農村小型多功能生物質能熱氣聯產供暖裝置的製作方法

2023-05-16 14:03:11 3

本實用新型涉及一種應用於農村住宅的一種多功能生物質能末端供暖裝置，特別是用於滿足不同水質要求的多功能供暖裝置。

背景技術：

目前，農村住宅公知的採暖方式有三種。其一是傳統的火牆、火炕採暖，其二是新型燃池，其三是利用煤作為燃料的土暖氣。

農村住宅傳統的火牆、火炕採暖通常與灶臺相連，為灶炕一體或灶牆（內煙道）一體的方式，是空氣輻射加熱室內局部空間的一種方式，主要以薪柴燃燒提供熱源，熱源燃燒效率低、室內受熱不均勻，室內熱舒適性較差。

近年來出現的新型燃池，利用薪柴陰燃的方式獲取持續、穩定的熱能，採暖性能較好、室內熱舒適性較好。但燃池一般需在基礎下挖1.5米—2米，施工難度大，燃池內灰燼掏挖比較複雜，不利於大量既有農村住宅的改造。

農村住宅的土暖氣一般是以高效煤爐作為產能單位，以煤作為燃料加熱熱水在室內循環的水暖方式，施工難度較小。其設備主要由高效燃燒爐、水箱、鑄鐵暖氣片和其間聯繫的pvc熱水管道組成。土暖氣雖然實現了農村住宅供暖，但能源復用效率較低，功能較為單一（主要滿足供暖需求），同時煤球燃燒產生大量的二氧化碳， 汙染了大氣環境。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於提供一種利用生物質作為燃料的農村小型多功能生物質能熱氣聯產供暖裝置，能源利用效率高，能夠綜合性地解決農戶的用熱需求和用氣需求，同時對大氣汙染少。

為實現上述目的，本實用新型的農村小型多功能生物質能熱氣聯產供暖裝置包括氣化爐、燃氣脫水裝置、第一熱水收集箱、燃氣脫焦裝置、第二熱水收集箱、廚房用熱水裝置、沐浴用熱水裝置和若干水暖裝置；

氣化爐由上至下依次包括進料口、乾燥區、熱解氣化區、氧化區、還原區和灰室，灰室連接有出灰口，氧化區連接有進氣口，還原區連接有氣化爐出氣管，氣化爐出氣管連接有引風機，引風機的出風管連接所述乾燥區，乾燥區連接有第一燃氣輸送管，第一燃氣輸送管連接所述燃氣脫水裝置；

燃氣脫水裝置為中空的箱式結構，燃氣脫水裝置的頂部連接有系統進水管，系統進水管連接外置的水源；系統進水管上設有進水閥；

燃氣脫水裝置的底部設有氣水分離箱，燃氣脫水裝置內相對兩側壁處設有至少兩道豎向設置的側部噴淋管，各側部噴淋管的頂部相互連接設有頂部噴淋管，系統進水管伸入燃氣脫水裝置並與頂部噴淋管相連接；

頂部噴淋管、各側部噴淋管所圍成的空間內設有若干豎向設置的燃氣脫水管，各燃氣脫水管上分別設有擴徑箱，擴徑箱的內徑大於燃氣脫水管的直徑；各燃氣脫水管的頂部均與所述第一燃氣輸送管相連接；各燃氣脫水管的底部均與所述氣水分離箱的頂部相連接；

頂部噴淋管的底部均勻間隔設有若干噴水方向朝向下方燃氣脫水管的噴嘴，側部噴淋管上均勻間隔設有若干噴水方向朝向燃氣脫水管的噴嘴；

燃氣脫水裝置的底部與第一熱水收集箱的頂部相連通；氣水分離箱的底部通過脫水連通管與第一熱水收集箱相連接，氣水分離箱的頂部連接有脫水出氣管，脫水出氣管伸出燃氣脫水裝置；

第一熱水收集箱的底部連接有廚衛熱水出水管，所述廚房用熱水裝置和沐浴用熱水裝置並聯後與廚衛熱水出水管相連接，廚衛熱水出水管上設有第一過濾裝置；

燃氣脫焦裝置為中空的箱式結構，燃氣脫焦裝置的底部與第二熱水收集箱的頂部相連通；燃氣脫焦裝置內設有燃氣脫焦室，脫水出氣管伸入燃氣脫焦裝置並與燃氣脫焦室相連接；

燃氣脫焦室兩側的燃氣脫焦裝置內分別設有脫焦噴淋管，脫焦噴淋管上均勻間隔設有若干噴水方向朝向燃氣脫焦室的噴嘴；各脫焦噴淋管的底端均與一脫焦連通管相連接，脫焦連通管側向伸出燃氣脫焦裝置且其底端連接第二熱水收集箱；脫焦連通管上設有循環泵，第二熱水收集箱的底部連接有供暖出水管，各水暖裝置的進水口並聯後與供暖出水管相連接，各水暖裝置的出水口均與一供暖回水管相連接，供暖回水管連接所述第二熱水收集箱；燃氣脫焦室的頂部連接有用於連接用氣設備的清潔燃氣供氣管，燃氣脫焦室的底部連接有用於焦油流出的焦油出口。

燃氣脫水裝置的底部與第一熱水收集箱的頂部之間設有用於過濾水中雜質的第一水質過濾器；

燃氣脫焦裝置的底部與第二熱水收集箱的頂部之間設有用於過濾水中雜質的第二水質過濾器。

廚房用熱水裝置連接有廚房熱水回收管，

沐浴用熱水裝置連接有沐浴熱水回收管，廚房熱水回收管和沐浴熱水回收管均與廢熱回收管相連接，廢熱回收管上設有第三過濾裝置；第三過濾裝置的頂部連接有由透明玻璃管制成的水位觀察管，水位觀察管的頂部連接有用於排空管路內氣體的放散閥，放散閥高於地面2－3米；廢熱回收管與供暖回水管相連接。

所述第一和第二水質過濾器結構相同，均包括由活性炭製成的圓盤形濾芯；供暖出水管設有第二過濾裝置；

脫焦連通管上設有第四過濾裝置，所述第一過濾裝置、第二過濾裝置、第三過濾裝置和第四過濾裝置結構相同，均包括過濾筒體，過濾筒體內串聯設有上段濾芯和下段濾芯，上段濾芯由多孔材料製成，下段濾芯由活性炭製成；

上段濾芯和下段濾芯均與過濾筒體相適配，過濾筒體的頂部和底部均通過法蘭結構連接在管路上。

以水的流動方向為前向，第三過濾裝置後方的廢熱回收管連接有排水管，排水管上設有排放閥。

氣化爐的灰室連接有尾氣排放管，尾氣排放管上設有尾氣排放裝置。

本實用新型具有如下的優點：

本實用新型結構簡單，安裝時無須在房屋基礎下挖較深，施工方便。本實用新型能夠利用在農村廣泛存在、成本低廉的生物質燃料，同時產出潔淨燃氣以及熱水，從而實現熱氣聯產，解決農戶家庭燃燒需求以及廚房、衛生間的熱水需求，並在冬季滿足房屋供暖需求，使用十分方便，並且最大程度地避免了環境汙染。

本實用新型通過高溫燃氣與水（如自來水或者循環水）的熱交換，既實現了燃氣的脫水和脫焦，又生產了熱水，一舉兩得，熱效率遠高於現有技術中的產氣結構或產熱水結構。

具體地說，利用現有成熟的氣化爐裝置產生的高溫燃氣並非清潔能源，直接供給燃燒裝置（如燃氣灶）則會產生較大的空氣汙染。通過脫水裝置和脫焦裝置，對燃氣實現脫水和脫焦，使燃氣變為清潔能源。在脫水和脫焦的過程中，吸收了燃氣中的熱量的水變為熱水，供給廚房用熱水以及衛生間淋浴用熱水，同時供給各房間內布置的暖氣片。

沐浴熱水回收管和廚房熱水回收管能夠對使用過的熱水予以回收，並在過濾、重新加熱後再次用於暖氣片，實現廢熱再利用。

通過拆卸法蘭結構，可以將過濾筒體取出，進而將上段濾芯和下段濾芯取出並進行清洗，以便在長期使用後，能夠通過清洗濾芯而恢復過濾能力。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖；

圖2是燃氣脫水裝置、燃氣脫焦裝置以及第一和第二熱水收集箱的工作原理圖；

圖3是燃氣脫水裝置和燃氣脫焦裝置的工作原理圖；

圖4是第三和第四過濾裝置的結構示意圖；

圖5是本實用新型供給水暖裝置的系統布置示意圖；

圖6是本實用新型供給沐浴用熱水裝置的系統布置示意圖。

具體實施方式

各視圖中箭頭所示方向為該處流體（氣或水）的流動方向。

如圖1至圖6所示，本實用新型的農村小型多功能生物質能熱氣聯產供暖裝置包括氣化爐54、燃氣脫水裝置1、第一熱水收集箱2、燃氣脫焦裝置3、第二熱水收集箱4、廚房用熱水裝置5（如熱水龍頭及相應的廚房下水管）、沐浴用熱水裝置6（如花灑噴頭及其連接軟管，還可以包括用於回收沐浴用水的地漏及相應的下水管）和若干水暖裝置7（如水暖氣片）；

氣化爐54由上至下依次包括進料口8、乾燥區9、熱解氣化區10、氧化區11、還原區12和灰室13，灰室13連接有出灰口14，氧化區11連接有進氣口15，還原區12連接有氣化爐出氣管16，氣化爐出氣管16連接有引風機17，引風機17的出風管連接所述乾燥區9，乾燥區9連接有第一燃氣輸送管18，第一燃氣輸送管18連接所述燃氣脫水裝置1；

燃氣脫水裝置1為中空的箱式結構，燃氣脫水裝置1的頂部連接有系統進水管19，系統進水管19連接外置的水源（可以是自來水或者由潛水泵送上來的地下水，圖未示外置水源）；系統進水管19上設有進水閥20；

燃氣脫水裝置1的底部設有氣水分離箱21，燃氣脫水裝置1內相對兩側壁處設有至少兩道豎向設置的側部噴淋管22，各側部噴淋管22的頂部相互連接設有頂部噴淋管23，系統進水管19伸入燃氣脫水裝置1並與頂部噴淋管23相連接；

頂部噴淋管23、各側部噴淋管22所圍成的空間內設有若干豎向設置的燃氣脫水管24，各燃氣脫水管24上分別設有擴徑箱25，擴徑箱25的內徑大於燃氣脫水管24的直徑，從而對燃氣起到降壓降速的作用，有利於高溫燃氣與噴淋水進行充分的熱交換並降溫；各燃氣脫水管24的頂部均與所述第一燃氣輸送管18相連接；各燃氣脫水管24的底部均與所述氣水分離箱21的頂部相連接；

頂部噴淋管23的底部均勻間隔設有若干噴水方向朝向下方燃氣脫水管24的噴嘴26，側部噴淋管22上均勻間隔設有若干噴水方向朝向燃氣脫水管24的噴嘴26；

燃氣脫水裝置1的底部與第一熱水收集箱2的頂部相連通；氣水分離箱21的底部通過脫水連通管27與第一熱水收集箱2相連接，氣水分離箱21的頂部連接有脫水出氣管28，脫水出氣管28伸出燃氣脫水裝置1；

第一熱水收集箱2的底部連接有廚衛熱水出水管29，所述廚房用熱水裝置5和沐浴用熱水裝置6並聯後與廚衛熱水出水管29相連接；廚衛熱水出水管29上設有第一過濾裝置30。

燃氣脫焦裝置3為中空的箱式結構，燃氣脫焦裝置3的底部與第二熱水收集箱4的頂部相連通；燃氣脫焦裝置3內設有燃氣脫焦室31，脫水出氣管28伸入燃氣脫焦裝置3並與燃氣脫焦室31相連接；

燃氣脫焦室31兩側的燃氣脫焦裝置3內分別設有脫焦噴淋管32，脫焦噴淋管32上均勻間隔設有若干噴水方向朝向燃氣脫焦室31的噴嘴26；各脫焦噴淋管32的底端均與一脫焦連通管33相連接，脫焦連通管33側向伸出燃氣脫焦裝置3且其底端連接第二熱水收集箱4；脫焦連通管33上設有循環泵34，第二熱水收集箱4的底部連接有供暖出水管35，各水暖裝置7的進水口並聯後與供暖出水管35相連接，各水暖裝置7的出水口均與一供暖回水管36相連接，供暖回水管36連接所述第二熱水收集箱4。燃氣脫焦室31的頂部連接有用於連接用氣設備（如燃氣灶）的清潔燃氣供氣管37。燃氣脫焦室31的底部連接有用於焦油流出的焦油出口53。

氣化爐為現有常規技術，其具體結構、工作過程和工作原理不再詳述。

燃氣脫水裝置1的底部與第一熱水收集箱2的頂部之間設有用於過濾水中雜質的第一水質過濾器38；燃氣脫水裝置1中噴淋的水被加熱並通過第一水質過濾器38進入第一熱水收集箱2。

燃氣脫焦裝置3的底部與第二熱水收集箱4的頂部之間設有用於過濾水中雜質的第二水質過濾器39。燃氣脫焦裝置3中噴淋的水被加熱並通過第二水質過濾器39進入第二熱水收集箱4。

廚房用熱水裝置5連接有廚房熱水回收管40，如在採用熱水龍頭作為廚房用熱水裝置5時，熱水龍頭下方的下水管連接廚房熱水回收管40。

沐浴用熱水裝置6連接有沐浴熱水回收管41，如在採用花灑噴頭及其連接軟管作為沐浴用熱水裝置6時，連接軟管連接廚衛熱水出水管29，同時衛生間地漏下方的下水管連接沐浴熱水回收管41。廚房熱水回收管40和沐浴熱水回收管41均與廢熱回收管42相連接，廢熱回收管42上設有第三過濾裝置43；第三過濾裝置43的頂部連接有由透明玻璃管制成的水位觀察管44，水位觀察管44的頂部連接有用於排空管路內氣體的放散閥45，放散閥45高於地面2－3米，從而使廢熱回收管42內的水不會由放散閥45處溢流出去造成水汙染；廢熱回收管42與供暖回水管36相連接。

所述第一和第二水質過濾器38、39結構相同，均包括由活性炭製成的圓盤形濾芯；供暖出水管35設有第二過濾裝置55。脫焦連通管33上設有第四過濾裝置46，所述第一過濾裝置30、第二過濾裝置55、第三過濾裝置43和第四過濾裝置46結構相同，均包括過濾筒體47，過濾筒體47內串聯設有上段濾芯48和下段濾芯49，上段濾芯48由多孔材料製成，下段濾芯49由活性炭製成；這樣，水中的雜質大部分由上段濾芯48所阻擋，水中的細小雜質由下段濾芯49所阻擋，並且活性炭材料能夠對水質同時起到淨化和殺菌作用。

上段濾芯48和下段濾芯49均與過濾筒體47相適配，過濾筒體47的頂部和底部均通過法蘭結構50連接在管路上。這樣，通過拆卸法蘭結構50，可以將過濾筒體47取出，進而將上段濾芯48和下段濾芯49取出並進行清洗，以便在長期使用後，能夠通過清洗濾芯而恢復過濾能力。

以水的流動方向為前向，第三過濾裝置43後方的廢熱回收管42連接有排水管51，排水管51上設有排放閥52。排水管51的末端連接地漏或者排水溝等排水設施，能夠在系統中的水量過多時打開排放閥52，將多餘的廢水排放出去。

氣化爐的灰室13連接有尾氣排放管56，尾氣排放管56上設有尾氣排放裝置57，從而進一步減少對環境的汙染。尾氣排放裝置為常規技術，具體結構不再詳述。

使用時，將生物質燃料由進料口8投入氣化爐，生物質燃料在乾燥區9得到乾燥，在熱解氣化區10氣化，在氣化區進行氧化（空氣由進氣口15進入氧化區11），在還原區12還原，灰份進入灰室13，出灰口14用來將灰份清出氣化爐。還原後的氣體在引風機17的抽吸作用下經氣化爐出氣管16到達乾燥區9，加熱新進入氣化爐的生物質燃料並使其得到乾燥。高溫燃氣通過乾燥區9後經第一燃氣輸送管18進入燃氣脫水裝置1，同時水源水（如自來水或者由潛水泵送上來的地下水）也通過系統進水管19進入燃氣脫水裝置1，進入頂部噴淋管23和側部噴淋管22中。

燃氣脫水裝置1中，頂部噴淋管23和側部噴淋管22中的水通過噴嘴26噴向燃氣脫水管24，燃氣流經燃氣脫水管24時與水進行熱交換。由於擴徑箱25內徑大於燃氣脫水管24的直徑，從而對燃氣起到降壓降速的作用，有利於高溫燃氣與噴淋水進行充分的熱交換並降溫。在氣水熱交換的過程中，高溫燃氣溫度下降得到脫水，低溫水則溫度升高成為熱水。熱水向下通過第一水質過濾器38後進入第一熱水收集箱2，同時燃氣中脫出的水份也落入氣水分離箱21底部並通過脫水連通管27進入第一熱水收集箱2，第一熱水收集箱2中的熱水通過廚衛熱水出水管29供給廚房用熱水裝置5和沐浴用熱水裝置6，提供家庭廚房用熱水以及沐浴用熱水。廚房用熱水以及沐浴用熱水在使用後，通過廚房熱水回收管40和沐浴熱水回收管41進行回收，回收後的水在通過第三過濾裝置43時得到過濾。通過水位觀察管44可以觀察系統水位，水量過多時可以打開排放閥52將回收的廢水排放出去。不需要排水時，回收的水通過廢熱回收管42回流入第二熱水收集箱4，在循環泵34的作用下，第二熱水收集箱4中的水向上進入燃氣脫焦裝置3，並通過脫焦噴淋管32及其噴嘴26噴至燃氣脫焦室31外壁，與燃氣進行熱交換，使燃氣在燃氣脫焦室31內脫焦，脫焦後的燃氣成為清潔燃氣，並通過清潔燃氣供氣管37送出，供用氣設備（如燃氣灶）使用。噴淋至燃氣脫焦室31外壁上的水吸收燃氣中的熱量，成為熱水後落下，通過第二水質過濾器39後進入第二熱水收集箱4，並通過供暖出水管35供給各水暖裝置7（如暖氣片）使用，為各房間供暖。

以上實施例僅用以說明而非限制本實用新型的技術方案，儘管參照上述實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解：依然可以對本實用新型進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型的精神和範圍的任何修改或局部替換，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求範圍當中。