CN102242926B - 一种碳化气炉和碳化气灶 - Google Patents

Abstract

本发明涉及炉灶装置技术领域，具体的说，涉及一种碳化气炉和碳化气灶，本发明包括炉体、风盘、自动进料装置和风机，所述炉体呈上端开口的壳体结构，炉体包括上端的燃烧部和中下端的反应部，反应部的侧面开有进料口，自动进料装置的出料端与反应部的进料口配合；炉体的底板的中部开有通孔，所述通孔与风机的出风端配合；所述风盘呈下端开口的球冠壳状，风盘罩在通孔的上方，风盘的表面开有出风孔；所述反应部的侧面还开有清渣孔。本发明结构简单，具有自动送料功能，且有效提高燃料利用率，节约成本。

Description

一种碳化气炉和碳化气灶

技术领域

本发明涉及炉灶装置技术领域，具体的说，涉及一种碳化气炉以及使用该碳化气炉的碳化气灶。

背景技术

随着科技的进步，工、农业都得到迅速的发展，人们的经济水平也是日益更新，但同时也带来环境和能源问题；在农业生产中，存在着如秸秆、草木、果实壳体等一类的生物质废弃物，这些生物质废弃物，如农作物秸秆，长期以来都作为柴火燃烧掉，但由于电器、煤的使用，使得作为柴火的农作物秸秆数量很少，同时农业产量的不断提高，使得大多数农作物秸秆都作为废弃物直接在地里燃烧掉，既浪费了能源、又污染了环境。

中国专利局于2009年7月15日公告了公告号为CN201273593Y的专利文献，名称为：生物质碳化气化炉，该生物质碳化气化炉由风机、炉体、过滤器、灶具组成，炉体由耐火炉芯及炉壳组成，炉体下部安装有炉箅，炉箅的下方设有出灰口和进风口，该进风口与风机连接，炉体上部设有出气管，炉体上口为进料口，进料口上装有密封盖和支架，炉体上的出气管与过滤器的进气管连接，过滤器出气管与灶具连接；风机通过调速开关与炉体上装有三通的进风管连接，进风管的另一端与灶具连接。该装置通过往炉体内部吹风，可以提高燃料的利用率，但燃料需要人工送料，且送料不均匀，使得燃料的利用率仍然比较低。

发明内容

本发明解决了现有技术的不足，提供了一种燃料利用率高、自动均匀送料的碳化气炉，以及使用该碳化气炉的碳化气灶，该碳化气灶结构简单、使用方便。

本发明采用的技术方案为：

一种碳化气炉，包括炉体、风盘、自动进料装置和风机，所述炉体呈上端开口的壳体结构，炉体包括上端的燃烧部和中下端的反应部，反应部的侧面开有进料口，自动进料装置的出料端与反应部的进料口配合；炉体的底板的中部开有通孔，所述通孔与风机的出风端配合；所述风盘呈下端开口的球冠壳状，风盘罩在通孔的上方，风盘的表面开有出风孔；所述反应部的侧面还开有清渣孔。

作为优选，进料口与清渣孔分别位于反应部的两个侧面上，且进料口位于侧面的中上部。

作为优选，所述自动进料装置为螺旋喂料器，螺旋喂料器包括喂料器壳体，喂料器壳体内设置有螺旋喂料杆，喂料器壳体的一端为进料端，进料端设有进料口，螺旋喂料杆的一端伸出所述喂料器壳体的一端并与电机转轴连接，喂料器壳体的另一端为出料端。

作为优选，喂料器壳体的进料端的进料口设有挡板或料斗。

作为优选，所述自动进料装置包括滚轮传动机构，所述滚轮传动机构包括主动轮、从动轮、皮带和电机，主动轮与电机的转轴连接，皮带的两侧设有挡板，皮带的一端为进料端，皮带的另一端为出料端。

作为优选，箱体设有与清渣孔相配合的炉盖。

作为优选，反应部内部设有炉芯，炉芯包括一个底板和和一个侧板，侧板固定在底板的后端；所述清渣孔与侧板相配合。

文中所述的前、后方向是；以炉芯进入炉体内的方向为前，以炉芯退出炉体内的方向为后。

作为优选，所述碳化气炉还包括燃料储备箱，燃料储备箱的底部开有出料口，出料口与自动进料装置的进料端的进料口连接。

作为优选，所述燃料储备箱的下端部呈漏斗状。

作为优选，所述风盘上的出风孔的开口方向呈顺时针或逆时针分布。

作为优选，炉体上端的燃烧部外套有管状壳体，管状壳体的下端部密封固定在炉体外侧面；管状壳体侧面开有进风孔，进风孔与风机的出风端连接。

作为优选，炉体上端的燃烧部固定一个管道，燃烧部的侧面开有与管道相配合的通孔，管道的一端通过通孔伸入燃烧部内，管道的另一端与风机的出风端连接。

作为优选，所述炉芯的侧板外设有把手。

作为优选，所述炉体外套设有箱体，箱体内部开有与炉体相配合的炉体空间，箱体侧面设有与自动进料装置相配合的进料空间以及用于炉芯活动的槽道；箱体下端部设有与风机出风端相配合的管道空间。

作为优选，炉体外套设有箱体，箱体内部开有与炉体相配合的炉体空间，箱体侧面设有与自动进料装置相配合的进料空间以及用于清渣的槽道；箱体下端部设有与风机出风端相配合的管道空间。

作为优选，炉体为夹层结构。

作为优选，所述炉芯的底板上设有生火料盒。

作为优选，所述炉芯的底板的前端呈锥形，用于将落在炉底的燃料铲起，防止燃料堵塞在底板与壳体之间而阻碍炉芯移动。

作为优选，所述炉芯的底板上设有生火料盒，所述炉芯的底板的前端呈锥形，所述炉芯还包括另三个侧板，底板呈四边形，所述炉芯的四个侧板围设在底板四周，位于底板前端的侧板与底板之间开有用于燃料铲起的缝隙。

作为优选，把手上固定有隔热板，隔热板与清渣孔相配合。

一种包括所述碳化气炉的碳化气灶，还包括灶体和支架，灶体的底部开有与碳化气炉的炉体的上端部相配合的安装孔；支架与灶体固定连接。

作为优选，所述碳化气灶还包括控制单元，控制单元分别与风机、自动进料装置电连接。

作为优选，电机为伺服电机。

作为优选，控制单元为PLC或单片机。

本发明取得的有益效果为：一种碳化气炉，包括炉体、风盘、自动进料装置和风机，所述炉体呈上端开口的壳体结构，炉体包括上端的燃烧部和中下端的反应部，反应部的侧面开有进料口，自动进料装置的出料端与反应部的进料口配合；炉体的底板的中部开有通孔，所述通孔与风机的出风端配合；所述风盘呈下端开口的球冠壳状，风盘罩在通孔的上方，风盘的表面开有出风孔；所述反应部的侧面还开有清渣孔。1、设计自动进料装置可以节省人力，同时可以控制单位时间的进料量和进风量，使得燃料充分燃烧；2、通过设计风盘，使得燃料受到从风盘出料的风的作用而处于悬浮状态，燃料与空气充分接触并燃烧充分；3、炉体内部燃料燃烧反应分成三个阶段，在燃烧部内产生大量的一氧化碳，高温的一氧化碳在燃烧部的出口处与外界氧气结合充分燃烧，免除点火设施。

一种包括所述碳化气炉的碳化气灶，还包括灶体和支架，灶体的底部开有与碳化气炉的炉体的上端部相配合的安装孔；支架与灶体固定连接。通过应用该碳化气炉，燃料利用率高，碳化气灶可以节省大量燃料；同时碳化气炉的炉体与灶体一体结构，免除了相当长的燃气管道，便于管理和操作。

碳化气灶的社会效益

1、碳化气灶使用的是可再生生物质，节省了石化燃料。

2、碳化气燃料选用的是农林废弃物，减少了田野焚烧的污染。

3、碳化气灶适用于工厂、学校、酒店、医院，填补了世界企业级生活能源应用生物质的空白。

 4、成本低。

从表中可知，炭化燃料相对于柴油节省57%的成本，炭化燃料相对于液化气节省48%的成本。

附图说明

图1为本发明实施例1的炉体和炉芯的一种配合结构示意图。

图2为本发明图1的一种剖视图。

图3为本发明实施例1的一种结构示意图。

图4为本发明实施例2的炉体和炉芯的一种配合结构示意图。

图5为本发明实施例2的一种结构示意图。

图6为本发明实施例2的另一种炉体和炉芯的配合结构示意图。

图7为本发明实施例3的一种结构示意图。

图8为本发明实施例2的另一种结构示意图。

图9为本发明实施例4的一种结构示意图。

图10为本发明实施例5的一种结构示意图。

图11为本发明实施例6的一种结构示意图。

图12为本发明的炉芯的一种结构示意图。

图13为本发明的风盘的结构示意图。

图14为本发明的炉芯的另一种结构示意图。

图15为本发明实施例7炉灶的一种结构示意图。

图16为本发明实施例8炉灶的一种结构示意图。

图17为图15中A的局部放大图。

图中标记为：

1——炉芯         2——炉体         3——风盘            4——自动进料装置

5——风机         6——箱体         7——支架            8——灶体

9——锅             11——侧板        12——底板          13——把手

14——半球壳体                          15——生火料盒  16——出风孔  17——隔热板

21——反应部    22——炉盖        23——燃烧部      24——管状壳体    

25——管道        26——炉门        211——反应空间 231——燃烧空间

41——电机        42——喂料器壳体                         43——进料口  

44——主动轮    46——下料斗    47——燃料储备箱。   

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明座进一步的说明。

实施例1：

如图1、2、3所示，一种碳化气炉，包括炉体2、风盘3、自动进料装置4和风机5，所述炉体2呈上端开口的壳体结构，炉体2包括上端的燃烧部23和中下端的反应部21，反应部21的一个侧面开有进料口，自动进料装置4的出料端与反应部21的进料口配合；炉体2的底板的中部开有通孔，所述通孔与风机5的出风端配合；所述风盘3呈下端开口的球冠壳状，风盘3罩在通孔的上方，风盘3的表面开有出风孔16；所述反应部21的另一侧面还开有清渣孔。其中清渣孔的一端设置一个与之配合的炉盖22，炉盖22的一端与炉体2铰接。

壳体内部的空间分成上端的燃烧空间231和中下端的反应空间211；颗粒状的燃料由自动进料装置4从进料口送入炉体2内，颗粒状的燃料进入反应空间211的同时，风机5向炉体2内鼓风，空气从风盘3的出风孔16进入炉体2，由于从风盘3进入炉体2的空气向上运动，因此将颗粒状的燃料吹起，使得燃料处于运动的悬浮状态，在反应空间211的下方，空气中的含氧量较大，燃料与空气中的氧反应生成二氧化碳，二氧化碳随着气流向上流动，在反应空间211的中上方，气流中的含氧量较少，燃料与二氧化碳反应生成一氧化碳，一氧化碳随着气流向上运动，在燃烧空间231内一氧化碳与氧气充分反应，燃烧放出热量。

如图2、3所示，所述反应空间211呈倒直角梯形，反应空间211的横截面上大下小，使得燃料反应后产生的渣料集中便于处理，风盘3设计在清渣孔附近，便于放置风盘3。炉体2的燃烧部23位于反应部21上方且靠近反应空间211的倾斜端，燃烧部23呈管状且横截面积远小于反应部21的横截面积，使得气体从反应部21流经燃烧部23时速率增大，燃烧部23内的一氧化碳浓度增大，燃烧后热量集中便于加热物体。为防止炉体2工作时热量从清渣孔散失，在清渣孔的一端设置一个与之配合的炉盖22，炉盖22的一端与炉体2铰接，炉体2工作时，炉盖22合上。

进一步的，本实施例中自动进料装置4为螺旋喂料器，螺旋喂料器包括喂料器壳体42，喂料器壳体42内设置有螺旋喂料杆，喂料器壳体42的一端为进料端，所述进料端设有进料口43；螺旋喂料杆的一端伸出所述喂料器壳体42的一端并与电机41转轴连接，喂料器壳体42的另一端为出料端。

采用螺旋喂料器可以使得喂料均匀，同时结构简单，便于实现；为实现炉体2的进料量可控，电机41采用同步电机。

实施例2： 

如图4、5、6所示，一种碳化气炉，其结构基本与实施例1相同，其不同点在于：炉体2的反应空间211内设有一个炉芯1，炉芯1包括一个底板12和一个侧板11，侧板11固定在底板12的一端，侧板11与清渣孔相配合，炉芯1与炉体2可拆卸的滑动连接；炉芯1的底板12开有与炉体2底板上通孔相配合的安装孔；风盘3罩在安装孔的上方，炉体2没有设置炉盖22。炉体2工作时，炉芯1的底板12位于反应空间211内，炉芯1底板上的安装孔与炉体底板上的通孔重合。

如图4所示，炉体2的反应部21的下端呈一侧开孔的盒状结构，为配合炉芯1的使用将反应部21的下端设计成矩形盒状结构，使用时风盘3放置于炉芯1的底板12上，且风盘3将炉芯1的底板12上的安装孔罩住，炉芯1的底板12沿着炉体2的反应部21的清渣孔的开孔方向移入到炉体2的反应空间211内，炉芯1的侧板11与清渣孔配合，并将炉体2的清渣孔堵上，如图5所示；反应部21的上端呈锥状，反应部21侧面的进料口与自动进料装置4连接，炉体2在工作时，反应部21的上端主要是生成一氧化碳气体，反应部21的上端呈锥形有利于气体集中，增加一氧化碳的浓度和流速。炉体2的燃烧部23呈管状，如图4的方形管状或图6的圆形管状，主要将一氧化碳集中在炉体2上端的出口处燃烧。

碳化气炉工作时，自动进料装置4往炉体2内均匀进料，即自动进料装置4按照一定的停喂料比加料，每隔一定时间往炉体2内加一定量的料，同时风机5往炉体2内鼓风；由于用于燃烧的燃料为直径6~8mm、长度15mm左右大小的生物质颗粒，如锯末、秸秆等原料加工而成的燃料；空气从风盘3进入炉体2时，将燃料吹起，使得燃料处于悬浮移动状态，燃料基本分布在炉体2的下端部和中端部内，处于炉体2的反应空间211内下端的燃料先与进入炉体2的空气接触并燃烧充分，此时燃料燃烧后生成二氧化碳气体，二氧化碳气体随着气流向上流动，气流中含氧量逐渐减少，处于炉体2的反应空间211内上端的燃料主要与二氧化碳反应生成一氧化碳气体，一氧化碳气体在炉体2上端的燃烧部23出口处与外界氧气反应并燃烧，生成的热量可以用于加热物品。

在碳化气炉工作一段时间后，可以将炉芯1从炉体2中抽出，将积累在炉芯1底板12上的炉渣除掉。将炉芯1和炉体2设计成可拆卸的滑动连接方式，方便炉芯1抽出，同时也便于炉芯1更换。

进一步的，本实施例中螺旋喂料器的进料口43四周设置有进料挡板或进料口43上方设置有下料斗46，如图8所示；挡板或下料斗46可以减少燃料在进料口43散落，提高燃料利用率。

进一步的，炉芯1的侧板11外设有把手13，如图5所示；把手13呈圆柱状，把手13一端固定在侧板11外侧面上；炉体2在工作时，炉芯1的侧板11温度很高不方便移动炉芯1，设置把手13可以避免侧板11烫手，便于把持移动炉芯1。

本实施例中炉体2的形状并不对本发明进行限定，炉体2的形状可以根据使用环境位置而改变，如将反应部21的上端部与燃烧部23合为一体呈锥状或柱状，或反应部21和燃烧部23合为一体；这些简单的形状变形均将不脱离本发明技术方案的实质和范围。

实施例3：

如图7所示，一种碳化气炉，其结构基本与实施例2相同，不同之处在于：所述自动进料装置4为皮带轮传动机构，包括主动轮44、从动轮、皮带和电机41，主动轮44与电机41的转轴连接，皮带的两侧设有挡板（图中未画出），皮带的一端为进料端，皮带的另一端为出料端。

采用皮带轮传动机构，简单实用；燃料从皮带的一端输送到皮带的另一端并送入炉体内。

实施例4：

如图9所示，一种碳化气炉，其结构基本与实施例1相同，不同之处在于：所述碳化气炉还包括燃料储备箱47，燃料储备箱47的底部开有出料口，且所述燃料储备箱47的固定在下料斗46上端。

燃料储备箱47的出料口通过下料斗46与自动进料装置4的进料端连接，使得燃料可以自动送入炉体2内部，无需人工频繁的添加。减少人工操作，降低劳动强度。

进一步的，风盘3包括一个半球壳体14，半球壳体14上开有呈顺时针或逆时针螺旋向上分布的出风孔16，如图13所示。

由于风盘3上的出风孔16的开口方向呈顺时针或逆时针螺旋向上分布，从风盘3出来的风在炉体2内部呈顺时针或逆时针方向螺旋向上，进而使得通过自动进料装置4进入炉体2内部的燃料随着风流动呈螺旋分布，燃料与炉体2内部的气体接触充分。

进一步的，炉体2上端的燃烧部23外套有管状壳体24，管状壳体24的下端部密封固定在炉体2外侧面；管状壳体24侧面开有进风孔，进风孔与风机5的出风端连接。

当炉体2工作时，从炉体2的燃烧部23出来的一氧化碳的量比较多时，一氧化碳在燃烧部23可能没有反应完全，在燃烧部23增设管状壳体24，并通过往管状壳体24内鼓风，使得燃烧部23的出口处有充足的氧气，一氧化碳可以充分的燃烧。

实施例5：

如图10所示，一种碳化气炉，其结构基本与实施例4相同，不同之处在于：炉体2上端的燃烧部23固定一个管道25，燃烧部23的侧面开有与管道25相配合的通孔，管道25的一端通过通孔伸入燃烧部23内，管道25的另一端与风机5的出风端连接。

通过风机5向燃烧部23内补充空气，提高燃烧部23的含氧量，使得一氧化碳气体在燃烧部23充分燃烧。

实施例6：

一种碳化气炉，其结构基本与实施例3相同，不同之处在于：所述炉体2外套设有箱体6，箱体6内部开有与炉体2相配合的炉体空间，箱体6侧面设有与自动进料装置4相配合的进料空间以及用于炉芯1活动的槽道，箱体6设有用于封闭槽道的炉门26；箱体6下端部设有与风机5出风端相配合的管道空间。

炉体2工作时，可以向箱体6内充水；利用炉体2的热量对箱体6内部的水进行加热，充分利用燃料热量，增大用途；同时箱体6可以对炉体2进行冷却，提高炉体2的使用寿命。

如图12所示，进一步的，所述炉芯1的底板12上设有生火料盒15。设置有生火料盒15，便于炉体2刚开始启动时点火。进一步的，所述炉芯1的底板12的前端呈锥形，用于将落在炉底的燃料铲起，防止燃料或渣堵塞在底板12与壳体内侧面之间。

如图14所示，所述炉芯1还包括另三个侧板11，底板12呈四边形，所述炉芯1的四个侧板11围设在底板12四周，位于底板12前端的侧板11与底板12之间开有用于燃料铲起的缝隙，把手13上固定有隔热板17，隔热板17与清渣孔相配合。

实施例7：

如图15、17所示：一种包括实施例6所述碳化气炉的碳化气灶，碳化气灶还包括灶体8、锅9和支架7，灶体8的底部开有与碳化气炉的炉体2的上端部相配合的安装孔；支架7与灶体8固定连接。

进一步的，所述碳化气灶还包括控制单元，控制单元分别与风机5、电机41电连接。控制单元可以为PLC或单片机等。通过设计控制单元，可以控制风机5和电机41的运行状态；如当使用碳化气灶对物体进行断续加热时，在碳化气灶不需要加热时，可以控制风机5和电机41暂停，避免燃料浪费；如当碳化气炉两次加热的时间间隔较长，为了免去点火的不便，可以每隔一段时间控制电机41带动自动进料装置4运转向炉体2内输送一定的燃料，以保持炉体2内部有火种。

实施例8：

如图16所示：一种包括实施例1所述碳化气炉的碳化气灶，碳化气灶还包括灶体8、锅9和支架7，灶体8的底部开有与碳化气炉的炉体2的上端部相配合的安装孔；支架7与灶体8固定连接。

其中炉体2外套设有箱体6，箱体6内部开有与炉体2相配合的炉体空间，箱体6侧面设有与自动进料装置4相配合的进料空间以及用于清渣的槽道，箱体6设有用于封闭移动槽道的炉门26；箱体6下端部设有与风机5出风端相配合的管道空间。

炉体2上端的燃烧部23固定一个管道25，燃烧部23的侧面开有与管道25相配合的通孔，管道25的一端通过通孔伸入燃烧部23内，管道25的另一端与风机5的出风端连接（图中未画出）。

进一步的，所述碳化气灶还包括控制单元，控制单元分别与风机5、电机41电连接。通过设计控制单元，可以控制风机5和电机41的运行状态；进而控制炉体2的工作状况。

本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (7)

1.一种碳化气炉，其特征在于：其包括炉体、风盘、自动进料装置和风机，所述炉体呈上端开口的壳体结构，炉体包括上端的燃烧部和中下端的反应部，反应部的侧面开有进料口，自动进料装置的出料端与反应部的进料口配合；炉体的底板的中部开有通孔，所述通孔与风机的出风端配合；所述风盘呈下端开口的球冠壳状，风盘罩在通孔的上方，风盘的表面开有出风孔；所述反应部的侧面还开有清渣孔；风盘上的出风孔的开口方向呈顺时针或逆时针螺旋向上分布，使得通过自动进料装置进入炉体内部的燃料随着风流动呈螺旋分布，燃料与炉体内部的气体接触充分。

2.根据权利要求1所述的一种碳化气炉，其特征在于：所述自动进料装置为螺旋喂料器，螺旋喂料器包括喂料器壳体，喂料器壳体内设置有螺旋喂料杆，喂料器壳体的一端为进料端，进料端设有进料口；喂料杆的一端端部伸出所述喂料器壳体的一端并与电机转轴连接，喂料器壳体的另一端为出料端。

3.根据权利要求1或2所述的一种碳化气炉，其特征在于：碳化气炉还包括燃料储备箱，燃料储备箱的底部开有出料口，出料口与自动进料装置的进料端的进料口连接。

4.根据权利要求1所述的一种碳化气炉，其特征在于：炉体上端的燃烧部外套有管状壳体，管状壳体的下端部密封固定在炉体外侧面；管状壳体侧面开有进风孔，进风孔通过管道与风机的出风端连接。

5.根据权利要求1所述的一种碳化气炉，其特征在于：炉体上端的燃烧部固定一个管道，燃烧部的侧面开有与管道相配合的通孔，管道的一端通过通孔伸入燃烧部内，管道的另一端与风机的出风端连接。

6.根据权利要求1所述的一种碳化气炉，其特征在于：炉体外套设有箱体，箱体内部开有与炉体相配合的炉体空间，箱体侧面设有与自动进料装置相配合的进料空间以及用于清渣的槽道；箱体下端部设有与风机出风端相配合的管道空间。

7.一种包括权利要求1至6任一所述碳化气炉的碳化气灶，其特征在于：碳化气灶还包括灶体和支架，灶体的底部开有与碳化气炉的炉体的上端部相配合的安装孔；支架与灶体固定连接，所述碳化气灶还包括控制单元，控制单元分别与风机、自动进料装置电连接。