CN106871442A - 一种生物质燃料供热系统 - Google Patents

Abstract

一种生物质燃料供热系统，该供热系统包括由进水管和回水管连通的生物质炉、地暖盘管；生物质炉包括连通的第一燃烧室和第二燃烧室，第一燃烧室的底部设置有炉排，炉排下面分为燃烧区和燃尽区，燃烧区、燃尽区和第二燃烧室的顶部连接有空气出气管，第二燃烧室的顶部连接有烟气出气管，燃烧区、燃尽区和第二燃烧室的空气出气管共同连接空气进气管，空气进气管与烟气出气管形成气体热交换器。本发明具有节约能量、排放量低、无污染、易操作控制、自动化高的优点。

Description

一种生物质燃料供热系统

技术领域

本发明涉及一种生物质燃料供热系统，属于供暖设备技术领域。

背景技术

近年来，能源短缺已是一个世界问题，如何找到持久绿色的能源作为石油等有限能源的替代，是各国热烈讨论的共同话题。在我国，生物质原料不断产生，数量巨大，但是利用率很低，造成生物质原料的浪费，而且不当的处理造成了火灾、环境污染等问题。国家已经将秸秆气化作为国家能源战略的一个重要发展方向，人们对生物质原料的研究利用充满了期待。

目前，将生物质燃料用作取暖、炊事已经普遍。但是，以生物质燃料为原料的现有取暖设备在使用中存在一些问题，一是生物质气化燃烧过程不稳定，燃烧时会产生大量的烟或有害气体，污染环境；二是燃烧效率较低，浪费资源；三是燃烧过程中产生焦油的问题无法解决，时间久了会堵塞管网；四是炉子设计较为复杂，不利于推广。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供一种生物质燃料供热系统。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种生物质燃料供热系统，供热系统包括生物质炉、地暖盘管，所述生物质炉和地暖盘管之间由进水管和回水管连通，所述生物质炉包括连通的第一燃烧室和第二燃烧室，第一燃烧室的底部设置有炉排，炉排下面分为燃烧区和燃尽区，生物质燃料在燃烧区首先燃烧后，在燃尽区进一步燃烧，使得燃烧充分；所述燃烧区、燃尽区和第二燃烧室的顶部连接有空气出气管，所述第二燃烧室的顶部连接有烟气出气管，所述燃烧区、燃尽区和第二燃烧室的空气出气管共同连接空气进气管，所述空气进气管与烟气出气管形成气体热交换器，空气和高温烟气换热后，高温空气进入燃烧区、燃尽区和第二燃烧室，而低温烟气排出。

进一步的，所述生物质炉包括壳体、保温层、水套，所述保温层固定在壳体的内环壁上，所述保温层内环壁上固定有水套，所述第一燃烧室的顶面为圆弧形，所述第二燃烧室的侧壁为圆弧形，圆弧形的第一燃烧室顶面和第二燃烧室的侧壁，能增大辐射面积，增大水套的受热面积，而且折射反应产生的热聚集到燃烧部位。

进一步的，所述燃烧区和第二燃烧室的上部均设有自动点火装置。

进一步的，所述炉排倾斜设置在第一燃烧室的底部，炉排靠近第二燃烧室的一端低于靠近第一燃烧室的一端，倾斜的炉排能让生物质燃料向下铺展，也增大了铺料面积，即燃烧面积；炉排的两端装有弹簧，所述弹簧的底部固定在振动电机上，靠近第二燃烧室的弹簧长度大于靠近第一燃烧室的弹簧，当振动电机工作时，弹簧上下跳动，由于左侧弹簧伸缩高度大于右侧弹簧，使得炉排左侧上下振动幅度大于右侧，这样增加了炉排的倾斜度，使得燃烧后的炉渣被轻易排出；所述振动电机上装有定时控制器，从定时控制器设置振动电机的工作时间间隔，根据生物质的燃烧情况，从定时控制器设定振动电机的工作时间间隔，比如待生物质快燃烧完毕时，启动振动电机进行清灰，振动一定时间，清灰完成，新的生物质燃料加入，则关闭振动电机。

进一步的，在所述燃烧区、燃尽区和第二燃烧室的的空气出气管上安装有电磁阀，所述空气进气管上连接有交流变频风机，所述进水管和回水管内装有扰流片或扰流簧，减少水流同管道的摩擦、碰撞，降低噪音。

进一步的，在所述生物质炉和地暖盘管之间的进水管上装有储水箱，所述进水管和储水箱之间、回水管和地暖盘管之间均装有温度传感器和流量传感器，随时监控进水温度、进水流量、回水温度、回水流量。

进一步的，所述储水箱和回水管之间装有冷热水龙头，如洗脸池和淋浴器，所述冷热水龙头和回水管之间装有全自动四通阀，所述四通阀的四个进出口分别连通储水箱、储水箱出水管、回水管、自来水。

进一步的，所述进水管和回水管之间装有混水管，混水管上装有回水阀，用于控制储水箱和地暖盘管。

进一步的，所述地暖盘管和进水管之间装有分水器，所述分水器上装有温度控制器，通过温度控制器监控进入地暖盘管的温度；所述地暖盘管和回水管之间装有集水器。

进一步的，所述壳体上开有进料口，所述第二燃烧室设有出灰口，所述壳体侧面设有进水口、回水口，并装有水位计，所述壳体顶部装有安全阀。

本发明的有益效果是：(1)采用封闭式燃烧，燃烧区外全部覆盖有水套，只有极少的能量散失；(2)第一燃烧室和第二燃烧室的圆弧形设计，能聚集热量到燃烧区域，使得燃烧温度高，生物质燃料裂解充分，且增大水套受热面积；(3)三次送风、三次燃烧，生物质燃料首先在燃烧区燃烧，并产生裂解气，然后在燃尽区燃尽，焦油等裂解气在第二燃烧室彻底燃烧，只有极低的排放，既避免了排放高温烟气造成的热量浪费，且加热了空气，避免冷空气进入炉内；(4)进水管和回水管内装有扰流片或扰流簧，减少了水流同管道的摩擦、碰撞，降低噪音；(5)炉排倾斜，增大燃烧面积，方便物料向下运动，且炉排较高一端下装有的弹簧的长度大于较低一端，炉排振动时，会增大倾斜程度，灰渣被轻易卸下；(6)设置混水管和回水阀，能实现冷热水龙头和地暖盘管的冷却水回流入地暖盘管，方便控制，且节约能量。

附图说明

图1为生物质燃料供热系统的结构示意图；

图2为生物质炉的侧面结构示意图。

其中，1、生物质炉；2、地暖盘管；3、进水管；4、回水管；5、第一燃烧室；6、第二燃烧室；7、炉排；8、燃烧区；9、燃尽区；11、空气出气管；12、烟气出气管；13、空气进气管；14、交流变频风机；15、壳体；16、保温层；17、水套；18、自动点火装置；19、弹簧；20、振动电机；21、定时控制器；22、电磁阀；23、储水箱；24、温度传感器；25、流量传感器；26、冷热水龙头；27、全自动四通阀；28、混水管；29、回水阀；30、分水器；31、温度控制器；32、集水器；33、进料口；34、出灰口；35、进水口；36、回水口；37、水位计；38、安全阀。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1和2，一种生物质燃料地暖盘管2，在生物质炉1和地暖盘管2之间由进水管3和回水管4连通，其中，生物质炉1包括壳体15、保温层16、水套17。壳体15上开有进料口33，采用变频自动给料的方式。壳体15侧面设有进水口35、回水口36，并装有水位计37，壳体15顶部装有安全阀38。保温层16固定在壳体15的内环壁上，保温层16内环壁上固定有水套17。生物质炉1还包括连通的第一燃烧室5和第二燃烧室6，第一燃烧室5的顶面和第二燃烧室6的侧壁均为圆弧形，第二燃烧室6设有出灰口。第一燃烧室5的底部设置有炉排7，炉排7倾斜设置在第一燃烧室5的底部，炉排7靠近第二燃烧室6的一端低于靠近第一燃烧室5的一端，倾斜的炉排7能让生物质燃料向下铺展。炉排7的两端装有弹簧19，弹簧19的底部固定在振动电机20上，靠近第二燃烧室6的弹簧19长度大于靠近第一燃烧室5的弹簧19，当振动电机20工作时，弹簧19上下跳动，由于左侧弹簧19伸缩高度大于右侧弹簧19，使得炉排7左侧上下振动幅度大于右侧，增加了炉排7的倾斜度，使得燃烧后的炉渣被轻易排出；振动电机20上装有定时控制器21，从定时控制器21设置振动电机20的工作时间间隔，根据生物质的燃烧情况，从定时控制器21设定振动电机20的工作时间间隔，比如待生物质快燃烧完毕时，启动振动电机20进行清灰，振动一定时间，清灰完成，新的生物质燃料加入，则关闭振动电机20。

炉排7下面分为燃烧区8和燃尽区9，燃烧区8和第二燃烧室6的上部均设有自动点火装置18；燃烧区8、燃尽区9和第二燃烧室6的顶部连接有空气出气管11，第二燃烧室6的顶部连接有烟气出气管12，燃烧区8、燃尽区9和第二燃烧室6的空气出气管11共同连接空气进气管13，空气进气管13与烟气出气管12形成气体热交换器，空气和高温烟气换热后，高温空气进入燃烧区8、燃尽区9和第二燃烧室6，而低温烟气排出。在燃烧区8、燃尽区9和第二燃烧室6的的空气出气管11上安装有电磁阀22，空气进气管13上连接有交流变频风机14，进水管3和回水管4内装有扰流片或扰流簧。

在生物质炉1和地暖盘管2之间的进水管3上装有储水箱23，储水箱23采用整体“钎焊”，代替传统焊接，热交换率高，节约能量。在进水管3和储水箱23之间、回水管4和地暖盘管2之间均装有温度传感器24和流量传感器25。储水箱23和回水管4之间装有冷热水龙头26，如洗脸池和淋浴器，冷热水龙头26和回水管4之间装有全自动四通阀27，全自动四通阀27的四个进出口分别连通储水箱23、储水箱出水管、回水管4、自来水。进水管3和回水管4之间装有混水管28，混水管28上装有回水阀29，用于控制储水箱23和地暖盘管2。地暖盘管2和进水管3之间装有分水器30，分水器30上装有温度控制器31，通过温度控制器31监控进入地暖盘管2的温度；地暖盘管2和回水管4之间装有集水器32。

生物质燃料供热系统的工作过程为：

(1)打开振动电机20，通过定时控制器21设置振动电机20的工作频率和工作间隔，工作频率和工作间隔的设置可根据生物质加入的量和燃烧时间来确定；

(2)利用变频自动给料机，从进料口33进入生物质原料并铺满炉排7；

(3)点火，待生物质原料快燃烧完，振动电机20开始工作，同时，利用变频自动给料机再次给料，炉排7振动，灰渣部分进入出灰口34，从出灰口34清理出灰渣；

(4)燃烧区8和燃尽区9产生的裂解气进入第二燃烧室6被点燃，充分燃烧，高温烟气进入烟气出气管12，空气和高温烟气换热后，高温空气进入燃烧区8、燃尽区9、第二燃烧室6参与燃烧；

(5)水套17中的水吸收炉膛内的热量，从进水孔35流出，测得其温度和流量，然后从进水管3分别进入储水箱23和地暖盘管2；

(6)进入储水箱23的热水进入冷热水龙头26，如洗脸池或淋浴器，洗脸池或淋浴器的冷水以及自来水通过全自动四通阀27进入储水箱23和回水管4；

(7)热水进入多个地暖盘管2之前，先经过分水器30分成多个支流，进入不同的地暖盘管2，比如不同的居民家、商场、游泳池等，并通过温度控制器31检测控制进入各个地暖盘管2的温度；从各个地暖盘管2流出的冷水进入回水管4；

(8)进入回水管4的冷水可以全部返回生物质炉1，如果地暖盘管2温度偏高，可以将回水管4的冷水回流入进水管3，降低进水管3内的水温，达到舒适的温度；

(9)最终，回水管4内的冷水，测得其温度和流量后流回生物质炉1的水套17内。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种生物质燃料供热系统，该供热系统包括生物质炉、地暖盘管，所述生物质炉和地暖盘管之间由进水管和回水管连通，其特征在于：所述生物质炉包括连通的第一燃烧室和第二燃烧室，第一燃烧室的底部设置有炉排，炉排下面分为燃烧区和燃尽区；所述燃烧区、燃尽区和第二燃烧室的顶部连接有空气出气管，所述第二燃烧室的顶部连接有烟气出气管，所述燃烧区、燃尽区和第二燃烧室的空气出气管共同连接空气进气管，所述空气进气管与烟气出气管形成气体热交换器。

2.根据权利要求1所述的生物质燃料供热系统，其特征在于：所述生物质炉包括壳体、保温层、水套，所述保温层固定在壳体的内环壁上，所述保温层内环壁上固定有水套，所述第一燃烧室的顶面为圆弧形，所述第二燃烧室的侧壁为圆弧形。

3.根据权利要求1所述的生物质燃料供热系统，其特征在于：所述燃烧区和第二燃烧室的上部均设有自动点火装置。

4.根据权利要求1所述的生物质燃料供热系统，其特征在于：所述炉排倾斜设置在第一燃烧室的底部，炉排靠近第二燃烧室的一端低于靠近第一燃烧室的一端；炉排的两端装有弹簧，所述弹簧的底部固定在振动电机上，靠近第二燃烧室的弹簧长度大于靠近第一燃烧室的弹簧，所述振动电机上装有定时控制器，从定时控制器设置振动电机的工作时间间隔。

5.根据权利要求1所述的生物质燃料供热系统，其特征在于：在所述燃烧区、燃尽区和第二燃烧室的的空气出气管上安装有电磁阀，所述空气进气管上连接有交流变频风机，所述进水管和回水管内装有扰流片或扰流簧。

6.根据权利要求1所述的生物质燃料供热系统，其特征在于：在所述生物质炉和地暖盘管之间的进水管上装有储水箱，所述进水管和储水箱之间、回水管和供热系统之间均装有温度传感器和流量传感器。

7.根据权利要求6所述的生物质燃料供热系统，其特征在于：所述储水箱和回水管之间装有冷热水龙头，所述冷热水龙头和回水管之间装有全自动四通阀，所述全自动四通阀的四个进出口分别连通储水箱、储水箱出水管、回水管、自来水。

8.根据权利要求1所述的生物质燃料供热系统，其特征在于：所述进水管和回水管之间装有混水管，混水管上装有回水阀。

9.根据权利要求1所述的生物质燃料供热系统，其特征在于：所述地暖盘管和进水管之间装有分水器，所述分水器上装有温度控制器；所述地暖盘管和回水管之间装有集水器。

10.根据权利要求2所述的生物质燃料供热系统，其特征在于：所述壳体上开有进料口，所述第二燃烧室设有出灰口，所述壳体侧面设有进水口、回水口，并装有水位计，所述壳体顶部装有安全阀。