CN104390260B - 一种生物质采暖锅炉系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生物质采暖锅炉系统，属于锅炉采暖技术领域，包括生物质锅炉、水箱、暖气片、集热器、电磁阀以及管路和PLC智能控制器，水箱以及生物质锅炉上设置有多个进水口和出水口，管路上设置有多个电磁阀以及泵。该系统具有定水位补水、集热温差循环、自动采暖热交换、防冻循环控制、采暖运行控制、提供生活用水等多项功能，且温度可调。本发明采用太阳能采暖系统与生物质采暖锅炉相结合的方案，并利用最新型的控制系统使两者达到完美的结合，具有节能、环保、投资小、可操作性高等优点，可广泛应用于冬季对采暖有要求的地区，且生物质燃料充足的地区。

Description

一种生物质采暖锅炉系统

技术领域

本发明涉及一种锅炉系统，特别是一种生物质采暖锅炉系统，属于锅炉采暖技术领域。

背景技术

传统的采暖锅炉，具有以下缺陷：

1、传统锅炉能耗高。传统的采暖锅炉每天需要消耗大量的煤或燃气，随着能源的日益消耗，做为不可再生能源，煤和天然气等传统能源价格也在不断上升。

2、排放物的污染。锅炉所产生的废气主要成分为二氧化碳，一氧化碳，氮氧化物和一些硫化物，这些有害物早已对大气造成危害。而一些粉尘也是雾霾产生的主要原因。

3、传统锅炉会产生大量硫化物，为了减少硫化物的排放，国家强制要求企业安装脱硫装置，而在目前中国这项技术还是十分完善，这相应也会给企业带来很大的经济压力，对环境也会造成重大影响。

4、传统锅炉操作性难度大。传统锅炉多为高温高压，易燃易爆，且对操作人员的要求比较严格，在这方面企业也需要付出相当的投资成本。

综上所述，目前迫切需要有一种清洁环保的产品来替代传统的能源锅炉。

发明内容

本发明为了克服以上缺点，提出了一种生物质采暖锅炉系统，其有效的解决了单纯依靠生物质采暖锅炉能耗高，以及减少传统生物质采暖锅炉对大气中碳氧化物排放的技术问题。

本发明的技术方案如下：

一种生物质采暖锅炉系统，包括生物质锅炉、水箱、暖气片、集热器、电磁阀以及管路，所述水箱包括水箱箱体以及其上的水箱盖，所述水箱盖上设置有第一进水口，所述水箱箱体底部分别设置有第一出水口、第二出水口、第三出水口以及第四出水口，所述水箱箱体上部设置有第二进水口以及第三进水口，水箱内设置有连接第三进水口以及第三出水口的水箱盘管；所述生物质锅炉上设置有第四进水口、第五进水口以及第五出水口；所述管路包括第一管路、第二管路、第三管路、第四管路、第五管路、第六管路、第七管路、第八管路、第九管路；电磁阀包括第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀；所述第四出水口和第四进水口之间通过第一管路依次连接设置有第五电磁阀以及采暖补水泵，集热器顶部出水口与第一进水口之间连接有第五管路，生物质锅炉第五出水口与暖气片进水口之间通过第三管路依次连接设置有采暖供热泵以及隔膜式启闭阀，水箱上的第三进水口与暖气片出水口之间连接有第九管路，第三进水口外侧的第九管路上设置有第三电磁阀，第五进水口与隔膜式启闭阀之间连接有第四管路，第三出水口与第四管路之间连接有第二管路，第三电磁阀与暖气片出水口之间的第九管路以及第二管路之间连接有一具有第四电磁阀的短管路，第一出水口与第二进水口之间连接有第六管路，第六管路上依次连接设置有自动增压泵、用水设备以及第一电磁阀，第二出水口与集热器底部进水口之间连接有第七管路，第七管路上设置有一集热器循环泵，集热器循环泵与集热器底部进水口之间的第七管路上还连接有一第八管路用于补水。

进一步地，所述生物质采暖锅炉系统还包括一PLC智能控制器，所述PLC智能控制器与集热器循环泵、自动增压泵、采暖补水泵、采暖供热泵之间分别连接有动力线组。

进一步地，所述集热器进水口处的第七管路上、集热器出水口处的第五管路上、水箱内、第六管路上、生物质锅炉内以及暖气片所在的室内分别设置有温度传感器，分别用于测量集热循环管道温度、集热器出口温度、水箱温度、系统管路水温、锅炉内水温度以及室内温度；所述水箱以及生物质锅炉内分别设置有液位传感器，用于测量水箱内水位以及锅炉内水位。

进一步地，所述第八管路上还设置有硅磷晶以及第二电磁阀。

进一步地，所有温度传感器、电磁阀、液位传感器均通过信号组线与PLC智能控制器连接。

进一步地，所述生物质采暖锅炉系统可实现如下功能或采用如下工作方式：

(1)定水位补水：当水箱用水量到达设定水位的第一百分比值时，PLC智能控制器自动开启第二电磁阀进行补水；当水箱补水达到设定水位的第二百分比值时，PLC智能控制器关闭第二电磁阀，停止补水；其中，第二百分比值大于第一百分比值；

(2)集热温差循环：当集热器出口温度与水箱温度之间的温差大于等于第一设定温度时，集热器循环泵启动，将集热器中热水送进水箱中，当两者温差小于等于第二设定温度时，集热器循环泵停止运行；其中，第一设定温度大于第二设定温度；

(3)自动采暖热交换：

(3.1)当水箱内的水箱温度大于等于第三设定温度时，采用由第九管路、第二管路、第三管路、第四管路以及暖气片构成的采暖管路连接水箱盘管，用于与水箱内热水自动进行热量交换，此时第三电磁阀、采暖供热泵、隔膜式启闭阀打开，第四电磁阀关闭，此时生物质锅炉处于停止状态；当室内温度大于等于第四设定温度后，自动停止采暖供热泵、第三电磁阀；其中，第三设定温度大于第四设定温度；

(3.2)当遇到阴冷、雨、雪恶劣天气时，水箱温度低于第五设定温度时，自动开启生物质锅炉加热系统，对采暖管路进行加热，此时第三电磁阀关闭、第四电磁阀及采暖供热泵打开，当室内温度升高到高于第五设定温度要求时，可自动停止生物质锅炉加热系统；

(4)防冻循环控制：冬季当集热循环管道温度小于等于第六设定温度时，自动开启集热循环泵，当集热循环管道温度大于等于第七设定温度时，系统控制停止集热循环泵；其中，第七设定温度大于第六设定温度；

(5)采暖运行初期，开启采暖补水泵及第五电磁阀，将水箱中的水补入生物质锅炉中，如果锅炉内水温度达到第八设定温度时，自动开启采暖供热泵，对采暖管路充水并对室内升温加热；当室内采暖管路充满热水，且锅炉内水位达到设定值时，停止采暖补水泵及第五电磁阀；

(6)提供春、夏、秋三季生活热水，系统设置有自动增压泵，当第六管路感应到水压变化时或系统管路水温降低到第九设定温度时，自动开启自动增压泵及第一电磁阀；当第六管路中水压没有变化及系统管路水温与水箱中的水箱温度温差在第十设定温度以内时，停止自动增压泵及第一电磁阀。

进一步地，所述第一、第二百分比值以及第一至第十设定温度均可调。

进一步地，所述第一、第二百分比值以及第一至第十设定温度分别为50％、80％、5℃、2℃、40℃、18℃、5℃、5℃、10℃、21℃、21℃、3℃。

其中，所述用水设备包括淋浴器，且所述PLC智能控制器上设置有可视界面。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：

本发明采用太阳能采暖系统与生物质采暖锅炉相结合的方案，并利用最新型的控制系统使两者达到完美的结合。当阳光充足时，系统不需要采暖锅炉启动，而当遇到阴雨雪等恶劣天气时，生物质采暖锅炉可以作为太阳能采暖系统的辅助加热系统。

本系统具有以下特点：

1、节能。在阳光充足的时候，可以充分利用太阳能的源源不断的清洁资源，产生热量。

2、环保。生物质燃料的使用，减少了对大气中有害物质，特别是硫化物的排放，新型的采暖锅炉燃烧充分，且不需要不间断的运行，只需要在恶劣天气充当太阳能的辅助加热能源进行使用。

3、投资小，使用周期长，经济实惠。本系统可以减少每天高额的能源消耗。

4、可操作性高。本系统采用先进的自动化PLC智能控制系统，可生成智能化的监控可视界面，减少了对操作人员的技术要求，节省人工投资成本，维修方面快捷。

本发明克服了传统锅炉需要人为操作的缺点，弥补了太阳能在阴雨雪恶劣天气下，保证用户正常供暖的问题。解决了单纯依靠生物质采暖锅炉能耗高，以及减少传统生物质采暖锅炉对大气中碳氧化物排放的技术问题。

由于采用了先进的PLC全智能化控制系统，采用模拟开关，A/D转换模块，主控制器，直流驱动电路，交流驱动电路，控制按钮，液晶显示模块，时间读取模块，采用通信接口，可实现在主机上显示，可能实时的监控整个系统的运行情况。

本发明可广泛应用于冬季对采暖有要求的地区，且生物质燃料充足的地区。

附图说明

图1为本发明生物质采暖锅炉系统管路连接图；

图2为本发明生物质采暖锅炉系统控制线路连接图；

图中，1-生物质锅炉，2-水箱，3-集热器，4-淋浴器，5-PLC智能控制器，6-动力线组，9-隔膜式启闭阀，10-暖气片，i1-第一进水口，i2-第二进水口，i3-第三进水口，i4-第四进水口，i5-第五进水口，o1-第一出水口，o2-第二出水口，o3-第三出水口，o4-第四出水口，o5-第五出水口，p1-集热器循环泵，p2-自动增压泵，p3-采暖补水泵，p4-采暖供热泵，S1-第一电磁阀，S2-第二电磁阀，S3-第三电磁阀，S4-第四电磁阀，S5-第五电磁阀，G1-第一管路，G2-第二管路，G3-第三管路，G4-第四管路，G5-第五管路，G6-第六管路，G7-第七管路，G8-第八管路，G9-第九管路，T1-集热循环管道温度，T2-集热器出口温度，T3-水箱温度，T4-系统管路水温，T5-锅炉内水温度，T6-室内温度，L1-水箱内水位，L2-锅炉内水位。

具体实施方式

本发明的一种生物质采暖锅炉系统，其具体实施方式参见图1至图2，包括生物质锅炉1、水箱2、暖气片10、集热器3、电磁阀以及管路，水箱2包括水箱箱体以及其上的水箱盖，水箱盖上设置有第一进水口i1，水箱箱体底部分别设置有第一出水口o1、第二出水口o2、第三出水口o3以及第四出水口o4，水箱箱体上部设置有第二进水口i2以及第三进水口i3，水箱2内设置有连接第三进水口i3以及第三出水口o3的水箱盘管；生物质锅炉1上设置有第四进水口i4、第五进水口i5以及第五出水口o5；管路包括第一管路G1、第二管路G2、第三管路G3、第四管路G4、第五管路G5、第六管路G6、第七管路G7、第八管路G8、第九管路G9(如图1所示)；电磁阀包括第一电磁阀S1、第二电磁阀S2、第三电磁阀S3、第四电磁阀S4、第五电磁阀S5；第四出水口o4和第四进水口i4之间通过第一管路G1依次连接设置有第五电磁阀S5以及采暖补水泵p3，集热器3顶部出水口与第一进水口i1之间连接有第五管路G5，生物质锅炉1第五出水口o5与暖气片10进水口之间通过第三管路G3依次连接设置有采暖供热泵p4以及隔膜式启闭阀9，水箱2上的第三进水口i3与暖气片10出水口之间连接有第九管路G9，第三进水口i3外侧的第九管路G9上设置有第三电磁阀S3，第五进水口i5与隔膜式启闭阀9之间连接有第四管路G4，第三出水口o3与第四管路G4之间连接有第二管路G2，第三电磁阀S3与暖气片10出水口之间的第九管路G9以及第二管路G2之间连接有一具有第四电磁阀S4的短管路，第一出水口o1与第二进水口i2之间连接有第六管路G6，第六管路G6上依次连接设置有自动增压泵p2、用水设备以及第一电磁阀S1，第二出水口o2与集热器3底部进水口之间连接有第七管路G7，第七管路G7上设置有一集热器循环泵p1，集热器循环泵p1与集热器3底部进水口之间的第七管路G7上还连接有一第八管路G8用于补水，第八管路G8上设置有硅磷晶8以及第二电磁阀S2。本发明的生物质采暖锅炉系统还包括一PLC智能控制器5，PLC智能控制器5上设置有可视界面。PLC智能控制器5与集热器循环泵p1、自动增压泵P2、采暖补水泵p3、采暖供热泵P4之间分别连接有动力线组6(如图2所示)。同时，集热器3进水口处的第七管路G7上、集热器3出水口处的第五管路G5上、水箱2内、第六管路G6上、生物质锅炉1内以及暖气片10所在的室内分别设置有温度传感器，分别用于测量集热循环管道温度T1、集热器出口温度T2、水箱温度T3、系统管路水温T4、锅炉内水温度T5以及室内温度T6。而水箱2以及生物质锅炉1内分别设置有液位传感器，用于测量水箱内水位L1以及锅炉内水位L2。所有温度传感器、电磁阀、液位传感器均通过信号组线与PLC智能控制器5连接(如图2所示)。

本发明的生物质采暖锅炉系统可实现如下功能或采用如下工作方式：

(1)定水位补水：当水箱2用水量到达设定水位的50％(可调节)时，PLC智能控制器5自动开启第二电磁阀S2进行补水；当水箱2补水达到设定水位的80％(可调节)时，PLC智能控制器5关闭第二电磁阀S2，停止补水。

(2)集热温差循环：当集热器出口温度T2与水箱温度T3之间的温差大于等于5℃(可调节)时，集热器循环泵p1启动，将集热器3中热水送进水箱2中，当两者温差小于等于2℃(可调节)时，集热器循环泵p1停止运行。

(3)自动采暖热交换：

(3.1)当水箱2内的水箱温度T3大于等于40℃(可调节)时，采用由第九管路G9、第二管路G2、第三管路G3、第四管路G4以及暖气片10构成的采暖管路连接水箱盘管，用于与水箱2内热水自动进行热量交换，此时第三电磁阀S3、采暖供热泵P4、隔膜式启闭阀9打开，第四电磁阀S4关闭，此时生物质锅炉1处于停止状态；当室内温度T6大于等于18℃(可调节)后，自动停止采暖供热泵P4、第三电磁阀S3。

(3.2)当遇到阴冷、雨、雪恶劣天气时，水箱温度T3低于5℃(可调节)时，自动开启生物质锅炉1加热系统，对采暖管路进行加热，此时第三电磁阀S3关闭、第四电磁阀S4及采暖供热泵P4打开，当室内温度T6升高到高于5℃(可调节)要求时，可自动停止生物质锅炉1加热系统。

(4)防冻循环控制：冬季当集热循环管道温度T1小于等于5℃(可调节)时，自动开启集热循环泵p1，当集热循环管道温度T1大于等于10℃(可调节)时，系统控制停止集热循环泵p1。

(5)采暖运行初期，开启采暖补水泵p3及第五电磁阀S5，将水箱2中的水补入生物质锅炉1中，如果锅炉内水温度T5达到21℃(可调节)时，自动开启采暖供热泵p4，对采暖管路充水并对室内升温加热；当室内采暖管路充满热水，且锅炉内水位L2达到设定值时，停止采暖补水泵p3及第五电磁阀S5；

(6)提供春、夏、秋三季生活热水，供淋浴器4或其它使用，系统设置有自动增压泵p2，当第六管路G6感应到水压变化时(如有用热水需要时)或系统管路水温T4降低到21℃(可调节)时，自动开启自动增压泵p2及第一电磁阀S1；当第六管路G6中水压没有变化及系统管路水温T4与水箱2中的水箱温度T3温差在3℃(可调节)以内时，停止自动增压泵p2及第一电磁阀S1。

以上是本发明的一典型实施例，本发明的实施不限于此。

Claims (7)

1.一种生物质采暖锅炉系统，包括生物质锅炉(1)、水箱(2)、暖气片(10)、集热器(3)、电磁阀以及管路，所述水箱(2)包括水箱箱体以及其上的水箱盖，其特征在于:所述水箱盖上设置有第一进水口(i1)，所述水箱箱体底部分别设置有第一出水口(o1)、第二出水口(o2)、第三出水口(o3)以及第四出水口(o4)，所述水箱箱体上部设置有第二进水口(i2)以及第三进水口(i3)，水箱(2)内设置有连接第三进水口(i3)以及第三出水口(o3)的水箱盘管;所述生物质锅炉(1)上设置有第四进水口(i4)、第五进水口(i5)以及第五出水口(o5);所述管路包括第一管路(G1)、第二管路(G2)、第三管路(G3)、第四管路(G4)、第五管路(G5)、第六管路(G6)、第七管路(G7)、第八管路(G8)、第九管路(G9);电磁阀包括第一电磁阀(S1)、第二电磁阀(S2)、第三电磁阀(S3)、第四电磁阀(S4)、第五电磁阀(S5);所述第四出水口(o4)和第四进水口(i4)之间通过第一管路(G1)依次连接设置有第五电磁阀(S5)以及采暖补水泵(p3)，集热器(3)顶部出水口与第一进水口(i1)之间连接有第五管路(G5)，生物质锅炉(1)第五出水口(o5)与暖气片(10)进水口之间通过第三管路(G3)依次连接设置有采暖供热泵(p4)以及隔膜式启闭阀(9)，水箱(2)上的第三进水口(i3)与暖气片(10)出水口之间连接有第九管路(G9)，第三进水口(i3)外侧的第九管路(G9)上设置有第三电磁阀(S3)，第五进水口(i5)与隔膜式启闭阀(9)之间连接有第四管路(G4)，第三出水口(o3)与第四管路(G4)之间连接有第二管路(G2)，第三电磁阀(S3)与暖气片(10)出水口之间的第九管路(G9)以及第二管路(G2)之间连接有一具有第四电磁阀(S4)的短管路，第一出水口(o1)与第二进水口(i2)之间连接有第六管路(G6)，第六管路(G6)上依次连接设置有自动增压泵(p2)、用水设备以及第一电磁阀(S1)，第二出水口(o2)与集热器(3)底部进水口之间连接有第七管路(G7)，第七管路(G7)上设置有一集热器循环泵(pi) ,集热器循环泵(p1)与集热器(3)底部进水口之间的第七管路(G7)上还连接有一第八管路(G8)用于补水；所述生物质采暖锅炉系统还包括一PLC智能控制器(5)，所述PLC智能控制器(5)与集热器循环泵(p1)、自动增压泵(P2)、采暖补水泵(p3)、采暖供热泵(P4)之间分别连接有动力线组(6)；第一电磁阀(S1)、第二电磁阀(S2)、第三电磁阀(S3)、第四电磁阀(S4)、第五电磁阀(S5)均与PLC智能控制器连接；

所述生物质采暖锅炉系统可实现如下功能或采用如下工作方式:

(1)定水位补水:当水箱(2)用水量到达设定水位的第一百分比值时，PLC智能控制器(5)自动开启第二电磁阀(S2)进行补水;当水箱(2)补水达到设定水位的第二百分比值时，PLC智能控制器(5)关闭第二电磁阀(S2)，停止补水;其中，第二百分比值大于第一百分比值;

(2)集热温差循环:当集热器出口温度(T2)与水箱温度(T3)之间的温差大于等于第一设定温度时，集热器循环泵(p1)启动，将集热器(3)中热水送进水箱(2)中，当两者温差小于等于第二设定温度时，集热器循环泵(p1)停止运行;其中，第一设定温度大于第二设定温度;

(3)自动采暖热交换:

(3.1)当水箱(2)内的水箱温度(T3)大于等于第三设定温度时，采用由第九管路(G9)、第二管路(G2)、第三管路(G3)、第四管路(G4)以及暖气片(10)构成的采暖管路连接水箱盘管，用于与水箱(2)内热水自动进行热量交换，此时第三电磁阀(S3)、采暖供热泵(P4) ,隔膜式启闭阀(9)打开，第四电磁阀(S4)关闭，此时生物质锅炉(1)处于停止状态;当室内温度(T6)大于等于第四设定温度后，自动停止采暖供热泵(P4)、第三电磁阀(S3);其中，第三设定温度大于第四设定温度;

(3.2)当遇到阴冷、雨、雪恶劣天气时，水箱温度(T3)低于第五设定温度时，自动开启生物质锅炉(1)加热系统，对采暖管路进行加热，此时第三电磁阀(S3)关闭、第四电磁阀(S4)及采暖供热泵(P4)打开，当室内温度(T6)升高到高于第五设定温度要求时，可自动停止生物质锅炉(1)加热系统;

(4)防冻循环控制:冬季当集热循环管道温度(T1)小于等于第六设定温度时，白动开启集热循环泵( p1)，当集热循环管道温度(T1)大于等于第七设定温度时，系统控制停止集热循环泵(p1);其中，第七设定温度大于第六设定温度;

(5)采暖运行初期，开启采暖补水泵(p3)及第五电磁阀(S5)，将水箱(2)中的水补入生物质锅炉(1)中，如果锅炉内水温度(T5)达到第八设定温度时，自动开启采暖供热泵(p4)，对采暖管路充水并对室内升温加热;当室内采暖管路充满热水，且锅炉内水位(L2)达到设定值时，停止采暖补水泵(p3)及第五电磁阀(S5);

(6)提供春、夏、秋三季生活热水，系统设置有自动增压泵(p2)，当第六管路(G6)感应到水压变化时或系统管路水温(T4)降低到第九设定温度时，自动开启自动增压泵(p2)及第一电磁阀(S1);当第六管路(G6)中水压没有变化及系统管路水温(T4)与水箱(2)中的水箱温度(T3)温差在第十设定温度以内时，停止自动增压泵(p2)及第一电磁阀(S1) 。

2.根据权利要求1所述的生物质采暖锅炉系统，其特征在于:所述集热器(3)进水口处的第七管路(G7)上、集热器(3)出水口处的第五管路(G5)上、水箱(2)内、第六管路(G6)上、生物质锅炉(1)内以及暖气片(10)所在的室内分别设置有温度传感器，分别用于测量集热循环管道温度(T1)、集热器出口温度(T2)、水箱温度(T3)、系统管路水温(T4) ,锅炉内水温度(T5)以及室内温度(T6);所述水箱(2)以及生物质锅炉(1)内分别设置有液位传感器，用于测量水箱内水位(L1)以及锅炉内水位(L2) 。

3.根据权利要求2所述的生物质采暖锅炉系统，其特征在于:所述第八管路(G8)上还设置有硅磷晶(8)以及第二电磁阀(S2)。

4.根据权利要求3所述的生物质采暖锅炉系统，其特征在于:所有温度传感器、电磁阀、液位传感器均通过信号组线与PLC智能控制器(5)连接。

5.根据权利要求4所述的生物质采暖锅炉系统，其特征在于:所述第一、第二百分比值以及第一至第十设定温度均可调。

6.根据权利要求5所述的生物质采暖锅炉系统，其特征在于:所述第一、第二百分比值以及第一至第十设定温度分别为50%、80%、50℃、2℃、40℃、18℃、5℃、5℃、10℃、21℃、21℃、3℃。

7.根据权利要求1所述的生物质采暖锅炉系统，其特征在于:所述用水设备包括淋浴器(4)，且所述PLC智能控制器(5)上设置有可视界面。