一种蓄热式生物质气化供暖系统

1.本发明涉及生物质综合利用技术领域，尤其是涉及一种蓄热式生物质气化供暖系统。


背景技术：

2.我国以煤为主的资源特点以及农村居民分散居住的生活习性，长期以来，我国农村地区冬季取暖以散煤、薪柴直接燃烧取暖为主。我国农村地区存在着建筑用能总量大、能源利用效率低等问题，同时污染物排放严重超标。我国农村地区存在资源未得到充分利用的问题，我国包括秸秆在内的废弃生物质资源丰富，但受到储运等因素的影响，实际利用率严重不足，废弃生物质不能够充分利用不仅造成能源浪费，还对环境造成了影响。近年来为改变农村用能问题，提出了一系列的“煤改气”、“煤改电”举措，导致农民取暖负担大，村民虽然拥有气电采暖设备但不敢用。因此坚持应地制宜，将废弃生物质进行清洁化利用，解决农村供暖用能问题的同时还能解决废弃生物质秸秆消纳问题。
3.户用生物质气化技术是采用以农村家庭为单位使用小型气化炉，产生的燃气用于户用供暖的生物质利用技术。该技术与传统土灶直接燃烧生物质相比不产生危害环境的颗粒物，更加清洁卫生。通过户用生物质气化炉的推广可以有效的解决现有农村炊事做饭以及供暖问题，同时可有效的完成废弃的生物质的消纳，防止其对环境造成污染，因此生物质气化炉具有较高的经济效益和环境效益。但生物质是一种能量密度较低的燃料，其工作过程中实时放热量较大，但是持续时间短，需不断添加燃料才能维持持续放热，在一天的时间里用户需多次向气化炉中加料，特别是夜间休息时也需起床加料，为用户的实际使用造成困扰。
4.综上，本技术人认为现有技术中的生物质气化供热系统系统存在的技术问题是：供热持续性差，需要用户长时间持续操作维护。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供蓄热式生物质气化供暖系统，以解决现有技术中存在的气化供暖系统供热持续性差需要用户长时间持续操作维护的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果（供暖持续性佳、可间断进行生物质气化燃烧、智能温度控制、气化余热回收等）详见下文阐述。
6.为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：一种蓄热式生物质气化供暖系统，其包括生物质气化子系统（a）、生物质气燃烧子系统（b）、相变蓄热子系统（c）、供暖子系统（d）以及供暖控制子系统（e），其中生物质气化子系统（a）能够将生物质原料气化，输出生物质气，收集生物质气化过程中产生的气化余热并输出；生物质燃烧子系统（b）能够利用生物质气进行燃烧，输出燃烧热量以及高温烟气；相变蓄热子系统（c）能够吸收存储气化余热、燃烧热量以及高温烟气中的热量；供暖子系统（d）能够将相变子系统中存储的热量供给至用户端使用；供暖控制子系统（e）能够控制供暖子系统工作。
7.可选的，相变蓄热子系统（c）包括第一相变蓄热分系统（c1）、第二相变蓄热分系统（c2）以及第三相变蓄热分系统（c3），其中：第一相变蓄热分系统（c1）能够吸收存储生物质气化子系统（a）输出的余热；第二相变蓄热分系统（c2）能够吸收生物质气燃烧子系统（b）输出的燃烧热量；第三相变蓄热分系统（c3）能够吸收生物质气化子系统（b）输出的高温烟气中的热量。
8.可选的，生物质气化子系统（a）包括鼓风机（a1）以及气化炉（a2），其中：气化炉（a2）具有气化腔室（a2
‑
1）、水夹套腔室（a2
‑
2）、进风口（a2
‑
3）、出风口（a2
‑
4）、进水口（a2
‑
5）以及出水口（a2
‑
6），其中水夹套腔室（a2
‑
2）套设在气化腔室（a2
‑
1）外层，用以吸收气化腔室（a2
‑
1）内气化过程中产生的余热；进风口（a2
‑
3）与出风口（a2
‑
4）分别与气化腔室（a2
‑
1）联通，其中鼓风机（a1）与进风口（a2
‑
3）连接，出风口（a2
‑
4）用于输出生物质气；进水口（a2
‑
5）以及出水口（a2
‑
6）分别与水夹套腔室（a2
‑
2）联通，其中进水口（a2
‑
5）用于输入低温水，出水口（a2
‑
6）用于输出高温水；生物质气化子系统（a）工作时，鼓风机（a1）为气化炉（a2）供风，生物质在气化炉（a2）内发生气化产生生物质气以及气化余热，生物质气经出风口（a2
‑
4）输出，气化余热被水夹套腔室（a2
‑
2）内的水吸收。
9.可选的，生物质气燃烧子系统（b）包括依次连接的干燥罐（b1）、脱硫罐（b2）、燃烧器（b3），干燥罐（b1）与出风口（a2
‑
4）连接；生物质气燃烧子系统（b）工作时，生物质气经出风口（a2
‑
4）进入干燥罐（b1）进行干燥，之后进入脱硫罐（b2）进行脱硫，之后进入燃烧器（b3）进行燃烧。
10.可选的，第一相变蓄热分系统（c1）包括第一相变储热箱（c1
‑
1）、第一换热器（c1
‑
2）以及第一水泵，第一换热器（c1
‑
2）设置在第一相变储热箱（c1
‑
1）内部，第一换热器（c1
‑
2）的进液口与出水口（a2
‑
6）连接，第一换热器（c1
‑
2）的出液口与进水口（a2
‑
5）连接，第一换热器（c1
‑
2）与水夹套腔室（a2
‑
2）形成第一水回路，第一水泵安装在第一水回路上；第一相变蓄热分系统（c1）工作时，第一换热器（c1
‑
2）将水夹套腔室（a2
‑
2）内存储的气化余热转移至第一相变储热箱（c1
‑
1）内存储；第二相变蓄热分系统（c2）包括第二相变储热箱（c2
‑
1）、第二换热器（c2
‑
2）、第三换热器（c2
‑
3）以及第二水泵，其中第二换热器（c2
‑
2）与燃烧器（b3）配合使用，用以吸收燃烧器（b3）燃烧生物质气时输出的燃烧热量；第三换热器（c2
‑
3）设置在第二相变储热箱（c2
‑
1）内部，第三换热器（c2
‑
3）的进液口与第二换热器（c2
‑
2）的出液口连接，第三换热器（c2
‑
3）的出液口与第二换热器（c2
‑
2）的进液口连接，第二换热器（c2
‑
2）与第三换热器（c2
‑
3）之间形成第二水回路，第二水泵设置在第二水回路上；第二相变蓄热分系统（c1）工作时，第二换热器（c2
‑
2）与第三换热器（c2
‑
3）之间形成导热回路，将燃烧器（b3）燃烧生物质气时输出的燃烧热量转移至第二相变储热箱（c2
‑
1）内存储；第三相变蓄热分系统（c3）包括第三相变储热箱（c3
‑
1）、抽风机（c3
‑
2）、第四换热器（c3
‑
3）、排烟道（c3
‑
4），其中抽风机（c3
‑
2）与燃烧器（b3）配合使用，抽取燃烧器（b3）燃烧生物质气时产生的高温烟气；第四换热器（c3
‑
3）设置在第三相变储热箱（c3
‑
1）内部，第三相变储热箱（c3
‑
1）的进风口与抽风机（c3
‑
2）的出风口连接，第三相变储热箱（c3
‑
1）的出风口与排烟道（c3
‑
4）连接；第三相变蓄热分系统（c3）工作时，第四换热器（c3
‑
3）将高温烟气中的热量转移至第三相变储热箱（c3
‑
1）内存储。
11.可选的，供暖子系统（d）包括第五换热器（d1）、第六换热器（d2）、第七换热器（d3）、第八换热器（d4）、第三水泵（d5）、第四水泵（d6）以及第五水泵（d7），其中第五换热器（d1）设
置在第一相变储热箱（c1
‑
1）内，第六换热器（d2）设置在第二相变储热箱（c2
‑
1）内，第七换热器（d3）设置在第三相变储热箱（c3
‑
1）内，第八换热器（d4）设置在用户端室内，第五换热器（d1）、第六换热器（d2）、第七换热器（d3）的进液口分别与第八换热器（d4）的出液口连接，第五换热器（d1）、第六换热器（d2）、第七换热器（d3）的出液口分别通过第三水泵（d5）第四水泵（d6）、第五水泵（d7）与第七换热器（d4）的进液口连接；供暖子系统（d）工作时，分别或同时将第一相变储热箱（c1
‑
1）、第二相变储热箱（c2
‑
1）第三相变储热箱（c3
‑
1）内存储的热量转移至用户端室内。
12.可选的，供暖控制子系统（e）包括控制器（e1）、第一温度传感器（e2）、第二温度传感器（e3）、第三温度传感器（e4）、第四温度传感器（e5），其中第一温度传感器（e2）设置在第一相变储热箱（c1
‑
1）内，第二温度传感器（e3）设置在第二相变储热箱（c2
‑
1）内，第三温度传感器（e4）设置在第三相变储热箱（c3
‑
1）内，第四温度传感器（e5）设置在用户端室内；第一温度传感器（e2）、第二温度传感器（e3）、第三温度传感器（e4）、第四温度传感器（e5）分别与控制器（e1），输出温度信号至控制器（e1）；控制器（e1）分别连接第三水泵（d5）、第四水泵（d6）以及第五水泵（d7），分别输出控制信号至第三水泵（d5）、第四水泵（d6）以及第五水泵（d7）；供暖控制子系统（e）工作时，控制器根据温度信号输出控制信号至第三水泵（d5）、第四水泵（d6）以及第五水泵（d7），适时将第一相变储热箱（c1
‑
1）、第二相变储热箱（c2
‑
1）、第三相变储热箱（c3
‑
1）内存储的热量转移至用户端室内。
13.可选的，第一换热器（c1
‑
2）、第二换热器（c2
‑
2）、第三换热器（c2
‑
3）、第五换热器（d1）、第六换热器（d2）、第七换热器（d3）、第八换热器（d4）均为液体介质换热器，第四换热器（c3
‑
3）为气体介质换热器。
14.可选的，第一换热器（c1
‑
2）、第二换热器（c2
‑
2）、第三换热器（c2
‑
3）、第四换热器（c3
‑
3）、第五换热器（d1）、第六换热器（d2）、第七换热器（d3）、第八换热器（d4）均可以选用板式换热器或管式换热器。
15.可选的，控制器（e1）为plc控制电路。
16.本发明实施例提供的蓄热式生物质气化供暖系统的有益效果在于：通过相变蓄热箱将生物气化过程中实时释放的大量热量存储，之后再进行缓慢释放供暖，能够持续的为使用端室内供暖，且不用持续操作维护炭化炉进行碳化。
附图说明
17.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，下面描述中的附图仅仅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。
18.图1为图1为本发明实施例的蓄热式生物质气化供暖系统的设备工艺路线图；图2为本发明实施例的蓄热式生物质气化供暖系统的工艺框图；图3为本发明实施例的生物质气化子系统a的工艺框图；图4为本发明实施例的生物质气燃烧子系统b的工艺框图;图5为本发明实施例的第一相变蓄热分系统的工艺框图；图6为本发明实施例的第二相变蓄热分系统c2的工艺框图；
图7为本发明实施例的第三相变蓄热分系统c3的工艺框图;图8为本发明实施例的供暖子系统的工艺框图;图9为本发明实施例的第一相变蓄热分系统的供暖控制子系统工艺框图。
19.具体实施方式
20.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅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得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
21.如图2所示为本发明实施例的蓄热式生物质气化供暖系统的工艺框图，本发明实施例提供了一种废弃生物质发酵气化耦合联产系统，包括生物质气化子系统a、生物质气燃烧子系统b、相变蓄热子系统c、供暖子系统d以及供暖控制子系统e，其中生物质气化子系统a能够将生物质原料气化，输出生物质气，收集生物质气化过程中产生的气化余热并输出；生物质燃烧子系统b能够利用生物质气进行燃烧，输出燃烧热量以及高温烟气；相变蓄热子系统c能够吸收存储所述气化余热、所述燃烧热量以及所述高温烟气中的热量；供暖子系统d能够将相变子系统中存储的热量供给至用户端使用；供暖控制子系统e能够控制供暖子系统工作。
22.该实施例的蓄热式生物质气化供暖系统的有益效果在于相变蓄热子系统c能够吸收供热系统的热量，并在需要供热时持续缓慢的输出，避免需要长时间连续的供应生物质气化子系统处于工作状态中，减轻了用户的使用负担。
23.作为更优的技术方案，如图2所示，本发明实施例的相变蓄热子系统c包括第一相变蓄热分系统c1、第二相变蓄热分系统c2以及第三相变蓄热分系统c3，其中第一相变蓄热分系统c1能够吸收存储生物质气化子系统a输出的余热；第二相变蓄热分系统c2能够吸收生物质气燃烧子系统b输出的燃烧热量；第三相变蓄热分系统c3能够吸收生物质气化子系统b输出的高温烟气中的热量。
24.作为更优的技术方案，如图1
‑
3所示，其中图1为本发明实施例的蓄热式生物质气化供暖系统的设备工艺路线图，图3为本发明实施例的生物质气化子系统a的工艺框图，本实施例中生物质气化子系统a包括鼓风机a1以及气化炉a2，其中气化炉a2具有气化腔室a2
‑
1、水夹套腔室a2
‑
2、进风口a2
‑
3、出风口a2
‑
4、进水口a2
‑
5以及出水口a2
‑
6，其中水夹套腔室a2
‑
2套设在气化腔室a2
‑
1外层，用以吸收气化腔室a2
‑
1内气化过程中产生的余热；进风口a2
‑
3与出风口a2
‑
4分别与气化腔室a2
‑
1联通，其中鼓风机a1与进风口a2
‑
3连接，出风口a2
‑
4用于输出所述生物质气；进水口a2
‑
5以及出水口a2
‑
6分别与水夹套腔室a2
‑
2联通，其中进水口a2
‑
5用于输入低温水，出水口a2
‑
6用于输出高温水。生物质气化子系统a工作时，鼓风机a1为气化炉a2供风，生物质在气化炉a2内发生气化产生所述生物质气以及所述气化余热，所述生物质气经出风口a2
‑
4输出，所述气化余热被水夹套腔室a2
‑
2内的水吸收。
25.作为更优的技术方案，如图1
‑
4所示，其中图4为本发明实施例的生物质气燃烧子系统b的工艺框图，本发明实施例的生物质气燃烧子系统b包括依次连接的干燥罐b1、脱硫罐b2、燃烧器b3，干燥罐b1与出风口a2
‑
4连接；生物质气燃烧子系统b工作时，所述生物质气
经出风口a2
‑
4进入干燥罐b1进行干燥，之后进入脱硫罐b2进行脱硫，之后进入燃烧器b3进行燃烧输出所述燃烧热量以及所述高温烟气。
26.作为优选的技术方案，如图1
‑
7所示，其中图5为本发明实施例的第一相变蓄热分系统的工艺框图，图6为本发明实施例的第二相变蓄热分系统c2的工艺框图，图7为本发明实施例的第三相变蓄热分系统c3的工艺框图，本实施例的第一相变蓄热分系统c1包括第一相变储热箱c1
‑
1、第一换热器c1
‑
2以及第一水泵，第一换热器c1
‑
2设置在第一相变储热箱c1
‑
1内部，第一换热器c1
‑
2的进液口与出水口a2
‑
6连接，第一换热器c1
‑
2的出液口与进水口a2
‑
5连接，第一换热器c1
‑
2与水夹套腔室a2
‑
2形成第一水回路，所述第一水泵安装在所述第一水回路上；第一相变蓄热分系统c1工作时，第一换热器c1
‑
2将水夹套腔室（a2
‑
2）内存储的所述气化余热转移至第一相变储热箱c1
‑
1内存储。第二相变蓄热分系统c2包括第二相变储热箱c2
‑
1、第二换热器c2
‑
2、第三换热器c2
‑
3以及第二水泵（图中未视），其中第二换热器c2
‑
2与燃烧器b3配合使用，用以吸收燃烧器b3燃烧所述生物质气时输出的燃烧热量；第三换热器c2
‑
3设置在第二相变储热箱c2
‑
1内部，第三换热器c2
‑
3的进液口与第二换热器c2
‑
2）的出液口连接，第三换热器c2
‑
3的出液口与第二换热器c2
‑
2的进液口连接，第二换热器c2
‑
2与第三换热器c2
‑
3之间形成第二水回路，所述第二水泵设置在所述第二水回路上；第二相变蓄热分系统c1工作时，第二换热器c2
‑
2与第三换热器c2
‑
3之间形成导热回路，将燃烧器b3燃烧所述生物质气时输出的燃烧热量转移至第二相变储热箱c2
‑
1内存储。第三相变蓄热分系统c3包括第三相变储热箱c3
‑
1、抽风机c3
‑
2、第四换热器c3
‑
3、排烟道c3
‑
4，其中抽风机c3
‑
2与燃烧器b3配合使用，抽取燃烧器b3燃烧所述生物质气时产生的所述高温烟气；第四换热器c3
‑
3设置在第三相变储热箱c3
‑
1内部，第三相变储热箱c3
‑
1的进风口与抽风机c3
‑
2的出风口连接，第三相变储热箱c3
‑
1的出风口与排烟道c3
‑
4连接；第三相变蓄热分系统c3工作时，第四换热器c3
‑
3将所述高温烟气中的热量转移至第三相变储热箱c3
‑
1内存储。
27.作为优选的实施方式，如图1
‑
8所示，其中图8为本发明实施例的供暖子系统的工艺框图，本实施例的供暖子系统d包括第五换热器d1、第六换热器d2、第七换热器d3、第八换热器d4、第三水泵d5、第四水泵d6以及第五水泵d7，其中第五换热器d1设置在第一相变储热箱c1
‑
1内，第六换热器d2设置在第二相变储热箱c2
‑
1内，第七换热器d3设置在第三相变储热箱c3
‑
1内，第八换热器d4设置在所述用户端室内，第五换热器d1、第六换热器d2、第七换热器d3的进液口分别与第八换热器d4的出液口连接，第五换热器d1、第六换热器d2、第七换热器d3的出液口分别通过第三水泵d5第四水泵d6、第五水泵d7与第八换热器d4的进液口连接。供暖子系统d工作时，分别或同时将第一相变储热箱c1
‑
1、第二相变储热箱c2
‑
1第三相变储热箱c3
‑
1内存储的热量转移至所述用户端室内。
28.作为优选的技术方案，如图1
‑
9所示，其中图9为本发明实施例的第一相变蓄热分系统的供暖控制子系统工艺框图，本实施例的供暖控制子系统e包括控制器e1、第一温度传感器e2、第二温度传感器e3、第三温度传感器e4、第四温度传感器e5，其中第一温度传感器e2设置在第一相变储热箱c1
‑
1内，第二温度传感器e3设置在第二相变储热箱c2
‑
1内，第三温度传感器e4设置在第三相变储热箱c3
‑
1内，第四温度传感器e5设置在所述用户端室内；所述第一温度传感器e2、第二温度传感器e3、第三温度传感器（e4）、第四温度传感器e5分别与控制器e1，输出温度信号至控制器e1；控制器e1分别连接第三水泵d5、第四水泵d6以及第
五水泵d7，分别输出控制信号至第三水泵d5、第四水泵d6以及第五水泵d7；供暖控制子系统e工作时，控制器根据所述温度信号输出所述控制信号至第三水泵d5、第四水泵d6以及第五水泵d7，适时将第一相变储热箱c1
‑
1、第二相变储热箱c2
‑
1、第三相变储热箱c3
‑
1内存储的热量转移至所述用户端室内。
29.具体的，如图1
‑
9所示，第一换热器c1
‑
2、第二换热器c2
‑
2、第三换热器c2
‑
3、第五换热器d1、第六换热器d2、第七换热器d3、第八换热器d4均为液体介质换热器，第四换热器c3
‑
3为气体介质换热器。第一换热器c1
‑
2、第二换热器c2
‑
2、第三换热器c2
‑
3、第四换热器c3
‑
3、第五换热器d1、第六换热器d2、第七换热器d3、第八换热器d4均可以选用板式换热器或管式换热器。控制器e1为plc控制电路。
30.以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。