用于电加热分解碳酸氢铵制取二氧化碳的自动控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于电加热分解碳酸氢铵制取二氧化碳的自动控制系统，包括：电加热反应器、控制器和水净化器，水净化器的上部与转换装置连通，转换装置包括:第二～第五管道和气泵，气泵与第二管道连通，第二管道上安装有第二电磁阀；气泵的出气口与第三管道连通，第三管道上安装有第三电磁阀；在与第二电磁阀之间的第二管道上连接有第四管道，第四管道上安装有第四电磁阀；在气泵与第三电磁阀之间的第三管道上连接有第五管道，第五管道上安装有第五电磁阀；第一～第五电磁阀、注水电磁阀和排水电磁阀均与控制器连接。本实用新型采用气泵抽气和输送，使得电加热反应器内维持负压，克服了电加热反应器密封的难题，延长了气体输送距离。
【专利说明】
用于电加热分解碳酸氢铵制取二氧化碳的自动控制系统
技术领域
[0001] 本实用新型属于二氧化碳发生器领域，具体来说涉及一种用于电加热分解碳酸氢 铵制取二氧化碳的自动控制系统。
【背景技术】
[0002] 二氧化碳是绿色植物在生长时必须的原料，因此用于温室大棚中的二氧化碳发生 装置是一个重要的农业设备，在现有的用于温室大棚中的二氧化碳发生装置中，分为酸分 解法和热分解法，其中，热分解法被广泛应用，热分解法通过直接加热碳酸氢铵分解产生二 氧化碳和氨气，氨气吸除后，再将二氧化碳向作物释放，具有施用方便，成本低廉等优点，但 是在现有使用热分解法的二氧化碳发生装置中，由于反应在正压环境进行，存在易发生气 体泄漏，输送距离较短，自动化程度低的缺点。
【发明内容】
[0003] 针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种用于电加热分解碳酸氢铵制 取二氧化碳的自动控制系统，该自动控制系统可对电加热分解碳酸氢铵制取二氧化碳的各 种工作状态进行自动切换。
[0004]为此，本实用新型的技术方案如下：
[0005] -种用于电加热分解碳酸氢铵制取二氧化碳的自动控制系统，包括：电加热反应 器、控制器和水净化器，其中，所述电加热反应器内安装有电加热装置和测温装置，所述电 加热装置和测温装置均与控制器连接，所述电加热装置用于加热分解所述电加热反应器内 的碳酸氢铵，所述测温装置用于监测所述电加热反应器内的温度；
[0006] 所述水净化器为一密闭壳体，所述水净化器的上部连接有注水管道，所述注水管 道上安装有一注水电磁阀；所述水净化器的下部分别连接有排水管道和第一管道，所述第 一管道与所述电加热反应器连通，用于向水净化器通入所述电加热反应器内的气体，其中， 所述排水管道上安装有排水电磁阀，在所述第一管道上安装有第一电磁阀；
[0007] 所述水净化器内安装有高液位开关和低液位开关；
[0008] 所述水净化器的上部与输送装置连通，所述输送装置包括:第二~第五管道和气 栗，所述气栗的进气口与所述第二管道连通，第二管道上安装有第二电磁阀;所述气栗的出 气口与第三管道连通，第三管道上安装有第三电磁阀；在气栗与第二电磁阀之间的第二管 道上连接有第四管道，第四管道上安装有第四电磁阀；在气栗与第三电磁阀之间的第三管 道上连接有第五管道，所述第五管道上安装有第五电磁阀，其中，所述第二管道和第三管道 与所述水净化器连通;所述第一~第五电磁阀、注水电磁阀和排水电磁阀、气栗均与所述控 制器连接。
[0009] 在上述技术方案中，所述电加热反应器安装有单向安全阀。
[0010] 在上述技术方案中，所述第二管道和第三管道合并成一条管道后与所述水净化器 连通。
[0011] 在上述技术方案中，所述控制器内安装有无线接收器，用于接收远程控制信号。
[0012] 相比于现有技术，本实用新型的用于电加热分解碳酸氢铵制取二氧化碳的自动控 制系统的有益效果为：
[0013] 1、电加热反应器工作时，采用气栗抽出密闭的水净化器中的气体，并使抽出的气 体带压输送，使得与水净化器连通的电加热反应器内维持负压状态，克服了电加热反应器 密封的难题，且能使气体带压输送，满足一般日光温室80-100米的输送需要，使得温室内二 氧化碳气体施肥更均匀，效率更高；
[0014] 2、采用控制器结合外部多个电磁阀与气栗实现系统工作状态的自动切换，既实现 了水净化器中净化水的自动更换，提高了系统的自动化程度，也有利于设计采用更大容积 的电加热反应器，可以一次添加更多原料，减少添加原料的次数，降低劳动强度，且由于采 用气栗结合多个电磁阀状态切换的方式实现排水，无需采用耐酸碱栗，降低了系统成本；
[0015] 3、采用控制器控制系统工作状态，可结合无线控制接口，便于与其他温室控制系 统(包括农业物流网）集成应用。
【附图说明】
[0016] 图1为本实用新型的用于电加热分解碳酸氢铵制取二氧化碳的自动控制系统的结 构示意图。
[0017] 其中，1为电加热反应器，2为测温装置，3为电加热装置，4为第一管道，5为第一电 磁阀，6为水净化器，7为低液位开关，8为排水电磁阀，9为排水管道，10为第四管道，11为第 四电磁阀，12为第二电磁阀，13为第二管道，14为气栗，15为第五管道，16为第五电磁阀，17 为第三管道，18为第三电磁阀，19为高液位开关，20为注水管道，21为注水电磁阀。
【具体实施方式】
[0018] 本实用新型采用电加热分解碳酸氢铵，碳酸氢铵受热分解产生二氧化碳、氨气和 水，利用氨气极易溶于水形成氨水，二氧化碳气体难溶于水的性质，使碳酸氢铵受热分解产 生的混合气体(二氧化碳、氨气和水)经过水净化器(水净化器内的过滤介质为清水），将混 合气体中的氨气吸收，过滤得到纯净的二氧化碳。过滤后的二氧化碳气体可通过输送装置 输送到温室中。
[0019] 其中，碳酸氢铵受热分解产生二氧化碳、氨气和水的公式如下：
[0020] m^co,=m31 +2i?2〇f
[0021 ]水与氨气反应的公式如下：
[0022] NH3+H20 = NH3 ? H20
[0023] 下面结合附图对本实用新型的自动控制系统进行详细说明。
[0024] 如附图1所示，一种用于电加热分解碳酸氢铵制取二氧化碳的自动控制系统，包 括：电加热反应器1、控制器（图中未示出）和水净化器6,其中，电加热反应器内安装有电加 热装置3和测温装置2,电加热装置和测温装置均与控制器连接。电加热装置用于加热分解 所述电加热反应器内的碳酸氢铵，测温装置用于监测所述电加热反应器内的温度。电加热 反应器的上部安装有单向安全阀。
[0025]水净化器为一密闭壳体，水净化器的上部连接有注水管道20,注水管道上安装有 一注水电磁阀21。水净化器的下部分别连接有排水管道和第一管道4,排水管道和第一管道 分别与水净化器下部的两侧连接，第一管道与电加热反应器连通，用于向水净化器通入该 电加热反应器内的气体，其中，排水管道9上安装有排水电磁阀8,在第一管道上安装有第一 电磁阀5。
[0026]水净化器内安装有高液位开关19和低液位开关7。
[0027]水净化器的上部与输送装置连通，输送装置包括:第二管道13、第三管道17、第四 管道10、第五管道和气栗14,气栗的进气口与第二管道连通，第二管道13上安装有第二电磁 阀12;气栗的出气口与第三管道17连通，第三管道上安装有第三电磁阀18;在气栗与第二电 磁阀之间的第二管道上连接有第四管道10,第四管道上安装有第四电磁阀11;在气栗与第 三电磁阀之间的第三管道上连接有第五管道15,第五管道上安装有第五电磁阀16,其中，第 二管道和第三管道合并成一条管道后与所述水净化器连通;第一~第五电磁阀、注水电磁 阀和排水电磁阀均与控制器连接。
[0028] 本实用新型的工作过程为:在反应器中添加原料，关闭电加热反应器的容器盖(图 中未示出），按下启动按钮，控制器控制本实用新型的自动控制系统以累计反应时间为原则 自动实现下述各个工作状态的切换，同时，控制器内安装有用于接收远程控制信号的无线 接收器，可在外部控制信号作用下进行强制切换或直接进行手动强制切换。本实用新型的 用于电加热分解碳酸氢铵制取二氧化碳的自动控制系统的工作状态如下：
[0029] 注水状态:控制器控制注水电磁阀打开，排水电磁阀关闭，第二电磁阀和第五电磁 阀开启，第一电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀关闭，气栗工作，水净化器内处于负压状态， 清水在水净化器负压与外部水压共同作用下注入到水净化器内，随着水净化器内液位的上 升，低液位开关和高液位开关先后动作，在高液位开关动作后，水净化器中液位达到设计液 位，控制器控制注水电磁阀关闭，注水过程结束。
[0030] 反应输气状态:控制器控制注水电磁阀和排水电磁阀关闭，电加热装置开始工作 (加热），电加热反应器内的原料(碳酸氢铵)受热分解产生二氧化碳气体、氨气和水的混合 气体，第一电磁阀、第二电磁阀和第五电磁阀开启，第三电磁阀和第四电磁阀关闭。电加热 反应器内产生的混合气体经第一管道输送到水净化器内，净化器中的水对混合气体中的氨 气进行吸收，氨气过滤后，得到纯净的二氧化碳气体，纯净的二氧化碳气体经第二管道进入 气栗加压后，通过第五管道输送到温室中。由于气栗的抽气作用，使得电加热反应器与水净 化器均处在负压状态，避免了内部气体的泄漏。
[0031] 暂停反应延时输气状态:控制器控制注水电磁阀和排水电磁阀关闭，电加热装置 停止工作，电加热反应器内的原料在余热作用下分解产生二氧化碳、氨气和水的混合气体， 第一电磁阀、第二电磁阀和第五电磁阀开启，第三电磁阀和第四电磁阀关闭，电加热反应器 内产生的混合气体经第一管道输送到水净化器内，使水对混合气体中的氨气进行吸收，氨 气过滤后，得到纯净的二氧化碳气体，经第二管道进入气栗加压后，通过第五管道输送到温 室中。同样，由于气栗的抽气作用，使得电加热反应器与水净化器均处在负压状态，避免了 内部气体的泄漏。
[0032] 原料反应完成状态：电加热反应器内的原料反应完成后，在电加热装置作用下，电 加热反应器内温度急剧升高，控制器经测温装置检测电加热反应器内的温度，当电加热反 应器内的温度(急剧)升高到预定阈值时，判断为原料反应完成，电加热装置、气栗和第一电 磁阀均关闭。
[0033] 排水状态：电加热装置停止工作，注水电磁阀关闭，排水电磁阀开启，第一电磁阀、 第二电磁阀和第五电磁阀关闭，第三电磁阀和第四电磁阀开启，外部空气经第四管道进入 气栗加压后，经第三管道进入水净化器内，水净化器内的水在气压与重力共同作用下由排 水电磁阀排出，高液位开关和低液位开关先后复位，在低液位开关复位后，排水过程完成。
[0034] 以上对本实用新型做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本实用新型的核 心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等 同替换均落入本实用新型的保护范围。
【主权项】
1. 一种用于电加热分解碳酸氢铵制取二氧化碳的自动控制系统，包括：电加热反应器 (1)、控制器和水净化器(6)，其中，所述电加热反应器(1)内安装有电加热装置(3)和测温装 置(2)，所述电加热装置(3)和测温装置(2)均与控制器连接，所述电加热装置(3)用于加热 分解所述电加热反应器（1)内的碳酸氢铵，所述测温装置（2)用于监测所述电加热反应器 (1)内的温度； 所述水净化器(6)为一密闭壳体，所述水净化器(6)的上部连接有注水管道(20)，所述 注水管道(20)上安装有一注水电磁阀（21);所述水净化器(6)的下部分别连接有排水管道 (9)和第一管道(4)，所述第一管道(4)与所述电加热反应器（1)连通，用于向水净化器(6)通 入所述电加热反应器（1)内的气体，其中，所述排水管道(9)上安装有排水电磁阀（8)，在所 述第一管道(4)上安装有第一电磁阀（5); 所述水净化器(6)内安装有高液位开关(19)和低液位开关(7);其特征在于， 所述水净化器(6)的上部与输送装置连通，所述输送装置包括:第二~第五管道和气栗 (14)，所述气栗（14)的进气口与所述第二管道（13)连通，第二管道（13)上安装有第二电磁 阀（12);所述气栗（14)的出气口与第三管道（17)连通，第三管道（17)上安装有第三电磁阀 (18);在气栗（14)与第二电磁阀（12)之间的第二管道(13)上连接有第四管道（10)，第四管 道（10)上安装有第四电磁阀（11);在气栗（14)与第三电磁阀（18)之间的第三管道（17)上连 接有第五管道（15)，所述第五管道（15)上安装有第五电磁阀（16)，其中，所述第二管道（13) 和第三管道（17)均与所述水净化器(6)连通;所述第一~第五电磁阀、注水电磁阀（21)和排 水电磁阀(8)、气栗(14)均与所述控制器连接。2. 根据权利要求1所述的用于电加热分解碳酸氢铵制取二氧化碳的自动控制系统，其 特征在于，所述电加热反应器(1)安装有单向安全阀。3. 根据权利要求1或2所述的用于电加热分解碳酸氢铵制取二氧化碳的自动控制系统， 其特征在于，所述第二管道（13)和第三管道（17)合并成一条管道后与所述水净化器(6)连 通。4. 根据权利要求3所述的用于电加热分解碳酸氢铵制取二氧化碳的自动控制系统，其 特征在于，所述控制器内安装有无线接收器，用于接收远程控制信号。
【文档编号】C01B31/20GK205634903SQ201620418963
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月9日
【发明人】单慧勇, 李靖, 张行健, 李合伟, 赵辉, 王远宏, 卫勇, 于镓, 李传坤
【申请人】天津农学院