一种生物质真空热水机组和水源热泵联合的供暖系统的制作方法

[0001]
本实用新型属于热水集中供暖系统技术领域，具体涉及一种生物质真空热水机组和水源热泵联合的供暖系统。


背景技术：

[0002]
能源和环境问题现已经成为世界普遍关注的焦点，发展利用环保经济的可再生能源成为各国能源发展战略的重要组成部分。生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体；该能源具有可再生、可存储、低污染等特点。生物质真空热水机组以生物质或有机垃圾为燃料，燃烧效率可以达到94％，现已广泛应用于供暖与工艺加热领域。
[0003]
水源热泵是利用地球表面浅层的水源，如地下水、河流和湖泊中吸收的太阳能和地热能而形成的低品位热能资源，利用热泵原理通过空气或水作为载冷剂提升温度后送到建筑物中。水源热泵克服了空气源热泵冬季室外换热器结霜的不足，而且运行可靠性和制热效率又高，近年来国内应用广泛。
[0004]
但是在利用两种设备供暖的系统中存在以下问题，一是生物质真空热水机组的烟气经过净化后是直接排到大气中，浪费了这部分热量，因此采用烟水换热器对这部分热量进行预热再利用，但是燃料中有机硫燃烧产生二氧化硫和少量三氧化硫，由于二氧化硫和三氧化硫对人体的危害很严重。二氧化硫与水反应生成亚硫酸，由于亚硫酸是弱电解质，有挥发性，亚硫酸会分解成二氧化硫和水，当经过烟水换热器出口带着有二氧化硫的热水进入供暖供暖，容易刺激黏膜引起呼吸道疾病，如支气管炎、肺气肿、肺癌等，甚至因此死亡；再者是水源热泵系统固有的技术问题，受水质、地域甚至是用水政策的限制较大。
[0005]
因此需要一种可以将生物质真空热水机组和水源热泵进行联合使用、且安全高效的的供暖系统。


技术实现要素：

[0006]
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种，其结构简单、设计合理，采用生物质真空热水机组和水源热泵进行联合供暖，并采用烟水换热器进行预热回收利用，浆料调配罐具有高石灰浆料进料管和低石灰浆料进料管，起到平衡石灰浆料的浓度的作用，使得脱硫效率反应保持理想效果，使用效果好。
[0007]
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种生物质真空热水机组和水源热泵联合的供暖系统，其特征在于：包括由生物质真空热水机组、水源热泵、采暖热水循环泵和供暖终端组成的供暖回路，所述生物质真空热水机组的排烟口接有脱硫装置，脱硫装置的出口与烟水换热器的烟气进口相连接，烟水换热器的出口通过热泵热源侧循环水泵与水源热泵相接，
[0008]
所述脱硫装置包括浆料调配罐、脱硫塔，以及用于连接浆料调配罐和脱硫塔的输浆管，所述输浆管上设置有输浆阀，所述浆料调配罐具有高石灰浆料进料管和低石灰浆料进料管，所述高石灰浆料进料管上设置有高石灰浆料阀，所述低石灰浆料进料管上设置有
低石灰浆料阀，所述脱硫塔具有进气口和出气口。
[0009]
上述的一种生物质真空热水机组和水源热泵联合的供暖系统，其特征在于：还包括plc控制器，所述plc控制器的输入端接有用于检测浆料调配罐内石灰浆料ph值的ph检测传感器、用于检测出气口二氧化硫气体浓度的二氧化硫传感器和参数输入模块，所述plc控制器的输出端与输浆阀、高石灰浆料阀和低石灰浆料阀相接。
[0010]
上述的一种生物质真空热水机组和水源热泵联合的供暖系统，其特征在于：所述plc控制器包括cpu单元和与之连接的第一时钟模块、第二时钟模块、第三时钟模块和第四时钟模块。
[0011]
上述的一种生物质真空热水机组和水源热泵联合的供暖系统，其特征在于：所述浆料调配罐内设置有石灰浆液搅拌机构，所述石灰浆液搅拌机构与plc控制器的输出端相接。
[0012]
上述的一种生物质真空热水机组和水源热泵联合的供暖系统，其特征在于：所述plc控制器的输入端还接有用于检测浆料调配罐内石灰浆料液位值的浆料罐液位检测器和用于检测脱硫塔内废水液位的脱硫塔液位检测器，所述plc控制器的输出端还接有通信模块，所述通信模块接有终端。
[0013]
上述的一种生物质真空热水机组和水源热泵联合的供暖系统，其特征在于：所述通信模块包括rs485通信模块、can通信模块、gsm收发模块和/或无线通信模块中的一种或几种。
[0014]
上述的一种生物质真空热水机组和水源热泵联合的供暖系统，其特征在于：所述烟水换热器接有烟气净化装置。
[0015]
上述的一种生物质真空热水机组和水源热泵联合的供暖系统，其特征在于：所述供暖回路中设置有补水阀和膨胀罐。
[0016]
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
[0017]
1、本实用新型的结构简单、设计合理，实现及使用操作方便。
[0018]
2、本实用新型采用生物质真空热水机组和水源热泵进行联合供暖，并采用烟水换热器进行预热回收利用，水源热泵的热源侧不再使用地下水，而是使用烟水换热器换热后的水，解决了水源热泵对于水源、地域、政策等的限制问题，更加环保便于推广。
[0019]
3、本实用新型设置浆料调配罐，浆料调配罐具有高石灰浆料进料管和低石灰浆料进料管，起到平衡石灰浆料的浓度的作用，使得脱硫效率反应保持理想效果，同时确保石膏纯度，使用效果好。
[0020]
4、本实用新型设置有用于检测浆料调配罐内石灰浆料ph值的ph检测传感器和用于检测出气口二氧化硫气体浓度的二氧化硫传感器，以浆料调配罐内石灰浆料ph值和出气口二氧化硫气体浓度作为石灰浆料的浓度调节的双重标准，调节效果好。
[0021]
综上所述，本实用新型结构简单、设计合理，采用生物质真空热水机组和水源热泵进行联合供暖，并采用烟水换热器进行预热回收利用，浆料调配罐具有高石灰浆料进料管和低石灰浆料进料管，起到平衡石灰浆料的浓度的作用，使得脱硫效率反应保持理想效果，使用效果好。
[0022]
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0023]
图1为本实用新型的结构示意图。
[0024]
图2为本实用新型脱硫装置的结构示意图。
[0025]
图3为本实用新型的电路原理框图。
[0026]
附图标记说明:
[0027]
1—生物质真空热水机组； 2—水源热泵；
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3—供暖终端；
[0028]
4—采暖热水循环泵；
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5—膨胀罐；
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6—补水阀；
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7—脱硫装置；
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8—烟水换热器；
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9—热泵热源侧循环水泵；
[0030]
10—烟气净化装置；
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11—plc控制器；
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12—ph检测传感器；
[0031]
13—二氧化硫传感器；
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14—参数输入模块；
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15—浆料罐液位检测器；
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16—脱硫塔液位检测器；
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17—通信模块；
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18—终端；
[0033]
7-1—浆料调配罐；
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7-2—脱硫塔；
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7-3—输浆阀；
[0034]
7-4—高石灰浆料阀；
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7-5—低石灰浆料阀；
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7-6—石灰浆液搅拌机构；
[0035]
111—第一时钟模块；
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112—第二时钟模块；
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113—第三时钟模块；
[0036]
114—第四时钟模块；
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115—cpu单元。
具体实施方式
[0037]
下面结合附图及本实用新型的实施例对本实用新型作进一步详细的说明。
[0038]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0039]
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0040]
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0041]
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
[0042]
如图1至图3所示，本实用新型包括由生物质真空热水机组1、水源热泵2、采暖热水循环泵4和供暖终端3组成的供暖回路，所述生物质真空热水机组1的排烟口接有脱硫装置7，脱硫装置7的出口与烟水换热器8的烟气进口相连接，烟水换热器8的出口通过热泵热源侧循环水泵9与水源热泵2相接。
[0043]
本实施例中，生物质真空热水机组1由多个生物质真空热水锅炉组成。生物质真空热水机组1通过燃烧生物质获得采暖热水，采暖热水流入水源热泵2进行提温，而后采暖热水流入供暖终端3从而进入采暖建筑中，供暖终端3为地暖管道或暖气片。采暖回水经过采暖热水循环泵4再回到生物质真空热水机组1内，完成采暖热水的水循环。
[0044]
生物质真空热水机组1排出的烟气进入脱硫装置7，完成脱硫的烟气进入烟水换热器8，烟水换热器8将烟气中的热量交换到冷水中，烟气经过烟气净化装置10净化后排出到大气中，完成烟气循环。获得热量的冷水经过热泵热源侧循环水泵9进入水源热泵2，为水源热泵2提供热水源，水源热泵2不在通过地下水或地热，而是通过烟水换热器8换热后的水，使用效果好。
[0045]
所述脱硫装置7包括浆料调配罐7-1、脱硫塔7-2，以及用于连接浆料调配罐7-1和脱硫塔7-2的输浆管，所述输浆管上设置有输浆阀7-3，所述浆料调配罐7-1具有高石灰浆料进料管和低石灰浆料进料管，所述高石灰浆料进料管上设置有高石灰浆料阀7-4，所述低石灰浆料进料管上设置有低石灰浆料阀7-5，所述脱硫塔7-2具有进气口7-7和出气口7-8。
[0046]
具体实施时，由于脱硫塔7-2内石灰浆料的浓度大时，对二氧化硫的吸收效率更快，但是石灰浆料的浓度过大时，容易造成石灰浆料利用率低，因为为了平衡石灰浆料的浓度，本申请设置浆料调配罐7-1，浆料调配罐7-1具有高石灰浆料进料管和低石灰浆料进料管。当脱硫塔7-2内石灰浆料的浓度过低时，打开高石灰浆料阀7-4，增加高石灰浆料的进料，从而提高浆料调配罐7-1内石灰浆料的浓度；当脱硫塔7-2内石灰浆料的浓度过高时，打开低石灰浆料阀7-5，增加低石灰浆料的进料，从而降低浆料调配罐7-1内石灰浆料的浓度，使得脱硫效率反应保持理想效果，同时确保石膏纯度，使用效果好。
[0047]
需要说明的是，高石灰浆料指的是氧化钙含量高的浆料，低石灰浆料指的是氧化钙含量低的浆料，具体来说，高石灰浆料指的是氧化钙含量高于70％的浆料，高石灰浆料指的是氧化钙含量介于％60到70％之间的浆料。
[0048]
本实施例中，还包括plc控制器11，所述plc控制器11的输入端接有用于检测浆料调配罐7-1内石灰浆料ph值的ph检测传感器12、用于检测出气口7-8二氧化硫气体浓度的二氧化硫传感器13和参数输入模块14，所述plc控制器11的输出端与输浆阀7-3、高石灰浆料阀7-4和低石灰浆料阀7-5相接。
[0049]
具体实施时，为了更加精确的调节脱硫塔7-2内石灰浆料的浓度，确保脱硫效果，本申请设置有用于检测浆料调配罐7-1内石灰浆料ph值的ph检测传感器12和用于检测出气口7-8二氧化硫气体浓度的二氧化硫传感器13，以浆料调配罐7-1内石灰浆料ph值和出气口7-8二氧化硫气体浓度作为双重调节标准。
[0050]
通过参数输入模块14输入石灰浆料ph设定阈值和二氧化硫气体浓度设定值，石灰浆料ph设定阈值包括石灰浆料ph最小设定值和石灰浆料ph最大设定值。实际使用时，石灰浆料ph最小设定值取5.0，石灰浆料ph最大设定值取5.8。输浆阀7-3、高石灰浆料阀7-4和低石灰浆料阀7-5均为电磁阀。
[0051]
ph检测传感器12用于检测浆料调配罐7-1内石灰浆料ph值，并将检测到的石灰浆料ph检测值传输给plc控制器11，plc控制器11接收石灰浆料ph检测值，并对石灰浆料ph检测值和通过参数输入模块14输入的石灰浆料ph设定阈值进行比较，若石灰浆料ph检测值大于石灰浆料ph最大设定值，plc控制器11发出脉冲信号给低石灰浆料阀7-5，低石灰浆料阀7-5开通，低石灰浆料进入浆料调配罐7-1，从而降低浆料调配罐7-1内的石灰浆料浓度，浆料调配罐7-1与脱硫塔7-2相连通，浆料调配罐7-1内的石灰浆料经过输浆管进入脱硫塔7-2，起到调节脱硫塔7-2内石灰浆料浓度的作用。若石灰浆料ph检测值小于石灰浆料ph最小设定值，plc控制器11发出脉冲信号给高石灰浆料阀7-4，高石灰浆料阀7-4开通，高石灰浆料进入浆料调配罐7-1，从而提高浆料调配罐7-1内的石灰浆料浓度，浆料调配罐7-1与脱硫塔7-2相连通，浆料调配罐7-1内的石灰浆料经过输浆管进入脱硫塔7-2，起到调节脱硫塔7-2内石灰浆料浓度的作用。
[0052]
二氧化硫传感器13用于脱硫塔7-2出气口7-8二氧化硫气体浓度值，并将检测到的二氧化硫气体浓度检测值传输给plc控制器11，plc控制器11接收二氧化硫气体浓度检测值，并对二氧化硫气体浓度检测值和通过参数输入模块14输入的二氧化硫气体浓度设定值进行比较，若二氧化硫气体浓度检测值大于二氧化硫气体浓度设定值，说明脱硫塔7-2内的石灰浆液起到的脱硫效果不理想，此时plc控制器11发出脉冲信号给高石灰浆料阀7-4或低石灰浆料阀7-5，高石灰浆料或低石灰浆料进入浆料调配罐7-1，从而调节浆料调配罐7-1内的石灰浆料浓度，浆料调配罐7-1与脱硫塔7-2相连通，浆料调配罐7-1内的石灰浆料经过输浆管进入脱硫塔7-2，起到调节脱硫塔7-2内石灰浆料浓度的作用。
[0053]
本实施例中，所述plc控制器11包括cpu单元115和与之连接的第一时钟模块111、第二时钟模块112、第三时钟模块113和第四时钟模块114。所述浆料调配罐7-1内设置有石灰浆液搅拌机构7-6，所述石灰浆液搅拌机构7-6与plc控制器11的输出端相接。
[0054]
具体实施时，当石灰浆料ph检测值小于石灰浆料ph最小设定值，cpu单元115同时发出高脉冲信号给高石灰浆料阀7-4、石灰浆液搅拌机构7-6、石灰浆液出口阀7-3、第一时钟模块111、第三时钟模块113和第四时钟模块114，高石灰浆料阀7-4开通、石灰浆液搅拌机构7-6开始工作、石灰浆液出口阀7-3开通，第一时钟模块111、第三时钟模块113和第四时钟模块114同时计时。当第一时钟模块111的计时时长达到通过参数输入模块14的第一设定时长，cpu单元115发出低脉冲信号给高石灰浆料阀7-4，高石灰浆料阀7-4关闭；当第三时钟模块113的计时时长达到通过参数输入模块14的第三设定时长，cpu单元115发出低脉冲信号给石灰浆液搅拌机构7-6，石灰浆液搅拌机构7-6停止工作；当第四时钟模块114的计时时长达到通过参数输入模块14的第四设定时长，cpu单元115发出低脉冲信号给石灰浆液出口阀7-3，石灰浆液出口阀7-3关闭，从而完成一个自动调节周期。
[0055]
当石灰浆料ph检测值大于石灰浆料ph最大设定值，cpu单元115同时发出高脉冲信号给低石灰浆料阀7-5、石灰浆液搅拌机构7-6、石灰浆液出口阀7-3、第二时钟模块112、第三时钟模块113和第四时钟模块114，低石灰浆料阀7-5开通、石灰浆液搅拌机构7-6开始工作、石灰浆液出口阀7-3开通，第二时钟模块112、第三时钟模块113和第四时钟模块114同时计时。当当第二时钟模块112的计时时长达到通过参数输入模块14的第二设定时长，cpu单元115发出低脉冲信号给低石灰浆料阀7-5，低石灰浆料阀7-5关闭；当第三时钟模块113的计时时长达到通过参数输入模块14的第三设定时长，cpu单元115发出低脉冲信号给石灰浆
液搅拌机构7-6，石灰浆液搅拌机构7-6停止工作；当第四时钟模块114的计时时长达到通过参数输入模块14的第四设定时长，cpu单元115发出低脉冲信号给石灰浆液出口阀7-3，石灰浆液出口阀7-3关闭，从而完成一个自动调节周期。
[0056]
本实施例中，所述plc控制器11的输入端还接有用于检测浆料调配罐7-1内石灰浆料液位值的浆料罐液位检测器15和用于检测脱硫塔7-2内废水液位的脱硫塔液位检测器16，所述plc控制器11的输出端还接有通信模块17，所述通信模块17接有终端18。
[0057]
具体实施时，浆料罐液位检测器15用于检测浆料调配罐7-1内石灰浆料液位值，并将检测到的石灰浆料液位检测值传输给plc控制器11，plc控制器11接收石灰浆料液位检测值，并对石灰浆料液位检测值和通过参数输入模块14输入的石灰浆料液位设定值进行比较，若石灰浆料液位检测值大于石灰浆料液位设定值，plc控制器11通过通信模块17将报警信息传输给终端18，提醒工作人员及时处理。
[0058]
脱硫塔液位检测器16用于检测脱硫塔7-2内废水液位值，并将检测到的废水液位检测值传输给plc控制器11，plc控制器11接收废水液位检测值，并对废水液位检测值和通过参数输入模块14输入的废水液位设定值进行比较，若废水液位检测值大于废水液位设定值，plc控制器11通过通信模块17将报警信息传输给终端18，提醒工作人员及时处理。
[0059]
需要说明的是，本实用新型中，脱硫塔液位检测器16、浆料罐液位检测器15、ph检测传感器12、二氧化硫传感器13均为现有技术设备，可以直接购置并与plc控制器11连接使用。
[0060]
本实施例中，所述通信模块17包括rs485通信模块、can通信模块、gsm收发模块和/或无线通信模块中的一种或几种。需要说明的是，终端18为台式电脑、笔记本电脑、平板电脑和/或手机。
[0061]
本实施例中，所述烟水换热器8接有烟气净化装置10。
[0062]
本实施例中，所述供暖回路中设置有补水阀6和膨胀罐5。补水阀6对供暖回路进行补水，膨胀罐5起到平衡水量和压力的作用。
[0063]
其中，说明书中未做详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。以上所述，仅是本实用新型的实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

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