CN101846383A - 中小型移动式室外生物质热水发生器 - Google Patents

Abstract

本发明属于生物质能源技术领域，涉及一种生物质能转化装置，尤其是一种中小型移动式室外生物质热水发生器，其主要包括由容水室、燃烧室和保温层等共同围成的发生室、投料口、控氧调节口、排气调节口、水位观测器、测温及注水孔、出灰口等；其能够适应北方高寒地区恶劣的野外使用环境，不需要自来水管道连续供水，不需要提供其它能量源，通过控氧调节口、排气调节口的调节，可按要求提供不同温度的温热水，并利用排气余热解决水位观测、温度测定问题，在包括畜牧业、家禽养殖业在内的多种涉及野外作业的行业中具有广泛的应用前景。

Description

中小型移动式室外生物质热水发生器

技术领域：

本发明涉及一种生物质能转化装置，尤其是一种中小型移动式室外生物质热水发生器，属于生物质能源技术领域。

背景技术：

随着能源日益减少和环境的不断被恶化，寻求对环境友好、可再生的能源替代品，走可持续发展道路已引起世界各国普遍关注，近年来，生物质能的研发技术取得了突破进展，现已成为仅次于煤、石油、天然气的第四大能源，生物质能的发展带来了前所未有的机遇。

大力推进农林废弃物等生物质气化、热裂解技术，积极开发新能源，打造循环的农业、畜牧业，对于转变经济增长方式，缓解经济增长与资源环境之间的矛盾，推进资源节约型、环境友好型的全国小城镇建设，促进经济充分、可持续发展具有重要而深远的意义。

近年来，国家出台了一系列鼓励生猪养殖业发展的优惠政策，生猪规模养殖场得到了迅猛发展，但农村中在简易的圈舍中生猪散养仍然是现阶段我国生猪养殖的一个重要的生力军。这部分生猪在养殖过程中所食用饲料含促快速生长的添加剂少，生长时间长，在消费市场中，因猪肉(通常称笨猪肉)品质好普遍受到广大消费者的青睐，然而，在北方高寒地区，却存在着高寒低温下饮水困难的问题，尤其是能随时喝到使其健康生长适宜的温水更是难以实现，如若以太阳能热水器来实现上述目的，要求必需有城市自来水供水管线或自带泵供水系统，而且还必须解决供水管线保温等技术，这会带来设备造价高，运行费用大，工艺复杂等一系列养殖户难以接受的问题；再者，使用传统的电、煤等加热，既不会降低使用成本，也不能达到当前国家所提倡的节能、减排、有效利用农村大量废弃的生物质资源(农作物秸秆、稻壳、锯末、林木枝丫、坚果壳皮、牲畜粪便等)的目的，也就不能实现农民的增收节支，带来良好的经济效益和社会效益。

现有技术中虽然存在一些生物质能转化装置，但是其普遍存在的问题是：结构庞杂，不具备野外作业所需的机动性、可移动性，且仅作为产生热源，并不涉及产生、观测、测定温控热水的具体应用和相应的特殊结构，如申请号为95222490.9、名称为“有机垃圾能源化多功能反应炉”的实用新型申请，以及申请号为200610029424.6、名称为“一种生物质能燃料锅炉及其燃烧方法”，和申请号为200910012389.0、名称为“直接燃烧生物质能气化炉”的发明申请。

发明内容：

本发明旨在提供一种新型的生物质能转化装置，其以废弃的生物质(农作物秸秆、稻壳、锯末、林木枝丫、坚果壳皮、牲畜粪便等)为原料，在高寒野外、无需其他商务能源供应的情况下，通过控氧燃烧，研制出一套在全天候气象条件下，水温需求在5℃～65℃区间的中小型移动式生物质热水发生器，以解决北方冬季严寒牲畜饮水问题；且其结构精练、形体小巧易于移动，能够适应北方高寒地区恶劣的野外使用环境，不需要自来水管道连续供水，能够提供不同温度的温热水，并解决水位观测、温度测定问题，同样也可应用高寒低温家禽饲养及各种野外需要温热水的场所。

本发明的技术方案是：一种中小型移动式室外生物质热水发生器，包括：发生室、投料口、控氧调节口、排气调节口、水位观测器、测温及注水孔、出灰口，所述发生室为该发生器的主体，包括燃烧室、容水室、保温材料、耐火材料、导热板和外层保护板；其中，燃烧室分别与投料口、控氧调节口、排气调节口、出灰口相连通；所述容水室与所述水位观测器、所述测温及注水孔相连通，还连接有给水管、回水管和排污管。

优选地，所述发生器还具有供氧控制器，用于对所述控氧调节口的开口大小进行控制，且其具有水温上升与供氧开口大小的对应刻度或档位；所述发生器还具有排气调节器，用于对所述排气调节口的开口大小进行控制，且其具有水温上升与排气开口大小的对应刻度或档位。

优选地，所述供氧控制器与所述排气调节器联动，此机构一部分通过齿条在与发生器的主体连接的滑道内运动，另一部分带有齿轮和温度刻度标定的旋钮与发生器的主体连接。

优选地，所述导热板间隔在燃烧室和容水室之间，用于传递两者之间的热量。

优选地，所述耐火材料置于所述燃烧室的下方，用于防止燃烧室内的高温对该发生器下部造成损伤，影响其使用寿命。

优选地，在所述外层保护板内侧设置有所述保温材料，用于对发生室进行保温，防止其与外界的严寒空气接触而散热过快。

优选地，所述外层保护板处于所述发生室的最外层，具有坚固的机械特性，能够对发生室起一般防护作用。

优选地，所述发生器还具有移动设备把手，用于使用者手持或推动所述发生器以移动位置。

优选地，所述发生器还具有增温外围护。

优选地，所述导热板和所述外层保护板俱为钢板。

附图说明

图1：本发明的中小型移动式室外生物质热水发生器结构示意图。

符号说明

1出灰口        2控氧调节口

3供氧控制器    4移动设备把手

5投料口上盖    6排气调节口

7排气调节器    8增温外围护

9水位观测器    10测温及注水孔

11给水管       12回水管

13排污管       14角钢

15燃烧室       16容水室

17保温材料     18耐火材料

19导热板       20外层保护板

具体实施方式：

下面结合附图1对本发明的工作原理、具体结构和工作过程作进一步说明：

工作原理：通过对多种生物质(例如按麦秆、稻壳、树枝、畜粪进行分类)进行燃烧试验和燃烧值测量，计算出固定质量(例如1kg)的这些生物质所含的总热量，通过与供氧、排气量的组合试验，计算出固定质量的水的温度升高值与各种固定质量的生物质、供氧、排气量之间的对应关系，生成对应供氧、排气量大小的水温升高值的刻度，从而在生物质质量可控的情况下，通过调节供氧、排气量，达到预期的水温值。

具体结构

该中小型移动式室外生物质热水发生器主要包括：发生室、投料口、控氧调节口2、排气调节口6、水位观测器9、测温及注水孔10、出灰口1等。

发生室又称为该发生器的主体，主要包括燃烧室15、容水室16、保温材料17、耐火材料18、导热板19和外层保护板20。其中，燃烧室15分别与投料口、控氧调节口2、排气调节口6、出灰口1等相连通；容水室16与水位观测器9、测温及注水孔10相连通，还连接有给水管11、回水管12和排污管13；导热板19(优选为钢板)间隔在燃烧室15和容水室16之间，用于传递两者之间的热量；耐火材料18置于燃烧室15的下方，用于防止燃烧室内的高温对该发生器下部造成损伤，影响其使用寿命；外层保护板20(优选为钢板)处于发生室的最外层，具有坚固的机械特性，能够对发生室起一般防护作用；在外层保护板20内侧设置有保温材料17，用于对发生室进行保温，防止其与外界的严寒空气接触而散热过快。

该发生器还可以具有供氧控制器3，用于对控氧调节口2的开口大小进行控制，优选其具有水温上升与开口大小的对应刻度或档位。

该发生器还可以具有排气调节器7，排气调节器7用于对排气调节口6的开口大小进行控制，优选其具有水温上升与开口大小的对应刻度或档位。

该发生器还可以具有移动设备把手4，此部分与主体角铁框架焊接；为了便于移动，发生器底部还可设置滚轮等常见的移动部件。

该发生器还可以具有增温外围护8，设置在水位观测器9和测温及注水孔10的对应位置处。

上述各部件的具体功能如下：

出灰口1——开启后，生物质材料裂解、气化燃烧之后最终的灰分从此去除，其可具有封盖，通过钢轴与发生器主体连接，关闭后与发生器主体紧密连接，形成密封。

控氧调节口2——生物质发生一系列反应需要的氧气通过此处进入，同时也作为点火口，可由坚固材质围成(例如是由钢板焊接而成)，是发生器主体的一部分。

供氧控制器3——通过此部分的调节可实现控氧调节口2供氧开口大小发生变化，并且与排气调节器7联动，最终实现各种温度设定，此机构一部分通过齿条在与主体连接的滑道内运动，另一部分带有齿轮和温度刻度标定的旋钮与发生器主体用螺栓连接。

移动设备把手4——用于发生器需要移动位置时，手持或推的配件，此部分与主体角铁框架焊接。

投料口上盖5——拧开后，从投料口向发生器内投放生物质材料，其通过钢轴与主体焊接相连，旋紧后形成密封。

排气调节口6——此部分为生物质材料与氧气结合发生一系列反应，燃烧后生成的CO₂、水蒸气等其他废气的排放通道，可由坚固材质围成(例如是由钢板焊接而成)，是主体的一部分。

排气调节器7——通过此部分的调节可实现排气调节口6排气开口大小发生变化，并且与供氧控制器3联动，最终实现各种温度设定，此部分的构造与连接与供氧控制器3相同。

增温外围护8——通过此部分可有效利用排气口的余热为水位观测器及注水口(测温孔)提供热源，保障上述设施在室外严寒低温的情况下正常运行，防止其因结冰或被冻坏而影响使用，此构造与发生器外保温粘接。

水位观测器9——通过此部分构造可实时观测到发生器内水位变化，及时补充用水，此部分构造用钢管与主体焊接连接，观测标尺位于钢管内测自由浮动。

测温及注水孔10——既是测温孔，也是注水口，通过此部分实现向发生器内注水及测量水温(利用内置或外接测温装置，例如温度计)，其构造可采用钢板与主体焊接而成。

给水管11——通过此部分把发生器的热水传送到饮水器及其他需水位置，采用镀锌钢管与主体焊接，外围发泡保温。

回水管12——通过此部分与给水管形成环路，把低温水送回到发生器中，采用镀锌钢管与主体焊接，外围发泡保温。

排污管13——通过此部分把清洗发生器的废水排出，采用镀锌钢管与主体焊接，外围发泡保温。

角钢14——此部分为发生器的支护框架结构，由角钢焊接而成，发生器防护板(例如钢板)与其焊接。

燃烧室15——发生器的主体的一部分，具有燃烧空间，作为生物质原料的燃烧室，向容水室提供热量。

容水室16——发生器的主体的另一部分，具有容水空间，与燃烧室相互隔离，同时能够与之进行热量传递。

保温材料17——置于发生器主体的外围，其保温作用，防止防止发生室与外界的严寒空气接触而散热过快。

耐火材料18——置于燃烧室15的下方，用于防止燃烧室内的高温对该发生器下部造成损伤，影响其使用寿命。

导热板19——置于燃烧室15和容水室16之间，起到物理隔离作用，同时能够用于传递两者之间的热量，同时需要具备一定的耐火性能，优选为钢板。

外层保护板20——处于发生室的最外层，具有坚固的机械特性，能够对发生室起一般防护作用，与角钢14共同组成该发生器的支护框架。

该发生器的工作过程大致如下：

(1)打开发生器投料口上盖5，向燃烧室15内加入生物质原料并压实至距发生器上壁一定距离(对于任一种生物质原料，此时其质量大致一定)，并在除控氧调节口2(亦即点火口)处的其余燃料表面覆盖一定厚度的隔氧层材料(保证其供氧量只受控氧调节口2的开口控制)；

(2)通过注水口10向发生器的容水室注水，通过水位观测器9观测注水水位，使其控制在最低、最高水位之间(此时水的质量也大致一定)，通过测温孔10，采用内置或外接的温度计测量注水后的温度。

(3)根据需水温度，调节控氧调节器(3)、排气调节器(7)至对应该种生物原料的所需温度指示位置(在生物质原料和水的质量一定时，水温升高值与供氧量、排气量呈对应关系)。

(4)旋紧投料口上盖(5)及出灰口(1)，在控氧调节口(2)处点火即可稳定、自动、持续生成所设定温度的热水。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1，水温可控，操作简便；

2，结构简练，便携性好；

3，计算精确，高效节能；

4，应用广泛，适用性强。

上面以举例方式对本发明进行了说明，但本发明不限于上述具体实施例，凡基于本发明所做的任何改动或变型均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种中小型移动式室外生物质热水发生器，包括：发生室、投料口、控氧调节口(2)、排气调节口(6)、水位观测器(9)、测温及注水孔(10)及出灰口(1)，其特征在于：所述发生室为该发生器的主体，包括燃烧室(15)、容水室(16)、保温材料(17)、耐火材料(18)、导热板(19)和外层保护板(20)；其中，燃烧室(15)分别与投料口、控氧调节口(2)、排气调节口(6)、出灰口(1)等相连通；所述容水室(16)与所述水位观测器(9)、所述测温及注水孔(10)相连通，还连接有给水管(11)、回水管(12)和排污管(13)。

2.根据权利要求1所述的中小型移动式室外生物质热水发生器，其特征在于：所述发生器还具有供氧控制器(3)，用于对所述控氧调节口(2)的开口大小进行控制，且其具有水温上升与供氧开口大小的对应刻度或档位；所述发生器还具有排气调节器(7)，用于对所述排气调节口(6)的开口大小进行控制，且其具有水温上升与排气开口大小的对应刻度或档位。

3.根据权利要求2所述的中小型移动式室外生物质热水发生器，其特征在于：所述供氧控制器(3)与所述排气调节器(7)联动，此机构一部分通过齿条在与发生器的主体连接的滑道内运动，另一部分带有齿轮和温度刻度标定的旋钮与发生器的主体连接。

4.根据权利要求1所述的中小型移动式室外生物质热水发生器，其特征在于：所述导热板(19)间隔在燃烧室(15)和容水室(16)之间，用于传递两者之间的热量。

5.根据权利要求1所述的中小型移动式室外生物质热水发生器，其特征在于：所述耐火材料(18)置于所述燃烧室(15)的下方，用于防止所述燃烧室(15)内的高温对该发生器下部造成损伤。

6.根据权利要求1所述的中小型移动式室外生物质热水发生器，其特征在于：在所述外层保护板(20)内侧设置有所述保温材料(17)，用于对发生室进行保温，防止其与外界的严寒空气接触而散热过快。

7.根据权利要求1所述的中小型移动式室外生物质热水发生器，其特征在于：所述外层保护板(20)处于所述发生室的最外层，具有坚固的机械特性，能够对发生室起防护作用。

8.根据权利要求1所述的中小型移动式室外生物质热水发生器，其特征在于：所述发生器还具有移动设备把手(4)，用于使用者手持或推动所述发生器以移动位置。

9.根据权利要求1所述的中小型移动式室外生物质热水发生器，其特征在于：所述发生器还具有增温外围护(8)。

10.根据权利要求1所述的中小型移动式室外生物质热水发生器，其特征在于：所述导热板(19)和所述外层保护板(20)俱为钢板。