一种农作物施用工业CO2增产的安全方法和装置与流程

农业施用工业co2增产技术与设施

背景技术：

我国现在二氧化碳的施肥技术依然局限于高压液体二氧化碳气肥：将co2压缩在高压钢瓶里或高压钢罐里控制使用，缺点是成本高，最重要的是高纯的co2直接施用安全隐患大。

医学界的共识：空气中co2的浓度达到2.5％，人在此环境数小时无任何症状；空气中co2的浓度达到3％，人无意识呼吸次数会增加；空气中co2的浓度达到4％，有些人会出现局部刺激症状；空气中co2的浓度达到6％，人呼吸量增加；空气中co2的浓度达到8％，人出现呼吸困难；空气中co2的浓度达到10％，人出现意识不清，不久导致死亡；空气中co2的浓度达到20％，人数秒瘫痪，心脏停止跳动。

医学界的共识：空气中o2的浓度小于8％会使人昏睡，人8分钟后死亡；空气中o2的浓度少到10％会使人脸色发白、呕吐、失去意识；空气中o2的浓度少至16％会使人呼吸与脉搏加快；空气中o2的浓度低于18％是人类呼吸的限度。

《一种工业co2在农作物生长中的应用方法》虽然公开了灌溉水载入工业co2的在农作物生长中的应用，但没有相关技术人员给出具体如何施用工业co2，也没有相应的装置，同时也没有给出如何施用工业co2使农作物增产时，对人是有安全保障的。

基于上述原因，有必要研发一种农作物施用工业co2增产的安全方法和装置。

技术实现要素：

“一种农作物施用工业co2增产的安全方法和装置”。

本发明公开了一种农作物施用工业co2增产的安全方法和装置，消除了高纯的co2直接施用的安全隐患，消除了高浓度烟道气直接施用的安全隐患；并可以有效降低农民使用二氧化碳增产、提质的成本。按本技术方案，农作物施用二氧化碳有效提高农作物光合作用效率进行增产、提质时，其特征是：给农作物施用工业co2方式为先降低co2的浓度达到安全标准，后施用的是含二氧化碳4％左右的混合气；或将co2混入滴灌水、喷淋水、灌溉水中使用；施用工业co2增产的装置包括，工业co2源控制器，安全保护物质控制器，工业co2的安全保护物质均匀混合器，co2浓度传感器，温度传感器，光传感器，湿度传感器，施用工业co2增产释放设备，施用工业co2增产的控制系统，联网计算机及应用软件；含二氧化碳4％左右的范围是：二氧化碳浓度0.5％～6％，优选浓度是4％，所述浓度为体积比；效果是保持农作物生长环境的二氧化碳浓度在400ppm～2000ppm范围内。

所述一种农作物施用工业co2增产的安全方法，其特征是：co2的安全保护物质是空气；给农作物施用工业co2混合气，工业co2混合气是含二氧化碳4％左右、其它气体为空气的混合气体；该混合气中o2的浓度为19.7％～20.9％，混合气中o2的浓度及co2浓度都在安全范围内；混合气的co2来自工业高纯度二氧化碳或只含有二氧化碳、氮气、氧气的烟道气；混合气的其它气体为空气；混合气体在空气中混合的安全保护措施是混合气体释放口向下；安全保护物质控制器是带控制器的空气压力风机。

所述一种农作物施用工业co2增产的安全方法，其特征是：工业co2的安全保护物质是水；给农作物施用二氧化碳是混入水中使用，混入的二氧化碳来自高纯度二氧化碳或只含有二氧化碳、氮气、氧气的烟道气；混入的方法是，将高纯度二氧化碳或只含有二氧化碳、氮气、氧气的烟道气以0.1mpa～0.4mpa的压力压入安全保护物质均匀混合器的水中，形成富含二氧化碳的饱和滴灌水、喷淋水、灌溉水。

所述一种农作物施用工业co2增产的安全方法，其特征是：给农作物施用富含二氧化碳的滴灌水、喷淋水，二氧化碳在施用水中的分气压不超过2个大气压；滴灌管的滴水口是与滴灌管垂直、并与地面成45°角左右；滴灌管的滴水口与地面成45°角左右，左右的范围是20°～90°。喷淋水的喷头不高于农作物的顶端。给农作物施用富含二氧化碳的灌溉水时，二氧化碳在水中的分气压为1个大气压；安全保护物质控制器是带控制器的水泵。

所述一种农作物施用工业co2增产的装置，其特征是：工业co2的安全保护物质均匀混合器为耐压金属容器，有二氧化碳进气口或富含二氧化碳混合气的进气口，空气进口或进水口，有施用二氧化碳混合气出口或富含二氧化碳的饱和滴灌用水出口或喷淋用水出口或灌溉用水出口；进口之间有角度，角度是60°～180°，进口与出口之间有角度，角度是60°～120°；使用含有二氧化碳、氮气、氧气的烟道气安全保护水均匀混合器的上部有氮气、氧气分离放出控制阀及安全阀；使用高浓度二氧化碳安全保护水均匀混合器的上部只有安全阀；施用混合气的均匀混合器上部只有安全阀，进口和出口都有带控制电路的阀门。

所述一种农作物施用工业co2增产的装置，其特征是：co2传感器包括二氧化碳源二氧化碳浓度传感器，二氧化碳浓度感知范围是1％～100％；二氧化碳安全保护物质均匀混合器内二氧化碳浓度传感器，二氧化碳浓度感知范围是0.10％～10％；农作物生长空间二氧化碳浓度传感器，二氧化碳浓度感知范围是0.03％～0.20％，即300ppm～2000ppm，所述的浓度为体积比。

所述一种农作物施用工业co2增产的装置，其特征是：温度传感器，光传感器，湿度传感器的信息实时传入联网计算机，并符合应用软件设定数值，同时农作物生长环境二氧化碳浓度传感器传入数据低于二氧化碳光合作用饱和点或设定数值时，联网计算机发出指令，二氧化碳源控制器，二氧化碳的安全保护物质均匀混合器控制阀联动，启动施用二氧化碳增产、提质释放设备，释放4％左右的二氧化碳混合气或二氧化碳在水中的分气压为1～2个大气压的水；如农作物生长环境二氧化碳浓度传感器传入数据高于二氧化碳光合作用饱和点或设定数值时，联网计算机发出指令，二氧化碳源控制器，二氧化碳的安全保护物质均匀混合器控制阀联动，关闭施用二氧化碳增产、提质释放设备。

所述一种农作物施用工业co2增产的装置，其特征是：施用二氧化碳增产释放设备为带电动控制器及阀门的灌溉用水管路系统或带电动控制器及阀门的内含二氧化碳浓度4％左右混合气管路及释放系统，释放系统的混合气释放头向下，接近地面水平释放。

所述一种农作物施用工业co2增产的装置，其特征是：施用二氧化碳增产释放设备为带电动控制器及阀门的滴灌管路及滴灌管网；或带电动控制器及阀门的喷淋管路及喷淋头；或带富含二氧化碳喷淋水及水罐，带电动控制器及阀门，带动力行走系统的喷淋管路及喷淋头。

所述一种农作物施用工业co2增产的装置，其特征是：施用二氧化碳增产释放设备为带二氧化碳高压瓶或罐，带安全保护物质均匀混合器，带动力，带电动控制器及阀门，带动力行走系统的释放管路及释放头，释放的是含二氧化碳4％左右的混合气；或用无人机带高纯度二氧化碳在无人的农作物顶端喷洒二氧化碳。

本技术的优点：①降低co2的浓度，使二氧化碳浓度在0.5％～6％，优选浓度是4％，施用的是含二氧化碳4％左右、o2的浓度为19.7％～20.9％的混合气，混合气中o2的浓度及co2浓度都在安全范围内，保障了人的安全；②将co2混入滴灌水、喷淋水、灌溉水中使用，同样消除了高浓度二氧化碳对人的安全隐患，保障了人的安全；③混入的安全保护物质是水或空气，都是农业生产所必需，没有安全隐患。④施用工业co2增产装置的工业co2源控制器，能排除高浓度二氧化碳泄漏的隐患。⑤工业co2的安全保护物质均匀混合器，可以有效保证co2浓度在安全范围内实现均匀混合，使含二氧化碳的混合气在4％左右，或使二氧化碳进入水中，可以放心使用。

附图说明

图1是一种农作物施用工业co2增产的安全装置流程图：联网计算机(m)，施用工业co2增产设备(h)，温度传感器(f)，光传感器(a)，湿度传感器(b)，二氧化碳源二氧化碳浓度传感器(c)，co2的安全保护物质均匀混合器二氧化碳浓度传感器(d)，农作物生长空间田中心二氧化碳浓度传感器(e0)，农作物生长空间田内环二氧化碳浓度传感器(e1)，农作物生长空间田外环二氧化碳浓度传感器(e2)，二氧化碳源控制器(g)，工业co2的空气均匀混合器控制器(l)，施用工业co2增产设备控制器(n)，安全保护物质控制器(x)。

图2是工业co2的安全保护物质均匀混合器：工业co2的喷嘴(o)，工业co2的空气均匀混合器(p)，空气入口(r)，工业co2空气均匀混合器的二氧化碳浓度传感器(d)，工业co2空气均匀混合器的混合腔(s)，含4％左右二氧化碳空气混合气体的出口(q)。

图3是工业烟道气的安全保护物质均匀混合器(1)：工业烟道气的喷嘴(o)，进水管(2)，富含二氧化碳的出水管(3)，安全阀(4)，氮气、氧气收集腔(5)，氮气、氧气分离放出控制阀(6)，工业烟道气水均匀混合器的二氧化碳浓度传感器(d)。

具体实施方式一

一种农作物施用工业co2增产的安全方法和装置，管道输送的含二氧化碳浓度为40％～46％二氧化碳源(其它成分是氮气、氧气和少量的水)；工业co2源控制器进气端接co2源，出气端接工业co2的安全保护物质均匀混合器，工业co2的安全保护物质均匀混合器接co2浓度传感器和施用工业co2增产释放设备，施用工业co2增产释放设备是带电动控制器及阀门的地下混合气管路及探出地面20cm～30cm的混合气释放头，释放头向下，水平释放。

温度传感器，光传感器，湿度传感器的信息实时传入联网计算机，并符合应用软件设定数值，同时农作物生长环境二氧化碳浓度传感器传入数据低于二氧化碳光合作用饱和点或设定数值时，联网计算机发出指令，二氧化碳源控制器，二氧化碳的安全保护物质均匀混合器控制阀联动，烟道气和空气同时进入二氧化碳的空气均匀混合器内；二氧化碳的空气均匀混合器内二氧化碳浓度传感器感知二氧化碳浓度为4％左右，将数据传给计算机，计算机启动施用二氧化碳管网的电动控制器及阀门，管网有探出地面20cm～30cm的混合气释放头，释放头向下，水平释放4％的二氧化碳混合气，4％的二氧化碳混合气进入空气后继续扩散混合，要达到的效果是保持农作物生长环境中二氧化碳浓度在400ppm～2000ppm范围内设定数值；农作物生长环境中的二氧化碳浓度传感器将数据传给计算机，如农作物生长环境二氧化碳浓度传感器传入数据高于二氧化碳光合作用饱和点或设定数值时，联网计算机发出指令，二氧化碳源控制器，二氧化碳的安全保护物质均匀混合器控制阀联动，停止工作；关闭施用二氧化碳增产、提质释放设备控制阀。

具体实施方式二：

为消除高纯的co2直接施用安全隐患或消除高浓度烟道气直接施用的安全隐患；将co2混入滴灌水、喷淋水、灌溉水中使用；混入的二氧化碳来自高纯度二氧化碳或只含有二氧化碳、氮气、氧气的烟道气；混入的方法是，将高纯度二氧化碳或只含有二氧化碳、氮气、氧气的烟道气以0.1mpa～0.4mpa的压力压入安全保护物质均匀混合器的水中，形成富含二氧化碳的饱和滴灌水、喷淋水、灌溉水。给农作物施用富含二氧化碳的滴灌水、喷淋水，二氧化碳在施用水中的分气压不超过2个大气压；滴灌管的滴水口是与滴灌管垂直、并与地面成45°角左右；滴灌管的滴水口与地面成45°角左右，左右的范围是20～90°。喷淋水的喷头不高于农作物的顶端。给农作物施用富含二氧化碳的灌溉水时，二氧化碳在水中的分气压为1个大气压。

工业co2的安全保护物质均匀混合器为耐压金属容器，有二氧化碳进气口或富含二氧化碳混合气的进气口，空气进口或进水口，有施用二氧化碳混合气出口或富含二氧化碳的饱和滴灌用水出口或喷淋用水出口或灌溉用水出口；进口之间有角度，角度是60°～180°，进口与出口之间有角度，角度是60°～120°；使用含有二氧化碳、氮气、氧气的烟道气安全保护水均匀混合器的上部有氮气、氧气分离放出控制阀及安全阀；使用高浓度二氧化碳安全保护水均匀混合器的上部只有安全阀；进口和出口都有带控制电路的阀门。

co2传感器包括二氧化碳源二氧化碳浓度传感器，二氧化碳浓度感知范围是1％～100％；二氧化碳安全保护物质均匀混合器内二氧化碳浓度传感器，二氧化碳浓度感知范围是0.10％～10％；农作物生长空间二氧化碳浓度传感器，二氧化碳浓度感知范围是0.03％～0.20％，即300ppm～2000ppm，所述的浓度为体积比。

所述一种农作物施用工业co2增产的装置是：温度传感器，光传感器，湿度传感器的信息实时传入联网计算机，并符合应用软件设定数值，同时农作物生长环境二氧化碳浓度传感器传入数据低于二氧化碳光合作用饱和点或设定数值时，联网计算机发出指令，二氧化碳源控制器，二氧化碳的安全保护物质均匀混合器控制阀联动，启动施用二氧化碳增产、提质释放设备；滴灌水、喷淋水，二氧化碳在施用水中的分气压不超过2个大气压；灌溉水二氧化碳在水中的分气压为1个大气压的水；如农作物生长环境二氧化碳浓度传感器传入数据高于二氧化碳光合作用饱和点或设定数值时，联网计算机发出指令，二氧化碳源控制器，二氧化碳的安全保护物质均匀混合器控制阀联动，关闭施用二氧化碳增产、提质释放设备控制阀。

具体实施方式三：

农作物施用工业co2增产的简易装置，该装置包括：带高压阀门、低压阀门的装液体二氧化碳高压瓶，二氧化碳空气均匀混合器，二氧化碳空气均匀混合器的二氧化碳与空气的配比是1∶26～1∶24，其比是体积比；由此得到含二氧化碳4％左右，o2的浓度为19.7％～20.9％的混合气，，混合气中o2的浓度及co2浓度都在安全范围内；由地面释放管输送含4％左右二氧化碳混合气，释放管有释放头，释放系统的混合气释放头向下，近地(20mm～30mm)水平释放；最终使农作物生长环境的二氧化碳浓度达到400ppm～2000ppm或所需二氧化碳浓度。