申请日2014.09.05
公开(公告)日2014.12.03
IPC分类号F24D3/00
摘要
本发明公开了一种用于生物质气化反应热交换的水处理系统，包括一个密封保温的水箱、两套供水系统和两套用水系统，充分利用了太阳能和地温效益，并且应用了自来水厂的压力体系，供水、用水的水体流动自动形成，在夏天利用地温效应，以及自来水的压力体系，完备了冷气供给，且不耗费能源，在冬天利用水箱生成的热水，完备了暖气供给，降低了能源成本。
权利要求书
1.一种用于生物质气化反应热交换的水处理系统，其特征在于：包 括一个密封保温的水箱、两套供水系统和两套用水系统;
所述密封保温水箱蓄满冷水，底部有二条平面框架型金属通气管，分 别接上生物质气化反应产生的木质气和二氧化碳输气管，密布的平面框架 型金属通气管浸泡在水箱底部的冷水中，管中填充砂粒，管中的气体冷却 之后排气出水箱外，分别进行储存;水箱设有进水管和出水管，进水管从 底部进冷水，出水管从顶部出热水，水箱内部设有温度显示仪探头;
所述两套供水系统，一套是地温水系统，另一套是太阳能水系统：地 温水系统包括地温水长水管，是用长水管道把自来水引入到地底下，地温 水的出水管转接到水处理水箱的进水管;太阳能水系统包括太阳能水水箱 和管道，太阳能水水箱的进水管从底部连通自来水，太阳能水水箱的出水 管从顶部出来转进到水处理水箱的进水管;
所述两套用水系统，一套是热水使用，当热水流出时，就能自动的补 充太阳能水或地温水，热水使用之后，再继续通过木质气和二氧化碳对冷 水加温;另一套是冷、暖空调使用，分冬天使用与夏天使用，在冬天的时 候，水处理水箱出水管有一条分流管，分流管连接上进入室内的散热器， 散热器有出水管，出水管连通一根回流管，全部的散热器的出水管共同进 入同一根回流管中，在散热之后又重新回到水处理水箱中;在夏天的时候， 地温水不进入水处理水箱加热，通过出离地面水管的分流管连接上室内散 热器，连接散热器的回流管通过回流管的分流管，改道进入地温管的进水 管。
2.根据权利要求1所述的一种用于生物质气化反应热交换的水处理 系统，其特征在于：所述的金属通气管内装有砂粒，砂粒为粗铁砂或粗石 砂。
说明书
一种用于生物质气化反应热交换的水处理系统
技术领域
本发明属能源综合利用领域，具体涉及一种用于生物质气化反应热交 换的水处理系统。
背景技术
生物质能源，包括秸秆、木屑、木柴、杂草、松针、树叶、作物秸秆、 干燥的牛羊畜粪、食用菌渣等。生物质能源是仅次于煤炭、石油、天然气 的第四大能源，在世界能源总消费量中占14%。
在高温缺氧条件下，生物质原料会产生生物质气化反应，包括热化学 反应和还原反应，在热化学反应的能量转化中，生物质能源中的碳、氢、 氧元素成为原子态，然后按照化学键的成键原理，碳、氢、氧等原子重新 发生组合，构成新的分子排列，生成包括一氧化碳、甲烷、氢气等可燃气 体。在热化学反应的能量转化过程中，木质气与二氧化碳在生成时，本身 自带热能达700℃以上，并未得到利用，从而浪费掉资源;再则常常把生 物质气化反应产生的二氧化碳直接排放，会增加温室效应。
如何利用生物质气化反应产生的木质气与二氧化碳带有的热量，最大 限度地提高生物质能源综合利用率，对缓解能源的紧缺和石油的涨价的压 力，促进和保证我国国民经济的可持续发展，具有十分重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术生物质能源利用中采用生物质气化反 应炉对木质气与二氧化碳自带的热能不能有效利用等不足，提出一种用于 生物质气化反应热交换的水处理系统，使生物质经过生物质气化反应的能 量转化后，生成的木质气和二氧化碳所带有的热能，能得到高效的利用。
本发明解决所述问题采用如下技术方案：
一种用于生物质气化反应热交换的水处理系统，包括一个密封保温的 水箱、两套供水系统和两套用水系统;
所述密封保温水箱蓄满冷水，底部有二条平面框架型金属通气管，分 别接上生物质气化反应产生的木质气和二氧化碳输气管，密布的平面框架 型金属通气管浸泡在水箱底部的冷水中，管中填充砂粒，管中的气体冷却 之后排气出水箱外，分别进行储存;水箱设有进水管和出水管，进水管从 底部进冷水，出水管从顶部出热水，水箱内部设有温度显示仪探头;
所述两套供水系统，一套是地温水系统，另一套是太阳能水系统：地 温水系统包括地温水长水管，是用长水管道把自来水引入到地底下，地温 水的出水管转接到水处理水箱的进水管;太阳能水系统包括太阳能水水箱 和管道，太阳能水水箱的进水管从底部连通自来水，太阳能水水箱的出水 管从顶部出来转进到水处理水箱的进水管;
所述两套用水系统，一套是热水使用，当热水流出时，就能自动的补 充太阳能水或地温水，热水使用之后，再继续通过木质气和二氧化碳对冷 水加温;另一套是冷、暖空调使用，分冬天使用与夏天使用，在冬天的时 候，水处理水箱出水管有一条分流管，分流管连接上进入室内的散热器， 散热器有出水管，出水管连通一根回流管，全部的散热器的出水管共同进 入同一根回流管中，在散热之后又重新回到水处理水箱中;在夏天的时候， 地温水不进入水处理水箱加热，通过出离地面水管的分流管连接上室内散 热器，连接散热器的回流管通过回流管的分流管，改道进入地温管的进水 管。
本发明所述砂粒为粗铁砂或粗石砂。
本发明所述的用于生物质气化反应热交换的水处理系统，所述水处理 系统包括一个密封保温的水箱、两套供水系统和两套用水系统。密封保温 水箱蓄满冷水，底部有二条平面框架型金属通气管，分别接上生物质气化 反应产生的木质气和二氧化碳输气管，密布的平面框架型金属通气管浸泡 在水箱底部的冷水中，管中填充砂粒，以利吸收管中流动气体的温度，之 后再向管外冷水散热，冷水充分吸热后，管中的气体冷却之后排气出水箱 外，分别进行储存，水箱设有进水管和出水管，进水管从底部进冷水，出 水管从顶部出热水，水箱内部设有温度显示仪探头，便于观测热水生成的 温度，温度过低时，增大加温热源，适度时进行保温，太高时排放热水， 加进冷水，水箱以自来水压力形成自动蓄水，平面框架型金属通气管道成 为散热管道，冷水吸热后自动上升，越上层则水温越高，而越低层则水温 越低，当二种带余温的热气流经水箱底的平面框架型金属通气管道时，通 过砂粒和管壁的接触性而自动传热，而冷水也自动吸热，这是一个彻底冷 却热气体自带温度的处理系统。
所述两套供水系统，一套是地温水系统，另一套是太阳能水系统，地 温水系统包括地温水长水管，是用管道把自来水引入到地底下，地温水长 水管的出水管转接到水处理水箱的进水管，水流在地底管道和大地进行生 物质气化反应热交换，使管中的自来水水温恒定在19-20℃，然后借用自 来水的压力体系将管中已升温的水自动排放到水处理水箱中，地温水在冬 天使用，无论天气如何寒冷，也只需去加温19-20℃的水;太阳能水系统 包括太阳能水水箱和管道，太阳能水水箱的进水管从底部连通自来水，太 阳能水水箱的出水管从顶部出来转进到水处理水箱的进水管，以自来水的 压力体系自动形成水的流动，在阳光充足的天气，太阳能水水箱吸收太阳 热量后，水温能上升到30-50℃。
所述两套用水系统，一套是热水使用，当热水流出时，就能自动的补 充太阳能水或地温水，热水使用之后，再继续通过木质气和二氧化碳对冷 水加温;另一套是冷、暖空调使用，分冬天使用与夏天使用，在冬天的时 候，水处理水箱出水管有一条分流管，分流管连接上进入室内的散热器， 散热器内的热水温度较高，而室内的温度较低，温差在40-50℃之间，于 是热水通过散热器向室内吹热风，从而达到暖气效应，散热器有出水管， 出水管连通一根回流管，全部的散热器的出水管共同进入同一根回流管 中，通过回流管的回流，可使管中的水在散热之后又重新回到水处理水箱 中，水的回流功能是在回流管上设置有专用水泵，通过水泵的工作效应再 把散热后的水抽回到水箱中，即回流管连接上水处理水箱的进水管，水泵 只管把散热器中的水往回抽，而水处理水箱的进、出管道是连通的，当水 流有一个方向的作用力时，所有连通器中的水全部在管道中产生同一个方 向的运行，那么水流在水处理水箱和散热器中就能自动的一进又一出了， 而在一进一出中，通过水在水处理水箱中设定的停留时间产生加温效果， 来保障热水温度;在夏天的时候，利用地温水在地底下散热后，出离地面 时水温保持在19-20℃，低于自然温度，低于室内温度，温差约15℃左右， 这时地温水不再进入水处理水箱加热，通过出离地面水管的分流管连接上 室内散热器，通过散热器把管中水的冷温度吹到室内空间，从而起到降温 效果，连接散热器的回流管也不再进入水处理水箱，而是通过回流管的分 流管，改道进入地温管的进水管，使其重新回到地底下，把管中已经升温 的水回到地底下去散热，重新变成地温水，于是在水泵的单向水流运动的 作用力下，重新变回地温的水再次回到室内降温，以此达到冷气效果。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明将生物质在生物质气化反应炉产生的木质气和二氧化碳自 带高温作为能量来源，通过水处理系统的热交换，能将生物质气化反应产 生的热能进行充分的利用。
2、本发明金属散热管中填充的粗铁砂或石砂成为传热介质，能将流 动气体的热能快速吸收，然后往低温处散热，简单实用。
3、本发明的水处理系统充分利用了太阳能和地温效益，并且应用了 自来水厂的压力体系，供水、用水的水体流动自动形成，在夏天利用地温 效应，以及自来水的压力体系，完备了冷气供给，且不耗费能源，在冬天 利用水箱生成的热水，完备了暖气供给，降低了能源成本。
具体实施方式
下面以实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施 例。
实施例1：
一种用于生物质气化反应热交换的水处理系统，包括一个密封保温的 水箱、两套供水系统和两套用水系统，水箱底部有二条平面框架型金属通 气管，平面框架型金属通气管从头至尾是连通管，进口和出口占两个对立 面的墙体，平面框架分由短管与长管构建，短管只有10cm左右，长管是 两个对立墙体的宽度，长管与短管组合成曲折形态，而一曲一折成90度 直角弯延向对面墙体延伸出去，平面框架型金属通气管接上生物质气化反 应的排气管，把生物质气化反应的全部木质气带入水箱中散热，平面框架 型金属通气管接上排气管，把生物质气化反应的全部二氧化碳带入水箱中 散热，平面框架型金属通气管管中同样都填充有粗铁砂，以利吸收气体热 源，再向冷水散热，冷水充分吸热后，管中的两种气体被完全冷却，之后 排气出水箱外，进入各自的气袋中储备起来。
二套供水系统和二套用水系统，二套供水系统分别是一套地温水系 统，一套太阳能水系统，地温水是用一根立体框架型地温连通长管，把自 来水引入到地底下，立体框架型地温连通长管也是以长管和短管构建成立 体框架形态，短管用作曲折，长约30-40cm，长管用作吸收地热(或到地 下散热)，长度不限，每根长管均能被厚厚的土层单独包裹，使单管中的 水流能通过管壁迅速吸收地热(或散热)，立体框架型地温连通长管有进 入地下的一头，也有出离地下的一头，立体框架型地温连通长管在入地前， 已经与自来水管连通，并借用自来水的压力体系，能自动把自来水流入到 立体框架型地温连通长管中，连接之后借用自来水厂的压力体系形成水液 的流动，水流在立体框架型地温连通长管中能充分的吸收地温，使立体框 架型地温连通长管中的自来水水温，恒定在19-20℃之间，然后能借用自 来水管的压力体系，将立体框架型地温连通长管中已升温的水自动排放到 水箱中，地温水在冬天使用，无论天气如何寒冷，水箱也只需去加温 19-20℃的水，太阳能水是在阳光充足的天气，通过太阳能来加温水箱中 的水，水箱中的水在白天吸收太阳温度后，水温能上升到30-50℃之间， 水箱的进水管从底部连通自来水管，也是以自来水原本的压力体系自动形 成水的流动，水箱的出水管从顶部出来转进到水箱的进水管，也是以自来 水的压力体系自动形成水的流动。
另外，用水系统有二套，一套是热水使用，只需要打开水箱的出水阀 门，通过自来水管的压力体系，热水自动从出水管中流出，这时就能直接 使用到热水，当热水流出时，就能自动的补充太阳能水或地温水进水箱中， 另一套是冷、暖空调使用，分冬天与夏天使用，在冬天的时候，水箱的出 水管有一条分流管，让热水流进分流管中，并以自来水的压力让热水进入 室内的散热器中，散热器内的热水温度较高，而室内的温度较低，温差约 40-50℃，热水通过散热器向室内吹热风，从而达到暖气效应，散热器设 有出水管，全部散热器的出水管共同进入同一根回流管中回流管连通立体 框架型地温连通长管的入地管，于是水流回到水箱中重新加温，另外，在 夏天的时候，天气酷热，自然温度特高，则利用立体框架型地温连通长管 能在地底下散热的功效，出离地面时水温保持在19-20℃之间，它低于自 然温度和室温，温差约15-20℃，这时地温水不再进入水箱中去加热，让 立体框架型地温连通长管的在温水进入分流管，之后再进入散热器，通过 散热器把水的冷气吹到室内，从而起到降温效果，而连接散热器的回流管 也不再进入水箱，让散热器出来的水进入立体框架型地温连通长管的入地 管，使其重新回到地底下，把已经升温的水回到地底下去散热，稍作停顿 之后，又重新变成地温恒定的19-20℃水，重新变回地温的水能再次回到 室内降温，以此达到冷气循环使用效果。
实施例2：
一种用于生物质气化反应热交换的水处理系统，包括一个密封保温的 水箱、两套供水系统和两套用水系统，水箱底部有二条平面框架型金属通 气管，平面框架型金属通气管从头至尾是连通管，进口和出口占两个对立 面的墙体，平面框架分由短管与长管构建，短管只有10cm左右，长管是 两个对立墙体的宽度，长管与短管组合成曲折形态，而一曲一折成90度 直角弯延向对面墙体延伸出去，平面框架型金属通气管接上生物质气化反 应的排气管，把生物质气化反应的全部木质气带入水箱中散热，平面框架 型金属通气管接上排气管，把生物质气化反应的全部二氧化碳带入水箱中 散热，平面框架型金属通气管管中同样都填充有粗石砂，以利吸收气体热 源，再向冷水散热，冷水充分吸热后，管中的两种气体被完全冷却，之后 排气出水箱外，进入各自的气袋中储备起来。
二套供水系统和二套用水系统，二套供水系统分别是一套地温水系 统，一套太阳能水系统，地温水是用一根立体框架型地温连通长管，把自 来水引入到地底下，立体框架型地温连通长管也是以长管和短管构建成立 体框架形态，短管用作曲折，长约30-40cm，长管用作吸收地热(或到地 下散热)，长度不限，每根长管均能被厚厚的土层单独包裹，使单管中的 水流能通过管壁迅速吸收地热(或散热)，立体框架型地温连通长管有进 入地下的一头，也有出离地下的一头，立体框架型地温连通长管在入地前， 已经与自来水管连通，并借用自来水的压力体系，能自动把自来水流入到 立体框架型地温连通长管中，连接之后借用自来水厂的压力体系形成水液 的流动，水流在立体框架型地温连通长管中能充分的吸收地温，使立体框 架型地温连通长管中的自来水水温，恒定在19-20℃之间，然后能借用自 来水管的压力体系，将立体框架型地温连通长管中已升温的水自动排放到 水箱中，地温水在冬天使用，无论天气如何寒冷，水箱也只需去加温 19-20℃的水，太阳能水是在阳光充足的天气，通过太阳能来加温水箱中 的水，水箱中的水在白天吸收太阳温度后，水温能上升到30-50℃之间， 水箱的进水管从底部连通自来水管，也是以自来水原本的压力体系自动形 成水的流动，水箱的出水管从顶部出来转进到水箱的进水管，也是以自来 水的压力体系自动形成水的流动。
另外，用水系统有二套，一套是热水使用，只需要打开水箱的出水阀 门，通过自来水管的压力体系，热水自动从出水管中流出，这时就能直接 使用到热水，当热水流出时，就能自动的补充太阳能水或地温水进水箱中， 另一套是冷、暖空调使用，分冬天与夏天使用，在冬天的时候，水箱的出 水管有一条分流管，让热水流进分流管中，并以自来水的压力让热水进入 室内的散热器中，散热器内的热水温度较高，而室内的温度较低，温差约 40-50℃，热水通过散热器向室内吹热风，从而达到暖气效应，散热器设 有出水管，全部散热器的出水管共同进入同一根回流管中回流管连通立体 框架型地温连通长管的入地管，于是水流回到水箱中重新加温，另外，在 夏天的时候，天气酷热，自然温度特高，则利用立体框架型地温连通长管 能在地底下散热的功效，出离地面时水温保持在19-20℃之间，它低于自 然温度和室温，温差约15-20℃，这时地温水不再进入水箱中去加热，让 立体框架型地温连通长管的在温水进入分流管，之后再进入散热器，通过 散热器把水的冷气吹到室内，从而起到降温效果，而连接散热器的回流管 也不再进入水箱，让散热器出来的水进入立体框架型地温连通长管的入地 管，使其重新回到地底下，把已经升温的水回到地底下去散热，稍作停顿 之后，又重新变成地温恒定的19-20℃水，重新变回地温的水能再次回到 室内降温，以此达到冷气循环使用效果。
