CN202101310U - 一种生物质颗粒燃料与太阳能生光互补供热装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种生物质颗粒燃料与太阳能生光互补供热装置，属于可再生能源技术领域。技术方案包括太阳能集热板(3)、生物质颗粒燃料锅炉(6)和蓄热贮水箱(10)，锅炉控制系统(16)通过检测太阳能集热板(3)产生热水的温度来控制生物质颗粒燃料锅炉(6)的启动、工作，二者产生的高温热水通过换热管(8)加热蓄热贮水箱(10)中冷水，产生热水用于供热、供暖等，实现了两个热循环。本实用新型以生物质颗粒燃料为主太阳能为辅助能源的一种新型供热装置，有效解决太阳能受天气、时间等限制的问题，同时通过太阳能热板使水增温，再通过生物质颗粒燃料锅炉继续加温，能够降低锅炉的运行时间减少颗粒燃料的消耗量，比传统供暖装置节能60％以上。

Description

一种生物质颗粒燃料与太阳能生光互补供热装置
技术领域
本实用新型属于可再生能源技术领域，是一种生物质颗粒燃料与太阳能生光互补供热装置，具体是以生物质颗粒燃料为主、太阳能为辅助能源的一种新型供热装置，通过控制系统实现了自动上料、自动燃烧等，能够为农村居民以及设施种植大棚、养殖场等供热、供暖。
背景技术
我国是世界第二大能源生产国和消费国，2009年我国一次能源生产量达到28亿t标准煤，能源消费总量31亿t标准煤。我国也是化石能源非常短缺的国家。人均煤炭资源约90t，仅为世界平均水平的55.4％；人均石油可采储量2.6t，仅为世界平均值的11.1％；人均可开采天然气1074m3，为世界平均值的4.3％。化石能源的生产和消费造成了严重的环境污染和生态破坏。煤炭使用过程产生的污染是我国最大的环境问题，废气排放中约90％的SO2、85％的CO2和67％的NOx，以及80％的烟尘都是由燃煤造成的。另外我国具有丰富的生物质能资源，秸秆数量大、种类多、分布广，每年秸秆产量约8亿t。因此大力开发生物质资源，实现秸秆固体成型燃料规模化生产和应用，不仅能够在一定程度上缓解能源短缺的压力，而且可以相应减少使用煤、石油等不可再生资源对生态环境保护的负面影响。
生物质固体成型燃料是指农作物秸秆、林业剩余物在一定温度与压力作用下经干燥和粉碎后挤压成具有一定形状的、密度较大的固体燃料。体积缩小6～8倍，密度为1.0～1.4t/m3，能源密度相当于中质烟煤，使用时火力持久，炉膛温度高，燃烧效率好。既可用于小型生物质炉具或小型锅炉作为农村居民的炊事和取暖燃料，也可用于大型锅炉作为城市区域供热和发电厂的燃料，近年来越来越受到人们的广泛关注。
太阳能作为一种新能源，它与常规能源相比，具有资源丰富、洁净、开发利用方便以及不存在运输问题等优点，目前广泛应用于太阳能热水器、光伏发电等。但也存在能量密度较低，、天气影响较大等问题，尤其是因受地区、气候、季节和昼夜变化等因素影响较大，限制了发展。
因此在生物质颗粒燃料锅炉供热的基础上，将太阳能作为辅助能源，建立生物质-太阳能供热装置，能够降低锅炉的运行时间减少颗粒燃料的消耗量，提高节能效率。目前在已有的研究中，也有将太阳能和锅炉结合在一起的装置，如公开号为CN101196305A申请日2007.12.28的专利，该专利为太阳能和生物质锅炉结合取暖装置，主要是在生物质气化炉外面安装太阳能集热板，但该装置只是把太阳能和锅炉连接在一起，在结构上没有实现自动控制，而且锅炉为气化炉，整个取暖装置的应用范围窄。
发明内容
本实用新型的目的是以蓄热贮水箱为核心，以生物质颗粒燃料锅炉和太阳能集热管为加热装置，其中以生物质颗粒燃料为主及以太阳能为辅助能源，为农村居民及种植养殖设施农业等提供热水、供暖等，有效解决太阳能受天气、时间等限制的问题，同时通过太阳能热板使水增温，再通过生物质颗粒燃料锅炉继续加温，能够降低锅炉的运行时间减少颗粒燃料的消耗量，比传统供暖系统节能60％以上。
为达到这一目的所采取的技术方案包括太阳能集热板、生物质颗粒燃料锅炉、锅炉控制系统和蓄热贮水箱，其特征在于锅炉控制系统通过检测太阳能集热板产生热水的温度来控制生物质颗粒燃料锅炉的启动、工作，二者产生的高温热水通过换热管加热蓄热贮水箱中冷水，产生热水并分别供给热水装置和供暖装置。
上述的一种生物质颗粒燃料与太阳能生光互补供热装置中，太阳能集热板通过太阳能产生热水，产生的热水通过温度传感器进入生物质颗粒燃料锅炉，温度传感器能够向控制系统提供信号。
上述的一种生物质颗粒燃料与太阳能生光互补供热装置中，当太阳能集热板产生热水温度高于80℃时，生物质颗粒燃料锅炉不启动运行，热水将直接通过生物质颗粒燃料锅炉进入蓄热贮水箱中的换热管；当热水温度低于80℃时，温度传感器将信号反馈到锅炉控制系统，同时生物质颗粒燃料锅炉将启动，对热水进一步加热，然后再进入蓄热贮水箱中的换热管8中。
上述的一种生物质颗粒燃料与太阳能生光互补供热装置中，生物质颗粒燃料锅炉和太阳能集热板产生的热水通过热水出水管从蓄热贮水箱底端进入交换管中，热交换后的冷水从热水回水管经三通返回到太阳能集热板中，完成冷水-太阳能集热管/生物质颗粒燃料锅炉/-热水-换热器-冷水等热交换循环。
上述的一种生物质颗粒燃料与太阳能生光互补供热装置中，蓄热贮水箱中的冷水由冷水补水管提供，通过交换管中的热水进行冷热交换，产生热水通过蓄热水箱出水管分别供给热水装置和供暖装置，回水通过供暖回水管进入蓄热贮水箱中，完成冷水-热交换器-供暖-冷水等热交换循环。
上述的一种生物质颗粒燃料与太阳能生光互补供热装置中，锅炉控制系统通过采集温度传感器的信号再控制燃烧器，并通过上料机构从料仓中向燃烧器提供生物质颗粒燃料，燃烧器启动后，对生物质颗粒燃料锅炉进行加热，实现了生物质颗粒燃料的自动燃烧。
本实用新型的生物质颗粒燃料与太阳能生光互补供热装置，是以生物质颗粒燃料为主、以太阳能为辅助能源的一种新型供热装置，太阳能集热板产生热水进入生物质燃料锅炉，并且通过温度传感器来控制生物质颗粒燃料锅炉的启动、工作等，有效解决了太阳能受天气、时间等限制的问题，能够实现全天候的供热、供暖；同时进入生物质颗粒燃料锅炉的水是先通过太阳能集热管加热，因此能够降低锅炉的运行时间减少颗粒燃料的消耗量，比传统供暖系统节能60％以上。太阳能集热板和生物质燃料锅炉产生的热水通过热交换管与外部的冷水实现热交换，自身实现了冷水-太阳能集热管/生物质颗粒燃料锅炉/-热水-换热器-冷水等热交换循环，能够提高热交换效率；蓄热贮水箱中的冷水通过热交换管内的热水实现了热交换，并分别供给热水装置和供暖装置，实现了冷水-热交换器-供暖-冷水等热交换循环，这两种热交换循环方式各自独立，互不影响。
具有以上结构特点的生物质颗粒燃料与太阳能生光互补供热装置所具有的优点如下：
1)本实用新型的供暖系统节能60％以上。本实用新型是一种以生物质颗粒燃料为主、以太阳能为辅助能源的一种新型供热装置，进入生物质颗粒燃料锅炉的水是先通过太阳能集热管加热，因此能够降低锅炉的运行时间减少颗粒燃料的消耗量，试验结果表明该装置比传统供暖装置节能60％以上。
2)本实用新型解决了太阳能适应性差的问题。本实用新型太阳能集热板产生热水进入生物质燃料锅炉，并且通过温度传感器来控制生物质颗粒燃料锅炉的启动、工作等，这有效解决了太阳能受天气、时间等限制的问题，能够实现全天候的供热、供暖。
3)该供热装置适应性广。本实用新型建立了一种生物质颗粒燃料和太阳能互补的新型供热装置，既能为农村居民提供热水、供暖，也能安装在种植、养殖等设施大棚中，为蔬菜种植和畜禽养殖等供暖，适应性强。
附图说明：
图1为生物质颗粒燃料与太阳能生光互补供热装置结构示意图；
具体实施方式：
下面结合附图对本实用新型的实施例进行描述：
如图1所示：1为冷水管，2为三通，3为太阳能集热板，4为太阳能热水管，5为温度传感器，6为生物质燃料锅炉，7为热水出水管，8为换热管，9为热水回水管，10为蓄热水箱，11为蓄热水箱出水管，12为热水装置，13为供暖装置，14为供暖回水管，15为冷水补水管，16为锅炉控制系统，17为料仓，18为上料机构，19为燃烧器
冷水管1和热水回水管9通过三通2连接到太阳能集热板3，产生的热水通过太阳能热水管4和温度传感器5进入生物质燃料锅炉6，二者产生的热水通过热水出水管7进入蓄热水箱10中的换热管8中，与冷水进行热交换后，再进入热水回水管9中，实现了冷水-太阳能集热管/生物质颗粒燃料锅炉/-热水-换热器-冷水等热交换循环。
温度传感器5通过采集太阳能热水管4中的热水，产生的信号将反馈到锅炉控制系统16，如果太阳能热水管4中的温度大于80℃时，生物质燃料锅炉6将不启动，太阳能集热板3产生的热水直接通过生物质燃料锅炉6进入换热管8中，如果太阳能热水管4中的温度小于80℃时，锅炉控制系统16将通过控制信号启动生物质燃料锅炉6，主要是通过控制燃烧器19，并通过上料机构18从料仓17中向燃烧器19提供生物质颗粒燃料，燃烧器19启动后，对生物质颗粒燃料锅炉6进行加热，实现了生物质颗粒燃料的自动燃烧，产生的热水再进入换热管8中。
冷水补水管15和供暖回水管14中的冷水进入蓄热水箱10中，通过与换热管8实现冷、热传递、交换，将蓄热水箱10中下端的冷水加热，产生热水通过上端的蓄热水箱出水管11进入热水装置12和供暖装置13，实现供热、供暖，完成冷水-热交换器-供暖-冷水等热交换循环。
试验结果表明，采用本实用新型的取暖装置实现了全天候供暖，并且与传统的煤炭锅炉相比，节能60％，本实用新型结合图例说明如下：
实施例：北京郊区设施蔬菜大棚生物质颗粒燃料与太阳能生光互补供热装置
根据本实用新型，在北京郊区设施蔬菜大棚建立了物质颗粒燃料与太阳能生光互补供热装置，其中供暖面积为480平方米，生物质颗粒燃料锅炉的功率为20kw，采用的太阳能集热管为5平方米，在正常晴朗天气，太阳能集热管产生的热水为90℃左右，通过热交换管换热后产生的热水为80℃，能够满足设施蔬菜的供暖；在天气不好或者夜间，主要采用生物质颗粒燃料锅炉供热，产生的热水超过95℃，通过热交换管换热后产生的热水超过为80℃，能够满足设施蔬菜的供暖。由于生物质颗粒燃料锅炉为间歇性供热，即如果锅炉的出水温度达到其预定值，将自动停止，产生的热水能够满足交换要求，因此在试验过程中如果不采用太阳能，在冬季每天消耗的生物质颗粒燃料为130kg，如果采用太阳能每天消耗的生物质颗粒燃料在50kg左右，因此每天能够节省61％的生物质颗粒燃料。
本实用新型的生物质颗粒燃料与太阳能生光互补供热装置可以为农村居民、种植养殖设施大棚等提供热水、供暖等，工作时，实现了两个循环，其中冷水管1和热水回水管9通过三通2连接到太阳能集热板3，产生的热水通过太阳能热水管4和温度传感器5进入生物质燃料锅炉6，锅炉控制系统16将控制生物质燃料锅炉6的启动、工作，二者产生的热水通过热水出水管7进入蓄热水箱10中的换热管8中，与冷水进行热交换后，再进入热水回水管9中，实现了冷水-太阳能集热管/生物质颗粒燃料锅炉/-热水-换热器-冷水等热交换循环；冷水补水管15和供暖回水管14中的冷水进入蓄热水箱10中，通过与换热管8实现冷、热传递、交换，将蓄热水箱10中下端的冷水加热，产生热水通过上端的蓄热水箱出水管11进入热水装置12和供暖装置13，实现供热、供暖，完成冷水-热交换器-供暖-冷水等热交换循环。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳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，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种生物质颗粒燃料与太阳能生光互补供热装置，包括太阳能集热板(3)、生物质颗粒燃料锅炉(6)、锅炉控制系统(16)和蓄热贮水箱(10)，其特征在于锅炉控制系统(16)通过检测太阳能集热板(3)产生热水的温度来控制生物质颗粒燃料锅炉(6)的启动、工作，二者产生的高温热水通过换热管(8)加热蓄热贮水箱(10)中冷水，产生热水并分别供给热水装置(12)和供暖装置(13)，分别完成两个热循环。
2.根据权利要求1所述的一种生物质颗粒燃料与太阳能生光互补供热装置，其特征在于，太阳能集热板(3)通过太阳能产生热水，产生的热水通过温度传感器(5)进入生物质颗粒燃料锅炉(6)，完成冷水-太阳能集热管(3)/生物质颗粒燃料锅炉(6)-热水-换热器(8)-冷水热交换循环。
3.根据权利要求1或2所述的一种生物质颗粒燃料与太阳能生光互补供热装置，其特征在于，当太阳能集热板(3)产生热水温度高于80℃时，生物质颗粒燃料锅炉(6)不启动运行，热水将直接通过生物质颗粒燃料锅炉(6)进入蓄热贮水箱(10)中的换热管(8)；当热水温度低于80℃时，温度传感器(5)将信号反馈到锅炉控制系统(16)，同时生物质颗粒燃料锅炉(6)将启动，对热水进一步加热，然后再进入蓄热贮水箱(10)中的换热管(8)中。
4.根据权利要求1或2所述的一种生物质颗粒燃料与太阳能生光互补供热装置，其特征在于，生物质颗粒燃料锅炉(6)和太阳能集热板(3)产生的热水通过热水出水管(7)从蓄热贮水箱(10)底端进入交换管(8)中，热交换后的冷水从热水回水管(9)经三通(2)返回太阳能集热板(3)中。
5.根据权利要求1所述的一种生物质颗粒燃料与太阳能生光互补供热装置，其特征在于，蓄热贮水箱(10)中的冷水由冷水补水管(15)提供，通过交换管(8)中的热水进行冷热交换，产生热水通过蓄热水箱出水管(11)分别供给热水装置(12)和供暖装置(13)，回水通过供暖回水管(14)进入蓄热贮水箱(10)中，完成冷水-热交换器-供暖-冷 水热交换循环。
6.根据权利要求1所述的一种生物质颗粒燃料与太阳能生光互补供热装置，其特征在于，锅炉控制系统(16)通过采集温度传感器(5)的信号再控制燃烧器(19)，并通过上料机构(18)从料仓(17)中向燃烧器(19)提供生物质颗粒燃料，燃烧器(19)启动后，对生物质颗粒燃料锅炉(6)进行加热。 
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