CN110094767A - 一种燃气炉灶余热回收利用系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种燃气炉灶余热回收利用系统的控制方法，其中央控制系统包括系统模式选定、系统参数设定、炉灶启动信号检测、余热回收装置温度检测、保温水箱内温度检测、保温水箱内液位检测、控制储水加热泵启停、控制补水阀开关，从而使整套燃气炉灶余热回收利用系统自动化运行。本发明的控制方法，是以冷水顶水为基本运行方式，辅助采取循环加热方式，尽可能加大烟气与水的换热温差从而提高烟气余热的转换效率、降低排烟温度，同时兼顾了水箱热水因长时间储存过程散热需要再次加热到使用温度的需求，并且为杜绝水箱热水因不能及时使用可能满水导致的热量和水资源浪费情况。还可以降低操作现场环境温度，消除火灾隐患；在增强恒温热水供水稳定性和保障性同时，实现烟气余热的充分利用。

Description

一种燃气炉灶余热回收利用系统的控制方法

技术领域

本发明涉及能源利用领域，特别涉及到燃气炉灶的余热回收及热量利用的控制方法。

背景技术

近年来，商用燃气炉灶的使用日趋广泛，在高校、酒店、饭店、医院、机关、企事业单位的食堂都有大量的投入和使用。但商用燃气炉灶的热利用效率普遍偏低，大量的热量都随着高温烟气的排放而浪费。

食堂在正常使用时，需要大量的热水用于洗菜、洗碗、清理油污、食品解冻、职工淋浴等场合。

现有余热回收炉灶的余热回收系统，可以做到恒温控制，将自来水接到余热回收装置的进水端，进水端安装有电动控制阀门，出水端安装有温度传感器，通过余热回收装置出水端的温度传感器检测水温达到预设温度时，打开电磁阀，自来水在压力作用下进入热回收装置，将热水顶出并送入储热水箱内；当温度传感器检测到水温低于预设温度，关闭上水控制阀。

实际应用中，水箱中的未及时使用的剩余热水因散热导致水温降低而达不到使用要求；水箱满水用不掉时炉灶产生的热水无法储存而只能通过溢流排放造成水资源和热量的双重浪费；加大水箱容积可以缓和溢流现象，但一方面增加了投资和空间的占用，另外无法解决水箱存水较长时间未使用时因散热而导致温度较低却无法再次加热。

内容

本发明的目的是为了弥补现有技术的不足，提供一种燃气炉灶余热回收利用系统的控制方法。

一种燃气炉灶余热回收利用系统的控制方法，燃气炉灶余热回收利用系统包括一台或多台燃气炉灶、储热水箱、循环加热泵、补水阀、中央控制系统；

每台燃气炉灶均安装有烟气余热回收装置，烟气余热回收装置包括有加热水箱，炉灶内安装有烟气换热管道接入加热水箱内；加热水箱上分别连接有冷水进水管、热水出水管，各冷水进水管、热水出水管上均可安装有电磁阀或电动阀；储热水箱内装有液位传感器与温度传感器；储热水箱热水出口设有压力传感器；

所述中央控制系统包括系统运行方法选定、系统参数设定、炉灶启动信号检测、余热回收装置温度检测、储热水箱内温度检测、储热水箱内液位检测、控制循环加热泵启停、控制自来水补水阀、电磁阀或电动阀开关；

其特征在于：各烟气余热回收装置冷水进水管并联接入自来水进水管上；所述的自来水进水管前端安装有补水电磁阀或补水电动阀；所述的各烟气余热回收装置热水出水管并联接入热水总管，热水总管接入储热水箱；所述的储热水箱下端连接有补水管，所述补水管与所述冷水进水管并联接入所述的自来水进水管上，所述的补水管上安装有循环加热泵；当储热水箱内水温低于设定值时，由再循环加热泵送入余热回收装置加热水箱进行再加热；储热水箱下端连接有供热水管，供热水管上安装有热水供水泵；

燃气炉灶余热回收装置采用顶水及循环加热的联合加热方式，它包含且可拆解为以下三种运行方式：单纯顶水方式、单纯循环加热方式、顶水及循环加热的联合加热方式；系统根据特定场合需求进行配置选择；

系统参数的设定步骤，进入系统参数设定，根据实际需求设置系统参数，如余热回收装置出口水温设定、储热水箱水温设定、储热水箱高低液位设定、再加热循环泵和热水供水泵出口压力设定、系统运行时段设定；从而使系统在预设定的需要执行动作的时间节点可以被感知并执行；

当参数设定完毕后，系统进入自动运行，在顶水方式、循环加热方式之间自动切换；

在系统运行时段，任何一台燃气炉灶运行时，一旦燃气主火阀打开后，将输出运行信号给中央控制系统，中央控制系统显示燃气炉灶的运行状态，同时进入余热回收系统运行阶段，进行储热水箱温度、液位和储热水箱的温度检测和控制；

当所有炉灶停止工作即炉灶燃气主火阀处于关闭状态，无工作信号输出至中央控制系统，中央控制系统显示燃气炉灶的停止运行，燃气炉灶余热回收利用系统处于待机状态；

燃气炉灶使用过程中，系统不断对储热水箱进行液位和温度进行检测并输出信号至中央控制系统，中央控制系统根据反馈的储热水箱液位、温度与预设液位、温度的对比判定，自动选择循环加热或顶水方式；

系统运行过程中，当储热水箱液位传感器检测其液位处于低保护液位以下时，将信号反馈到中央控制系统，系统自动选择顶水方式，直到储热水箱液位达到低保护液位以上；当储热水箱液位传感器检测其液位反馈到中央控制系统水位高于低水位同时未满水且储热水箱温度传感器检测储热水箱水温反馈到中央控制系统达到设定温度值时，自动选择顶水方式；

系统在顶水运行模式下，通过烟气余热回收装置内热水温度与预设温度对比并判定后，控制自来水进水管的电磁阀或电动阀的开闭，即：当烟气余热回收装置热水出水温度达到设定值，其回收装置的冷水进水管的电磁阀或电动阀打开，并将信号反馈给中央控制系统，中央控制系统输出信号控制自来水进水管的补水电磁阀或电动阀打开进水；当烟气余热回收装置热水出水温度低于设定值，其冷水进水管的电磁/电动阀关闭；

储热水箱液位在低保护液位之上但未满水时，如检测的储热水箱水温低于设定值，将进入循环加热方式；如储热水箱处于满水位，也将自动选择循环加热方式；

系统在循环加热方式下，如果储热水箱液位在低保护液位以上但未满水，但水箱温度低于设定值，将自动切断自来水冷水水源，即关闭自来水进水总管的补水电磁或电动阀；启动循环加热泵；在此循环加热过程中，检测每个烟气余热回收装置出水温度是否达到设定值，控制回收装置的冷水进水管的电磁阀或电动阀开闭，并将信号反馈给中央控制系统，中央控制系统输出信号控制循环加热泵开闭；如此，直至储热水箱的温度达到设定值。

如果储热水箱处于满水，无论储热水箱水温是否达到或超过设定值，将自动切断冷水水源，循环加热泵启动，处于使用状态的储热水箱与余热回收装置之间的管路处于打开状态，直到储热水箱液位降到满水位以下。

循环加热泵的信号，根据前置程序的判定结果控制，根据前置程序的判定结果确定循环加热泵接收的信号是启动或停止；

自来水进水总管上安装的补水电磁阀或电动阀的信号，根据中央控制系统前置程序的判定结果控制，根据前置程序的判定结果确定电磁阀或电动阀接收的信号是启动或停止；在系统运行过程中，其开闭方式与循环加热泵运行处于相反过程，即循环加热泵启动则电磁阀或电动阀处于关闭状态。

所述的燃气炉灶余热回收利用系统的控制方法，其特征在于：中央控制系统可根据要求设定N个运行时段，N大于等于1，在每个运行时段内系统处于投入待机状态，运行时段之外系统处于停止状态。

本发明系统采用单水箱自来水顶水和强制循环加热联合工作模式，对单台或若干台炉灶烟气余热进行集中回收储存与供应，通过水箱水温和液位检测自动选择顶水或循环加热，在两种工作方式中自动切换，提供恒温热水。系统中水箱内设液位探头和温度探头，采集点分别设为H和T1，系统可实现如下目的：一、烟气余热的充分利用；二、储热水箱恒温供水和水箱水温低时的循环再加热；三、避免储热水箱满水溢流造成浪费。

本发明的控制方法，是以冷水顶水为基本运行方式，辅助采取循环加热方式，尽可能加大烟气与水的换热温差从而提高烟气余热的转换效率、降低排烟温度，同时兼顾了水箱热水因长时间储存过程散热需要再次加热到使用温度的需求，并且为杜绝水箱热水因不能及时使用可能满水导致的热量和水资源浪费情况。还可以降低操作现场环境温度，消除火灾隐患；在增强恒温热水供水稳定性和保障性同时，实现烟气余热的充分利用。

附图说明

图1为本发明系统结构示意图。

图2为本发明控制系统流程图。

具体实施方式

实施例1

参照附图1。

一种燃气炉灶余热回收利用系统的控制方法，涉及的燃气炉灶余热回收利用系统主要包括一台或多台燃气炉灶1、储热水箱4、循环加热泵9、补水电磁阀或电动阀5、中央控制系统14；

每台燃气炉灶均安装有烟气余热回收装置，烟气余热回收装置包括有加热水箱2，炉灶1内安装有烟气换热管道接入加热水箱2内；加热水箱上分别连接有冷水进水管15、热水出水管16，各冷水进水管15、热水出水管16上均可安装有电磁阀或电动阀6；储热水箱4内装有液位传感器H与温度传感器T1；储热水箱4热水出口设有压力传感器P1；

中央控制系统14包括系统模式选定、系统参数设定、炉灶启动信号检测、余热回收装置温度检测、储热水箱内温度检测、储热水箱内液位检测、控制循环加热泵9启停、控制补水阀、电磁阀或电动阀开关；

各烟气余热回收装置冷水进水管15关联接入自来水进水管12上；所述的自来水进水管12前端安装有补水电磁阀或补水电动阀5；各烟气余热回收装置热水出水管16并联接入热水总管13，热水总管13接入储热水箱4；所述的储热水箱4下端连接有补水管11，所述补水管11与所述冷水进水管15并联接入所述的自来水进水管12上，所述的补水管11上安装有循环加热泵9；储热水箱4下端连接有供热水管10，供热水管10上安装有热水供水泵8；储热水箱4上安装有冷水回管，冷水回管上安装有电磁阀7。

实施例2

本发明在实施例1的基础上提供一个运行过程控制方法。

（1）在初始状态下，当任意燃气炉灶1启动，主火阀3开关信号发送到物联网控制箱，系统进入工作状态。

（2）当储热水箱4水位H低时，系统进入顶水模式，此时自来水冷水主管道电磁/电动5打开，当任意一台燃气炉灶1工作时，安装于燃气炉灶后部排烟口的余热回收装置的加热水箱2上的温度传感器T3检测到水温达到设定值，打开余热回收装置冷水进水管15的电磁/电动阀6，通过自来水压力将加热水箱2内热水顶出并流入储热水箱4储存，直到水箱水位达到低水位以上。

（3）当储热水箱4水位H超过低水位且未达到高水位时，如储热水箱4水温探头检测到储热水箱水温T1低于设定值，电磁阀5处于关闭状态，将自动启动循环加热泵9进行循环加热，加热水箱2上的温度传感器检测出口温度T3达到或者超过设定温度时电磁/电动阀6处于打开状态，T3低于设定温度时电磁/电动阀6关闭，直到储热水箱4内的温度T1达到设定值；

（4）当系统处于循环加热状态时，循环加热泵9受到其出口压力开关P2控制，即当管道压力P2低于某一设定值时启动，达到另一设定值时停止；

（5）当储热水箱4水位超过低水位且未达到高水位时，如储热水箱4水温探头检测到水箱水温T1达到设定值，循环加热泵9处于停止状态，电磁阀5将打开，直至储热水箱4达到高水位。

（6）在储热水箱4液位传感器H检测到水箱水位达到高水位时，将会启动循环泵9进行循环加热，无论此时储热水箱4内的温度T1是否超过设定值。

（7）当所有燃气炉灶1停止工作，（即主火阀3全部处于关闭状态）后，换热系统延迟若干时间停止工作。

（8）系统运行中，电磁阀5与循环加热泵9只有一种处于工作状态，即循环泵9打开时电磁/电动阀5关闭，电磁/电动阀5打开时循环泵9停止。

（9）设定热水供水系统工作时段，在储热水箱4水位在低水位以上，热水供水泵8受到其出口压力开关P1控制，即当管道压力P1低于某一设定值时启动，达到另一设定值时停止；如储热水箱4水位低于低水位，无论压力开关P1检测到的管道压力高低，供水泵8将会因缺水保护停机不工作，直到储热水箱4水位达到设定的低水位以上。

（10）热水系统管道末端安装有温度传感器检测回水温度T2,在热水供时段，如管道水温T2低于设定值，将打开回水电磁/电动阀7将低温水回到储热水箱4，直到T2达到设定值后关闭回水电磁/电动阀7。

实施例3

参考图2。本发明信号控制流程图。

系统通电，进入初始阶段（S100）；炉灶电源开启（S200）；主气阀（S300）开启，进行换热装置温度（S400）判定；换热装置温度（S400）判定是，回收装置电磁阀开启（S5002），换热装置温度（S400）判定否，回收装置电磁阀关闭（S5001）；回收装置电磁阀开启（S5002）后，进入储热水箱液位判定（三种状态）；储热水箱液位处于低水位（S6001），开启自来水电磁阀（S8001）；储热水箱液位处于低水位和高水位之间（S6002），进行储热水箱温度判定（S700）；储热水箱液位处于高水位（S6003），直接开启循环加热泵（S9001）；储热水箱温度判定（S700）是，开启自来水电磁阀（S8001），储热水箱温度判定（S700）否，开启循环加热泵（S9001）；回收装置电磁阀关闭（S5001），控制自来水电磁阀关闭（S8002）或者控制循环加热泵停止（S9002）。

如此循环检测，直至系统运行设定时段结束。

在系统运行时段内，依靠以上控制方式中央控制系统执行中央控制。

Claims (2)

1.一种燃气炉灶余热回收利用系统的控制方法，燃气炉灶余热回收利用系统包括一台或多台燃气炉灶、储热水箱、循环加热泵、补水阀、中央控制系统；

每台燃气炉灶均安装有烟气余热回收装置，烟气余热回收装置包括有加热水箱，炉灶内安装有烟气换热管道接入加热水箱内；加热水箱上分别连接有冷水进水管、热水出水管，各冷水进水管、热水出水管上均可安装有电磁阀或电动阀；储热水箱内装有液位传感器与温度传感器；储热水箱热水出口设有压力传感器；

所述中央控制系统包括系统运行方法选定、系统参数设定、炉灶启动信号检测、余热回收装置温度检测、储热水箱内温度检测、储热水箱内液位检测、控制循环加热泵启停、控制自来水补水阀、电磁阀或电动阀开关；

其特征在于：各烟气余热回收装置冷水进水管并联接入自来水进水管上；所述的自来水进水管前端安装有补水电磁阀或补水电动阀；所述的各烟气余热回收装置热水出水管并联接入热水总管，热水总管接入储热水箱；所述的储热水箱下端连接有补水管，所述补水管与所述冷水进水管并联接入所述的自来水进水管上，所述的补水管上安装有循环加热泵；当储热水箱内水温低于设定值时，由再循环加热泵送入余热回收装置加热水箱进行再加热；储热水箱下端连接有供热水管，供热水管上安装有热水供水泵；

燃气炉灶余热回收装置采用顶水及循环加热的联合加热方式，它包含且可拆解为以下三种运行方式：单纯顶水方式、单纯循环加热方式、顶水及循环加热的联合加热方式；系统根据特定场合需求进行配置选择；

系统参数的设定步骤，进入系统参数设定，根据实际需求设置系统参数，如余热回收装置出口水温设定、储热水箱水温设定、储热水箱高低液位设定、再加热循环泵和热水供水泵出口压力设定、系统运行时段设定；从而使系统在预设定的需要执行动作的时间节点可以被感知并执行；

当参数设定完毕后，系统进入自动运行，在顶水方式、循环加热方式之间自动切换；

在系统运行时段，任何一台燃气炉灶运行时，一旦燃气主火阀打开后，将输出运行信号给中央控制系统，中央控制系统显示燃气炉灶的运行状态，同时进入余热回收系统运行阶段，进行储热水箱温度、液位和储热水箱的温度检测和控制；

当所有炉灶停止工作即炉灶燃气主火阀处于关闭状态，无工作信号输出至中央控制系统，中央控制系统显示燃气炉灶的停止运行，燃气炉灶余热回收利用系统处于待机状态；

燃气炉灶使用过程中，系统不断对储热水箱进行液位和温度进行检测并输出信号至中央控制系统，中央控制系统根据反馈的储热水箱液位、温度与预设液位、温度的对比判定，自动选择循环加热或顶水方式；

系统运行过程中，当储热水箱液位传感器检测其液位处于低保护液位以下时，将信号反馈到中央控制系统，系统自动选择顶水方式，直到储热水箱液位达到低保护液位以上；当储热水箱液位传感器检测其液位反馈到中央控制系统水位高于低水位同时未满水且储热水箱温度传感器检测储热水箱水温反馈到中央控制系统达到设定温度值时，自动选择顶水方式；

系统在顶水运行模式下，通过烟气余热回收装置内热水温度与预设温度对比并判定后，控制自来水进水管的电磁阀或电动阀的开闭，即：当烟气余热回收装置热水出水温度达到设定值，其回收装置的冷水进水管的电磁阀或电动阀打开，并将信号反馈给中央控制系统，中央控制系统输出信号控制自来水进水管的补水电磁阀或电动阀打开进水；当烟气余热回收装置热水出水温度低于设定值，其冷水进水管的电磁/电动阀关闭；

储热水箱液位在低保护液位之上但未满水时，如检测的储热水箱水温低于设定值，将进入循环加热方式；如储热水箱处于满水位，也将自动选择循环加热方式；

系统在循环加热方式下，如果储热水箱液位在低保护液位以上但未满水，但水箱温度低于设定值，将自动切断自来水冷水水源，即关闭自来水进水总管的补水电磁或电动阀；启动循环加热泵；在此循环加热过程中，检测每个烟气余热回收装置出水温度是否达到设定值，控制回收装置的冷水进水管的电磁阀或电动阀开闭，并将信号反馈给中央控制系统，中央控制系统输出信号控制循环加热泵开闭；如此，直至储热水箱的温度达到设定值；

如果储热水箱处于满水，无论储热水箱水温是否达到或超过设定值，将自动切断冷水水源，循环加热泵启动，处于使用状态的储热水箱与余热回收装置之间的管路处于打开状态，直到储热水箱液位降到满水位以下；

循环加热泵的信号，根据前置程序的判定结果控制，根据前置程序的判定结果确定循环加热泵接收的信号是启动或停止；

自来水进水总管上安装的补水电磁阀或电动阀的信号，根据中央控制系统前置程序的判定结果控制，根据前置程序的判定结果确定电磁阀或电动阀接收的信号是启动或停止；在系统运行过程中，其开闭方式与循环加热泵运行处于相反过程，即循环加热泵启动则电磁阀或电动阀处于关闭状态。

2.根据权利要求1所述的燃气炉灶余热回收利用系统的控制方法，其特征在于：中央控制系统可根据要求设定N个运行时段，N大于等于1，在每个运行时段内系统处于投入待机状态，运行时段之外系统处于停止状态。