CN109489103B - 燃气锅炉-半导体加热器耦合供热系统和供热方法 - Google Patents

燃气锅炉-半导体加热器耦合供热系统和供热方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种燃气锅炉‑半导体加热器耦合供热系统和供热方法,该系统包括:燃气锅炉的回水入口和半导体加热器的回水入口以支路的方式连接到外部的回水管路;燃气锅炉的热水出口和半导体加热器的热水出口以支路的方式连接到外部的热水管路;第一进水电动调节阀设置于燃气锅炉的热水出口所连接的支路,第二进水电动调节阀设置于半导体加热器的热水出口所连接的支路;控制器,分别连接燃气锅炉、半导体加热器、第一进水电动调节阀以及第二进水电动调节阀,用于控制燃气锅炉与所述半导体加热器相互切换运行以及第一进水电动调节阀和第二进水电动调节阀的开启/关闭。本发明提供的方案能提高供热安全性。

Description

燃气锅炉-半导体加热器耦合供热系统和供热方法
技术领域
本发明涉及能源技术领域,特别涉及一种燃气锅炉-半导体加热器耦合供热系统和供热方法。
背景技术
城市冬季供暖大多采用集中供暖系统,其热源主要来自燃煤锅炉。由于燃煤锅炉热效率低,燃煤的运输量较大,煤灰和污染物排放也不好处理。尤其地,近两年来,多地频发大范围雾霾天气,造成空气质量严重污染,对人民群众身体健康造成危害。因此,很多城市采取了煤改气或者煤改电的措施。无疑燃气锅炉或者以电为加热能源具有高效、清洁的优点,但是,由于全球燃气供应紧张,燃气锅炉常常面临气荒的问题;而单纯以电为加热能源,在供暖阶段将大大提高用电量,而用电量一旦达到用电波峰,造成供电紧张,从而造成以电为加热能源的供热被中断,因此,单一供热方式燃气锅炉或者以电为加热能源供电,常常造成安全供热没有保障。
发明内容
本发明实施例提供了一种燃气锅炉-半导体加热器耦合供热系统和供热方法,能提高供热安全性。
第一方面,本发明实施例提供了一种燃气锅炉-半导体加热器耦合供热系统,包括:燃气锅炉、半导体加热器、控制器、第一进水电动调节阀以及第二进水电动调节阀,其中,
所述燃气锅炉的回水入口和所述半导体加热器的回水入口以支路的方式连接到外部的回水管路;
所述燃气锅炉的热水出口和所述半导体加热器的热水出口以支路的方式连接到外部的热水管路;
所述第一进水电动调节阀设置于所述燃气锅炉的热水出口所连接的支路,所述第二进水电动调节阀设置于所述半导体加热器的热水出口所连接的支路;
所述控制器,分别连接所述燃气锅炉、所述半导体加热器、所述第一进水电动调节阀以及所述第二进水电动调节阀,用于当达到预设的切换条件时,控制所述燃气锅炉与所述半导体加热器相互切换运行;当所述燃气锅炉停止运行时,关闭所述第一进水电动调节阀,并开启所述第二进水电动调节阀;当所述半导体加热器停止运行时,关闭所述第二进水电动调节阀,并开启所述第一进水电动调节阀。
优选地,
所述控制器,进一步用于根据所述燃气锅炉和/或所述半导体加热器的运行状态,调节所述燃气锅炉和/或所述半导体加热器。
优选地,
进一步包括:火焰监视仪和炉膛温度检测仪,其中,
所述控制器,用于获取所述火焰监视仪检测到的燃气炉膛内火焰强度和所述炉膛温度检测仪检测到的燃气炉膛内温度,当所述燃气炉膛内火焰强度不在预设的火焰强度范围内或者当所述燃气炉膛内温度不在预设的炉膛温度范围内时,调节所述燃气锅炉的燃气量和风燃比。
优选地,
进一步包括:电加热炉温度仪,其中,
所述控制器,用于获取所述电加热炉温度仪检测到的电炉膛内温度,当所述电炉膛内温度不在预设的炉膛温度范围内时,调节所述半导体加热器的加热强度。
优选地,
进一步包括:设置于燃气管路上的燃气流量压力仪表和燃气电子调节阀,设置于空气管路上的空气电子调节阀,其中,
所述控制器,用于当监控到所述燃气流量压力仪表显示的压力低于预设的压力阈值且获取到所述火焰监视仪检测到的燃气炉膛内火焰强度为0时,关闭所述燃气电子调节阀和所述第一进水电动调节阀,开启所述第二进水电动调节阀,延时开启所述半导体加热器,并延时关闭所述空气电子调节阀;
优选地,
进一步包括:报警装置;
所述控制器,用于当监控到所述燃气锅炉发生泄漏,触发所述报警装置进行燃气加热泄漏报警;关闭所述燃气电子调节阀和所述第一进水电动调节阀,开启所述第二进水电动调节阀,延时开启所述半导体加热器,并延时关闭所述空气电子调节阀。
优选地,
所述控制器,用于预设区域峰电时段和区域平电时段,当监测到所述半导体加热器的运行时间位于所述区域峰电时段或所述区域平电时段,关闭所述半导体加热器和所述第二进水电动调节阀,开启所述第一进水电动调节阀,并延时开启所述燃气锅炉;
优选地,
所述控制器,用于当监测到所述半导体加热器失电,触发所述报警装置进行失电报警;关闭所述半导体加热器和所述第二进水电动调节阀,开启所述第一进水电动调节阀,并延时开启所述燃气锅炉;
优选地,
所述控制器,用于当所述半导体加热器发生泄漏,触发所述报警装置进行电加热泄漏报警;关闭所述半导体加热器和所述第二进水电动调节阀,开启所述第一进水电动调节阀,并延时开启所述燃气锅炉。
优选地,
进一步包括:设置于外部的所述热水管路上的热水温度检测仪,其中,
所述控制器,进一步用于当所述热水温度检测仪检测到的温度低于预设的热水温度阈值,且所述燃气锅炉的燃气量达到最大值时,开启所述第二进水电动调节阀,并延时开启所述半导体加热器进行补充加热,以使所述热水温度检测仪检测到的温度达到预设的所述热水温度阈值;当所述热水温度检测仪检测到的温度低于预设的热水温度阈值,且所述半导体加热器的加热强度达到最大值时,开启所述第一进水电动调节阀,并延时开启所述燃气锅炉进行补充加热,以使所述热水温度检测仪检测到的温度达到预设的所述热水温度阈值。
优选地,
所述燃气锅炉包括:燃烧调节系统以及与所述燃烧调节系统连通的板式加热炉;
所述电加热控制器包括:电加热调节系统以及与所述电加热调节系统连通的管式电加热炉;
所述控制器,分别连接所述燃烧调节系统和所述电加热调节系统,用于控制所述燃烧调节系统和所述电加热调节系统相互切换运行。
优选地,
进一步包括:设置于外部所述回水管路上的回水压力检测仪和设置于外部所述热水管路上的热水压力检测仪;
所述控制器,进一步用于当所述回水压力检测仪检测到的回水压力达到回水压力阈值或者当所述热水压力检测仪检测到的热水压力达到热水压力阈值,开启所述燃气锅炉/所述半导体加热器;
第二方面,本发明实施例提供了一种燃气锅炉-半导体加热器耦合加热方法,包括:
当达到预设的切换条件时,控制燃气锅炉与半导体加热器相互切换运行;其中,所述燃气锅炉的回水入口和所述半导体加热器的回水入口以支路的方式连接到外部的回水管路;所述燃气锅炉的热水出口和所述半导体加热器的热水出口以支路的方式连接到外部的热水管路;
当所述燃气锅炉停止运行时,关闭设置于所述燃气锅炉的热水出口所连接的支路上的第一进水电动调节阀,并开启设置于所述半导体加热器的热水出口所连接的支路上的第二进水电动调节阀;
当所述半导体加热器停止运行时,关闭所述第二进水电动调节阀,并开启所述第一进水电动调节阀。
本发明实施例提供了一种燃气锅炉-半导体加热器耦合供热系统和供热方法,通过对燃气锅炉和半导体加热器进行耦合,当控制器检测到达到预设的切换条件时,控制燃气锅炉与半导体加热器相互切换运行。具体地,当燃气锅炉停止运行时,即切换为半导体加热器运行,通过半导体加热器进行供热,此时关闭设置在燃气锅炉的热水出口所连接的支路上的第一进水电动调节阀,并开启设置在设置于半导体加热器的热水出口所连接支路上的第二进水电动调节阀,以将半导体加热器加热的热水输送至热水管路。相应地,当半导体加热器停止运行时,切换为燃气锅炉运行,此时关闭第二进水电动调节阀,并开启第一进水电动调节阀,以将燃气锅炉加热的热水输送至热水管路。由此,燃气锅炉-半导体加热器耦合供热系统可根据电力运行负荷及燃气供应情况等切换条件,智能控制燃气锅炉和半导体加热器的切换运行,从而提高了供热安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一个实施例提供的一种燃气锅炉-半导体加热器耦合供热系统的结构示意图;
图2是本发明一个实施例提供的一种燃气锅炉-半导体加热器耦合供热方法的流程图;
图3是本发明另一个实施例提供的一种燃气锅炉-半导体加热器耦合供热系统的结构示意图;
图4是本发明另一个实施例提供的一种燃气锅炉-半导体加热器耦合供热方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例,基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1所示,本发明实施例提供了一种燃气锅炉-半导体加热器耦合供热系统,包括:控制器101、燃气锅炉102、第一进水电动调节阀103、半导体加热器104以及第二进水电动调节阀105,其中,
所述燃气锅炉102的回水入口和所述半导体加热器104的回水入口以支路的方式连接到外部的回水管路;
所述燃气锅炉102的热水出口和所述半导体加热器104的热水出口以支路的方式连接到外部的热水管路;
所述第一进水电动调节阀103设置于所述燃气锅炉的热水出口所连接的支路,所述第二进水电动调节阀104设置于所述半导体加热器的热水出口所连接的支路;
所述控制器101,分别连接所述燃气锅炉102、所述半导体加热器104、所述第一进水电动调节阀103以及所述第二进水电动调节阀105,用于当达到预设的切换条件时,控制所述燃气锅炉102与所述半导体加热器104相互切换运行;当所述燃气锅炉102停止运行时,关闭所述第一进水电动调节阀103,并开启所述第二进水电动调节阀105;当所述半导体加热器104停止运行时,关闭所述第二进水电动调节阀105,并开启所述第一进水电动调节阀103。
上述实施例中,通过对燃气锅炉和半导体加热器进行耦合,当控制器检测到达到预设的切换条件时,控制燃气锅炉与半导体加热器相互切换运行。具体地,当燃气锅炉停止运行时,即切换为半导体加热器运行,通过半导体加热器进行供热,此时关闭设置在燃气锅炉的热水出口所连接的支路上的第一进水电动调节阀,并开启设置在设置于半导体加热器的热水出口所连接支路上的第二进水电动调节阀,以将半导体加热器加热的热水输送至热水管路。相应地,当半导体加热器停止运行时,切换为燃气锅炉运行,此时关闭第二进水电动调节阀,并开启第一进水电动调节阀,以将燃气锅炉加热的热水输送至热水管路。由此,燃气锅炉-半导体加热器耦合供热系统可根据电力运行负荷及燃气供应情况等切换条件,智能控制燃气锅炉和半导体加热器的切换运行,从而提高了供热安全性。
上述半导体加热器可为PTC半导体电加热器。
另外,由于控制器能够控制燃气锅炉和半导体加热器按照一定的条件相互切换,使得本发明实施例提供的燃气锅炉-半导体加热器耦合供热系统具有加热灵活性。
以国内北方某大型小区1-3吨热水/h的燃气锅炉-半导体加热器耦合供热系统为例,用户侧供水温度80~85℃,白天消耗天然气~200m3/h,供热面积28000m2,输出功率2.1MW,燃气锅炉侧高温热水产量90m3/h,系统热效率高达98%以上。夜间调整以电力供热,保证供热面积不变,供水温度85~90℃,半导体加热器所用规格型号如下表1所示,电力消耗~2.5MW。
表1
长度 功率 突入电流
390(mm) 8KW I≤72.7
本发明一个实施例中,所述控制器,用于预设区域峰电时段和区域平电时段,当监测到所述半导体加热器的运行时间位于所述区域峰电时段或所述区域平电时段,关闭所述半导体加热器和所述第二进水电动调节阀,开启所述第一进水电动调节阀,并延时开启所述燃气锅炉。
在区域峰电时段或区域平电时段,通过关闭半导体加热器以及第二进水电动调节阀,并启动第一进水电动调节阀,即启动燃气锅炉,以从电加热程序切换至燃气加热程序,一方面保障供热安全性,另一方面有利于节约供热成本。
为了保障燃气锅炉-半导体加热器耦合供热系统的供热效果,本发明一个实施例中,所述控制器101,进一步用于根据所述燃气锅炉102和/或所述半导体加热器104的运行状态,调节所述燃气锅炉102和/或所述半导体加热器104。
例如,当燃气锅炉-半导体加热器耦合供热系统进一步包括火焰监视仪和炉膛温度检测仪时,所述控制器101,用于获取所述火焰监视仪检测到的燃气炉膛内火焰强度和所述炉膛温度检测仪检测到的燃气炉膛内温度,当所述燃气炉膛内火焰强度不在预设的火焰强度范围内或者当所述燃气炉膛内温度不在预设的炉膛温度范围内时,调节所述燃气锅炉的燃气量和风燃比。
以预设的火焰强度范围为[a1,a2]为例,当燃气炉膛内温度A<a1或者燃气炉膛内温度A>a2时,说明燃气炉膛内温度不在预设的火焰强度范围内。同理,当预设的炉膛温度范围为[b1,b2]时,当燃气炉膛内温度B<b1或者B>b2时,说明燃气炉膛内温度不在预设的炉膛温度范围内。而风燃比是表示空气与燃料的配比系数,风燃比过大时,燃气锅炉内排烟热损失增加且燃烧不稳,有灭火危险;反之,风燃比过小时,则无法保证燃料完全燃烧,从而造成燃料的浪费。当A<a1或者B<b1时,说明燃气锅炉的燃气量较小和/或风燃比较大,当A>a1或者B>b1时,说明燃气锅炉内的燃气量较大和/或风燃比较小。在本实施例中,控制器根据火焰监视仪检测到的燃气炉膛内火焰强度和炉膛温度检测仪检测到的燃气炉膛内温度,对燃气锅炉的燃气量和风燃比进行调节,以保障燃气锅炉内具有合适的燃气量和最佳风燃比,从而使得燃气锅炉在尽可能节约燃料的同时,对回水管路中流入的回水进行有效加热,进而保障燃气锅炉-半导体加热器耦合供热系统的供热效果。
另外,当燃气锅炉-半导体加热器耦合供热系统进一步包括电加热炉温度仪时,所述控制器101,用于获取所述电加热炉温度仪检测到的电炉膛内温度,当所述电炉膛内温度不在预设的炉膛温度范围内时,调节所述半导体加热器的加热强度。
以预设的炉膛温度范围为[c1,c2]为例,当电炉堂内温度C<c1或C>c2时,说明电炉堂内温度不在预设的炉膛温度范围内。具体地,当C<c1时,说明半导体加热器的加热强度过弱,此时通过控制器调高半导体加热器的加热强度,使得电炉堂内温度升高至预设的炉膛温度范围内,以保障半导体加热器对回水进行充分加热,从而保障燃气锅炉-半导体加热器耦合供热系统的供热效果。另外,当C>c2时,说明半导体加热器的加热强度过强,即利用过多的电量造成了热量过剩,此时通过控制器调低半导体加热器的加热强度,使得电炉堂内温度降至预设的炉膛温度范围内,以尽可能节约电量。
进一步地,燃气锅炉-半导体加热器耦合供热系统还具有异常保护和自动切换调节功能。
具体地,本发明一个实施例中,该燃气锅炉-半导体加热器耦合供热系统可以进一步包括:设置于燃气管路上的燃气流量压力仪表和燃气电子调节阀,设置于空气管路上的空气电子调节阀,其中,
所述控制器101,用于当监控到所述燃气流量压力仪表显示的压力低于预设的压力阈值且获取到所述火焰监视仪检测到的燃气炉膛内火焰强度为0时,关闭所述燃气电子调节阀和所述第一进水电动调节阀103,开启所述第二进水电动调节阀105,延时开启所述半导体加热器104,并延时关闭所述空气电子调节阀。
在这里,当燃气锅炉出现异常情况时,即当燃气流量压力仪表显示的压力低于预设的压力阈值且燃气炉膛内火焰强度为0时,说明由于从燃气管路流入燃气锅炉的燃气的压力过低,而导致燃气锅炉内已没有充足的燃气可燃烧,即燃气锅炉已无法正常对回水加热。此时通过控制器关闭燃气电子调节阀,以中断燃气继续流入燃气锅炉中,避免燃气浪费以及避免未燃烧的燃气从燃气锅炉中泄漏,保障供热安全性。同时关闭燃气锅炉热水出口所连接支路上的第一进水电动调节阀,以避免燃气锅炉中未加热至合适温度的水流入热水管路中而降低热水管路中的水温,从而保障供热温度的稳定性。另外,延时开启半导体加热器以及开启半导体加热器的热水出口所连接支路的第二进水电动调节阀,以通过半导体加热器对回水进行加热,并将加热的热水通过开启的第二进水电动调节阀输送至热水管路中。进一步地,为了维持燃气锅炉内的气压稳定性,关闭空气管路上的空气电子调节阀。由此,当燃气管路流入燃气锅炉的燃气的压力过低且燃气炉膛内的火焰强度为0时,关闭燃气电子调节阀以及空气电子调节阀,以维持燃气锅炉内的气压稳定性,对燃气锅炉进行异常保护,同时自动切换至半导体加热器进行供热,以保障供热稳定性。
另外,本发明一个实施例中,进一步包括:报警装置;所述控制器101,用于当监控到所述燃气锅炉发生泄漏,触发所述报警装置进行燃气加热泄漏报警;关闭所述燃气电子调节阀和所述第一进水电动调节阀,开启所述第二进水电动调节阀,延时开启所述半导体加热器,并延时关闭所述空气电子调节阀。
当燃气锅炉在运行中发生泄漏时,很可能由于燃气泄漏或热水泄漏而造成安全事故。此时触发所述报警装置进行燃气加热泄漏报警,提醒维修人员及时检查安全问题;并关闭燃气电子调节阀、第一进水电动调节阀和空气调节电子阀,以停止燃气锅炉运行。同时开启第二进水电动调节阀,并延时开启半导体加热器,以使半导体加热器开始工作,通过半导体加热器开始供热,以保障供热安全性。
本发明另一个实施例中,当半导体加热器出现失电异常时,所述控制器,用于当监测到所述半导体加热器失电,触发所述报警装置进行失电报警;关闭所述半导体加热器和所述第二进水电动调节阀,开启所述第一进水电动调节阀,并延时开启所述燃气锅炉;
当半导体加热器出现失电异常时,通过控制器触发所述报警装置进行失电报警,提醒维修人员及时检修,并关闭半导体加热器以及第二进水电动调节阀,并延时开启燃气锅炉以及第一进水电动调节阀,以从电加热程序切换至燃气加热程序,通过燃气锅炉进行供热,以在半导体加热器出现失电异常时,通过燃气锅炉持续供热以维持供热稳定性。
另外,所述控制器,用于当所述半导体加热器发生泄漏,触发所述报警装置进行电加热泄漏报警;关闭所述半导体加热器和所述第二进水电动调节阀,开启所述第一进水电动调节阀,并延时开启所述燃气锅炉。
当半导体加热器发生泄漏时,很可能由于电泄漏或热水泄漏而造成安全事故。此时,触发报警装置进行电加热泄漏报警,提醒维修人员及时检查安全问题;并关闭半导体加热器和第二进水电动调节阀,以停止半导体加热器运行。同时开启第一进水电动调节阀,并延时开启燃气锅炉,使得燃气锅炉开始工作,通过燃气锅炉进行供热,以保障供热稳定性和安全性。
报警装置可在控制器的控制下进行声音报警或灯光闪烁报警,也可以采用二者相结合的方式进行报警,以起到明显的提示作用,以提示维护人员尽快处理异常情况。
值得一提的是,当单独运行燃气锅炉或者半导体加热器不足以提供充足的热量时,可采用二者结合工作的形式进行供热。
具体地,本发明一个实施例中,该燃气锅炉-半导体加热器耦合供热系统进一步包括:设置于外部的所述热水管路上的热水温度检测仪,其中,
所述控制器,进一步用于当所述热水温度检测仪检测到的温度低于预设的热水温度阈值,且所述燃气锅炉的燃气量达到最大值时,开启所述第二进水电动调节阀,并延时开启所述半导体加热器进行补充加热,以使所述热水温度检测仪检测到的温度达到预设的所述热水温度阈值;当所述热水温度检测仪检测到的温度低于预设的热水温度阈值,且所述半导体加热器的加热强度达到最大值时,开启所述第一进水电动调节阀,并延时开启所述燃气锅炉进行补充加热,以使所述热水温度检测仪检测到的温度达到预设的所述热水温度阈值。
当在极度低温天气,燃气锅炉的燃气量达到最大值,例如,燃气指令达到100%时,热水管路中的水温仍低于热水温度阈值时,控制器自动启动半导体加热器进行补充加热,以使热水管路中的水温达到热水阈值,从而保障供热安全性。另一方面,当半导体加热器的加热强度达到最大值时,例如,电加热指令达到100%时,热水管路中的水温仍低于热水温度阈值时,控制器自动启动燃气锅炉进行补充加热,以使热水管路中的水温达到热水阈值,实现了补偿供热,保证了供热温度的稳定性,满足用户需求,也保障了供热安全性。
本发明一个实施例中,该燃气锅炉-半导体加热器耦合供热系统可以进一步包括:设置于外部所述回水管路上的回水压力检测仪和设置于外部所述热水管路上的热水压力检测仪;
所述控制器,进一步用于当所述回水压力检测仪检测到的回水压力达到回水压力阈值或者当所述热水压力检测仪检测到的热水压力达到热水压力阈值,开启所述燃气锅炉/所述半导体加热器。
通过回水压力检测仪和热水压力检测仪可以检测水流情况,避免燃气锅炉-半导体加热器耦合供热系统在无水情况下过度加热而造成燃气锅炉-半导体加热器耦合供热系统毁坏。
在本发明一个实施例中,控制器控制燃气锅炉和电加热控制器结构可以为:燃气锅炉包括:燃烧调节系统以及与燃烧调节系统连通的板式加热炉;所述电加热控制器包括:电加热调节系统以及与电加热调节系统连通的管式电加热炉;控制器,分别连接燃烧调节系统和电加热调节系统,用于控制燃烧调节系统和电加热调节系统相互切换运行。其中,燃烧调节系统和电加热调节系统可以通过现有技术获得。
如图2所示,本发明实施例提供了一种燃气锅炉-半导体加热器耦合加热方法,该方法可以包括以下步骤:
步骤201:当达到预设的切换条件时,控制燃气锅炉与半导体加热器相互切换运行;其中,所述燃气锅炉的回水入口和所述半导体加热器的回水入口以支路的方式连接到外部的回水管路;所述燃气锅炉的热水出口和所述半导体加热器的热水出口以支路的方式连接到外部的热水管路;
步骤202:当所述燃气锅炉停止运行时,关闭设置于所述燃气锅炉的热水出口所连接的支路上的第一进水电动调节阀,并开启设置于所述半导体加热器的热水出口所连接的支路上的第二进水电动调节阀;
步骤203:当所述半导体加热器停止运行时,关闭所述第二进水电动调节阀,并开启所述第一进水电动调节阀。
下面以图3所示的燃气锅炉-半导体加热器耦合供热系统为例,展开说明一种燃气锅炉-半导体加热器耦合供热方法,如图4所示,该供热方法可包括如下步骤:
步骤401:当回水压力检测仪检测到的回水压力达到回水压力阈值,通过控制器开启第一进水电动调节阀,延时开启燃气锅炉,半导体加热器和第二进水电动调节阀处于关闭状态;
如图3所示,通过回水压力检测仪114检测回水压力,以保证有水进入到板式加热炉或者管式加热炉内,避免燃气锅炉或半导体加热器干烧,从而保证加热的安全性。当回水压力检测仪114检测到的回水压力达到回水压力阈值,说明回水正常,燃气锅炉或者半导体加热器可以启动加热。本实施例以先通过燃气锅炉加热、然后切换成半导体加热器加热为例进行说明,相应地,先通过半导体加热器加热也需要保证回水压力达到回水压力阈值,即回水压力检测仪114需实时监测回水压力,一旦回水压异常,则燃气锅炉和半导体加热器均进入到关闭状态。
该延时开启燃气锅炉主要是为了避免干烧,该延时的时长可根据不同的燃气锅炉-半导体加热器耦合供热系统,自行设定。
开启燃气锅炉的方式可为,如图3所示,通过控制器开启第一进水电动调节阀103,开启燃气电子调节阀110和空气电子调节阀111,然后达到延时时长后,控制器控制燃气锅炉102中的燃烧调节系统1021启动,以通过板式加热炉1022对进入板式加热炉1022内的水加热。
步骤402:通过控制器实时获取火焰监视仪检测到的燃气炉膛内火焰强度和炉膛温度检测仪检测到的燃气炉膛内温度,并实时监控到所述燃气流量压力仪表显示的压力、燃气锅炉泄漏情况以及热水温度检测仪检测到的温度,当燃气炉膛内火焰强度不在预设的火焰强度范围内或者当燃气炉膛内温度不在预设的炉膛温度范围内时,执行步骤403;当监控到燃气流量压力仪表显示的压力低于预设的压力阈值且获取到火焰监视仪检测到的燃气炉膛内火焰强度为0时,执行步骤404,当监控到燃气锅炉发生泄漏时,执行步骤405;当热水温度检测仪检测到的温度低于预设的热水温度阈值,且燃气锅炉的燃气量达到最大值时,执行步骤406;
如图3所示,在燃气锅炉102运行过程中,火焰监视仪106检测燃气炉膛内火焰强度,炉膛温度检测仪107检测燃气炉膛内温度,燃气流量压力仪表109监测燃气流量压力,回水压力检测仪114需实时检测回水压力,热水温度检测仪112检测热水管内热水的温度以及热水压力检测仪113实时检测热水管内的水压;控制器则实时获取上述火焰监视仪106、炉膛温度检测仪107、燃气流量压力仪表109、回水压力检测仪114、热水温度检测仪112以及热水压力检测仪113的检测结果。控制器根据检测结果,调用对应的控制指令进行调控。控制器,针对燃气加热炉加热过程中,根据不同结果进行不同的调控过程如下述步骤403至406。
步骤403:通过控制器调节燃气锅炉的燃气量和风燃比,并结束当前流程;
为了保证燃气锅炉能够提供足够的热量,同时避免燃气的浪费,当燃气炉膛内火焰强度不在预设的火焰强度范围内或者当燃气炉膛内温度不在预设的炉膛温度范围内,如图3所示,控制器101通过调节燃烧调节系统1021来调节燃气量和风燃比。
步骤404:通过控制器关闭燃气电子调节阀和第一进水电动调节阀,开启第二进水电动调节阀,延时开启半导体加热器,并延时关闭空气电子调节阀,并执行步骤407;
为了避免热量断供,当监控到燃气流量压力仪表显示的压力低于预设的压力阈值且获取到火焰监视仪检测到的燃气炉膛内火焰强度为0时,说明燃气锅炉可能由于故障或者燃气中断等原因停止了供热,则需要半导体加热器接续供热,如图3所示,控制器101关闭燃气电子调节阀110和第一进水电动调节阀103,开启第二进水电动调节阀105,延时开启半导体加热器104,并延时关闭空气电子调节阀111;其中,开启半导体加热器104的过程可为,控制器101控制电加热调节系统1041为管式电加热炉1042提供热量。
步骤405:通过控制器关闭燃气电子调节阀和第一进水电动调节阀,开启第二进水电动调节阀,延时开启半导体加热器,并延时关闭空气电子调节阀,触发报警装置报警,并执行步骤407;
监控到燃气锅炉发生泄漏,即图3所示的控制器101监控到热水压力检测仪113检测到的热水管内的热水压低于预设的压力阈值,此时需要切换到半导体加热器接续供热,切换到半导体加热器接续供热在上述已经说明,在此不再赘述。另外,触发报警装置115进行燃气锅炉泄漏报警,以提醒维护人员能够及时处理。
步骤406:通过控制器开启第二进水电动调节阀,并延时开启半导体加热器进行补充加热,以使热水温度检测仪检测到的温度达到预设的热水温度阈值;
为了保证供热温度比较稳定,以保证入户热水温度,在比较极端寒冷的天气,当燃气锅炉运行强度已达到100%仍不能达到热水温度阈值,则开启半导体加热器进行补充加热。如图3所示,当热水温度检测仪112检测到的热水温度低于温度阈值,且燃气锅炉102的运行强度已达到100%,则控制器101开启第二进水电动调节阀105,并延时开启半导体加热器104进行补充加热。
上述步骤401至步骤406是从燃气锅炉切换到半导体加热器以及半导体加热器为燃气锅炉补热的过程。下述步骤407至步骤411为从半导体加热器切换到燃气锅炉以及燃气锅炉为半导体加热器补热的过程。整个过程进行的前提均为回水压力检测仪检测到的回水压力达到回水压力阈值。
步骤407:半导体加热器处于开启状态,通过控制器获取电加热炉温度仪检测到的电炉膛内温度,控制器监控半导体加热器的运行时间以及半导体加热器运行情况;当控制器获取的电炉膛内温度不在预设的炉膛温度范围内时,执行步骤408;当控制器监控到半导体加热器的运行时间进入预设的区域峰电时段/区域平电时段时,执行步骤409;当控制器监测到半导体加热器失电时,执行步骤410;当控制器监测到半导体加热器发生泄漏,执行步骤410;当控制器监控到热水温度检测仪检测到的温度低于预设的热水温度阈值,且半导体加热器的加热强度达到最大值时,执行步骤411;
如图3所示,在半导体加热器104运行过程中,电加热炉温度仪108检测电炉膛内温度,控制器则实时获取上述电加热炉温度仪108的检测结果,并监控半导体加热器的运行时间以及半导体加热器运行情况。控制器根据电加热炉温度仪108的检测结果、监控半导体加热器的运行时间以及半导体加热器运行情况,调用对应的控制指令进行调控。控制器,针对半导体加热器104加热过程中,根据不同结果进行不同的调控过程如下述步骤408至411。
步骤408:通过控制器调节半导体加热器的加热强度,并结束当前流程;
如图3所示,当控制器101获取的电炉膛内温度不在预设的炉膛温度范围内时,控制器101增大电加热调节系统1041的加热强度。
步骤409:通过控制器关闭半导体加热器和第二进水电动调节阀,开启第一进水电动调节阀,并延时开启燃气锅炉,并结束当前流程;
当控制器监控到半导体加热器的运行时间进入预设的区域峰电时段/区域平电时段时,则将供热方式从半导体加热器切换到燃气锅炉,如图3所示,控制器101关闭电加热调节系统1041和第二进水电动调节阀105,开启第一进水电动调节阀103,并延时开启燃气电子调节阀110、空气电子调节阀111以及燃烧调节系统1021。
步骤410:通过控制器关闭半导体加热器和第二进水电动调节阀,开启第一进水电动调节阀,并延时开启燃气锅炉,并触发报警装置报警,并结束当前流程;
当控制器监测到半导体加热器失电时,也需要从半导体加热器切换到燃气锅炉,其切换过程在上述步骤已经说明,在此不再赘述。当控制器监测到半导体加热器失电时,图3所示的控制器101还会触发报警装置115进行失电报警。
步骤411:通过控制器开启第一进水电动调节阀,并延时开启燃气锅炉进行补充加热,以使热水温度检测仪检测到的温度达到预设的热水温度阈值。
为了保证供热温度比较稳定,以保证入户热水温度,在比较极端寒冷的天气,当半导体加热器运行强度已达到100%仍不能达到热水温度阈值,则开启燃气锅炉进行补充加热。如图3所示,当热水温度检测仪112检测到的热水温度低于温度阈值,且半导体加热器104的运行强度已达到100%,则控制器101开启第一进水电动调节阀103,并延时开启燃气锅炉102进行补充加热。
另外,控制器除了控制系统之外,还可包括控制控制系统的电源开关、继电器以及若干个信号接口等。其中,控制系统可为PLC控制系统。
上述各个实施例,至少能够达到如下有益效果:
1、在本发明实施例中,通过对燃气锅炉和半导体加热器进行耦合,当控制器检测到达到预设的切换条件时,控制燃气锅炉与半导体加热器相互切换运行。具体地,当燃气锅炉停止运行时,即切换为半导体加热器运行,通过半导体加热器进行供热,此时关闭设置在燃气锅炉的热水出口所连接的支路上的第一进水电动调节阀,并开启设置在设置于半导体加热器的热水出口所连接支路上的第二进水电动调节阀,以将半导体加热器加热的热水输送至热水管路。相应地,当半导体加热器停止运行时,切换为燃气锅炉运行,此时关闭第二进水电动调节阀,并开启第一进水电动调节阀,以将燃气锅炉加热的热水输送至热水管路。由此,燃气锅炉-半导体加热器耦合供热系统可根据电力运行负荷及燃气供应情况等切换条件,智能控制燃气锅炉和半导体加热器的切换运行,从而提高了供热安全性。
2、在本发明实施例中,在区域峰电时段或区域平电时段,通过关闭半导体加热器以及第二进水电动调节阀,并启动第一进水电动调节阀,即启动燃气锅炉,以从电加热程序切换至燃气加热程序,一方面保障供热安全性,另一方面有利于节约供热成本和运行成本。
3、在本发明实施例中,根据燃气锅炉和/或半导体加热器的运行状态,通过控制其调节燃气锅炉和/或半导体加热器,比如按照燃气炉膛内火焰强度或燃气炉膛内温度,调节所述燃气锅炉的燃气量和风燃比,按照电炉膛内温度,调节所述半导体加热器的加热强度等,保障了燃气锅炉-半导体加热器耦合供热系统的供热效果。
4、在本发明实施例中,控制器用于当监控到燃气流量压力仪表显示的压力低于预设的压力阈值且获取到火焰监视仪检测到的燃气炉膛内火焰强度为0时,关闭所述燃气电子调节阀和所述第一进水电动调节阀,开启第二进水电动调节阀,延时开启所述半导体加热器,并延时关闭空气电子调节阀;当监控到燃气锅炉发生泄漏,触发报警装置进行燃气加热泄漏报警;关闭所述燃气电子调节阀和第一进水电动调节阀,开启第二进水电动调节阀,延时开启半导体加热器,并延时关闭空气电子调节阀;当监测到半导体加热器失电,触发报警装置进行失电报警;关闭所述半导体加热器和第二进水电动调节阀,开启第一进水电动调节阀,并延时开启燃气锅炉;当半导体加热器发生泄漏,触发报警装置进行电加热泄漏报警;关闭半导体加热器和第二进水电动调节阀,开启第一进水电动调节阀,并延时开启燃气锅炉,因此,本发明实施例提供的燃气锅炉-半导体加热器耦合供热系统具有异常保护和自动切换调节功能。
5、当热水温度检测仪检测到的温度低于预设的热水温度阈值,且燃气锅炉的燃气量达到最大值时,开启第二进水电动调节阀,并延时开启半导体加热器进行补充加热,以使热水温度检测仪检测到的温度达到预设的热水温度阈值;当热水温度检测仪检测到的温度低于预设的热水温度阈值,且半导体加热器的加热强度达到最大值时,开启第一进水电动调节阀,并延时开启燃气锅炉进行补充加热,以使热水温度检测仪检测到的温度达到预设的热水温度阈值,实现了补偿供热,以保证供热温度的稳定性,满足用户需求。
6、由于控制器能够控制燃气锅炉和半导体加热器按照一定的条件相互切换,使得本发明实施例提供的燃气锅炉-半导体加热器耦合供热系统具有加热灵活性。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个······”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。
最后需要说明的是:以上所述仅为本发明的较佳实施例,仅用于说明本发明的技术方案,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等,均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种燃气锅炉-半导体加热器耦合供热方法,其特征在于,包括:
当达到预设的切换条件时,控制燃气锅炉与半导体加热器相互切换运行;其中,所述燃气锅炉的回水入口和所述半导体加热器的回水入口以支路的方式连接到外部的回水管路;所述燃气锅炉的热水出口和所述半导体加热器的热水出口以支路的方式连接到外部的热水管路;
当所述燃气锅炉停止运行时,关闭设置于所述燃气锅炉的热水出口所连接的支路上的第一进水电动调节阀,并开启设置于所述半导体加热器的热水出口所连接的支路上的第二进水电动调节阀;
当所述半导体加热器停止运行时,关闭所述第二进水电动调节阀,并开启所述第一进水电动调节阀;
所述方法还包括:
步骤401、当回水压力检测仪检测到的回水压力达到回水压力阈值,通过控制器开启所述第一进水电动调节阀,延时开启所述燃气锅炉,所述半导体加热器和所述第二进水电动调节阀处于关闭状态;
步骤402、通过所述控制器实时获取火焰监视仪检测到的燃气炉膛内火焰强度和炉膛温度检测仪检测到的燃气炉膛内温度,并实时监控到燃气流量压力仪表显示的压力、燃气锅炉泄漏情况以及热水温度检测仪检测到的温度,当所述燃气炉膛内火焰强度不在预设的火焰强度范围内或者当所述燃气炉膛内温度不在预设的炉膛温度范围内时,执行步骤403;当监控到燃气流量压力仪表显示的压力低于预设的压力阈值且获取到火焰监视仪检测到的燃气炉膛内火焰强度为0时,执行步骤404,当监控到所述燃气锅炉发生泄漏时,执行步骤405;当热水温度检测仪检测到的温度低于预设的热水温度阈值,且所述燃气锅炉的燃气量达到最大值时,执行步骤406;
步骤403、通过所述控制器调节所述燃气锅炉的燃气量和风燃比,并结束当前流程;
步骤404、通过所述控制器关闭燃气电子调节阀和所述第一进水电动调节阀,开启所述第二进水电动调节阀,延时开启所述半导体加热器,并延时关闭空气电子调节阀,并执行步骤407;
步骤405、通过所述控制器关闭所述燃气电子调节阀和所述第一进水电动调节阀,开启所述第二进水电动调节阀,延时开启所述半导体加热器,并延时关闭所述空气电子调节阀,触发报警装置报警,并执行步骤407;
步骤406、通过控制器开启所述第二进水电动调节阀,并延时开启所述半导体加热器进行补充加热,以使热水温度检测仪检测到的温度达到预设的热水温度阈值;
步骤407、所述半导体加热器处于开启状态,通过所述控制器获取电加热炉温度仪检测到的电炉膛内温度,所述控制器监控所述半导体加热器的运行时间以及所述半导体加热器运行情况;当所述控制器获取的电炉膛内温度不在预设的炉膛温度范围内时,执行步骤408;当所述控制器监控到所述半导体加热器的运行时间进入预设的区域峰电时段或区域平电时段时,执行步骤409;当所述控制器监测到所述半导体加热器失电时,执行步骤410;当所述控制器监测到所述半导体加热器发生泄漏,执行步骤410;当所述控制器监控到热水温度检测仪检测到的温度低于预设的热水温度阈值,且所述半导体加热器的加热强度达到最大值时,执行步骤411;
步骤408、通过所述控制器调节所述半导体加热器的加热强度,并结束当前流程;
步骤409、通过所述控制器关闭所述半导体加热器和所述第二进水电动调节阀,开启所述第一进水电动调节阀,并延时开启所述燃气锅炉,并结束当前流程;
步骤410、通过所述控制器关闭所述半导体加热器和所述第二进水电动调节阀,开启所述第一进水电动调节阀,并延时开启所述燃气锅炉,并触发所述报警装置报警,并结束当前流程;
步骤411、通过所述控制器开启所述第一进水电动调节阀,并延时开启所述燃气锅炉进行补充加热,以使热水温度检测仪检测到的温度达到预设的热水温度阈值。
2.基于权利要求1所述的燃气锅炉-半导体加热器耦合供热方法的系统,其特征在于,包括:燃气锅炉、半导体加热器、控制器、第一进水电动调节阀以及第二进水电动调节阀,其中,
所述燃气锅炉的回水入口和所述半导体加热器的回水入口以支路的方式连接到外部的回水管路;
所述燃气锅炉的热水出口和所述半导体加热器的热水出口以支路的方式连接到外部的热水管路;
所述第一进水电动调节阀设置于所述燃气锅炉的热水出口所连接的支路,所述第二进水电动调节阀设置于所述半导体加热器的热水出口所连接的支路;
所述控制器,分别连接所述燃气锅炉、所述半导体加热器、所述第一进水电动调节阀以及所述第二进水电动调节阀,用于当达到预设的切换条件时,控制所述燃气锅炉与所述半导体加热器相互切换运行;当所述燃气锅炉停止运行时,关闭所述第一进水电动调节阀,并开启所述第二进水电动调节阀;当所述半导体加热器停止运行时,关闭所述第二进水电动调节阀,并开启所述第一进水电动调节阀。
3.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,
所述控制器,进一步用于根据所述燃气锅炉和/或所述半导体加热器的运行状态,调节所述燃气锅炉和/或所述半导体加热器。
4.根据权利要求3所述的系统,其特征在于,进一步包括:火焰监视仪和炉膛温度检测仪,其中,
所述控制器,用于获取所述火焰监视仪检测到的燃气炉膛内火焰强度和所述炉膛温度检测仪检测到的燃气炉膛内温度,当所述燃气炉膛内火焰强度不在预设的火焰强度范围内或者当所述燃气炉膛内温度不在预设的炉膛温度范围内时,调节所述燃气锅炉的燃气量和风燃比。
5.根据权利要求4所述的系统,其特征在于,进一步包括:电加热炉温度仪,其中,
所述控制器,用于获取所述电加热炉温度仪检测到的电炉膛内温度,当所述电炉膛内温度不在预设的炉膛温度范围内时,调节所述半导体加热器的加热强度。
6.根据权利要求4所述的系统,其特征在于,
进一步包括:设置于燃气管路上的燃气流量压力仪表和燃气电子调节阀,设置于空气管路上的空气电子调节阀,其中,
所述控制器,用于当监控到所述燃气流量压力仪表显示的压力低于预设的压力阈值且获取到所述火焰监视仪检测到的燃气炉膛内火焰强度为0时,关闭所述燃气电子调节阀和所述第一进水电动调节阀,开启所述第二进水电动调节阀,延时开启所述半导体加热器,并延时关闭所述空气电子调节阀。
7.根据权利要求2至6任一所述的系统,其特征在于,
所述控制器,用于预设区域峰电时段和区域平电时段,当监测到所述半导体加热器的运行时间位于所述区域峰电时段或所述区域平电时段,关闭所述半导体加热器和所述第二进水电动调节阀,开启所述第一进水电动调节阀,并延时开启所述燃气锅炉。
8.根据权利要求2至6任一所述的系统,其特征在于,
进一步包括:设置于外部的所述热水管路上的热水温度检测仪,其中,
所述控制器,进一步用于当所述热水温度检测仪检测到的温度低于预设的热水温度阈值,且所述燃气锅炉的燃气量达到最大值时,开启所述第二进水电动调节阀,并延时开启所述半导体加热器进行补充加热,以使所述热水温度检测仪检测到的温度达到预设的所述热水温度阈值;当所述热水温度检测仪检测到的温度低于预设的热水温度阈值,且所述半导体加热器的加热强度达到最大值时,开启所述第一进水电动调节阀,并延时开启所述燃气锅炉进行补充加热,以使所述热水温度检测仪检测到的温度达到预设的所述热水温度阈值。
9.根据权利要求2至6任一所述的系统,其特征在于,
进一步包括:设置于外部所述回水管路上的回水压力检测仪和设置于外部所述热水管路上的热水压力检测仪;
所述控制器,进一步用于当所述回水压力检测仪检测到的回水压力达到回水压力阈值或者当所述热水压力检测仪检测到的热水压力达到热水压力阈值,开启所述燃气锅炉/所述半导体加热器;
和/或,
所述燃气锅炉包括:燃烧调节系统以及与所述燃烧调节系统连通的板式加热炉;
所述电加热控制器包括:电加热调节系统以及与所述电加热调节系统连通的管式电加热炉;
所述控制器,分别连接所述燃烧调节系统和所述电加热调节系统,用于控制所述燃烧调节系统和所述电加热调节系统相互切换运行。
10.根据权利要求2至6任一所述的系统,其特征在于,进一步包括:报警装置;
所述控制器,用于当监控到所述燃气锅炉发生泄漏,触发所述报警装置进行燃气加热泄漏报警;关闭所述燃气电子调节阀和所述第一进水电动调节阀,开启所述第二进水电动调节阀,延时开启所述半导体加热器,并延时关闭所述空气电子调节阀;
和/或,
所述控制器,用于当监测到所述半导体加热器失电,触发所述报警装置进行失电报警;关闭所述半导体加热器和所述第二进水电动调节阀,开启所述第一进水电动调节阀,并延时开启所述燃气锅炉;
和/或,
所述控制器,用于当所述半导体加热器发生泄漏,触发所述报警装置进行电加热泄漏报警;关闭所述半导体加热器和所述第二进水电动调节阀,开启所述第一进水电动调节阀,并延时开启所述燃气锅炉。
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