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1、(10)授权公告号 CN 101493262 B (45)授权公告日 2011.04.20 CN 101493262 B *CN101493262B* (21)申请号 200910078403.7 (22)申请日 2009.02.20 A01M 17/00(2006.01) A01G 11/00(2006.01) A61L 2/04(2006.01) F24H 1/36(2006.01) F24H 9/20(2006.01) (73)专利权人 中国农业科学院蔬菜花卉研究所 地址 100081 北京市海淀区中关村南大街 12 号 (72)发明人 张志斌 贺超兴 徐长华 王怀松 (74)专利代理机。
2、构 北京海虹嘉诚知识产权代理 有限公司 11129 代理人 胡敬红 (54) 发明名称 燃煤式农用土壤热水杀菌机 (57) 摘要 本发明涉及 “燃煤式农用土壤热水消毒机” ， 属于农用设备领域。本发明其炉膛由炉箅分隔成 煤膛和火膛， 煤膛顶部连接有进风管， 锅筒包括下 部的水空间和上部的负压真空空间， 所述负压真 空空间内设置有与外部连通的换热管， 水空间内 由受热管束形成烟道， 本发明农用燃煤式土壤热 水杀菌机， 将真空锅炉、 气化返转燃烧和膜式壁传 热结构相结合， 能连续提供 90-95热水， 热利用 率高， 环境污染小， 且对结构进行了优化组合， 使 本发明消毒机的体积小， 热效率高， 。
3、便于移动。通 过膜下灌溉系统将本发明得到的高温热水灌注于 土壤或基质， 使其温度至 50-60， 在此高温下持 续 1-2 小时， 可将土壤中大量杂菌杀死， 从而使土 壤地力得以恢复。 (51)Int.Cl. 审查员 杨祥钧 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 3 页 CN 101493262 B1/1 页 2 1. 燃煤式农用土壤热水消毒机，包括炉膛、设置于炉膛外的锅筒，和与炉膛顺次相 连接的烟道及烟囱，其特征在于 ：所述炉膛由炉箅分隔成的位于上部的煤膛和下部的火 膛，所述煤膛顶部连接有进风管，所述进风管连接有外部风机，从上部进风。
4、管吹入的空 气不仅提供燃煤所需氧气，同时也将气化煤气吹至下部火膛内发生燃烧，所述锅筒包括 下部的水空间和上部的负压真空空间，水空间内有两排受热管束围合成烟道，所述负压 真空空间内设置有与外部连通的换热管。 2. 根据权利要求 1 所述的燃煤式农用土壤热水消毒机，其特征在于 ：所述炉箅为负 压水管式炉箅，与水空间的水相连通。 3. 根据权利要求 1 所述的燃煤式农用土壤热水消毒机，其特征在于 ：所述负压真空 空间连接有安全阀和负压表。 4. 根据权利要求 1 所述的燃煤式农用土壤热水消毒机，其特征在于 ：所述火膛连接 有防爆口。 5. 根据权利要求 1 所述的燃煤式农用土壤热水消毒机，其特征在于。
5、 ：所述消毒机还 包括安全报警系统，所述安全报警系统包括出水温度声光报警装置和缺煤报警装置。 6. 根据权利要求 1 所述的燃煤式农用土壤热水消毒机，其特征在于 ：所述烟囱连接 于烟道的下端。 7. 根据权利要求 1 所述的燃煤式农用土壤热水消毒机，其特征在于 ：所述换热管为 紫铜换热管。 8. 根据权利要求 1 所述的燃煤式农用土壤热水消毒机，其特征在于 ：所述换热管外 接有热水分配器和注水滴灌系统。 9. 根据权利要求 8 所述的燃煤式农用土壤热水消毒机，其特征在于 ：所述热水分配 器上设置有手动开关。 10. 根据权利要求 8 所述的燃煤式农用土壤热水消毒机，其特征在于 ：所述注水滴灌 。
6、系统为耐高温软管滴灌带或硬管滴灌管。 权 利 要 求 书 CN 101493262 B1/5 页 3 燃煤式农用土壤热水杀菌机 技术领域 0001 本发明涉及农业上设施土壤地力恢复的机械设备，特别是涉及设施土壤病虫害 高温消毒的燃煤式土壤热水杀菌机。 背景技术 0002 改革开放以来随着我国人民对蔬菜需求的快速增加，设施蔬菜面积发展迅速， 各种设施面积已达 320 万 hm2，其中以高效节能日光温室为主的各类温室面积已超过 30 万 hm2。 设施蔬菜生长周期短，茬口转换多，连年种植土壤土传病害严重，特别是根结 线虫的发生极大地影响了蔬菜产量，主要为茄果类的番茄和瓜类蔬菜等受害严重，因此 土传。
7、病害成为设施蔬菜生产发展的突出问题，采取措施根治土传病害已成为实现设施蔬 菜可持续发展的关键。 国外发达国家蔬菜多在大型温室采用岩棉营养液无土栽培进行， 连作障碍和土传病害影响小，而我国日光温室多采用土壤栽培，瓜菜种植频繁，老菜区 土传病害严重，所以必须根据国情开发相关的土壤消毒方法来实现对土传病害的高效防 治。 0003 目前常用的土壤消毒方法主要有以下几种，其主要问题如下 ： 0004 1. 氯化苦、溴甲烷等药剂薰蒸消毒 ：方法是将毒性很高的化学物质灌注于土壤 中，利用棚膜封闭高温薰蒸将土壤病虫害杀死，最后开棚散去药剂毒性，其主要问题是 消毒药剂毒性很大，成本也较高，处理需要专业人员进行，。
8、对作业人员和大气也产生较 大污染，目前已基本不用。 0005 2. 氰铵化钙也称石灰氮消毒法 ：方法是将氰铵化钙撒施于土壤表面，然后再铺 施秸秆等有机物，翻耕后灌水盖膜再封棚，由于氰铵化钙生产成本高，毒性也较大，不 适于生产无公害蔬菜产品，加上消毒不彻底，因此应用也受到限制。 0006 3. 高温蒸汽消毒 ：方法是将高温热蒸汽喷到土壤基质中利用热蒸汽将土壤病虫 杀死，由于蒸汽渗透力有限，所以主要用于无土栽培的基质消毒，无法用于土壤消毒。 0007 4. 燃油热水消毒 ：方法是利用燃烧柴油将水加热后采用分水器灌注于土壤，直 接将土壤中的有害微生物用长时间高温杀死，优点是对土壤无污染，无化学农药残。
9、留， 缺点是该技术所用设备为韩国进口，成本很高，所用燃料柴油价格较高，应用成本高， 不适合中国国情，无法大规模推广应用。 而现有的燃煤锅炉无法达到长时间产生高温热 水实现杀菌的效果。 发明内容 0008 本发明针对上述领域的缺陷，根据中国国情研制开发出一种农用燃煤式设施土 壤热水消毒设备，该设备成本低，操作简便，便于移动，使用燃煤还较燃油大大降低了 应用成本，从而能充分利用热水消毒的优越性，实现设施土壤无公害消毒的低成本，促 进设施蔬菜的可持续生产。 采用此技术对土壤病虫害有显著的防治效果，甚至可对土壤 深层部进行消毒，对土壤青枯病菌、土壤线虫及杂草种子可起到多重杀灭效果，对其它 说 明 书 。
10、CN 101493262 B2/5 页 4 病虫害的发生也可起到有效的防治效果。 0009 燃煤式农用土壤热水消毒机，包括炉膛、设置于炉膛外的锅筒，和与炉膛顺次 相连接的烟道及烟囱，其特征在于 ：所述炉膛由炉箅分隔成的位于上部的煤膛和下部 的火膛，所述煤膛顶部连接有进风管，所述锅筒包括下部的水空间和上部的负压真空空 间，水空间内有两排受热管束围合成烟道，所述负压真空空间内设置有与外部连通的换 热管。 0010 所述炉箅为负压水管式炉箅，与水空间的水相连通。 0011 所述负压真空空间连接有安全阀和负压表。 0012 所述火膛连接有防爆口。 0013 所述消毒机还配置安全报警系统，所述安全报警系。
11、统包括出水温度声光报警装 置和缺煤报警装置。 0014 所述烟囱连接于烟道的下端。 0015 所述换热管为紫铜换热管。 0016 所述换热管外接有热水分配器和注水滴灌系统。 0017 所述热水分配器上设置有手动开关。 0018 所述注水滴灌系统为耐高温软管滴灌带或硬管滴灌管。 0019 本发明农用燃煤式土壤热水消毒机采用真空锅炉膜式壁结构，将热媒水一次性 注入封闭锅筒，使锅筒下半部为水空间，上半部系装有换热管的真空负压蒸汽空间 ；所 用燃煤采用煤 “气” 化返转燃烧技术，即从上部吹入空气使煤气化后的煤气主要在下部 火膛内发生燃烧，采用膜式壁结构(两排受热管束形成烟道)使燃烧火焰传热至水空间加 。
12、热热媒水，热效率达 92以上，热媒水的负压水蒸汽在负压真空空间内将换热管内的冷 水加热至 90-95，该高温热水经热水出口流出后至热水分配器和注水滴灌系统用于土壤 消毒，亦可用于其它需要热水的地方。 本发明是真空锅炉、气化返转燃烧和膜式壁传热 结构 3 种高效节能技术的综合应用，且对结构进行了优化组合，使本发明消毒机具有体 积小，热效率高，移动性强等特点。 0020 负压真空空间连接有安全阀和负压表，可直接显示及有效控制负压真空空间的 压力情况，同时还设置有双安全阀，上述设置可确保设备的安全性。 0021 本发明还设置有安全报警系统。 所述安全报警系统出水温度声光报警装置和缺 煤报警装置。 系。
13、统可设定温度，根据温度变化，变频风机可自动调节频率来调节火焰大 小，实现自动多级控制，采用高精度传感器控制出口热水温度使水温均匀 ；出水温度声 光报警装置可在水温低于或高于设定温度时，开始启动自动调节系统，调节火力大小， 同时进行报警，如高温时水温继续升高，超出设定超高值时，声光报警装置启动且安全 阀打开。 当温度恢复到设定范围内，声光报警自动解除 ( 也可手动解除报警 )。 缺煤提 醒报警装置可在自动调节风机火力仍不足时报警，提醒及时加煤以保证燃烧安全。 通过 上述安全报警系统使本发明消毒机调控更方便，操作更智能化。 安全报警系统连接和安 装按照常规方法就可以了。 0022 本发明烟囱的设置。
14、是在烟道的下端，可使气化返转燃烧的燃煤热效率更高，同 时火膛和烟道又成为集灰处，烟囱带走的灰尘多数落在火膛内，使外部环境更清洁。 0023 本发明的农用热水消毒机还配有热水分配器和注水滴灌系统，既可通过耐高温 说 明 书 CN 101493262 B3/5 页 5 水管将 90以上的高温热水输送到需要消毒温室的栽培基质槽进行基质消毒 ；亦可利用 热水分配器将传输来的热水通过耐高温的滴灌注水系统分配于待消毒土壤表面进行土壤 消毒。 0024 热水分配器是不锈钢空心管，长度 3 米，一侧中部有接口与热水传输系统相 连，另一侧每隔0.3米有1个直径2厘米的出水孔，其上有手动开关来控制出水。 注水滴 。
15、灌系统是耐高温软管滴灌带，其一端与出水孔相接，另一端固定封闭以保证热水从滴灌 带的孔中流出。 0025 本发明农用燃煤式土壤热水消毒机，将真空锅炉、气化返转燃烧和膜式壁传热 结构相结合，并通过变频风机自动控制系统来操控火力，能连续提供 90-95热水，本发 明燃煤效率高，热利用率高，环境污染小，用于土壤消毒效果好，成本低，易于推广。 本发明使用方法是利用水泵使冷水通过消毒机内换热管迅速加热达到需要的温度后注入 输水管和分水器，最终通过膜下灌溉系统将热水灌注于土壤或基质，连续注水使基质土 壤高温水饱和而提升其温度至 50-60，在此高温下持续 1-2 小时，可将土壤中大量杂菌 杀死，从而使土壤地。
16、力得以恢复。 附图说明 0026 图 1 本发明燃煤式农用土壤热水杀菌机外形主视图， 0027 图 2 本发明燃煤式农用土壤热水杀菌机结构示意图， 0028 图 3 本发明的燃煤式农用土壤热水杀菌机使用状态下连接位置示意图， 0029 1- 消毒机，2- 水源，3- 烟囱，4- 操作面板，5- 温室，6- 受热管束，7- 烟道， 10- 炉箅，11- 煤膛，12- 火膛，13- 添煤口，14- 出灰口，15- 进风管，16- 风机，21- 负 压真空空间，22- 水空间，23- 换热管，24、25- 安全阀，26- 防爆口，27- 负压表， 28- 注水滴灌系统，29- 热水分配器，231- 。
17、进水口，232- 出水口，30- 热媒水水位计。 具体实施方式 0030 如图 1，图 2 所示，本发明燃煤式农用土壤热水消毒机，包括炉膛、设置于炉膛 外的锅筒，所述炉膛由负压水管式炉箅10分隔成的位于上部的煤膛11和下部的火膛12， 所述煤膛 11 顶部连接有进风管 15，所述进风管 15 连接有外部风机 16，煤膛 11 通过添煤 口 13 添加煤燃料，火膛 12 通过一侧的出灰口 14 可将燃煤产生的灰清理干净 ；所述锅筒 包括下部的水空间22和上部的负压真空空间21，所述负压真空空间21内设置有与外部连 通的换热管 23，负压真空空间 21 常态下为真空状态 ；水空间 22 内有两排受。
18、热管束 6 围 合成烟道 7，烟道 7 一端与火膛 12 连通，另一端与烟囱 3 连通。 本发明是将热媒水一次 性注入封闭，在锅筒 2 内下半部形成水空间 22，上半部系可被排气法形成负压真空空间 21 ；同时燃煤采用气化返转燃烧技术，从上部进风管 15 吹入的空气不仅提供燃煤所需氧 气，同时也将气化煤气吹至下部火膛 12 内发生燃烧，采用膜式壁结构 ( 受热管束 6 形成 的烟道 ) 使燃烧火焰传热至水空间 22 加热热媒水使之汽化，热媒水的水蒸汽在负压真空 空间 21 内与换热管 23 内的冷水热交换将其加热至 90-95，所述换热管 23 选用优质紫 铜换热管，总热效率达 92以上，该高。
19、温热水可用于土壤消毒，或是其它需要热水的地 方。 本发明真空锅炉、气化返转燃烧和膜式壁传热结构三种技术组合，且对结构进行了 说 明 书 CN 101493262 B4/5 页 6 优化，使本发明消毒机的体积小，热效率高，可以直接在温室内移动工作。 0031 所述负压真空空间 21 连接有安全阀 24、25( 一用一备 ) 和负压表 27，可直接显 示及有效控制负压真空空间 21 的真空度情况，同时火膛上还设置有防爆口 26，上述设置 可确保整个设备的安全性。 0032 本发明还设置有安全报警系统。 所述安全报警系统出水温度声光报警装置和缺 煤报警装置。 系统可设定温度，根据温度变化，变频风机可。
20、自动调节频率来调节火焰大 小，实现自动多级控制，采用高精度传感器控制出口热水温度使水温均匀 ；出水温度声 光报警装置可在水温低于或高于设定温度时，开始启动自动调节系统，调节火力大小， 同时进行报警，如高温时水温继续升高，超出设定超高值时，声光报警装置启动且安全 阀打开。 当温度恢复到设定范围内，声光报警自动解除 ( 也可手动解除报警 )。 缺煤提 醒报警装置可在自动调节风机火力仍不足时报警，提醒及时加煤以保证燃烧安全。 通过 上述安全报警系统使本发明消毒机调控更方便，只需在操作面板 4 中进行操作调控就可 以了。 操作智能化的安全报警系统连接和安装只需按照常规方法就行。 外壳体上安装有 与水空。
21、间 22 相连通的水位计 30，可观察热媒水的水位变化，及时补水。 0033 所述烟囱3连接于烟道7的下端，使气化返转燃烧的燃煤效率更高，同时火膛12 和烟道 7 又成为集灰处，烟气中的灰尘多数也落在火膛 12 内，很方便通过出灰口 14 清理 干净，也使外部环境更清洁。 0034 所述换热管 23 外接有热水分配器 29 和注水滴灌系统 28，如图 3 所示，外接水 源 2 与本发明消毒机 1 中的进水口 231 连接，经换热后从出水口 232 出来得到的是高温热 水，通过耐高温水管将 90以上的高温热水输送到需要消毒温室 5 的栽培基质槽或栽培 畦 ；利用热水分配器29将传输来的热水通过耐。
22、高温的滴灌注水系统28分配于不同的栽培 基质槽或待消毒土壤表面。 热水分配器是不锈钢空心管，长度 3 米，一侧中部有接口与 热水传输系统相连，另一侧每隔 0.3 米有 1 个直径 2 厘米的出水孔，其上有手动开关来控 制出水。 注水滴灌系统是耐高温软管滴灌带或硬管滴灌管，其一端与出水孔相接，另一 端固定封闭以保证热水从滴灌带或管的孔中流出。 0035 本发明燃煤式农用土壤热水消毒机，将真空锅炉、气化返转燃烧和膜式壁传热 结构相结合，并通过自动控制系统来操控，能连续提供 90-95热水，本发明燃煤效率 高，热利用率高，环境污染小，用于土壤消毒效果好，成本低，易于推广。 本发明使用 方法是利用水泵。
23、使冷水通过消毒机内换热管迅速加热达到需要的温度后注入输水管和分 水器，最终通过膜下灌溉系统将热水灌注于土壤或基质，连续注水使基质土壤高温水饱 和而提升其温度至 50-60，在此高温下持续 1-2 小时，可将土壤中大量杂菌杀死，从而 使土壤地力得以恢复。 0036 应用本发明对土壤高温消毒处理，在通风后整地做畦，若定植接种有益菌根微 生物的菌根苗效果更为理想，因为无菌土中接种有益的菌根菌有利于蔬菜根系的生长发 育和营养吸收，同时定植应用菌根苗不仅可迅速恢复地力，还可降低肥水用量，提高肥 水利用率，促进营养利用吸收，应用效果更好。 0037 高温热水消毒方法的意义非常大，一是恢复温室连作障碍盐渍化。
24、土壤的地力水 平，减轻高盐危害，提高土壤养分吸收率和节省化肥用量，并最终提高蔬菜产量和改善 蔬菜营养品质 ；二是应用于土传病害严重的土壤，可以有效杀灭土传病害，并显著提升 说 明 书 CN 101493262 B5/5 页 7 地力，改善了蔬菜根际微生物环境和营养吸收 ；三是应用于育苗基质土的消毒，减少农 药用量，提高成苗率，还可用于菌根苗的低成本大规模工厂化培育。 说 明 书 CN 101493262 B1/3 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 101493262 B2/3 页 9 图 2 说 明 书 附 图 CN 101493262 B3/3 页 10 图 3 说 明 书 附 图 。