CN106403000A - 农村小型多功能生物质能热气联产供暖装置 - Google Patents

农村小型多功能生物质能热气联产供暖装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种农村小型多功能生物质能热气联产供暖装置，包括气化炉、燃气脱水装置、第一热水收集箱、燃气脱焦装置、第二热水收集箱、厨房用热水装置、沐浴用热水装置和若干水暖装置；燃气脱水装置为中空的箱式结构，燃气脱水装置的底部与第一热水收集箱的顶部相连通；第一热水收集箱的底部连接有厨卫热水出水管，所述厨房用热水装置和沐浴用热水装置并联后与厨卫热水出水管相连接，厨卫热水出水管上设有第一过滤装置；燃气脱焦装置为中空的箱式结构。本发明结构简单，安装时无须在房屋基础下挖较深，施工方便。本发明能够利用在农村广泛存在、成本低廉的生物质燃料，同时产出洁净燃气以及热水，从而实现热气联产。

Description

农村小型多功能生物质能热气联产供暖装置
技术领域
本发明涉及一种应用于农村住宅的一种多功能生物质能末端供暖装置，特别是用于满足不同水质要求的多功能供暖装置。
背景技术
目前，农村住宅公知的采暖方式有三种。其一是传统的火墙、火炕采暖，其二是新型燃池，其三是利用煤作为燃料的土暖气。
农村住宅传统的火墙、火炕采暖通常与灶台相连，为灶炕一体或灶墙（内烟道）一体的方式，是空气辐射加热室内局部空间的一种方式，主要以薪柴燃烧提供热源，热源燃烧效率低、室内受热不均匀，室内热舒适性较差。
近年来出现的新型燃池，利用薪柴阴燃的方式获取持续、稳定的热能，采暖性能较好、室内热舒适性较好。但燃池一般需在基础下挖1.5米—2米，施工难度大，燃池内灰烬掏挖比较复杂，不利于大量既有农村住宅的改造。
农村住宅的土暖气一般是以高效煤炉作为产能单位，以煤作为燃料加热热水在室内循环的水暖方式，施工难度较小。其设备主要由高效燃烧炉、水箱、铸铁暖气片和其间联系的pvc热水管道组成。土暖气虽然实现了农村住宅供暖，但能源复用效率较低，功能较为单一（主要满足供暖需求），同时煤球燃烧产生大量的二氧化碳， 污染了大气环境。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用生物质作为燃料的农村小型多功能生物质能热气联产供暖装置，能源利用效率高，能够综合性地解决农户的用热需求和用气需求，同时对大气污染少。
为实现上述目的，本发明的农村小型多功能生物质能热气联产供暖装置包括气化炉、燃气脱水装置、第一热水收集箱、燃气脱焦装置、第二热水收集箱、厨房用热水装置、沐浴用热水装置和若干水暖装置；
气化炉由上至下依次包括进料口、干燥区、热解气化区、氧化区、还原区和灰室，灰室连接有出灰口，氧化区连接有进气口，还原区连接有气化炉出气管，气化炉出气管连接有引风机，引风机的出风管连接所述干燥区，干燥区连接有第一燃气输送管，第一燃气输送管连接所述燃气脱水装置；
燃气脱水装置为中空的箱式结构，燃气脱水装置的顶部连接有系统进水管，系统进水管连接外置的水源；系统进水管上设有进水阀；
燃气脱水装置的底部设有气水分离箱，燃气脱水装置内相对两侧壁处设有至少两道竖向设置的侧部喷淋管，各侧部喷淋管的顶部相互连接设有顶部喷淋管，系统进水管伸入燃气脱水装置并与顶部喷淋管相连接；
顶部喷淋管、各侧部喷淋管所围成的空间内设有若干竖向设置的燃气脱水管，各燃气脱水管上分别设有扩径箱，扩径箱的内径大于燃气脱水管的直径；各燃气脱水管的顶部均与所述第一燃气输送管相连接；各燃气脱水管的底部均与所述气水分离箱的顶部相连接；
顶部喷淋管的底部均匀间隔设有若干喷水方向朝向下方燃气脱水管的喷嘴，侧部喷淋管上均匀间隔设有若干喷水方向朝向燃气脱水管的喷嘴；
燃气脱水装置的底部与第一热水收集箱的顶部相连通；气水分离箱的底部通过脱水连通管与第一热水收集箱相连接，气水分离箱的顶部连接有脱水出气管，脱水出气管伸出燃气脱水装置；
第一热水收集箱的底部连接有厨卫热水出水管，所述厨房用热水装置和沐浴用热水装置并联后与厨卫热水出水管相连接，厨卫热水出水管上设有第一过滤装置；
燃气脱焦装置为中空的箱式结构，燃气脱焦装置的底部与第二热水收集箱的顶部相连通；燃气脱焦装置内设有燃气脱焦室，脱水出气管伸入燃气脱焦装置并与燃气脱焦室相连接；
燃气脱焦室两侧的燃气脱焦装置内分别设有脱焦喷淋管，脱焦喷淋管上均匀间隔设有若干喷水方向朝向燃气脱焦室的喷嘴；各脱焦喷淋管的底端均与一脱焦连通管相连接，脱焦连通管侧向伸出燃气脱焦装置且其底端连接第二热水收集箱；脱焦连通管上设有循环泵，第二热水收集箱的底部连接有供暖出水管，各水暖装置的进水口并联后与供暖出水管相连接，各水暖装置的出水口均与一供暖回水管相连接，供暖回水管连接所述第二热水收集箱；燃气脱焦室的顶部连接有用于连接用气设备的清洁燃气供气管，燃气脱焦室的底部连接有用于焦油流出的焦油出口。
燃气脱水装置的底部与第一热水收集箱的顶部之间设有用于过滤水中杂质的第一水质过滤器；
燃气脱焦装置的底部与第二热水收集箱的顶部之间设有用于过滤水中杂质的第二水质过滤器。
厨房用热水装置连接有厨房热水回收管，
沐浴用热水装置连接有沐浴热水回收管，厨房热水回收管和沐浴热水回收管均与废热回收管相连接，废热回收管上设有第三过滤装置；第三过滤装置的顶部连接有由透明玻璃管制成的水位观察管，水位观察管的顶部连接有用于排空管路内气体的放散阀，放散阀高于地面2－3米；废热回收管与供暖回水管相连接。
所述第一和第二水质过滤器结构相同，均包括由活性炭制成的圆盘形滤芯；供暖出水管设有第二过滤装置；
脱焦连通管上设有第四过滤装置，所述第一过滤装置、第二过滤装置、第三过滤装置和第四过滤装置结构相同，均包括过滤筒体，过滤筒体内串联设有上段滤芯和下段滤芯，上段滤芯由多孔材料制成，下段滤芯由活性炭制成；
上段滤芯和下段滤芯均与过滤筒体相适配，过滤筒体的顶部和底部均通过法兰结构连接在管路上。
以水的流动方向为前向，第三过滤装置后方的废热回收管连接有排水管，排水管上设有排放阀。
气化炉的灰室连接有尾气排放管，尾气排放管上设有尾气排放装置。
本发明具有如下的优点：
本发明结构简单，安装时无须在房屋基础下挖较深，施工方便。本发明能够利用在农村广泛存在、成本低廉的生物质燃料，同时产出洁净燃气以及热水，从而实现热气联产，解决农户家庭燃烧需求以及厨房、卫生间的热水需求，并在冬季满足房屋供暖需求，使用十分方便，并且最大程度地避免了环境污染。
本发明通过高温燃气与水（如自来水或者循环水）的热交换，既实现了燃气的脱水和脱焦，又生产了热水，一举两得，热效率远高于现有技术中的产气结构或产热水结构。
具体地说，利用现有成熟的气化炉装置产生的高温燃气并非清洁能源，直接供给燃烧装置（如燃气灶）则会产生较大的空气污染。通过脱水装置和脱焦装置，对燃气实现脱水和脱焦，使燃气变为清洁能源。在脱水和脱焦的过程中，吸收了燃气中的热量的水变为热水，供给厨房用热水以及卫生间淋浴用热水，同时供给各房间内布置的暖气片。
沐浴热水回收管和厨房热水回收管能够对使用过的热水予以回收，并在过滤、重新加热后再次用于暖气片，实现废热再利用。
通过拆卸法兰结构，可以将过滤筒体取出，进而将上段滤芯和下段滤芯取出并进行清洗，以便在长期使用后，能够通过清洗滤芯而恢复过滤能力。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是燃气脱水装置、燃气脱焦装置以及第一和第二热水收集箱的工作原理图；
图3是燃气脱水装置和燃气脱焦装置的工作原理图；
图4是第三和第四过滤装置的结构示意图；
图5是本发明供给水暖装置的系统布置示意图；
图6是本发明供给沐浴用热水装置的系统布置示意图。
具体实施方式
各视图中箭头所示方向为该处流体（气或水）的流动方向。
如图1至图6所示，本发明的农村小型多功能生物质能热气联产供暖装置包括气化炉54、燃气脱水装置1、第一热水收集箱2、燃气脱焦装置3、第二热水收集箱4、厨房用热水装置5（如热水龙头及相应的厨房下水管）、沐浴用热水装置6（如花洒喷头及其连接软管，还可以包括用于回收沐浴用水的地漏及相应的下水管）和若干水暖装置7（如水暖气片）；
气化炉54由上至下依次包括进料口8、干燥区9、热解气化区10、氧化区11、还原区12和灰室13，灰室13连接有出灰口14，氧化区11连接有进气口15，还原区12连接有气化炉出气管16，气化炉出气管16连接有引风机17，引风机17的出风管连接所述干燥区9，干燥区9连接有第一燃气输送管18，第一燃气输送管18连接所述燃气脱水装置1；
燃气脱水装置1为中空的箱式结构，燃气脱水装置1的顶部连接有系统进水管19，系统进水管19连接外置的水源（可以是自来水或者由潜水泵送上来的地下水，图未示外置水源）；系统进水管19上设有进水阀20；
燃气脱水装置1的底部设有气水分离箱21，燃气脱水装置1内相对两侧壁处设有至少两道竖向设置的侧部喷淋管22，各侧部喷淋管22的顶部相互连接设有顶部喷淋管23，系统进水管19伸入燃气脱水装置1并与顶部喷淋管23相连接；
顶部喷淋管23、各侧部喷淋管22所围成的空间内设有若干竖向设置的燃气脱水管24，各燃气脱水管24上分别设有扩径箱25，扩径箱25的内径大于燃气脱水管24的直径，从而对燃气起到降压降速的作用，有利于高温燃气与喷淋水进行充分的热交换并降温；各燃气脱水管24的顶部均与所述第一燃气输送管18相连接；各燃气脱水管24的底部均与所述气水分离箱21的顶部相连接；
顶部喷淋管23的底部均匀间隔设有若干喷水方向朝向下方燃气脱水管24的喷嘴26，侧部喷淋管22上均匀间隔设有若干喷水方向朝向燃气脱水管24的喷嘴26；
燃气脱水装置1的底部与第一热水收集箱2的顶部相连通；气水分离箱21的底部通过脱水连通管27与第一热水收集箱2相连接，气水分离箱21的顶部连接有脱水出气管28，脱水出气管28伸出燃气脱水装置1；
第一热水收集箱2的底部连接有厨卫热水出水管29，所述厨房用热水装置5和沐浴用热水装置6并联后与厨卫热水出水管29相连接；厨卫热水出水管29上设有第一过滤装置30。
燃气脱焦装置3为中空的箱式结构，燃气脱焦装置3的底部与第二热水收集箱4的顶部相连通；燃气脱焦装置3内设有燃气脱焦室31，脱水出气管28伸入燃气脱焦装置3并与燃气脱焦室31相连接；
燃气脱焦室31两侧的燃气脱焦装置3内分别设有脱焦喷淋管32，脱焦喷淋管32上均匀间隔设有若干喷水方向朝向燃气脱焦室31的喷嘴26；各脱焦喷淋管32的底端均与一脱焦连通管33相连接，脱焦连通管33侧向伸出燃气脱焦装置3且其底端连接第二热水收集箱4；脱焦连通管33上设有循环泵34，第二热水收集箱4的底部连接有供暖出水管35，各水暖装置7的进水口并联后与供暖出水管35相连接，各水暖装置7的出水口均与一供暖回水管36相连接，供暖回水管36连接所述第二热水收集箱4。燃气脱焦室31的顶部连接有用于连接用气设备（如燃气灶）的清洁燃气供气管37。燃气脱焦室31的底部连接有用于焦油流出的焦油出口53。
气化炉为现有常规技术，其具体结构、工作过程和工作原理不再详述。
燃气脱水装置1的底部与第一热水收集箱2的顶部之间设有用于过滤水中杂质的第一水质过滤器38；燃气脱水装置1中喷淋的水被加热并通过第一水质过滤器38进入第一热水收集箱2。
燃气脱焦装置3的底部与第二热水收集箱4的顶部之间设有用于过滤水中杂质的第二水质过滤器39。燃气脱焦装置3中喷淋的水被加热并通过第二水质过滤器39进入第二热水收集箱4。
厨房用热水装置5连接有厨房热水回收管40，如在采用热水龙头作为厨房用热水装置5时，热水龙头下方的下水管连接厨房热水回收管40。
沐浴用热水装置6连接有沐浴热水回收管41，如在采用花洒喷头及其连接软管作为沐浴用热水装置6时，连接软管连接厨卫热水出水管29，同时卫生间地漏下方的下水管连接沐浴热水回收管41。厨房热水回收管40和沐浴热水回收管41均与废热回收管42相连接，废热回收管42上设有第三过滤装置43；第三过滤装置43的顶部连接有由透明玻璃管制成的水位观察管44，水位观察管44的顶部连接有用于排空管路内气体的放散阀45，放散阀45高于地面2－3米，从而使废热回收管42内的水不会由放散阀45处溢流出去造成水污染；废热回收管42与供暖回水管36相连接。
所述第一和第二水质过滤器38、39结构相同，均包括由活性炭制成的圆盘形滤芯；供暖出水管35设有第二过滤装置55。脱焦连通管33上设有第四过滤装置46，所述第一过滤装置30、第二过滤装置55、第三过滤装置43和第四过滤装置46结构相同，均包括过滤筒体47，过滤筒体47内串联设有上段滤芯48和下段滤芯49，上段滤芯48由多孔材料制成，下段滤芯49由活性炭制成；这样，水中的杂质大部分由上段滤芯48所阻挡，水中的细小杂质由下段滤芯49所阻挡，并且活性炭材料能够对水质同时起到净化和杀菌作用。
上段滤芯48和下段滤芯49均与过滤筒体47相适配，过滤筒体47的顶部和底部均通过法兰结构50连接在管路上。这样，通过拆卸法兰结构50，可以将过滤筒体47取出，进而将上段滤芯48和下段滤芯49取出并进行清洗，以便在长期使用后，能够通过清洗滤芯而恢复过滤能力。
以水的流动方向为前向，第三过滤装置43后方的废热回收管42连接有排水管51，排水管51上设有排放阀52。排水管51的末端连接地漏或者排水沟等排水设施，能够在系统中的水量过多时打开排放阀52，将多余的废水排放出去。
气化炉的灰室13连接有尾气排放管56，尾气排放管56上设有尾气排放装置57，从而进一步减少对环境的污染。尾气排放装置为常规技术，具体结构不再详述。
使用时，将生物质燃料由进料口8投入气化炉，生物质燃料在干燥区9得到干燥，在热解气化区10气化，在气化区进行氧化（空气由进气口15进入氧化区11），在还原区12还原，灰份进入灰室13，出灰口14用来将灰份清出气化炉。还原后的气体在引风机17的抽吸作用下经气化炉出气管16到达干燥区9，加热新进入气化炉的生物质燃料并使其得到干燥。高温燃气通过干燥区9后经第一燃气输送管18进入燃气脱水装置1，同时水源水（如自来水或者由潜水泵送上来的地下水）也通过系统进水管19进入燃气脱水装置1，进入顶部喷淋管23和侧部喷淋管22中。
燃气脱水装置1中，顶部喷淋管23和侧部喷淋管22中的水通过喷嘴26喷向燃气脱水管24，燃气流经燃气脱水管24时与水进行热交换。由于扩径箱25内径大于燃气脱水管24的直径，从而对燃气起到降压降速的作用，有利于高温燃气与喷淋水进行充分的热交换并降温。在气水热交换的过程中，高温燃气温度下降得到脱水，低温水则温度升高成为热水。热水向下通过第一水质过滤器38后进入第一热水收集箱2，同时燃气中脱出的水份也落入气水分离箱21底部并通过脱水连通管27进入第一热水收集箱2，第一热水收集箱2中的热水通过厨卫热水出水管29供给厨房用热水装置5和沐浴用热水装置6，提供家庭厨房用热水以及沐浴用热水。厨房用热水以及沐浴用热水在使用后，通过厨房热水回收管40和沐浴热水回收管41进行回收，回收后的水在通过第三过滤装置43时得到过滤。通过水位观察管44可以观察系统水位，水量过多时可以打开排放阀52将回收的废水排放出去。不需要排水时，回收的水通过废热回收管42回流入第二热水收集箱4，在循环泵34的作用下，第二热水收集箱4中的水向上进入燃气脱焦装置3，并通过脱焦喷淋管32及其喷嘴26喷至燃气脱焦室31外壁，与燃气进行热交换，使燃气在燃气脱焦室31内脱焦，脱焦后的燃气成为清洁燃气，并通过清洁燃气供气管37送出，供用气设备（如燃气灶）使用。喷淋至燃气脱焦室31外壁上的水吸收燃气中的热量，成为热水后落下，通过第二水质过滤器39后进入第二热水收集箱4，并通过供暖出水管35供给各水暖装置7（如暖气片）使用，为各房间供暖。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.农村小型多功能生物质能热气联产供暖装置，其特征在于：包括气化炉、燃气脱水装置、第一热水收集箱、燃气脱焦装置、第二热水收集箱、厨房用热水装置、沐浴用热水装置和若干水暖装置；
气化炉由上至下依次包括进料口、干燥区、热解气化区、氧化区、还原区和灰室，灰室连接有出灰口，氧化区连接有进气口，还原区连接有气化炉出气管，气化炉出气管连接有引风机，引风机的出风管连接所述干燥区，干燥区连接有第一燃气输送管，第一燃气输送管连接所述燃气脱水装置；
燃气脱水装置为中空的箱式结构，燃气脱水装置的顶部连接有系统进水管，系统进水管连接外置的水源；系统进水管上设有进水阀；
燃气脱水装置的底部设有气水分离箱，燃气脱水装置内相对两侧壁处设有至少两道竖向设置的侧部喷淋管，各侧部喷淋管的顶部相互连接设有顶部喷淋管，系统进水管伸入燃气脱水装置并与顶部喷淋管相连接；
顶部喷淋管、各侧部喷淋管所围成的空间内设有若干竖向设置的燃气脱水管，各燃气脱水管上分别设有扩径箱，扩径箱的内径大于燃气脱水管的直径；各燃气脱水管的顶部均与所述第一燃气输送管相连接；各燃气脱水管的底部均与所述气水分离箱的顶部相连接；
顶部喷淋管的底部均匀间隔设有若干喷水方向朝向下方燃气脱水管的喷嘴，侧部喷淋管上均匀间隔设有若干喷水方向朝向燃气脱水管的喷嘴；
燃气脱水装置的底部与第一热水收集箱的顶部相连通；气水分离箱的底部通过脱水连通管与第一热水收集箱相连接，气水分离箱的顶部连接有脱水出气管，脱水出气管伸出燃气脱水装置；
第一热水收集箱的底部连接有厨卫热水出水管，所述厨房用热水装置和沐浴用热水装置并联后与厨卫热水出水管相连接，厨卫热水出水管上设有第一过滤装置；
燃气脱焦装置为中空的箱式结构，燃气脱焦装置的底部与第二热水收集箱的顶部相连通；燃气脱焦装置内设有燃气脱焦室，脱水出气管伸入燃气脱焦装置并与燃气脱焦室相连接；
燃气脱焦室两侧的燃气脱焦装置内分别设有脱焦喷淋管，脱焦喷淋管上均匀间隔设有若干喷水方向朝向燃气脱焦室的喷嘴；各脱焦喷淋管的底端均与一脱焦连通管相连接，脱焦连通管侧向伸出燃气脱焦装置且其底端连接第二热水收集箱；脱焦连通管上设有循环泵，第二热水收集箱的底部连接有供暖出水管，各水暖装置的进水口并联后与供暖出水管相连接，各水暖装置的出水口均与一供暖回水管相连接，供暖回水管连接所述第二热水收集箱；燃气脱焦室的顶部连接有用于连接用气设备的清洁燃气供气管，燃气脱焦室的底部连接有用于焦油流出的焦油出口。
2.根据权利要求1所述的农村小型多功能生物质能热气联产供暖装置，其特征在于：
燃气脱水装置的底部与第一热水收集箱的顶部之间设有用于过滤水中杂质的第一水质过滤器；
燃气脱焦装置的底部与第二热水收集箱的顶部之间设有用于过滤水中杂质的第二水质过滤器。
3.根据权利要求2所述的农村小型多功能生物质能热气联产供暖装置，其特征在于：厨房用热水装置连接有厨房热水回收管，
沐浴用热水装置连接有沐浴热水回收管，厨房热水回收管和沐浴热水回收管均与废热回收管相连接，废热回收管上设有第三过滤装置；第三过滤装置的顶部连接有由透明玻璃管制成的水位观察管，水位观察管的顶部连接有用于排空管路内气体的放散阀，放散阀高于地面2－3米；废热回收管与供暖回水管相连接。
4.根据权利要求3所述的农村小型多功能生物质能热气联产供暖装置，其特征在于：
所述第一和第二水质过滤器结构相同，均包括由活性炭制成的圆盘形滤芯；供暖出水管设有第二过滤装置；
脱焦连通管上设有第四过滤装置，所述第一过滤装置、第二过滤装置、第三过滤装置和第四过滤装置结构相同，均包括过滤筒体，过滤筒体内串联设有上段滤芯和下段滤芯，上段滤芯由多孔材料制成，下段滤芯由活性炭制成；
上段滤芯和下段滤芯均与过滤筒体相适配，过滤筒体的顶部和底部均通过法兰结构连接在管路上。
5.根据权利要求1所述的农村小型多功能生物质能热气联产供暖装置，其特征在于：以水的流动方向为前向，第三过滤装置后方的废热回收管连接有排水管，排水管上设有排放阀。
6.根据权利要求1所述的农村小型多功能生物质能热气联产供暖装置，其特征在于：气化炉的灰室连接有尾气排放管，尾气排放管上设有尾气排放装置。
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