一种太阳能与生物质气组合式供热系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种太阳能与生物质气组合式供热系统及控制方法，包括太阳能生物质热解气化系统、太阳能供热系统及生物质气锅炉供热系统；其中太阳能生物质热解气化系统主要利用聚光太阳能集热装置产生高温气体驱动生物质裂解气化产生可燃性生物质气，并将生物质气储存于储气柜中，当太阳能供热系统供热量难以满足用户热需求时，启动生物质气锅炉进行热量补充，即通过相对稳定的生物质气供热来弥补太阳能供热的不稳定性，从而达到两种可再生能源稳定供热的目标。定供热的目标。定供热的目标。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能与生物质气组合式供热系统及控制方法


[0001]本专利技术涉及可再生能源供热
，特别涉及一种太阳能与生物质气组合式供热系统及控制方法。

技术介绍

[0002]传统以化石能源为主的建筑供热方式面临着能源不持续和生态平衡破坏两方面困境，改善建筑供热能源结构已迫在眉睫。近年来，利用可再生能源进行建筑供热采暖的技术成为人们关注的焦点，它既满足了清洁化供应需求又能可持续利用。
[0003]太阳能在建筑供热领域备受关注，尤其在我国太阳能资源相对丰富的地区。现阶段，我国太阳能供热采暖技术已跨过初步探索阶段，逐步迈向快速发展阶段，目前分散式、集中式、区域式等各类型太阳能供热采暖工程项目百花齐放。太阳辐射能周期性、不稳定等固有属性依然影响着太阳能供热采暖系统的运行性能，太阳能供热采暖系统热稳定性差、保证率低、常规能源消耗大等问题依然存在。寻求其他可再生能源对太阳能热源进行补充是破解太阳能供热系统稳定性差的可行技术路径。
[0004]秸秆、树枝等农业生产次生产物在我国广大村镇地区普遍存在，同样是一种能够清洁可持续的可再生能源。若采用粗效的直燃方式来利用这些生物质能源，不仅会造成环境污染问题，而且也会导致大量生物质资源被严重浪费。而将此类生物质原料通过热解气化反应生成气体燃料——生物质气，可以保障生物质燃料使用过程的清洁化和高效化。而生物质原料干燥、热解气化等工艺过程中需要消耗一定的热量，加重了生物质热解转化的负担。

技术实现思路

[0005]为了克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种太阳能与生物质气组合式供热系统及控制方法，利用太阳能聚光集热装置与太阳能生物质热解气化系统结合，产生并储存生物质气锅炉所需要的生物质气，用来满足太阳能供热系统供热不足时的用户热需求，既能保证供热系统的稳定运行，又促进了生物质资源高效利用，避免能源浪费。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0007]一种太阳能与生物质气组合式供热系统，包括太阳能生物质热解气化系统、太阳能供热系统、生物质气锅炉供热系统；
[0008]所述太阳能生物质热解气化系统包括生物质气化反应器1，生物质气化反应器1底部的进气通道由抽风机3连接槽式太阳能聚光集热器2接入，生物质气化反应器1的进料口与干燥送料装置13连接，生物质热解气化反应器1顶部的燃气出口与旋风除尘器9连接，旋风除尘器9燃气出口与除焦器10连接，除焦器10燃气出口与增压风机11相连，增压风机11与储气柜4之间通过水封器12连接；
[0009]所述生物质气锅炉供热系统包括生物质气锅炉5，生物质气锅炉5中燃气入口与储气柜4燃气出口连接，生物质气锅炉5中热水通过采暖供水管路501接入采暖供水管路801，
生物质气锅炉5中回水通过采暖回水管路502接入采暖回管路802，所述锅炉5通过暖供水管路501、采暖供水管路801、采暖回管路802、采暖回水管路502与用户侧末端供热装置14连接实现供热；
[0010]所述太阳能供热系统包括太阳能集热器6，太阳能集热器6的进水口通过集热管路进水管602连接换热器7的热源侧一端，出水口通过集热管路出水管601连接板式换热器7的热源侧另一端，蓄热水箱8的出水口通过换热管路冷水管702连接换热器7的换热侧一端，进水口通过换热管路热水管701连接板式换热器7换热侧另一端，所述太阳能集热器6经过所述换热器7换热之后将收集到的热量储存在所述蓄热水箱8中，所述蓄热水箱8通过采暖供水管路801和采暖回水管路802连接用户处末端供热装置14给用户供热。
[0011]所述生物质气化反应器1分为左、右两个反应室，左侧为低温反应室，生物质通过生物质干燥送料装置13从左侧低温反应室上部投入，槽式太阳能聚光集热器2将空气加热至400℃左右作为气化剂从底部通入低温反应室，在低温反应室热解气化的70％左右挥发组份从顶部燃气管道通入旋风除尘器9，右侧为高温反应室，将剩余的30％左右挥发组分在900℃左右释放，生物质气同样从顶部燃气管道通入旋风除尘器9，两个反应室顶部燃气通道并联接入旋风除尘器9，剩余的灰分从高温室底部排出。
[0012]所述生物质干燥送料装置13用于干燥生物质原料，生物质干燥送料装置13中干燥后的生物质原料进入生物质气化反应器1的低温反应室中进行热解气化，低温反应室中热化学反应后的组份送至高温反应室继续热解气化，产生的生物质气在增压风机11的作用下依次经过旋风除尘器9和除焦器10，最后经过水封器进入储气柜4储存。
[0013]所述生物质气锅炉5燃烧产生900℃左右烟气，高温烟气进入生物质气化反应器1中高温反应室的供热通道供给热量，经过高温反应室后温度降至500℃左右，继续进入生物质气化反应器1中低温反应室的供热通道供给热量，最后300℃左右烟气进入生物质干燥送料装置13的供热通道作为干燥热源，经过生物质干燥送料装置13后的100℃以下烟气经过处理排入空气。
[0014]一种太阳能与生物质气组合式供热系统的控制方法，包括以下步骤；
[0015]太阳能供热系统中，太阳能集热器6收集太阳辐射后加热来自集热管路进水管602的冷水，变为热水后，流经集热管路出水管601后进入板式换热器7的热源侧，换热后变为冷水进入集热管路进水管602，经过集热循环泵18加压后再次进入太阳能集热器6，如此反复循环；
[0016]蓄热水箱8中的低温水进入换热管路冷水管702，经换热循环泵19加压后进入板式换热器7的换热侧，换热后的高温热水流经换热管路热水管701后进入蓄热水箱8，从而将热量储存在用户蓄热水箱8中；
[0017]当用户有采暖需求时，所述用户蓄热水箱8中热水经采暖循环泵20加压后，通过采暖供水管801流向用户侧末端供热装置14，热水在用户侧放热后变为低温水，低温水通过采暖回水管802，进入用户蓄热水箱8中，如此反复循环，从而满足用户采暖需求；
[0018]所述太阳能供热系统运行时，太阳能生物质热解气化系统局部运行，所述生物质气化反应器1顶部阀门30
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1打开、阀门30
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2关闭，左侧的低温反应室通入400℃左右空气作为气化剂，使得生物质干燥送料装置13送入的生物质发生热化学反应，生成生物质气，右侧高温反应室不运行，生物质气在增压风机11作用下，经旋风除尘器9、除焦器10后，通过水封
器12，然后储存在储气柜4。
[0019]当太阳能供热系统不能满足采暖需求时，关闭阀门30
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8、阀门30
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10，太阳能供热系统关闭，开启阀门30
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3、阀门30
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4、阀门30
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7、阀门30
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9，启动生物质气锅炉5，生物质气锅炉供热系统开启；所述生物质气锅炉5使用储存在储气柜4中的生物质气作为燃料，将热水通过锅炉采暖供水管501，经锅炉循环泵17加压流入采暖供水管801后，流向用户侧末端供热装置14，高温热水在用户侧放热后变为低温冷水，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太阳能与生物质气组合式供热系统，其特征在于，包括太阳能生物质热解气化系统、太阳能供热系统、生物质气锅炉供热系统；所述太阳能生物质热解气化系统包括生物质气化反应器(1)，生物质气化反应器(1)底部的进气通道由抽风机(3)连接槽式太阳能聚光集热器(2)接入，生物质气化反应器(1)的进料口与干燥送料装置(13)连接，生物质热解气化反应器(1)顶部的燃气出口与旋风除尘器(9)连接，旋风除尘器(9)燃气出口与除焦器(10)连接，除焦器(10)燃气出口与增压风机(11)相连，增压风机(11)与储气柜(4)之间通过水封器(12)连接；所述生物质气锅炉供热系统包括生物质气锅炉(5)，生物质气锅炉(5)中燃气入口与储气柜(4)燃气出口连接，生物质气锅炉(5)中热水通过采暖供水管路(501)接入采暖供水管路(801)，生物质气锅炉(5)中回水通过采暖回水管路(502)接入采暖回管路(802)，所述锅炉(5)通过暖供水管路(501)、采暖供水管路(801)、采暖回管路(802)、采暖回水管路(502)与用户侧末端供热装置(14)连接实现供热；所述太阳能供热系统包括太阳能集热器(6)，太阳能集热器(6)的进水口通过集热管路进水管(602)连接换热器(7)的热源侧一端，出水口通过集热管路出水管(601)连接板式换热器(7)的热源侧另一端，蓄热水箱(8)的出水口通过换热管路冷水管(702)连接换热器(7)的换热侧一端，进水口通过换热管路热水管(701)连接板式换热器(7)换热侧另一端，所述太阳能集热器(6)经过所述换热器(7)换热之后将收集到的热量储存在所述蓄热水箱(8)中，所述蓄热水箱(8)通过采暖供水管路(801)和采暖回水管路(802)连接用户处末端供热装置(14)给用户供热。2.根据权利要求1所述的一种太阳能与生物质气组合式供热系统，其特征在于，所述生物质气化反应器(1)分为左、右两个反应室，左侧为低温反应室，生物质通过生物质干燥送料装置(13)从左侧低温反应室上部投入，槽式太阳能聚光集热器(2)将空气加热至400℃左右作为气化剂从底部通入低温反应室，在低温反应室热解气化的70％左右挥发组份从顶部燃气管道通入旋风除尘器(9)，右侧为高温反应室，将剩余的30％左右挥发组分在900℃左右释放，生物质气同样从顶部燃气管道通入旋风除尘器(9)，两个反应室顶部燃气通道并联接入旋风除尘器(9)，剩余的灰分从高温室底部排出。3.根据权利要求1所述的一种太阳能与生物质气组合式供热系统，其特征在于，所述生物质干燥送料装置(13)用于干燥生物质原料，生物质干燥送料装置(13)中干燥后的生物质原料进入生物质气化反应器(1)的低温反应室中进行热解气化，低温反应室中热化学反应后的组份送至高温反应室继续热解气化，产生的生物质气在增压风机(11)的作用下依次经过旋风除尘器(9)和除焦器(10)，最后经过水封器进入储气柜(4)储存。4.根据权利要求1所述的一种太阳能与生物质气组合式供热系统，其特征在于，所述生物质气锅炉(5)燃烧产生900℃左右烟气，高温烟气进入生物质气化反应器(1)中高温反应室的供热通道供给热量，经过高温反应室后温度降至500℃左右，继续进入生物质气化反应器(1)中低温反应室的供热通道供给热量，最后300℃左右烟气进入生物质干燥送料装置(13)的供热通道作为干燥热源，经过生物质干燥送料装置(13)后的100℃以下烟气经过处理排入空气。5.基于权利要求1
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4任一项所述的一种太阳能与生物质气组合式供热系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤；
太阳能供热系统中，太阳能集热器(6)收集太阳辐射后加热来自集热管路进水管(602)的冷水，变为热水后，流经集热管路出水管(601)后进入板式换热器(7)的热源侧，换热后变为冷水进入集热管路进水管(602)，经过集热循环泵(18)加压后再次进入太阳能集热器(6)，如此反复循环；蓄热水箱(8)中的低温水进入换热管路冷水管(702)，经换热循环泵(19)加压后进入板式换热器(7)的换热侧，换热后的高温热水流经换热管路热水管(701)后进入蓄热水箱(8)，从而将热量储存在用户蓄热水箱(8)中；当用户有采暖需求时，所述用户蓄热水箱(8)中热水经采暖循环泵(20)加压后，通过采暖供水管(801)流向用户侧末端供热装置(14)，热水在用户侧放热后变为低温水，低温水通过采暖回水管(802)，进入用户蓄热水箱(8)中，如此反复循环，从而满足用户采暖需求；所述太阳能供热系统运行时，太阳能生物质热解气化系统局部运行，所述生物质气化...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈耀文，段琼，刘艳峰，王登甲，全梦晨，庄照犇，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：