[发明专利]新型智能生物颗粒取暖系统

说明书

技术领域

本发明主要用于非城市集中供暖环境下各独立取暖场景，如远离市区集中供暖的农村种植区、养殖区、农舍以及企业、商铺等，是一种以秸秆、木屑等生物颗粒为原料且集取暖与灶用为一体的智能技术系统。

背景技术

目前在我国的广大农村，存在着多种兼做饭的取暖方式，其中以燃煤炉具和各种烧柴灶具为主。现有的坐锅式烧柴灶主要存在以下不足：一是燃烧不充分，烧柴量大；二是热效率低、烟大且浓，使用起来很不安全也不卫生；三是，现有的家用取暖炉热效率不高，一部分热量随着烟气被带走，造成了热量损失。而燃煤灶具对于农村来说，一是使用成本较高；二是火力偏小；三是在冬季取暖还极易导致煤气中毒，其燃烧产生的各种废气和废渣还会造成对环境的污染；四是，家用取暖炉往往添加燃料煤的炉口和安放加热器的入口共用一个炉口，添煤时需要将加热器从炉口移开，灰尘四处飞扬，难以保证室内卫生。

我国农业生物资源丰富，数量巨大，市场前景广阔。目前，全国各省市的主要农业生产废弃物生物资源的可利用量约为5.6亿吨，等效于3.08亿吨标准煤。而与之相对的是，我国生物资源利用尚处于开发利用的初期阶段。每年农收以后，因缺少有效的利用手段，绝大多数农民以就地燃烧的方式处理大量的剩余秸秆，不仅造成了生物资源的浪费且给大气环境造成了严重的污染。随着一种以秸秆为燃料的农用取暖炉的问世，似乎问题得到了解决。但现有的取暖炉的水套换热面积小，其烟火通道过于简单，燃烧生产的热量只有很小的一部分被水套吸收，排出的烟气温度高，热量损失大。此外，自动化水平较低，操作过于繁琐，因此普及程度较低，未能大面积推广使用。

在现有的技术手段中，“201320348256.2取暖炉”、“201420359328.8全自动秸秆取暖炉”、“200520030175.3一种秸秆取暖炉”、“200620130267.5取暖炉”、“200920161726.8节能秸秆取暖炉”和“201220260907.8拱形秸秆取暖节能炉”虽然使用了秸秆等生物材料作为燃料，但是其自动化水平和热量的利用效率普遍较低，不能满足人们对一种简单高效的家庭灶用取暖两用炉的迫切需求。

发明内容

本发明针对上述问题，以农村取暖用炉具供热技术的研究为基础，研发一种新型的以秸秆、木屑等生物颗粒为原料且集取暖与灶用为一体的新型智能生物颗粒取暖系统，既满足非城市集中供暖环境下农村种植区、养殖区、农舍等的取暖需求，并可拓展应用于独立供暖的企业、商铺等。该系统的实现，采用如下技术方案：一种取暖并兼顾灶用的两用炉具，集成送料系统、燃烧系统、水循环系统、温度监测系统、余料报警系统、火灾报警系统以及智能控制器的硬件系统，在智能控制器的软控制策略下，通过Zigbee无线通信模式组建小环境下的无线局域网再与Internet连网，实现对整个取暖系统的远程智能化自动控制。送料系统由储料室、送料电机、送料螺旋杆、送料导管构成。燃烧系统由鼓风机、燃烧室、电加热棒、炉灰盒构成。水循环系统包括储水炉壁、暖气片、循环水泵。温度监测系统是基于DS18B20温度传感器芯片 设计实现。余料报警系统基于红外对管设计实现。火灾报警系统基于火焰传感器设计实现。当炉体工作时，控制板可以控制送料电机运行在不同的档位下，带动送料螺旋杆旋转，将固体生物颗粒燃料送入燃烧室。同时保证鼓风机和送料电机工作在同一档位，以保证生物颗粒的充分燃烧。在运行初期，控制系统会通过电加热棒加热燃料点燃炉体，并通过温度采样值和设定值的误差值控制送料电机的转停时间比、风机和循环水泵的转速，实现对室内温度的精准控制。

本发明炉体的燃烧室内壁是双层褶皱式内壁，双层炉壁与暖气片组成一个供暖循环系统，管道内的循环水从双层炉壁的一侧下方进入，从另一侧的上方流出，增加了循环水的加热面积和受热时间，有利于提高热量的使用效率。

使用水泵为暖气管道加压，促进热水在管道的循环，有利于促进热量在房间内的扩散，在短时间内提升房间的温度。

在整个燃烧过程中，鼓风机和送料电机的档位自动保持同步，有效的提高了燃烧效率。

采用DS18B20对管道和室内温度进行采样，以此作为温度调节的参数，并通过数码管进行显示。

能够监测料斗内的余料情况，并能在料斗内一旦发生火灾的情况下，发出火灾报警信号。

整个过程由智能控制器进行自动化智能控制，用户只需输入锅炉内水的温度设定值，控制器便会智能控制送料电机的转停时间比、风机和循环水泵的转速，实现对室内温度的实时智能化控制。