本發(fā)明涉及供暖裝置領(lǐng)域，特別是涉及一種高效通用生物質(zhì)燃料供暖裝置。

背景技術(shù)：

在我國北方大部分地區(qū)無論是民用取暖爐灶、民用中小型鍋爐還是企業(yè)取暖鍋爐，大多采用原煤、焦炭、煤制品(煤球、蜂窩煤)等作為燃料，除了熱能轉(zhuǎn)換效率低、煤炭資源浪費之外，還會對環(huán)境、空氣造成嚴(yán)重的污染和危害。據(jù)有關(guān)資料介紹，煤等燃料燃燒時，能產(chǎn)生大量的固體懸浮顆粒煙塵，污染空氣；如果氧氣不足，燃燒就不完全，會產(chǎn)生大量的一氧化碳?xì)怏w，污染空氣；煤中所含的硫、氮等元素燃燒時還會產(chǎn)生二氧化硫、二氧化氮等大氣污染物，是導(dǎo)致酸雨形成的主要原因，除此之外煤制品燃料如果氧氣不足導(dǎo)致燃燒不完全時所釋放大量的一氧化碳也是民居燃煤取暖的重大安全隱患。因此控制污染排放、節(jié)約煤炭資源、降低安全隱患是全國各個地區(qū)必須完成的任務(wù)，也是當(dāng)前民用取暖設(shè)備行業(yè)亟待解決的重要課題。

目前對民用取暖設(shè)備污染排放控制，傳統(tǒng)的手段主要是推行新能源和生物質(zhì)燃料等的方式進行源頭控制，這些控制方式受其地理位置和地方經(jīng)濟條件的制約，其推行難度大、推行成本較高且取暖的效果很大程度上取決于天氣(如太陽能取暖)和取暖設(shè)備落后(如傳統(tǒng)鐵爐子、磚爐子)的制約。各種傳統(tǒng)取暖設(shè)備其工作原理和優(yōu)劣分析如下：

1、傳統(tǒng)鐵爐子帶暖氣取暖方式：

利用購買或自制鐵爐子，在燃料的發(fā)熱量較高的情況下可以取暖較好，但也只能帶傳統(tǒng)靜置式暖氣，而靜置暖氣的散熱效果并不好。在華北以北的地區(qū)冬季使用過程中需要操作人員看管操作規(guī)程，由于華北以北地區(qū)冬季比較寒冷，爐內(nèi)的熱傳導(dǎo)介質(zhì)水的溫度也只能達(dá)到40-50攝氏度，室溫也只能達(dá)到6-8攝氏度，使用效果不好。據(jù)調(diào)查。據(jù)調(diào)查以河北地區(qū)為例，傳統(tǒng)民居50㎡取暖季燃煤大約為3噸，按每噸原煤850元，需花費2550元。

2中小型鍋爐帶靜置式暖氣或水空調(diào)方式：

中小型鍋爐取暖所需要的燃料較多，其燃料消耗較大、污染較大。雖然可以使冬季住宅室溫升高到20-30攝氏度，但其性價比低，不適用。鍋爐工作壽命視制造鍋爐的板材而定，當(dāng)長久使用時，爐膽會受介質(zhì)腐蝕變薄損壞，使投入維護成本增加，形成潛在安全隱患。據(jù)調(diào)查以河北地區(qū)為例傳統(tǒng)民居100㎡取暖季燃煤大約為7噸，按每原煤噸850元，為5950元。

3空調(diào)取暖方式：

該種取暖方式在空調(diào)內(nèi)的電熱元件通電后持續(xù)加熱到一定溫度，風(fēng)機開始運轉(zhuǎn)給電熱元件出風(fēng)散熱，使電熱元件產(chǎn)生的熱量散熱，室內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)定溫度后停止工作，但冬季室內(nèi)溫度受房屋建筑的保暖措施優(yōu)劣影響，民居尤甚，室內(nèi)溫度達(dá)不到設(shè)定溫度，空調(diào)會持續(xù)制熱造成電能的大量消耗，以河北地區(qū)為例，12㎡房間冬季空調(diào)取暖電費消耗在400元以上性價比較低。

4燃?xì)馊∨癄t方式：

是利用燃?xì)饧訜峤橘|(zhì)傳遞給散熱裝置或產(chǎn)生熱風(fēng)的方式取暖，但一些地區(qū)受地理位置制約，某些地區(qū)山區(qū)不能普及。

從以上幾種北方傳統(tǒng)的冬季取暖方式燃煤燃?xì)夂碗娔芗訜釣橹饕ぷ鞣绞降娜∨绞降膶Ρ确治鰜砜?，雖然都能實現(xiàn)房屋內(nèi)的取暖升溫，但是普遍存在著取暖效率低、成本大、地理位置限制等問題，取暖效果取決于燃料的燃燒熱量和成本的投入，耗材量大，使用成本高，維護量大，而且使用壽命因質(zhì)量優(yōu)劣而參差不齊，造成設(shè)備使用周期的縮短，增加資源的浪費。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種以生物質(zhì)為燃料、傳熱效率高、成本低、結(jié)構(gòu)簡單、自動化程度高的高效通用生物質(zhì)燃料供暖裝置。

本發(fā)明高效通用生物質(zhì)燃料供暖裝置，包括爐體、爐體水套、爐蓋水套、傳熱管路、回水管路、膨脹水箱、儲能水箱和散熱器；所述爐體水套套設(shè)在所述爐體上，所述爐蓋水套蓋設(shè)在所述爐體上；所述爐體水套的出水口和所述爐蓋水套的出水口均與所述傳熱管路連通，所述爐體水套的進水口和所述爐蓋水套的進水口均與所述回水管路連通；所述膨脹水箱的出水口與所述回水管路連通，所述膨脹水箱的進水口與所述傳熱管路連通；所述傳熱管路內(nèi)的流體流入所述儲能水箱，所述儲能水箱的流體流入所述散熱器，所述散熱器的出水口與所述回水管路連通，所述儲能水箱還與所述回水管路連通。

本發(fā)明高效通用生物質(zhì)燃料供暖裝置，其中所述爐體水套設(shè)為螺旋纏繞在所述爐體上的柱狀盤管。

本發(fā)明高效通用生物質(zhì)燃料供暖裝置，其中所述爐蓋水套設(shè)為盤管纏繞的蓋體結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明高效通用生物質(zhì)燃料供暖裝置，其中所述爐體上連接有煙氣管道，所述煙氣管道延伸到所述儲能水箱內(nèi)，所述儲能水箱內(nèi)的煙氣管道設(shè)為螺旋盤管。

本發(fā)明高效通用生物質(zhì)燃料供暖裝置，其中所述儲能水箱上連接有第二液位計。

本發(fā)明高效通用生物質(zhì)燃料供暖裝置，其中所述儲能水箱連接所述散熱器的管路上連接有循環(huán)泵。

本發(fā)明高效通用生物質(zhì)燃料供暖裝置，其中所述散熱器設(shè)有若干個。

本發(fā)明高效通用生物質(zhì)燃料供暖裝置，其中每個所述散熱器上均連接有第一液位計、第一溫度傳感器和壓力傳感器。

本發(fā)明高效通用生物質(zhì)燃料供暖裝置，其中所述散熱器的出水口與所述回水管路之間連接有調(diào)節(jié)閥。

本發(fā)明高效通用生物質(zhì)燃料供暖裝置，其中所述回水管路上連接有第二溫度傳感器。

本發(fā)明高效通用生物質(zhì)燃料供暖裝置與現(xiàn)有技術(shù)不同之處在于：本發(fā)明高效通用生物質(zhì)燃料供暖裝置，爐體、爐體水套、爐蓋水套、傳熱管路、回水管路、膨脹水箱、儲能水箱和散熱器，爐體水套套設(shè)在爐體上，爐蓋水套蓋設(shè)在爐體上，爐體內(nèi)燃燒生物質(zhì)燃料，生物質(zhì)燃燒產(chǎn)生熱量，爐體水套和爐蓋水套內(nèi)的流體吸收熱量，爐體水套與爐蓋水套內(nèi)的流體升溫，流體溫度上升密度降低，流體向傳熱管路流動，傳熱管路上連接有膨脹水箱和儲能水箱，膨脹水箱內(nèi)有一定壓力，爐體水套和爐蓋水套內(nèi)的流體會向儲能水箱流動，儲能水箱內(nèi)的溫度較低的流體會向回水管路流動，形成一個自循環(huán)。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的高效通用生物質(zhì)燃料供暖裝置作進一步說明。

附圖說明

圖1為本發(fā)明高效通用生物質(zhì)燃料供暖裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明高效通用生物質(zhì)燃料供暖裝置的爐體水套的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明高效通用生物質(zhì)燃料供暖裝置的圖2的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明高效通用生物質(zhì)燃料供暖裝置的爐蓋水套的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明高效通用生物質(zhì)燃料供暖裝置的圖4的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明高效通用生物質(zhì)燃料供暖裝置的儲能水箱的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)注：1、爐體水套；2、爐蓋水套；3、膨脹水箱；4、儲能水箱；5、循環(huán)泵；6、散熱器；7、調(diào)節(jié)閥；8、第一溫度傳感器；9、第二溫度傳感器；10、壓力傳感器；11、第一液位計；12、第二液位計；13、排水口；14、煙氣管道；15、回水管路；16、供熱管路。

具體實施方式

基于現(xiàn)有的供暖裝置取暖效率低、燃料成本高、受環(huán)境影響大的問題，本發(fā)明高效通用生物質(zhì)燃料供暖裝置，開發(fā)了一種能夠以價格低廉的生物質(zhì)燃料供熱的裝置，避免因取暖造成的環(huán)境污染，延長設(shè)備使用壽命，降低環(huán)境空氣污染，減少或避免燃料或電力等能源的大量投入所導(dǎo)致的運行成本；其中，生物質(zhì)燃料如木屑顆粒、秸稈顆粒等材料。

如圖1所示，本發(fā)明高效通用生物質(zhì)燃料供暖裝置，包括爐體、爐體水套1、爐蓋水套2、傳熱管路16、回水管路15、膨脹水箱3、儲能水箱4和散熱器6；爐體水套1套設(shè)在爐體上，爐蓋水套2蓋設(shè)在爐體上；爐體內(nèi)燃燒生物質(zhì)燃料，生物質(zhì)燃料燃燒產(chǎn)生熱量和煙氣，爐體水套1和爐蓋水套2充分吸收熱量，爐體水套1和爐蓋水套2基本封閉爐體，防止燃料燃燒產(chǎn)生的熱量散失，提高熱量利用率。

結(jié)合圖2和圖3所示，爐體水套1設(shè)為螺旋纏繞在爐體上的柱狀盤管，爐體水套1貼合在爐體上，爐體水套1與爐體充分接觸，爐體內(nèi)的熱量通過爐體水套1傳遞給爐體水套1內(nèi)的流體。結(jié)合圖4和圖5所示，爐蓋水套2設(shè)為盤管纏繞的蓋體結(jié)構(gòu)，爐蓋水套2蓋設(shè)在爐體上，充分吸收爐體內(nèi)燃料燃燒的熱量和煙氣熱量。爐體水套1和爐蓋水套2選用6061合金鋁管，金屬導(dǎo)熱系數(shù)：銅401w/mk，鋁237w/mk，鐵80w/mk，鋁管的導(dǎo)熱率很高，僅次于銅，鋁的導(dǎo)熱能力比鐵大3倍、大約是銅的50％～60％，使用6061鋁合金管作為爐體水套1和爐蓋水套2的材料提升了水套內(nèi)流體的加熱速度，鋁材易于焊接制作，材料成本低，設(shè)備運行穩(wěn)定，故障率低。管路內(nèi)循環(huán)傳熱的流體多采用水，水內(nèi)添加防腐劑。鋁的化學(xué)性質(zhì)活潑，在空氣中容易與氧氣反應(yīng)生成一層致密的三氧化二鋁薄膜，三氧化二鋁薄膜覆蓋在鋁的表面，使鋁不與其它物質(zhì)接觸，且三氧化二鋁薄膜不溶于水也不與水反應(yīng)，所以爐體水套1和爐蓋水套2具有很好的耐腐蝕性能。

爐體水套1的出水口和爐蓋水套2的出水口均與傳熱管路16連通，爐體水套1的進水口和爐蓋水套2的進水口均與回水管路15連通。爐體內(nèi)生物質(zhì)燃燒產(chǎn)生熱量，爐體水套1和爐蓋水套2內(nèi)的流體吸收熱量，爐體水套1與爐蓋水套2內(nèi)的流體升溫，流體溫度上升密度降低，流體向傳熱管路16流動，傳熱管路16上連接有膨脹水箱3和儲能水箱4，膨脹水箱3內(nèi)有一定壓力，爐體水套1和爐蓋水套2內(nèi)的流體會向儲能水箱4流動，儲能水箱4內(nèi)的溫度較低的流體會向回水管路15流動，形成一個自循環(huán)。

傳熱管路16內(nèi)的流體流入儲能水箱4，儲能水箱4內(nèi)的流體流入散熱器6，儲能水箱4與散熱器6連接的位置靠近儲能水箱4與傳熱管路16連通的位置，傳熱管路16流動到儲能水箱4內(nèi)的熱流體，能夠直接流入散熱器6，減小了熱流體與儲能水箱4中冷流體的熱交換，提高了傳熱效率。儲能水箱4與回水管路15連通，散熱器6的出水口與回水管路15連通，儲能水箱4中的冷流體和散熱器6中換熱后的流體均流回回水管路15，通過回水管路15流回爐體水套1和爐蓋水套2，進行循環(huán)加熱。傳熱管路16和回水管路15上均設(shè)有泄壓閥，當(dāng)管路內(nèi)壓力明顯升高時，通過泄壓閥進行泄壓，降低管路內(nèi)的壓力，平衡管路壓力。

膨脹水箱3的出水口與回水管路15連通，膨脹水箱3的進水口與傳熱管路16連通；膨脹水箱3起到緩沖的作用，當(dāng)傳熱管路16中流體溫度明顯升高時，傳熱管路16承受的內(nèi)壓增大，流體流入膨脹水箱3進行緩沖并且回流至回水管路15，降低傳熱管路16承受的內(nèi)壓，促進流體循環(huán)。

爐體上連接有煙氣管道，煙氣管道延伸到儲能水箱4內(nèi)，儲能水箱4內(nèi)的煙氣管道14設(shè)為螺旋盤管。爐體煙氣直接排放，降低燃料熱量的利用率，煙氣的熱量通過煙氣管道14導(dǎo)出到儲能水箱4，并且煙氣管路設(shè)為螺旋盤管結(jié)構(gòu)，煙氣管道14與儲能水箱4中的流體進行熱交換，充分利用煙氣的余熱。

儲能水箱4上連接有第二液位計12，第二液位計12測量儲能水箱4的水位，防止儲能水箱4內(nèi)流體過量存儲，對儲能水箱4的壁面壓力增大，而導(dǎo)致儲能水箱4破裂。儲能水箱4上開設(shè)有排水口13，當(dāng)裝置停用或檢修時，管路內(nèi)的流體通過排水口13排出，裝置啟動前，還可以通過排水口13進行注水。

儲能水箱4連接散熱器6的管路上連接有循環(huán)泵5，散熱器6上連接有風(fēng)機。儲能水箱4上連接有第三溫度傳感器，當(dāng)儲能水箱4內(nèi)的流體溫度達(dá)到70℃時，循環(huán)泵5和風(fēng)機啟動，循環(huán)泵5促進流體循環(huán)，風(fēng)機促進流體蒸發(fā)，向環(huán)境空氣中加熱加濕；當(dāng)儲能水箱4內(nèi)的流體溫度低于35℃時，循環(huán)泵5和風(fēng)機停止工作，進行流體加熱。

散熱器6設(shè)有若干個，每個傳熱管路16上連接有若干個散熱器6，散熱器6的數(shù)量根據(jù)實際需要進行設(shè)置，散熱器6的進水口與傳熱管路16之間連接有通斷閥，通斷閥控制散熱器6內(nèi)流體循環(huán)的通斷狀態(tài)，根據(jù)換熱需要，控制通斷閥的通斷。散熱器6的出水口與回水管路15之間連接有調(diào)節(jié)閥7，調(diào)節(jié)閥7調(diào)節(jié)流體的流量和流速，進而調(diào)節(jié)整個回路的流體流速。

每個散熱器6上均連接有第一液位計11、第一溫度傳感器8和壓力傳感器10，第一液位計11監(jiān)測散熱器6內(nèi)流體的液位，第一溫度傳感器8測量散熱器6內(nèi)的流體溫度，壓力傳感器10測量散熱器6內(nèi)的壓力?；厮苈?5上連接有第二溫度傳感器9，第二溫度傳感器9測量經(jīng)過散熱器6換熱后的流體的溫度，可以通過第一溫度傳感器8和第二溫度傳感器9的溫度示數(shù)核算流體的換熱量，便于對換熱過程能源成本、換熱效率等參數(shù)進行監(jiān)控和優(yōu)化。

第一溫度傳感器8、第二溫度傳感器9、第一液位計11、第二液位計12、壓力傳感器10、調(diào)節(jié)閥7和循環(huán)泵5均連接在智能溫控系統(tǒng)上，智能溫控系統(tǒng)通過對溫度、液位、壓力等參數(shù)的監(jiān)測和換熱量的需求，來調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥7和循環(huán)泵5的工作狀態(tài)，不僅能實現(xiàn)智能監(jiān)控，還能在滿足換熱要求的條件下，合理提高換熱效率和節(jié)約燃料。

結(jié)合圖1-圖6所示，設(shè)計加工了本發(fā)明高效通用生物質(zhì)燃料供暖裝置，適用于民居、廠房、蔬菜大棚、養(yǎng)殖室等場所的冬季取暖升溫，并于2016年12月份在河北省唐山市遷西縣興城鎮(zhèn)城西峪村進行了試用，環(huán)境溫度-10℃～10℃，供暖裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)和試用結(jié)果具體指標(biāo)如下述。

供暖裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)：

供電電壓：220vac，二線制；

燃料種類：木材、生物顆粒、農(nóng)作物秸稈、環(huán)保煤制品等；

爐體水套1和爐蓋水套2選用φ10*φ8直徑的6061合金鋁管；

智能控制系統(tǒng)選用krd-60型微電腦智能溫控器；

儲能水箱4采用2mm冷軋鋼板制作強度高，不易氧化損壞；

fp-51散熱器6的風(fēng)量510m³/h、額定熱量4050w、功率52w/h；

循環(huán)泵5功率100w/h。

安保措施：具有膨脹水箱3高溫沸騰保護，防止用戶停電時散熱器6無法散熱，長時間加熱流體造成系統(tǒng)內(nèi)壓力過高爆炸事故；爐體水套1和爐蓋水套2上設(shè)有自動排氣裝置，氣體自動排出、防止干燒，循環(huán)泵5啟動與停止由krd-60型微電腦智能溫控器控制，循環(huán)泵5高溫啟動低溫斷電，避免了電能的浪費和取暖效果降低。

試用運行結(jié)果：

1)安裝使用后以木柴為例，儲能水箱4內(nèi)介質(zhì)水溫由2度升至70℃需要用時20分鐘；

2)fp-51散熱器，可持續(xù)吹出最高70℃的熱風(fēng)，一套供暖爐帶三個散熱器6，加熱40分鐘，室溫可由原來7-10℃提高至20-38℃。

通過理論分析和不同環(huán)境氣溫的現(xiàn)場試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，供暖裝置不僅采用生物質(zhì)燃料的燃燒方式，無需長時間看護，無需大量能源消耗，高效地將生物質(zhì)的能量轉(zhuǎn)化為熱能，成本低廉而且燃料環(huán)保，克服了傳統(tǒng)的燃煤污染大、燃?xì)馕雌占?、電能費用高等方式進行冬季取暖的缺陷和不足，為冬季取暖設(shè)備節(jié)能減排降低環(huán)境污染開拓了新天地。

以上所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護范圍內(nèi)。