粒的还原。
根据本发明使用的含烃气体适宜地包含一种或多种气态烃类。
优选地，该含烃气体包含丙烷、丁烷或在反应器工作温度和压 力条件下为气态的任何烃。更优选地，含烃气体包含天然气或甲烷。
才艮据本发明使用的含氧气体优选包含空气。 能够结合氧的颗粒适宜地包含金属或金属氧化物和/或载体材料。
优选i也，该金属选自由Cu、 Fe、 Ni、 Co、以及Mn组成的组， 该金属以还原的金属形式或氧化的衍生物状态存在，而该载体材料 优选选自由氧化铝、硅石、氧化锆、以及二氧化钛组成的组。
优选地，当在封闭空间中进行光合作用时产生co2。通常，这 将在白天或在利用人工光源时的晚上进行。
优选地，该封闭空间是温室，如使用的例如温室园艺。
优选地，容纳 一个或多个床的单个反应器或不同的反应器设置 在封闭空间本身之内，或者位于附近的空间内，例如毗连的空间内。
适宜地，在颗粒的氧化过程中释放的热量，在用来促使co2
形成之前，被全部(或部分)贮存在反应器的颗粒床中，该C02是
当含烃气体经过该氧化的颗粒床时化学还原该氧化的颗粒过程中 形成的。为此目的，金属颗粒床的热容通常是足够的。同样地，被
床结合的氧可以通过增加颗粒床的氧化程度(oxidation level)来贮
存。贮存在颗粒床中的热和氧的量代表C02的产生潜力，其在需要
时可以通过注入烂类气体(气态烃)来释放。然后反应器用作集成
热量和C02的緩沖器，该緩冲器可以贮存热量和C02数天，并且在 该緩冲器尺寸合适时可以贮存热量和C02甚至数周或数月。可替换
地，产生的co2可以在通到该封闭空间之前一皮贮存。为此目的，例 如，可以使用加压的气体緩冲器(gas buffer )。从这样的加压的气 体緩沖器中，当封闭空间内对co2的需求增加时可以随后释放co2 。
可替换地，C02可以从加压的气体緩冲器中供应给外部用户。
在本发明的有吸引力的具体实施方式
中，耗尽氧气的空气，在 经过颗粒床之后，接着在无氧条件下被用于对植物或食品，尤其是 对氧每文感的产品进行干燥、消毒、巴氏法杀菌或除虫(debug),或 者包装易氧化或易腐烂的产品。
在本发明的另一个有吸引力的具体实施方式
中，在颗粒的化学 还原过程中产生的至少一部分co2在无氧条件下^皮用于纟合食品充
C02或除虫，或者包装产品。
才艮才居本发明的才直物和/或农4乍物包4舌通常生长在温室中的所有 那些植物和/或农作物。
权利要求
1.一种用于调节其中生长有植物和/或农作物的封闭空间中空气的热量和CO2浓度的方法，在所述方法中，含氧气体和含烃气体交替地经过能够结合氧的颗粒床，其中，所述含氧气体在由此氧化所述颗粒并释放热量的条件下经过所述颗粒床，之后，至少部分的所述热量被提供给所述封闭空间，并且其中，所述含烃气体在由此化学还原所述氧化的颗粒并产生水和CO2的条件下经过如此获得的所述氧化的颗粒床，之后，至少部分如此获得的CO2被提供给所述封闭空间。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，在单个反应器中进行所述 颗粒的氧4t和还原，并且所述含氧气体和含烃气体交替i也经过 同一颗if立床。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中，在不同的反应器中进行所 述颗粒的所述氧化和还原，每个反应器容纳能够结合氧的颗粒 床，并且所述含氧气体和含烃气体被周期性地切换用于在所述 各自的反应器中的每个所述床中建立所述颗粒的氧化和化学 还原。
4. 根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，多孔陶瓷或金 属管用来在^氐压降下将所述含氧气体和含烃气体分配到所述颗粒床。
5. 根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，在100至1500 。C范围的温度下和1至100巴范围的压力下进4亍所述颗4立的所 述氧化。
6. 根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，在300至1500 °C范围的温度下和1至100巴范围的压力下进行所述催化剂颗 并立的所述还原。
7. 根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，所述含烃气体 包含一种或多种气态烃类。
8. 根据权利要求7所述的方法，其中，所述含烃气体包含天然气 或曱烷。
9. 根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中，所述含氧气体 包含空气。
10. 根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其中，所述颗粒包含 金属或金属氧化物和/或载体材料。
11. 根据权利要求IO所述的方法，其中，所述金属选自由Cu、 Fe、 Ni、 Co、以及Mn《且成的ia,所述金属以还原的金属形式或 氧化的衍生物状态存在，而所述载体材料选自由氧化铝、硅石、 氧化锆、以及二氧化钬组成的组。
12. 才艮据4又利要求1-11中任一项所述的方法，其中，在所述颗粒 的所述氧化过程中释放的所述热量，在用来促使032形成之 前，被全部或(部分)贮存，所述C02是当所述含烃气体经 过所述氧化的颗粒床时化学还原所述氧化的颗粒过程中形成的。
13. 根据权利要求1-12中任一项所述的方法，其中，所述含氧气 体，在经过所述颗冲立床之后，4妄着,皮用于对才直物或食品进4亍干 燥、消毒、巴氏法杀菌或除虫，或者包装易氧化的产品。14. 根据权利要求1-13中任一项所述的方法，其中，在所述颗粒 的所述化学还原过程中产生的至少一部分co2在无氧条件下 4皮用于症合食品充C02或除虫，或者包装产品。
全文摘要
本发明提供了一种用于调节其中生长有植物和/或农作物的封闭空间中空气的热量和CO<sub>2</sub>浓度的方法，在该方法中，含氧气体和含烃气体交替地经过能够结合氧的颗粒床，其中，该含氧气体在由此氧化颗粒并释放热量的条件下经过该颗粒床，之后，至少部分的热量被提供给该封闭空间，并且其中，该含烃气体在由此化学还原该氧化的颗粒并产生水和CO<sub>2</sub>的条件下经过如此获得的该氧化的颗粒床，之后，至少部分如此获得的CO<sub>2</sub>被提供给该封闭空间。
文档编号A01G9/18GK101175400SQ200680016784
公开日2008年5月7日 申请日期2006年5月15日 优先权日2005年5月18日
发明者保尔·胡贝特·玛丽亚·费龙, 尼克·安东尼厄斯·玛丽亚·阿斯夫奥凯 申请人:荷兰应用科学研究会(Tno)