一种多元立体农场的生态循环系统技术方案

本发明专利技术涉及一种多元立体农场的生态循环系统，包括间壁回转窑、多层农作物立体农场、多层木本植物立体农场和多层立体牧场。农作物农场的秸秆回收发送单元分一路连接到牧场的饲料入口，一路与木本植物农场的枝叶出口和牧场的粪便出口一起连接到间壁回转窑。间壁回转窑的烟气出口通过余热发电单元、冷凝水回收单元、二氧化碳提纯设备、二氧化碳储罐和CO

Ecological circulation system of multi-element stereo farm

The ecological cycle system of the present invention relates to a multiple vertical farms, including a rotary kiln, multi crop farms, three-dimensional multilayer woody plants and multi-layer vertical farm ranch. The farm crop straw recycling unit sends a road connected to the feed entrance of the pasture, with a woody plant farm and pasture manure export export branches connected to the rotary kiln wall. A flue gas outlet of rotary kiln by waste heat power generation unit, condensate recovery unit, carbon dioxide purification equipment, carbon dioxide tank and CO

【技术实现步骤摘要】
一种多元立体农场的生态循环系统
本专利技术属于集约化农业生产
，涉及一种工农业生态循环系统，具体涉及一种多元立体农场的生态循环系统。
技术介绍
集约农业是农业中的一种经营方式，是把一定数量的劳动力和生产资料集中投入到较少的土地上，采用集约经营方式进行生产的农业。同粗放农业相对应，集约农业在一定面积的土地上投入较多的生产资料和劳动，通过应用先进的农业技术措施来增加农业品包括林业和牧业产品的产量。长期以来世界粮食总产量一直徘徊在每年20亿吨左右。而世界人口却以每年1.3％的速度增长。尽管1996年的世界粮食首脑会议和2000年的联合国千年峰会，都提出了在2015年之前将世界饥饿人口减半的目标，但是本世纪以来，全球饥饿人口数量有增无减。人口的不断增长与可种植土地面积的日益减少存在着不可调和的矛盾。现有技术通过多层栽培措施提高农作物的产量，但是多层立体栽培技术生产粮食的高成本、高产量一直没有重大突破。另外人们的立体化生产只限于农作物的生产，农作物生产与林业、牧业生产及工业生产结合的生产系统尚未有过尝试。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种多元立体农场的生态循环系统，集工业生产、农作物生产、林业生产和牧业生产为一体，综合利用各种资源和营养成分，提高立体农场粮食生产产量和其它动植物生产的产量，并副产工业产品，降低农、牧、林业生产的成本。本专利技术的技术方案是：多元立体农场的生态循环系统，包括多层农作物立体农场、间壁回转窑，多层农作物立体农场设有农作物农场气体入口、气体出口、粮食作物出口、秸秆回收发送单元、集水槽、育种中心和农作物营养液入口。间壁回转窑设有进料环、出料环、燃烧器和烟气出口。生态循环系统设有多层立体牧场、秸秆粉碎单元、多层木本植物立体农场、冷凝水回收单元、二氧化碳提纯设备、氧调节器、水净化设备、二氧化碳储罐、CO2配置中心和营养液配液槽，多层立体牧场设有气体出口、畜牧产品出口、牧场气体入口、粪便出口、集水槽和饲料入口，多层木本植物立体农场设有气体出口、经济作物出口、木本植物农场气体入口、枝叶出口、集水槽和植物营养液入口。秸秆回收发送单元分为两路，一路连接到饲料入口，一路与枝叶出口一起通过秸秆粉碎单元连接到进料环，粪便出口连接到进料环。烟气出口通过余热发电单元、冷凝水回收单元、二氧化碳提纯设备、二氧化碳储罐和CO2配置中心连接到木本植物农场气体入口和农作物农场气体入口；氧调节器的一路与牧场气体入口连接，一路通过阀门与CO2配置中心连接；冷凝水回收单元通过水净化设备连接到营养液配液槽，所述营养液配液槽连接到植物营养液入口和农作物营养液入口。生态循环系统设有脱硫设备、储氢单元、木焦油储罐、木焦油提取设备和制氢及提氢设备。出料环设有干馏气出口，制氢及提氢设备设有水蒸气入口。干馏气出口通过脱硫设备连接到木焦油提取设备或制氢及提氢设备。木焦油提取设备的液体出口连接到木焦油储罐，木焦油提取设备的气体出口连接到制氢及提氢设备。制氢及提氢设备连接到储氢单元。生态循环系统设有甲烷分离器，甲烷分离器设有甲烷出口和分离尾气出口，燃烧器设有空气入口或纯氧入口。甲烷出口连接到制氢及提氢设备入口，分离尾气出口连接到氧调节器。多层农作物立体农场和多层木本植物立体农场的气体出口连接到燃烧器的空气入口或氧调节器，多层立体牧场的气体出口连接到燃烧器的空气入口或甲烷分离器。甲烷出口连接到制氢及提氢设备入口，分离尾气出口连接到氧调节器。多层立体牧场、多层木本植物立体农场和多层农作物立体农场分别设有1～1000层，多层立体牧场、多层木本植物立体农场和多层农作物立体农场的侧壁设有太阳能板，顶部设有风力发电设备。多层木本植物立体农场和多层农作物立体农场的最下层设有配电中心，太阳能板和风力发电设备与配电中心电路连接，配电中心与秸秆粉碎单元、氧调节器、冷凝水回收单元、二氧化碳提纯设备、水净化设备、营养液配液槽和秸秆回收发送单元的动力设备连接，并且与电能存储单元连接，多余的电能送至电能存储单元。生态循环系统设有灰分溶解槽，灰分溶解槽设有加酸口，间壁回转窑设有燃尽灰出口。燃尽灰出口连接到灰分溶解槽，灰分溶解槽连接到营养液配液槽。在燃尽灰中加入酸溶液（可以是盐酸、硫酸或硝酸的一种或几种酸的混合物）等物质在搅拌下加热溶解，经过滤后将滤液回收利用。滤渣中主要含有二氧化硅等成分，滤液中含有钾、钠、钙、镁、铁、铝、铜、锌、钴等金属离子，都是植物生长元素。这些金属元素回收后，可以用来配置植物生长营养液，使得化学营养药剂循环利用。生态循环系统设有余热发电单元和电能存储单元，余热发电单元与电能存储单元通过电路连接。烟气出口通过余热发电单元连接到冷凝水回收单元，余热发电单元对整个系统的用电设备供电。多层木本植物立体农场和多层农作物立体农场各层之间设有换热器装置，使得部分热量通过换热器在各层之间传递，达到冷热交替的作用。立体农场里面有冷层和热层，冷热层之间不断转化，通过制冷剂和换热器、热泵实现。多层木本植物立体农场和多层农作物立体农场大楼的光照系统、音乐系统由包括余热发电单元在内的电力系统提供电能。多层木本植物立体农场中种植包括茶叶、咖啡、可可、苹果、梨和桃等多种木本植物。多层农作物立体农场种植一年生草本植物包括粮食、蔬菜类等，多层立体牧场养殖猪、羊、牛、马、鸡、鸭和鹅等。间壁回转窑由同轴安装的内筒和外筒构成，内筒和外筒由耐材构成，内筒和外筒之间为环形物料膛，内筒中间为窑膛，环形物料膛设有支撑。间壁回转窑的耐材结构形式的材料可以是复合异型耐火砖，复合异型耐火砖包括保温层、隔热层、支撑和导热层，隔热层通过支撑与导热层连接。支撑和支撑之间、外圈与内圈之间可以是任意形状的立体空间。支撑和内圈、外圈的连接，可以是插接、可以是复合砖、也可以是整体的耐材形式或耐火浇注料整体浇筑形式连接。环形物料膛为直形通道、曲线形物料通道或螺旋物料通道。物料通道截面为能通过物料的任意形式，截面可为圆形、三角形、矩形、六边形或多边形。耐材结构形式的材料为金属材料、耐火材料、陶瓷材料或导热材料，或上述材料的复合材料。耐火材料为耐火砖或不定形耐材浇注而成。间壁回转窑的截面为任意结构形式或形状，只要满足上述物料能够顺畅输送、内圈热量的高传导接收性、外圈热量的高隔热性、物料通道的高密封性及耐材结构形式的高强度的要求即可，如截面为圆形、扇形、椭圆形或半圆形截面；所述间壁回转窑的运动形式为转动或摆动运行，使物料向前运行。物料通道沿间壁回转窑轴向为直线形式、螺旋线形式或各种曲线布置形式，也可以是任意多条和任意多种曲线的交替布置。隔热层、支撑和导热层各采用不同材质经机压、浇注或人工捣制成形后煅烧复合而成。间壁回转窑内砌筑的复合异型耐火砖或不定形耐材浇注料，减少了砌筑所产生的缝隙和漏气串气。间壁回转窑内砌筑的复合异型耐火砖或不定形耐材浇注料也可以增加锚固件与窑壁钢结构连接，锚固件的材料可以是金属材料、耐火材料或它们的复合材料。复合材料可以是完全组合成一体的，也可以是分立元件插接组合而成的。锚固件在窑壁上的分布密度、形状、长度可以根据耐材的性质任意选择。内圈和外圈和支撑它们彼此之间也允许采用锚固件以加强整体强度，为了防止间壁回转窑的环形物料膛与窑膛串气漏气在窑内适当的位置安装有监测设备，当串气漏气时在不停窑高温情况本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多元立体农场的生态循环系统，包括多层农作物立体农场（11）、间壁回转窑（29），所述多层农作物立体农场设有农作物农场气体入口（10）、气体出口（1）、粮食作物出口（38）、秸秆回收发送单元（16）、育种中心（46）、集水槽（51）和农作物营养液入口（34）；所述间壁回转窑设有进料环（33）、出料环（32）、燃烧器（22）和烟气出口，其特征是：所述生态循环系统设有多层立体牧场（5）、秸秆粉碎单元（17）、多层木本植物立体农场（8）、冷凝水回收单元（14）、二氧化碳提纯设备（39）、氧调节器（12）、水净化设备（3）、二氧化碳储罐（47）、CO

【技术特征摘要】
1.一种多元立体农场的生态循环系统，包括多层农作物立体农场（11）、间壁回转窑（29），所述多层农作物立体农场设有农作物农场气体入口（10）、气体出口（1）、粮食作物出口（38）、秸秆回收发送单元（16）、育种中心（46）、集水槽（51）和农作物营养液入口（34）；所述间壁回转窑设有进料环（33）、出料环（32）、燃烧器（22）和烟气出口，其特征是：所述生态循环系统设有多层立体牧场（5）、秸秆粉碎单元（17）、多层木本植物立体农场（8）、冷凝水回收单元（14）、二氧化碳提纯设备（39）、氧调节器（12）、水净化设备（3）、二氧化碳储罐（47）、CO2配置中心（43）和营养液配液槽（15），所述多层立体牧场设有气体出口（1）、畜牧产品出口（36）、牧场气体入口（41）、粪便出口（42）、集水槽(51)和饲料入口（6），所述多层木本植物立体农场设有气体出口、经济作物出口(37)、木本植物农场气体入口（9）、枝叶出口（40）、集水槽(51)和植物营养液入口（13）；所述秸秆回收发送单元分为两路，一路连接到饲料入口，一路与枝叶出口一起通过秸秆粉碎单元连接到进料环，所述粪便出口连接到进料环；所述烟气出口通过余热发电单元、冷凝水回收单元、二氧化碳提纯设备、二氧化碳储罐和CO2配置中心连接到木本植物农场气体入口和农作物农场气体入口；所述氧调节器的一路与牧场气体入口（41）连接，一路通过阀门（44）与CO2配置中心连接；所述冷凝水回收单元（14）通过水净化设备连接到营养液配液槽，所述营养液配液槽连接到植物营养液入口和农作物营养液入口。2.根据权利要求1所述的多元立体农场的生态循环系统，其特征是：所述生态循环系统设有脱硫设备（45）、储氢单元（20）、木焦油储罐（21）、木焦油提取设备（26）和制氢及提氢设备（31）；所述出料环（32）设有干馏气出口，所述制氢及提氢设备设有水蒸气入口（48）；所述干馏气出口通过脱硫设备连接到木焦油提取设备或制氢及提氢设备；所述木焦油提取设备的液体出口连接到木焦油储罐，木焦油提取设备的气体出口连接到制氢及提氢设备；所述制氢及提氢设备连接到储氢单元。3.根据权利要求2所述的多元立体农场的生态循环系统，其特征是：所述生态循环系统设有甲烷分离器（50），所述甲烷分离器设有甲烷出口和分离尾气出口,所述燃烧器（22）设有空气入口或纯氧入口（49）；所述多层农作物立体农场和多层木本植物立体农场的气体出口连接到燃烧器的空气入口或氧调节器（12），所述多层立体牧场（5）的气体出口（1）连接到燃烧器（22）的空气入口或甲烷分离器（50），所述甲烷出口连接到制氢及提氢设备（31）入口，所述分离尾气出口连接到氧调节器（12）。4.根据权利要求1所述的多元立体农场的生态循环系统，其特征是：所述多层立体牧场（5）、多层木本植物立体农场（8）和多层农作物立体农场（11）分别设有1～1000层,多层农作物立体农场（11）每年可以生产2～12季农作物，多层立体牧场、多层木本植物立体农场和多层农作物立体农场的侧壁设有太阳能板（2），顶部设有风力发电设备（4）。5.根据权利要求4所述的多元立体农场的生态循环系统，其特征是：所述多层木本植物立体农场和多层农作物立体农场的最下层设有配电中心（7），所述太阳能板（2）和风力发电设备（4）与配电中心（7）电路连接，所述配电中心与秸秆粉碎单元（17）、氧调节器（12）、冷凝水回收单元（14）、二氧化碳提纯设备（39）、水净化设备（3）、营养液配液槽（15）和秸秆回收发送单元（16）的动力设备连接，并且与电能存储单元（25）连接。6.根据权利要求1所述的多元立体农场的生态循环系统，其特征是：所述生态循环系统设有灰分溶解槽（19），所述灰分溶解槽设有加酸口（18）和出渣口（58），所述间壁回转窑（29）设有燃尽灰出口（30）；所述燃尽灰出口连接到灰分溶解槽，所述灰分溶解槽连接到营养液配液槽（15）；在燃尽灰中加入酸溶液等物质在搅拌下加热溶解，经过滤后将滤液回收利用；滤渣中主要含有二氧化硅等成分，滤液中含有钾、钠、钙、镁、铁、铝、铜、锌、钴等金属离子，都是植物生长元素；这些金属元素回收后，可以用来配置植物生长营养液，使得化学营养药剂循环利用。7.根据权利要求1所述的多元立体农场的生态循环系统，其特征是：所述生态循环系统设有余热发电单元（23）和电能存储单元（25），所述余热发电单元与电能存储单元通过电路（24）连接；所述烟气出口通过余热发电单元（23）连接到冷凝水回收单元（14），所述余热发电单元（23）通过配电中心对系统的用电设备供电。8.根据权利要求1所述的多元立体农场的生态循环系统，其特征是：所述多层木本植物立体农场（8）和多层农作物立体农场（11）各层之间设有换热器装置，使得部分热量通过换热器在各层之间传递，达到冷热交替的作用；立体农场里面有冷层和热层，冷热层之间不断转化，通过制冷剂和换热器、热泵等设备实现；多层木本植物立体农场、多层农作物立体农场和多层立体牧场大楼的光照系统、音乐系统由包括余热发电单元在内的电力系统提供电能。9.根据权利要求1所述的多元...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾会平，
申请(专利权)人：石家庄新华能源环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13