炸药生产用多种清洁能源组合供热供汽系统及运行控制方法

摘要

本发明提供一种炸药生产用多种清洁能源组合供热供汽系统，为炸药雷管生产线提供生活用水、生产蒸汽以及工房库房保温，包括设置太阳能热水器、空压机余热回收装置、空气源热泵供热装置、以及电蒸汽发生器，还包括控制系统，所述控制系统分别与太阳能热水器、空压机余热回收装置、空气源热泵供热装置、以及电蒸汽发生器电连接和通讯连接，所述控制系统包括温度变送器、压力传感器、和液位传感器设备，采用控制系统实现多种清洁能源的本地控制和远程自动控制，根据生产生活需要智能调整，实现智能化能源管控，达到利用效率最优化。

说明书

技术领域

本发明属于清洁能源技术领域，具体涉及炸药生产用多种清洁能源组合供热供汽系统及运行控制方法。

背景技术

目前各行各业都必须重视清洁能源的利用，以适应社会对节能减排及环保的严格要求。再者节约能源、降低成本是现代企业提高效益的重要途径，从理论效率、成本、安全、环保等角度进行研究分析来看，生产企业通过合理利用清洁能源满足供热需求，其环保性、安全性、经济性和方便性等综合成效非常显著。

现有清洁能源的应用主要有：

利用太阳能集热器，实现建筑物的集中供暖及生活热水供应。太阳能集热器具有间歇性、不稳定性，即使在太阳能资源较好的地区，也存在着冬季白天6～8小时太阳能集热时间与建筑24小时恒温供暖需求的匹配问题，因此，太阳能供暖系统必须设置储热设备，或者设置辅助热源解决这一问题。

利用空压机生产余热制备热水，实现建筑物的供暖。空压机是电力驱动的转动设备，通过做功将电能转化为机械能，这个过程会产生大量热量，其内部的冷却介质从空压机转动部分吸热后使其冷却，冷却介质再通过其他方式向大气中排放掉这部分热量，对余热加以利用进行供热。

利用空气源热泵，空气源热泵热水机组单独用来制取热水供热，经常也要受到环境的限制，如室外极端天气、供电能力等均对设备运行及供暖质量产生一定影响，无法保证耗能设备保持在高效率区运行，不节能，且系统无法连续稳定运行。

因此，无论是太阳能热水器，还是空气源热泵热水机组，其节能制热效果仍有待提高。单方面应用，冷热源机房分散设置，设备选型往往根据冷热负荷选取，存在投资费用高、运行费用高等问题。同时，此类新技术的应用均受一定条件的限制。

也有组合应用的示例：太阳能与空气源热泵组合供热，太阳能与空压机余热回收组合供热，甚至更多组合供热的示例都有。但无论哪一种组合，针对不同的使用场景和条件都有各自的问题需要解决。

我国有相当数量的炸药雷管民爆生产企业地处亚热带湿润气候区，气候温和，四季分明，雨量充沛，光照充足，霜期较短，全年平均气温为15摄氏度左右，年平均空气相对湿度80％左右，无霜期接近300天，具有利用太阳能、空压机余热能、空气源热泵的较好条件。尤其在乳化炸药的生产过程中：1.需要用蒸汽将油相溶化，将硝酸铵溶解及保温，蒸汽温度要求为120-150℃，每10吨炸药用气量约为1吨(配10吨聚氨酯加厚保温水箱)；2.生活用水主要是澡堂职工冲凉洗浴，澡堂每天有200人洗澡，每人用水量为60升，每天用水量12吨(配10吨高保温水箱一个)；3.乳化炸药使用时需要起爆雷管，起爆雷管生产线半成品暂存间和电引火头烘干间要求环境温度分别为25℃和35℃。要满足炸药生产所有供热供汽需求，并使得供热供汽的系统投资更少、能源利用率更高、系统运行控制更简单且稳定、更经济，亟待解决多种清洁能源组合供热供汽的系统优化匹配设计和系统运行优化控制的问题。

发明内容

本发明为了克服现有技术的缺点，提供一种炸药生产用多种清洁能源组合供热供汽系统及运行控制方法，目的是解决目前我国相当数量的炸药雷管民爆生产企业地处亚热带湿润气候区，存在的多种清洁能源组合供热供汽的运用中系统优化匹配系统设计和系统运行优化控制的问题，最终解决投资费用高、能源利用率不够最优而运行费用高、及受外界条件限制的问题，还有系统运行控制不够简单而不一定能稳定、经济运行的问题。

本发明提供的技术方案是：一种炸药生产用多种清洁能源组合智能供热系统，为炸药雷管生产线提供生活用水、生产蒸汽以及工房库房保温，其特征在于，包括设置有太阳能水箱的太阳能热水器、设置有空压机保温水箱的空压机余热回收装置、设置有蓄水箱的空气源热泵供热装置、以及电蒸汽发生器，还包括控制系统，所述控制系统分别与太阳能热水器、空压机余热回收装置、空气源热泵供热装置、以及电蒸汽发生器电连接和通讯连接，所述控制系统包括温度变送器、压力传感器、流量计和液位传感器设备，还包括自动水泵、自动补水阀、循环水泵、浮球阀、蒸汽阀设备，采用控制系统实现多种清洁能源的本地控制和远程自动控制，根据生产生活需要智能调整，实现智能化能源管控，达到利用效率最优化；

所述太阳能热水器、空压机余热回收装置、控制系统、自动补水阀以及蓄水箱组成生活用水供给系统；

所述空压机余热回收装置、空气源热泵供热装置、电蒸汽发生器、控制系统、自动补水阀、蓄水箱以及蒸汽阀设备组成生产蒸汽供应系统，所述空压机余热回收装置，为空气源热泵提供初级热源；

所述空气源热泵供热装置、自动补水阀、蓄水箱以及控制系统，还包括变频高温空气能烘干机及配套的明装防爆型风机盘管共同组成工房和中转库房保温系统。

在一些实施例中，所述空气源热泵供热装置为空气源直流变频复叠式高温热泵热水机组，包括第一空气源热泵供热装置和第二空气源热泵供热装置，双系统两种制冷剂同步运行，轻松能够实现85℃-90℃高温热水，满足任意散热品需求，运行噪音更低；采用复叠系统，温度控制精准，显著提升制热能力。

在一些实施例中，还包括自来水进入系统之前经过的水质处理站，所述空压机保温水箱存储从空压机余热回收装置流出的热水；

具体地，

通过水管管道依次连接着所述水质处理站，第一水阀、第一自动水泵、第一压力传感器、第一浮球阀、太阳能水箱、第一循环水泵、第三水阀、太阳能加热器、第四水阀和太阳能水箱；通过水管管道依次连接着太阳能水箱、第二水阀、第二水泵、第二浮球阀和蓄水箱；

通过水管管道依次连接着第一自动水泵、第三浮球阀和空压机保温水箱；通过水管管道依次连接着空压机保温水箱、第六水阀和空压机余热回收装置、第七水阀、第三循环水泵和空压机保温水箱；通过水管管道依次连接着空压机保温水箱、第二自动水泵、第二压力传感器、第二浮球阀和蓄水箱；

通过水管管道依次连接着第一自动水泵、自动补水阀、第二浮球阀和蓄水箱；通过水管管道依次连接着蓄水箱、第四水阀和第一空气源热泵供热装置、第四循环水泵和蓄水箱；通过水管管道依次连接着蓄水箱、第五水阀、第二空气源热泵供热装置、第二循环水泵和蓄水箱；

通过水管管道依次连接着蓄水箱、第八水阀、电蒸汽发生器自动水阀和电蒸汽发生器；通过蒸汽管道依次连接着电蒸汽发生器、蒸汽阀、第三压力传感器和生产用汽端，供应生产需用的蒸汽；

太阳能热水器、空压机余热回收装置、以及空气源热泵供热装置产生的热水最后均流入蓄水箱，从蓄水箱自动供水阀流出热水用于提供生活用水和工房和中转库房保温；

所述太阳能水箱内设置有第一温度变送器、第一液位传感器设备；

所述蓄水箱内设置有第二温度变送器、第二液位传感器设备；

所述空压机保温水箱内设置有第三温度变送器、第三液位传感器设备。

在一些实施例中，还包括一套蒸汽冷凝水回收系统，回收90度左右的蒸汽冷凝水至蓄水箱循环利用。

在一些实施例中，所述空压机余热回收装置余热利用前端闭式供水系统，后端开式供水系统，前端闭式、后端开式不需要第三循环水泵，利用市政水压，调整流量达到稳定水温，降低一个循环水泵功率；

空气源热泵供热装置采用开式供水系统，安装简单，易清洗。

具体地，所述控制系统包括太阳能热水器控制单元、空压机余热回收装置控制单元、空气源热泵供热装置控制单元以及电蒸汽发生器控制单元，各控制单元协同工作，依据实际情况实现系统的最优控制过程；

其中，所述电蒸汽发生器控制单元包括本地操作单元和远程监控控制单元，本地操作单元位于电蒸汽发生器的旁边，配备手自动切换开关、急停按钮、电源指示灯和报警灯；本地操作单元手自动转换开关转为自动模式时，底层才具备条件，电蒸汽发生器才能受远程监控控制单元进行控制，本地操作单元手自动转换开关转为手动模式时，电蒸汽发生器和空气源热泵供热装置均不受远程监控控制系统控制，优先级别最高，此手动模式可在检修时使用，保证检修人员安全；检修设备时务必将其转为手动模式；当按下急停按钮时所有设备均立即停止运行；当电蒸汽发生器故障时报警灯就会闪烁；远程监控控制单元实现设置有蓄水箱的空气源热泵供热装置和电蒸汽发生器控制。

本发明还提供了炸药生产用多种清洁能源组合供热供汽系统的运行控制方法，所述运行控制方法依据实际情况实现系统的最优控制过程的具体内容为；

包括初次运行控制方法与日常控制方法，该运行控制方法中

所用的各参数意义如下：

P1：第一压力传感器显示读数，单位KPa；

P2：第二压力传感器显示读数，单位KPa；

P3：第三压力传感器显示读数，单位KPa；

T1：太阳能水箱温度变送器的显示读数，单位℃；

T2：蓄水箱温度变送器的显示读数，单位℃；

T3：空压机保温水箱温度变送器的显示读数，单位℃；

H1：太阳能水箱液位传感器的显示读数，单位m；

H2：蓄水箱液位传感器的显示读数，单位m；

H3：空压机保温水箱的液位传感器的显示读数，单位m；

初次运行控制方法的步骤依次如下：

初次运行开始时刻所有水阀和水泵都处于关闭状态，

步骤(11)、开启第一水阀和第一自动水泵，当H1≥h1时，h1为上限设定值，关闭第一自动水泵；

步骤(12)、开启第一循环水泵、第三水阀、第四水阀；

步骤(13)、当T1≥t1时，关闭第一循环水泵，并开启第二水阀和第二水泵，将热水送入蓄水箱；

步骤(14)、当H1≤h11时，h11为下限设定值，关闭第二水泵，并开启第一自动水泵，重复步骤(11)和(13)；

步骤(21)、开启第一水阀和第一自动水泵，当H3≥h3时，h3为上限设定值，关闭第一自动水泵；

步骤(22)、开启第三循环水泵、第七水阀、第六水阀，并开启空压机余热回收装置工作；

步骤(23)、当T3≥t3时，开启第二自动水泵，将热水送入蓄水箱；

步骤(24)、当H3≤h33时，h33为下限设定值，关闭第二自动水泵，并开启第一自动水泵，重复步骤(21)和(23)；

步骤(31)、当H2≥h2时，h2为上限设定值，开启第二循环水泵、第四循环水泵、第四水阀和第五水阀，并开启空气源热泵供热装置工作；

步骤(32)、当T2≥t2时，关闭第二循环水泵和第四循环水泵；

步骤(33)、当需用蒸汽需要开启电蒸汽发生器时，判断第三压力传感器的压力值P3≤p33时，p33为下限设定值(设定的阈值)，开启第八水阀，同时自动开启电蒸汽发生器自动水阀将热水送入电蒸汽发生器，满足电蒸汽发生器开启液位要求时，开启电蒸汽发生器产生蒸汽供使用蒸汽的设备使用，当第三压力传感器的压力值P3＞p3时，p3为上限设定值(设定的阈值)，关闭电蒸汽发生器；

步骤(34)、当H2≤h22时，h22为下限设定值，开启自动补水阀，并开启第一自动水泵，重复步骤(11)和(13)，同时重复步骤(21)和(23)；

日常运行控制方法的步骤如下：

管道上的第一至第八水阀均为普通球阀，在管道检修和应急时操作关闭，平常时处于打开状态；

水管管道上的第一压力传感器和第二压力传感器用于检测管道中的压力，当水质处理站出水管道第一压力传感器的压力值P1≤p11时，p11为下限设定值，第一自动水泵可以启动，当压力值P1＞p1时，p1为上限设定值，第一自动水泵关闭；

自动补水阀为电磁阀，当蓄水箱水位低于下限水位h22时启动，液位达到上限水位h2关闭，下限水位和上限水位根据实际情况进行设置；

第二自动水泵(空压机自动水泵)在空压机保温水箱温度达到70摄氏度，第二压力传感器数值P2＜p22为下限设定值时(＝0.1MPa)启动，当空压机保温水箱温度低于65摄氏度(T3＜t33(下限设定值65℃))时第二自动水泵关闭；

当空压机余热回收装置的空压机启动后，第三循环水泵(空压机循环水泵)一直处于打开状态；

当需要供给生活用水时，判断H2的值，当H2≤h22时，并开启第一自动水泵，重复步骤(11)和(13)，同时重复步骤(21)和(23)，并开启排水阀供热水；当H2＞h22时，开启排水阀供热水；

当需要工房和中转库房保温时，判断H2的值，当H2≤h22时，并开启第一自动水泵，重复步骤(11)和(13)，同时重复步骤(21)和(23)，同时重复步骤(31)和(32)，并开启排水阀供热水；当H2＞h22时，开启排水阀供热水；

当需用蒸汽时，判断H2的值，当H2≤h22时，并开启第一自动水泵，重复步骤(11)和(13)，同时重复步骤(21)和(23)，同时重复步骤(31)和(32)；并开启自动补水阀；开启电蒸汽发生器自动水阀供热水给电蒸汽发生器，产生蒸汽给使用蒸汽的设备使用；当H2＞h2时，关闭自动补水阀。

在一些实施例中，所述步骤(11)-(14)至步骤(21)-(24)可以同时或按任意顺序实施。

优选地，所述步骤(31)-(34)要在所述步骤(11)-(14)或/和步骤(21)-(24)之后实施。

具体地，步骤(33)执行过程中，具体根据蒸汽管道上的P3＝p3(设定的阈值)和需要的压力值之差决定开启电蒸汽发生器的台数，即系统根据蒸汽管道压力来控制蒸汽发生器运行台数，蒸汽管道温度主要作为参数显示不参与控制；电蒸汽发生器釆用压力控制即电蒸汽发生器通过设定不同的压力下限，自动补偿开关蒸汽发生器，能自动保持设定的温度，本地操作单元需根据设定压力启动电蒸汽发生器机组的台数，实现高精度控温，自动循环节能；多台蒸汽发生器是相互并联；

或者，步骤(33)执行过程中，根据情况选择现场手动开机依次按下蒸汽发生器电源开关，电源指示灯亮，如果控制器报警(因蒸汽发生器内缺水)则同时水泵开始运转，补水至超低水位后控制器停止报警，锅炉运行指示灯点亮，自动补水至高水位，水泵停；

补水到中水位，炉压为低时，电热管自动开始加热；

蒸汽发生器压力达到设定值时，自动停止加热；

使用蒸汽时，炉内压力下降，降到压力下限设定值时，自动开始加热；

使用蒸汽时，炉内水位不断下降，当降到低水位时，即启动水泵，向炉内补水至高水位；

当水位低于低水位，补水系统未日常工作时，10秒后水位未到达低水位电极，电热管停止加热，如水位继续下降低于超低水位电极，控制器报警并停炉保护；

当发现锅炉有回水现象时，及时按下临时止回键，通过气缸连杆抵住止回阀使得止回阀强行止回水流；等生产允许停机时，再拆下止回阀清除里面的水垢和杂质，当摇晃止回阀时，里面的挡板能自由运动、密封好；如无法清理，更换止回阀。

具体地，远程监控控制单元实现设置有蓄水箱的空气源热泵供热装置和电蒸汽发生器控制具体方法为：

蓄水箱控制：蓄水水箱安装了液位计、温度传感器、电磁水阀，水箱具备自动液位控制、自动温度控制功能；当水箱实际液位低于水箱低液位设定值时就会自动打开电磁水阀进行补水，当水箱实际液位高于水箱高液位设定值时就会自动关闭电磁水阀；当水阀打开或实际温度低于设定启动温度时打开空气源热泵供热装置进行加热，当实际温度大于设定停止温度时空气源热泵供热装置停机；空气源热泵供热装置运行区间设定可以对其设定工作时间；

电蒸汽发生器控制：输出蒸汽的蒸汽管道安装压力传感器、温度传感器、蒸汽管道流量计，通过蒸汽管道的实际压力大小进行控制电蒸汽发生器启动数量；蒸汽管道温度、流量用来监控及数据统计，不参与控制；各台电蒸汽发生器的实际压力小于设定压力时就延时(一般时间已固化)一定实际后启动，当各电蒸汽发生器的实际压力大于于设定压力时就延时一定时间(参数画面：电蒸汽发生器保持时间设定)后停止；电蒸汽发生器运行时间在参数界面上设定(电蒸汽发生器运行区间设定)；当蒸汽管道实际压力值大于压力设定值时，电蒸汽发生器全部停止，作为2次保护；

电蒸汽发生器在自动运行状态下根据蒸汽管道的压力及耗气量来自动切换其低压、中压、高压，实现智能化、无人化、节能减排的智能控制系统；当实际压力大于电蒸汽发生器高压切换中压设定时30s后自动切换中压，当实际压力小于电蒸汽发生器中压切换低压设定时180s后自动切换低压，当实际压力小于电蒸汽发生器低压切换高压设定时30s自动切换高压；各电蒸汽发生器压力设定分为：高压、中压、低压，也可以在主监控画面上进行人工切换，其高压、中压、低压相应的压力设定可以在参数设定界面里进行设定，电蒸汽发生器的最终设定值在参数界面显示；当需要将电蒸汽发生器系统进行停机时将监控界面人工打至停机模式，即可将所有电蒸汽发生器进行停机，保证运行安全。

本发明的有益效果是：

本发明的供热供汽系统，包括多种清洁能源组合供热供汽，采用控制系统实现多种清洁能源的本地控制和远程自动控制，根据生产生活需要智能调整，实现智能化能源管控，达到利用效率最优化；整个系统设备匹配是为达到设备配置科学合理、运行经济、产热供热、供汽效果优良为目的。

采取清洁能源多方式组合分散供热，更加易于管理，自动化程度更高，能够控制不合理的热量损失。自主研发的智能控制系统还实现了太阳能水箱、空压机保温水箱和蓄水箱水位和温度自动控制、蒸汽凝水箱水位自动控制、蒸汽管道压力控制蒸汽发生器工作台数和时序、远程监控和操作。

具体地，各水箱水位和温度自动控制：具备实时水位和温度监控，其水位自动保持在设定范围，能自动补水、自动报警等功能。通过实时检测的水箱温度自动控制空气能加热器的启动和停止，中央监控室可以根据节能效率设定空气能加热器的运行时间段，实现自动避免用电高峰，晚上可利用深夜峰谷电价加热，白天供电蒸汽发生器使用，尤其夜间12点以后，炸药生产线停工了，蒸汽加热器也停止工作。具体结合当地峰谷电价时段，在此系统中将日常应用中作为主要耗能设备的空气源热泵，仅作为能源补充或改变其运行时间，运行过程中优先使用太阳能、生产余热等廉价能源，达到节能的目的。中央监控系统具备水泵过载报警显示、水位显示、泵工作状态。

各水箱按温度控制输送热水到蓄水箱，既时刻充分利用太阳能能源和炸药生产线上空压机余热，又保证蓄水箱中始终有足够的热水用于生活供水、工房保温供暖，不受天气环境的影响，达到综合利用清洁能源可靠满足供热的效果。

蓄水箱为太阳能水箱、空压机保温水箱和蒸汽凝水箱所有热水的汇聚箱，其中的热水做为空气源热水机组的初级热源，明显提高了空气源热水机组的制热效率，的确达到设备配置科学合理、运行经济、产热供热、供汽效果优良为目的。

蒸汽管道压力控制蒸汽发生器：系统根据蒸汽管压力来控制蒸汽发生器运行台数，蒸汽管道温度主要作为参数显示不参与控制。电蒸汽发生器釆用压力控制即电蒸汽发生器通过设定不同的压力下限，自动补偿开关蒸汽发生器，能自动保持设定的温度，工控机需根据设定压力启动电蒸汽发生器机组的台数，实现高精度控温，自动循环节能。

为确保使用热量的稳定，通过设定自动进补冷水时间以控制定时自动进补冷水，即在热水使用过程中不补进冷水，从而保证热量使用效果。具体通过蓄水箱液位来控制，先补热水后补冷水，热水不够的情况下才补冷水，本系统整个运行控制过程使各种能源取长补短，优化配置，满足供热供汽需求。还设有全面安全保护装置，性能可靠，先进实用。整个系统采用全自动运转，无须专人操作，并可根据实际用热情况调整产热量，避免造成浪费。而且还可在自动控制系统有故障时采用人工控制，保证系统日常稳定运行。

附图说明

图1是本发明实施例中炸药生产用多种清洁能源组合供热供汽系统的结构示意图；图中虚线代表冷水路线，实线代表热水路线；

图2是本发明实施例中炸药生产用多种清洁能源组合供热供汽系统运行控制方法中的电加热蒸汽发生器运行控制示意图；

图3是本发明实施例中炸药生产用多种清洁能源组合供热供汽系统按照本发明的运行控制方法运行后的效果数据对比图。

图中：1-水质处理站、2-第一水阀、3-第一自动水泵、4-第一压力传感器、5-太阳能加热器、6-第四水阀、7-第一循环水泵(太阳能循环水泵)、8-第三水阀、9-太阳能水箱、10-第一浮球阀、11-第二水阀、12-第二水泵、13-蓄水箱、14-自动补水阀、15-第二液位传感器、16-第二温度变送器、17-溢水口、18-第四水阀、19-排水阀(或称排污阀)、20-第四循环水泵、21-空气能机组(包括并联供热的211-第一空气源热泵供热装置和212-第二空气源热泵供热装置)、22-第二循环水泵、23-第五水阀、24-第八水阀、25-第二压力传感器、26-第二自动水泵、27-第三浮球阀、28-空压机保温水箱、29-第六水阀、30-空压余热回收装置(空压机)、31-第七水阀、32-第三循环水泵、33-第二浮球阀、34-电蒸汽发生器、35-蒸汽阀、36-第三压力传感器、37-生产用汽端、38-电蒸汽发生器自动水阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1所示，本发明提供的技术方案是：一种炸药生产用多种清洁能源组合供热供汽系统，为炸药雷管生产线提供生活用水、生产蒸汽以及工房库房保温，其特征在于，包括设置有太阳能水箱的太阳能热水器、设置有空压机保温水箱的空压机余热回收装置、设置有蓄水箱的空气源热泵供热装置、以及电蒸汽发生器，还包括控制系统，所述控制系统分别与太阳能热水器、空压机余热回收装置、空气源热泵供热装置、以及电蒸汽发生器电连接和通讯连接，所述控制系统包括温度变送器、压力传感器、流量计(不参与控制)和液位传感器设备，还包括自动水泵、自动补水阀、循环水泵、浮球阀、蒸汽阀设备，采用控制系统实现多种清洁能源的本地控制和远程自动控制，根据生产生活需要智能调整，实现智能化能源管控，达到利用效率最优化；浮球阀是控制液位的开关，当液位到达一定的时候就自动关闭进水；水管管道上的压力传感器用于检测管道中的压力，当水质处理站出水管道压力低于0.1MPa时，自动水泵可以启动，当压力大于0.3MPa时关闭水泵；其中，当空压机机启动后，第三循环水泵(空压机循环水泵)一直处于打开状态；

所述太阳能热水器、空压机余热回收装置、控制系统、自动补水阀以及蓄水箱组成生活用水供给系统；

所述空压机余热回收装置、空气源热泵供热装置、电蒸汽发生器、控制系统、自动补水阀、蓄水箱以及蒸汽阀设备组成生产蒸汽供应系统，所述空压机余热回收装置，为空气源热泵提供初级热源；空气源热泵供热装置的蓄水箱为电蒸汽发生器产生蒸汽提供高温热水，因此本空气源热泵供热装置及电蒸汽发生器系统可根据使用规律设定温度、自动运行时间，设定后恒温恒压自动控制，使用非常简单，整个空气能源热泵供热装置及电蒸汽发生器系统采用自动化智能控制系统，用户只需在初次使用时开一下电源，在以后的使用过程中完全实现自动化运行，到达用户指定水温、蒸汽压力时自动停机，低于用户指定水温、蒸汽压力时系统自行开机运行，完全实现一天24小时随时有热水、蒸汽而不用等候。满足工艺要求，做到无人值守。

所述空气源热泵供热装置、自动补水阀、蓄水箱以及控制系统，还包括变频高温空气能烘干机及配套的明装防爆型风机盘管共同组成工房和中转库房保温系统。工房内安装光面暖气片供暖使工房保温到所需的温度。在一些实施例中，所述空气源热泵供热装置为空气源直流变频复叠式高温热泵热水机组，包括第一空气源热泵供热装置和第二空气源热泵供热装置，双系统两种制冷剂(R22；R134A/R142B)同步运行，轻松能够实现85℃-90℃高温热水，满足任意散热品需求，运行噪音更低；采用复叠系统，温度控制精准，显著提升制热能力。

在一些实施例中，还包括自来水进入系统之前经过的水质处理站处理成软水，所述空压机保温水箱存储从空压机余热回收装置流出的热水；

具体地，

通过水管管道依次连接着所述水质处理站，第一水阀、第一自动水泵、第一压力传感器、第一浮球阀、太阳能水箱、第一循环水泵、第三水阀、太阳能加热器、第四水阀和太阳能水箱；通过水管管道依次连接着太阳能水箱、第二水阀、第二水泵、第二浮球阀和蓄水箱；

通过水管管道依次连接着第一自动水泵、第三浮球阀和空压机保温水箱；通过水管管道依次连接着空压机保温水箱、第六水阀和空压机余热回收装置、第七水阀、第三循环水泵和空压机保温水箱；通过水管管道依次连接着空压机保温水箱、第二自动水泵、第二压力传感器、第二浮球阀和蓄水箱；

通过水管管道依次连接着第一自动水泵、自动补水阀、第二浮球阀和蓄水箱；通过水管管道依次连接着蓄水箱、第四水阀和第一空气源热泵供热装置、第四循环水泵和蓄水箱；通过水管管道依次连接着蓄水箱、第五水阀、第二空气源热泵供热装置、第二循环水泵和蓄水箱；

通过水管管道依次连接着蓄水箱、第八水阀、电蒸汽发生器自动水阀和电蒸汽发生器；通过蒸汽管道依次连接着电蒸汽发生器、蒸汽阀、第三压力传感器和生产用汽端，供应生产需用的蒸汽；

太阳能热水器、空压机余热回收装置、以及空气源热泵供热装置产生的热水均流入蓄水箱，从蓄水箱自动供水阀(图1中未画出)流出热水用于提供生活用水和工房和中转库房保温；所有热水都集中到蓄水箱中，统筹控制用于生产蒸汽供应、生活用水和工房和中转库房保温，做到系统投资少，运行最节能可靠，效益最优。

所述太阳能水箱内设置有第一温度变送器、第一液位传感器设备；

所述蓄水箱内设置有第二温度变送器、第二液位传感器设备；还设有溢水口和排污阀(也称排水阀)。

所述空压机保温水箱内设置有第三温度变送器、第三液位传感器设备。

在一些实施例中，所述空压机余热回收装置余热利用前端闭式供水系统，后端开式供水系统，前端闭式、后端开式不需要第三循环水泵，利用市政水压，调整流量达到稳定水温，降低一个循环水泵功率；

空气源热泵供热装置采用开式供水系统，安装简单，易清洗。

管道上的第一至第八水阀均为普通球阀，主要在管道检修和应急时操作，平时处于打开状态。

具体地，所述控制系统包括太阳能热水器控制单元、空压机余热回收装置控制单元、空气源热泵供热装置控制单元以及电蒸汽发生器控制单元，各控制单元协同工作，依据实际情况实现系统的最优控制过程；

其中，所述电蒸汽发生器控制单元包括本地操作单元和远程监控控制单元，本地操作单元位于电蒸汽发生器的旁边，配备手自动切换开关、急停按钮、电源指示灯和报警灯；本地操作单元手自动转换开关转为自动模式时，底层才具备条件，电蒸汽发生器才能受远程监控控制单元进行控制，本地操作单元手自动转换开关转为手动模式时，电蒸汽发生器和空气源热泵供热装置均不受远程监控控制系统控制，优先级别最高，此手动模式可在检修时使用，保证检修人员安全；检修设备时务必将其转为手动模式；当按下急停按钮时所有设备均立即停止运行；当电蒸汽发生器故障时报警灯就会闪烁；远程监控控制单元实现设置有蓄水箱的空气源热泵供热装置和电蒸汽发生器控制。

本发明还提供了炸药生产用多种清洁能源组合供热供汽系统的运行控制方法，所述运行控制方法依据实际情况实现系统的最优控制过程的具体内容为；

包括初次运行控制方法与日常控制方法，该运行控制方法中

所用的各参数意义如下：

P1：第一压力传感器显示读数，单位KPa；

P2：第二压力传感器显示读数，单位KPa；

P3：第三压力传感器显示读数，单位KPa；

T1：太阳能水箱温度变送器的显示读数，单位℃；

T2：蓄水箱温度变送器的显示读数，单位℃；

T3：空压机保温水箱温度变送器的显示读数，单位℃；

H1：太阳能水箱液位传感器的显示读数，单位m；

H2：蓄水箱液位传感器的显示读数，单位m；

H3：空压机保温水箱的液位传感器的显示读数，单位m；

初次运行控制方法的步骤依次如下：

初次运行开始时刻所有水阀和水泵都处于关闭状态，

步骤(11)、开启第一水阀和第一自动水泵，当H1≥h1时，h1为上限设定值，关闭第一自动水泵；

步骤(12)、开启第一循环水泵、第三水阀、第四水阀；

步骤(13)、当T1≥t1(45℃，在另一个实施例中为40℃或者50℃或者60℃)时，关闭第一循环水泵，并开启第二水阀和第二水泵，将热水送入蓄水箱；

步骤(14)、当H1≤h11时，h11为下限设定值，关闭第二水泵，并开启第一自动水泵，重复步骤(11)和(13)；

步骤(21)、开启第一水阀和第一自动水泵，当H3≥h3时，h3为上限设定值，关闭第一自动水泵；

步骤(22)、开启第三循环水泵、第七水阀、第六水阀，并开启空压机余热回收装置工作；

步骤(23)、当T3≥t3(70℃，在另一个实施例中为65℃或者75℃或者80℃)时，并开启第二自动水泵，将热水送入蓄水箱；

步骤(24)、当H3≤h33时，h33为下限设定值，关闭第二自动水泵，并开启第一自动水泵，重复步骤(21)和(23)；

步骤(31)、当H2≥h2时，h2为上限设定值，开启第二循环水泵、第四循环水泵、第四水阀和第五水阀，并开启空气源热泵供热装置工作；

步骤(32)、当T2≥t2(85℃，在另一个实施例中为75℃或者80℃或者90℃或者95℃)时，关闭第二循环水泵和第四循环水泵；

步骤(33)、当需用蒸汽需要开启电蒸汽发生器时，判断第三压力传感器的压力值P3≤p33时，p33为下限设定值(设定的阈值)，开启第八水阀，同时自动开启电蒸汽发生器自动水阀将热水送入电蒸汽发生器，满足电蒸汽发生器开启液位要求时，开启电蒸汽发生器产生蒸汽供使用蒸汽的设备使用，当第三压力传感器的压力值P3＞p3时，p3为上限设定值(设定的阈值)，关闭电蒸汽发生器；

步骤(34)、当H2≤h22时，h22为下限设定值，开启自动补水阀，并开启第一自动水泵，重复步骤(11)和(13)，同时重复步骤(21)和(23)；

温控控制系统应用了高精度温度传感器、压力传感器、流量变送器，工控机，WINCC组态软件，系统采用422远程通信模式，将设备中的各参数有效的远程发送或接受，422中继将信号进行放大、防雷干扰等稳定的通讯功能。

实际操作时，空压机保温水箱最先供水，然后给蓄水箱供水，最后给太阳能水箱供水。三个水箱同时供水也是可以的。

日常运行控制方法的步骤如下：

管道上的第一至第八水阀均为普通球阀，在管道检修和应急时操作关闭，平常时处于打开状态；

水管管道上的第一压力传感器和第二压力传感器用于检测管道中的压力，当水质处理站出水管道第一压力传感器的压力值P1≤p11时，p11＝0.1MPa(在另一个实施例中为0.05MPa或者0.01MPa)为下限设定值，第一自动水泵可以启动，当压力值P1＞p1时，p1＝0.3MPa为上限设定值(在另一个实施例中为0.4MPa或者0.5MPa)，第一自动水泵关闭；

自动补水阀为电磁阀，当蓄水箱水位低于下限水位h22(＝30cm，在另一个实施例中为15cm或者20cm或者35cm或者40cm)时启动，液位达到上限水位h2(＝60cm，在另一个实施例中为45cm或者50cm或者55cm或者80cm或者120cm或者150cm或者200cm)关闭，下限水位和上限水位根据实际情况进行设置；

第二自动水泵(空压机自动水泵)在空压机保温水箱温度达到设定上限温度70摄氏度(在另一个实施例中为65℃或者75℃或者80℃)，第二压力传感器数值P2＜p22为下限设定值时(＝0.1MPa，在另一个实施例中为0.05MPa或者0.01MPa)启动，当空压机保温水箱温度低于设定下限温度65摄氏度(在另一个实施例中为60℃或者70℃或者75℃，原则是比设定上限温度低5摄氏度)时第二自动水泵关闭；

当空压机余热回收装置的空压机启动后，第三循环水泵(空压机循环水泵)一直处于打开状态；

当需要供给生活用水时，判断H2的值，当H2≤h22时，并开启第一自动水泵，重复步骤(11)和(13)，同时重复步骤(21)和(23)，并开启排水阀供热水；当H2＞h22时，开启排水阀供热水；

当需要工房和中转库房保温时，判断H2的值，当H2≤h22时，并开启第一自动水泵，一般第一自动水泵开启后一直处于开启状态，重复步骤(11)和(13)，同时重复步骤(21)和(23)，同时重复步骤(31)和(32)，并开启排水阀供热水；当H2＞h22时，开启排水阀供热水；

如图2所示，当需用蒸汽时，判断H2的值，当H2≤h22(＝30cm，在另一个实施例中为15cm或者20cm或者35cm或者40cm)时，并开启第一自动水泵，重复步骤(11)和(13)，同时重复步骤(21)和(23)，同时重复步骤(31)和(32)；并开启自动补水阀；开启电蒸汽发生器自动水阀供热水给电蒸汽发生器，产生蒸汽给使用蒸汽的设备使用；当H2＞h2(＝60cm，在另一个实施例中为45cm或者50cm或者55cm或者80cm或者120cm或者150cm或者200cm)时，关闭自动补水阀。

在一些实施例中，所述步骤(11)-(14)至步骤(21)-(24)可以同时或按任意顺序实施。

优选地，所述步骤(31)-(34)要在所述步骤(11)-(14)或/和步骤(21)-(24)之后实施。

具体地，步骤(33)执行过程中，具体根据蒸汽管道上的P3＝p3(设定的阈值)和需要的压力值之差决定开启电蒸汽发生器的台数，即系统根据蒸汽管道压力来控制蒸汽发生器运行台数，蒸汽管道温度主要作为参数显示不参与控制；电蒸汽发生器釆用压力控制即电蒸汽发生器通过设定不同的压力下限，自动补偿开关蒸汽发生器，能自动保持设定的温度，本地操作单元需根据设定压力启动电蒸汽发生器机组的台数，实现高精度控温，自动循环节能；多台蒸汽发生器是相互并联；

或者，步骤(33)执行过程中，根据情况选择现场手动开机依次按下蒸汽发生器电源开关，电源指示灯亮，如果控制器报警(因蒸汽发生器内缺水)则同时水泵开始运转，补水至超低水位后控制器停止报警，锅炉运行指示灯点亮，自动补水至高水位，水泵停；

补水到中水位，炉压为低＝0.1MPa时(在另一个实施例中为0.05MPa或者0.01MPa)，电热管自动开始加热；

蒸汽发生器压力达到设定值时，为中压或高压，自动停止加热；

使用蒸汽时，炉内压力下降，降到压力下限设定值低压时，自动开始加热；

使用蒸汽时，炉内水位不断下降，当降到低水位时，即启动水泵，向炉内补水至高水位；

当水位低于低水位，补水系统未日常工作时，10秒后水位未到达低水位电极，电热管停止加热，如水位继续下降低于超低水位电极，控制器报警并停炉保护，以此保证使用的安全性；

当发现锅炉有回水现象时，及时按下临时止回键，通过气缸连杆抵住止回阀使得止回阀强行止回水流；等生产允许停机时，再拆下止回阀清除里面的水垢和杂质，当摇晃止回阀时，里面的挡板能自由运动、密封好；如无法清理，更换止回阀。生产过程中有时不能立即停机的情况，满足使用要求。

具体地，远程监控控制单元实现设置有蓄水箱的空气源热泵供热装置和电蒸汽发生器控制具体方法为：

蓄水箱控制：蓄水水箱安装了液位计、温度传感器、电磁水阀，水箱具备自动液位控制、自动温度控制功能；当水箱实际液位低于水箱低液位设定值时就会自动打开电磁水阀进行补水，当水箱实际液位高于水箱高液位设定值时就会自动关闭电磁水阀；当水阀打开或实际温度低于设定启动温度时打开空气源热泵供热装置进行加热，当实际温度大于设定停止温度时空气源热泵供热装置停机；空气源热泵供热装置运行区间设定可以对其设定工作时间；

电蒸汽发生器控制：输出蒸汽的蒸汽管道安装压力传感器、温度传感器、蒸汽管道流量计，通过蒸汽管道的实际压力大小进行控制电蒸汽发生器启动数量；蒸汽管道温度、流量用来监控及数据统计，不参与控制；各台电蒸汽发生器的实际压力小于设定压力时就延时(一般时间已固化)一定实际后启动，当各电蒸汽发生器的实际压力大于于设定压力时就延时一定时间(参数画面：电蒸汽发生器保持时间设定)后停止；电蒸汽发生器运行时间在参数界面上设定(电蒸汽发生器运行区间设定)；当蒸汽管道实际压力值大于压力设定值时，电蒸汽发生器全部停止，作为2次保护；每台电蒸汽发生器均有1个排污阀，其排污阀的自动状态下运行条件是将电蒸汽发生器启停按钮打至‘停止’同时主管道压力小于排污阀运行压力时就运行排污，其排污阀运行的时间由参数“排污阀运行时间设定”来决定，单位为秒。

电蒸汽发生器在自动运行状态下根据蒸汽管道的压力及耗气量来自动切换其低压、中压、高压，实现智能化、无人化、节能减排的智能控制系统；当实际压力大于电蒸汽发生器高压切换中压设定时30s后自动切换中压，当实际压力小于电蒸汽发生器中压切换低压设定时180s后自动切换低压，当实际压力小于电蒸汽发生器低压切换高压设定时30s自动切换高压；各电蒸汽发生器压力设定分为：高压、中压、低压，也可以在主监控画面上进行人工切换，其高压、中压、低压相应的压力设定可以在参数设定界面里进行设定，电蒸汽发生器的最终设定值在参数界面显示；当需要将电蒸汽发生器系统进行停机时将监控界面人工打至停机模式，即可将所有电蒸汽发生器进行停机，保证运行安全。其中所述低压、中压、高压在本实施例中的具体值是高压为0.3Mpa，中压为0.2Mpa，低压为0.1Mpa。

在此列举一个具体地炸药生产企业，安装本发明的这一套多种清洁能源组合供热供汽系统(包含)并按其运行控制方法进行运行，具体情况如下：

1、乳化炸药线供热工房按工作时间16小时，固态油相使用量约为6吨，每小时溶化固态油相约400Kg，溶化池蒸汽压力2.5-4.5Mpa，温度为120-150度，溶化后液态油相流到油相储备罐内加温至97度备用。

2、水相，油相，预热热水罐

使用液态硝酸铵，每班需约48吨液态硝酸铵，由于液态硝酸铵灌装车内温度有120-130度左右，生产时基本属于保温状态，蒸汽热量消耗少，3吨油相，1吨预热热水罐需保温用蒸汽。

根据乳化炸药生产线工作16小时工艺所用热量需求，在乳化生产线维修工房外安装2台20P复叠式高温热泵热水机组在维修工房内安装12台48KW电蒸汽发生器及其辅助设施。满足乳化炸药工艺热量要求。

3、改性铵油线供热工房每日工作16小时，根据现场锅炉流量计显示每天约需11.7吨蒸汽，根据现场设备凝水流量测算，每小时需650KG蒸汽，安装2台20P复叠式高温热泵热水机组在生产区锅炉房外，在锅炉房内安装12台60KW电蒸汽发生器和一套48KW蒸汽管道加热器及其辅助设施。产生180度热蒸汽满足铵油炸药工艺热量要求，另外安装一套蒸汽冷凝水回收系统，回收90度左右的蒸汽冷凝水至10吨保温的蓄水箱循环利用。总之，采用蒸汽凝水(约90℃)回收补充回聚氨酯保温蓄水箱，并利用空压机余热回收50℃左右的热水作为直流变频复叠式高温型热泵热水机组的初级热源，如此可充分利用一切可以利用的能源产生最好的经济效益。

4、澡堂屋顶安2台太阳能集热器，加热两个15吨不锈钢保温水箱(利旧)至50度，乳化炸药工房空压机余热回收每天可制取55度的水约8吨补充至澡堂。

电蒸汽发生器有手动和自动模式，一般开自动模式，生产线需要蒸汽由监控室电脑上控制，现在正常开两台，遇到特殊情况会开六台或者九台；每天开机前多开几台给炸药生产的原材料升温，但是具体开多少台，这个是不一定的，如果炸药生产原料液氨的车罐海底阀被堵或者温度低，也需要多开几台，不正常生产也会多开几台，总共有十二台，可并联供汽，按规定不能全开。蓄水箱用来收集太阳能和空压机送过来的热水，而这个蓄水箱与空气能热泵连接，用空气能热泵将水的温度控制在85℃到90℃，当电蒸汽发生器需要热水时，直接使用产生蒸汽送到用汽设备。

总之，如图3所示，图中电量的单位为度(千瓦·每小时)，产量的单位为T(吨)；48.1度/T代表2020年5月改进前的供汽系统每生产1吨乳化炸药消耗48.1度电产生的蒸汽，52.5度/T代表2020年6月改进前的供汽系统每生产1吨乳化炸药消耗52.5度电产生的蒸汽，48.5度/T代表2020年7月改进前的供汽系统每生产1吨乳化炸药消耗48.5度电产生的蒸汽。49.7度/T代表2020年5-7月改进前的供汽系统平均每月每生产1吨乳化炸药消耗49.7度电产生的蒸汽。

37.1度/T代表2021年5月本发明的供汽系统每生产1吨乳化炸药消耗37.1度电产生的蒸汽，34.2度/T代表2021年6月本发明的供汽系统每生产1吨乳化炸药消耗34.2度电产生的蒸汽，30.8度/T代表2021年7月本发明的供汽系统每生产1吨乳化炸药消耗30.8度电产生的蒸汽。34.0度/T代表2021年5-7月本发明的供汽系统平均每月每生产1吨乳化炸药消耗34.0度电产生的蒸汽。

数据事实证明，通过一系列措施改进后，得到的本发明的多种清洁能源组合供热供汽系统，使用本发明的运行控制方法进行运行，效果凸显，不仅同时满足任何时候给炸药雷管生产线提供生活用水、工房库房保温以及生产用蒸汽，而且使生产蒸汽的电锅炉省电达到节省32％((49.7-34)/49.7＝32)以上，节能效果明显突出。乳化炸药生产线使用的蒸汽依靠电锅炉生产。