CN103629811B - 一种自供电燃油暖风机 - Google Patents
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Abstract
一种自供电燃油暖风机，包括带有烟囱的外壳，外壳上设置用于控制温度和送风机的控制系统，外壳内设置带有烟气出口的燃烧室，燃烧室的一端设置燃烧器，另一端连接有送风机，燃烧室外侧由内向外依次套设有第一导热层和第二高温热电模块和低温热电模块，高温热电模块和燃烧室之间通过若干肋板相连接，高温热电模块和低温热电模块之间通过若干换热器相连接，高温热电模块和低温热电模块产生的电给燃烧器、送风机供电；由送风机吸入的空气与肋板、换热器换热后直接供给热用户。本发明能同时提供电力和取暖用热能，具有能源效率高、稳定性高、移动方便等优点，是野营或临时住房取暖用的理想设备，可广泛应用于建筑、农业温室、帐篷、活动房等设施的室内采暖。
Description
技术领域
本发明涉及自供暖供电燃烧装置，特别涉及一种自供电燃油暖风机。
背景技术
在我国大部分地区冬季需要采暖设备，而目前普遍使用的采暖设备主要是以热水或蒸汽为热媒的采暖系统，如锅炉、散热器和暖风机；以电为热源的采暖设备，如电暖器。但是以上两种采暖设备存在着许多不足：如以热水或蒸汽为热媒的采暖系统存在初投资过大、占地面积大、施工期长、运行及维护繁琐和污染环境的缺陷，如以电为热源的采暖设备虽然使用方便，但很难实现大面积供热。暖风机供热空气品质好、无明火、机动性好，战时适合于部队指挥机关、野战医院、机要通讯及野战修理等部门野营条件下取暖使用，平时适合于石油、天然气、铁路、通讯等部门寒冷季节野外作业取暖使用。但是现有暖风机存在以下缺点：一是经风叶吸入的冷风风速较快，易导致在燃烧筒内燃烧的火焰不稳定；二是采用齿轮泵输送燃油，燃油的雾化颗粒大，燃烧不充分，且无法对燃油的喷出量进行调节。
为了克服燃烧不充分的缺陷，通常通过改进的助燃空气送风方式或者燃油雾化方式来提高燃烧效果。申请号为201120209070.X的专利提出了“一种新型燃油暖风机”，在风叶与燃烧筒之间设有稳焰风扇盘，吸入冷风时经过稳焰风扇盘再进入燃烧筒内，风速及风向稳定，燃烧筒内的火焰稳定。专利201120209823.7提出了“燃油暖风机”，采用气泵输送燃油，燃油雾化颗粒更小，燃烧更充分；可通过气调节阀调节气泵的出气量，进而调节燃油的吸入量，从而达到调节喷油量的目的。上述方法对暖风机燃烧效率的提高具有一定的帮助，效果不够理想。此外，野营用燃油暖风机的最大缺点是运行时需要外接电源，当供电设备维护保养或者发生故障时，暖风机被迫停机、停止供暖。
发明内容
本发明的目的是为克服现有技术中的问题，提供一种自供电燃油暖风机，其利用燃烧释放的热量温差发电且发电高效率。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明包括带有烟囱的外壳，所述外壳上设置用于控制温度和送风机的控制系统，外壳内设置带有烟气出口的燃烧室，燃烧室的一端设置燃烧器，另一端设置有送风机，燃烧室外侧由内向外依次套设有第一导热层和第二导热层，第一导热层和燃烧室之间通过沿燃烧室长度方向设置的若干肋板相连接，第一导热层和第二导热层之间通过换热器相连接，第一导热层上固定若干高温热电模块，第二导热层上固定若干低温热电模块，高温热电模块和低温热电模块产生的电给燃烧器、送风机供电，由送风机吸入的空气与肋板、换热器换热后通过送风口供给用户。
所述燃烧室靠近燃烧器一端的侧壁上开设烟气出口，烟气出口连通烟道管，烟气由烟道管通入低温热电模块和外壳之间的烟气通道排出。
所述燃烧器连接有油泵、风机和电机，油泵、风机和电机由高温热电模块和低温热电模块驱动。
所述燃烧室为圆柱形，第一导热层、第二导热层均为由若干导热板围成两端开口的正棱柱形。
所述肋板的高度为2～10cm，厚度为2～5cm。
所述燃烧室内填充陶瓷泡沫。
所述陶瓷泡沫的孔隙率为0.80～0.95，孔密度为5～20PPI。
所述控制系统由控制盒、室内温控器、过热保护传感器、送风温度传感器组成。
所述燃烧器前端安装有带有导风栅的导风圈，后端与燃烧室相连通，燃烧器上安装有点火器、检火棒、温度传感器、自助燃风机以及自控系统。
所述送风机为离心风机，换热器为翅片式换热器。
相对于现有技术，本发明具有的有益效果：本发明通过在燃烧室的外侧由内向外依次套设有第一导热层和第二导热层，燃烧室与第一导热层之间设置肋板，第一导热层和第二导热层之间设置换热器，第一导热层上固定若干高温热电模块，第二导热层上设置若干低温热电模块，高温热电模块和燃烧室之间通过肋板进行传热，高温热电模块的冷端和低温热电模块的冷端通过同一换热器由送风机送入的冷空气进行冷却。燃烧室外壁、肋板和高温热电模块形成空气通道，通过调整经过空气通道空气的流量一方面可以调节高温热电模块的热端温度，可以有效防止温度过高导致高温热电模块失效，另一方面可以调节送入室内（帐篷内）的热空气温度；高温热电模块、低温热电模块共用同一换热器可以有效减小暖风机的整体体积和重量。此外，燃烧产生的烟气对高温热电模块和低温热电模块依次加热后排出，既充分利用了燃烧释放的热量、提高了整体发电功率和效率，又降低了排放烟气的温度。本发明利用暖风机工作时燃烧室内燃料燃烧释放的热量通过高温热电模块、低温热电模块产生电力供燃烧器、送风机、控制系统等设备使用，可摆脱暖风机运行时对外接电源的依赖，实现暖风机自供电运行。可根据用户的需要通过调节燃烧室外壁、肋板和第一导热层组成的空气通道以及送风机送入的空气量来调节供热量、发电量。本发明同时提供电力和取暖用热能，具有能源效率高，稳定性高，移动方便等优点，可广泛应用于野外或者灾区应急帐篷和活动板房的取暖和电力供应，是野营或临时住房取暖用的理想设备。
进一步的，本发明在燃烧室内部填充耐高温的陶瓷泡沫，由于陶瓷泡沫具有大的比表面积、高孔隙率以及良好的导热和辐射能力，液体燃料蒸发汽化效果好、燃料/空气混合充分、燃烧效率高，所以燃烧室内部以及燃烧室壁面温度分布相对均匀，无自由火焰的局部燃烧高温区和贴壁燃烧现象，可实现燃烧室壁面的高热流密度和高温热电模块热端温度的最大化，同时燃烧室壁面和热电模块热端的温度更为均匀。
附图说明
图1为本发明主视图。
图2为图1中沿A‐A线的剖视图。
其中，1为燃烧室，2为燃烧器，3为油泵，4为风机，5为电机，6为肋板，7为高温热电模块，8为换热器，9为低温热电模块，10为送风机，11为回风口，12为控制系统，13为外壳，14为烟囱，15为送风口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
参见图1-2，本发明包括带有烟囱14的外壳13，外壳13上设置用于控制温度和送风机的控制系统，外壳13内设置带有烟气出口的圆柱形燃烧室1，燃烧室1的一端设置燃烧器2，另一端设置有送风机10，燃烧室1外侧有内向外依次套设有第一导热层和第二导热层，第一导热层上固定高温热电模块7，第二导热层上固定低温热电模块9，第一导热层、第二导热层为由若干导热板为围城两端开口的正棱柱形结构，燃烧室1外壁和第一导热层之间通过沿燃烧室长度方向设置的肋板6相连接，肋板6的高度为2～10cm，厚度为2～5cm。低温热电模块9的冷端和第二导热层之间通过换热器8相连接，其中，换热器8为翅片式换热器；燃烧室1和第一导热层形成“内圆外方”结构，高温热电模块7的热端固定在第一导热层表面，高温热电模块7的冷端与翅片式换热器8相连接，翅片式换热器8的另一端与第二导热层相连接，固定在第二导热层上的低温热电模块9的冷端与外壳13之间形成烟气通道。高温热电模块7、低温热电模块9通过温差效应产生的电力供油泵3、送风机10、电机5、风机4、监测设备等运行，无需外接动力，其中，送风机为离心风机；所述燃烧器前端安装有带有导风栅的导风圈，后端与燃烧室相连通，燃烧器上安装有点火器、检火棒、温度传感器、自助燃风机以及自控系统；燃烧室1内填充孔隙率为0.80～0.95，孔密度为5～20PPI的陶瓷泡沫。
燃油在油泵3的作用下经过油管进入喷嘴，最终从喷嘴喷出，由点火针点火实现燃油的燃烧。燃油雾化颗粒与助燃空气一同喷入填充陶瓷泡沫多孔介质的燃烧室1，燃烧室1内燃烧释放的热量加热陶瓷泡沫多孔介质，高温的陶瓷泡沫多孔介质通过向上游辐射进一步汽化来流的燃油雾化颗粒，汽化效果好，燃烧充分。此外，由于陶瓷泡沫多孔介质的高导热系数和高辐射能力的缘故，燃烧室1轴向温度分布相对均匀，燃烧室1壁面以及高温发电模块7的热端温度分布均匀，有利于提高温差发电装置的整体效率。
本发明在燃烧室1壁面与第一导热层之间设置用于传热的肋板6，燃烧室1外壁和第一导热层之间形成空气通道，可以通过调节燃烧室1壁面与第一导热层之间空气通道的空气量调节供热量和热电发电量，并防止燃烧室1过热和高温热电模块7的热端温度过高。
本发明的烟气通过与翅片式换热器8、低温热电模块9进一步热量交换，排烟温度可进一步降低，同时通过低温热电模块9的温差发电效应产生电力；高温热电模块的冷端和低温热电模块的热端采用同一换热器，有效利用空间、结构紧凑。
由送风机10吸入的空气与肋板6、翅片式换热器8换热后通过送风口15供给用户，其中，送风口15处连接有送风管，送风管与用户住房相连通，回风管接在回风口11处，且回风口11处设有过滤网，回风管与用户住房相连通或与室外大气相通。
本发明在燃烧器内设置光敏电阻，在燃油燃烧时发出光，光敏电阻感应到光线，电源与点火电路联通，使得燃油持续在燃烧器内燃烧；当燃油不燃烧时，光敏电阻切断电源与点火电路，从而使得燃油不再燃烧。
本发明在室内（帐篷内）设置感温探头，当环境温度到达设定温度时，进而切断电源与点火电路，从而燃油不再燃烧。当环境温度低于设定温度时，，电源与点火电路联通，从而燃油燃烧。
本发明中设置在外壳13上的控制系统12由控制盒、室内温控器、过热保护传感器、送风温度传感器等组成，室内设有室温控制器，用于室内温度的控制。暖风机机体内设有过热保护传感器和送风温度传感器对暖风机机体内部温度及送风机进行控制，过热保护传感器、送风温度传感器均与控制系统连接。
本发明的工作原理是：当环境温度低于设定室内（帐篷内）温度值时，暖风机自行启动，燃烧器2使雾化的燃油完全燃烧生成高温气体，高温烟气经过肋板6和翅片式换热器8加热由送风机10吸入的室内或者室外空气，产生的清洁高温热空气通过送风口送入室内，换热后的低温烟气经过翅片式换热器8、低温热电模块9进一步换热后通过烟道由烟囱14排出室外。在此过程中，高温热电模块、低温热电模块通过热电效应产生电力，经控制系统12升压、稳压后供油泵3、风机5、送风机10以及其他辅助设备运行。
本发明的工作过程是：当室内温控器监测到的环境温度低于设定温度值时，控制系统12使暖风机自行启动，燃油经油泵3压力雾化喷入燃烧器2，燃烧器2使雾化的燃油在燃烧室1内完全燃烧生成高温烟气，燃烧室1外壁将热量经过肋板6传给高温热电模块7，从燃烧室1排出的高温烟气经过与肋板6、高温热电模块7换热后的变为低温烟气，低温烟气与低温热电模块9进行热量交换后通过烟囱14排出。高温热电模块的冷端和低温热电模块的冷端通过同一个翅片换热器8进行冷却，送风机吸入的室内或者室外空气通过肋板6和翅片式换热器8换热后，变为清洁高温热空气通过送风口送入室内。在此过程中，一方面，降低了排出的烟气的温度；另一方面，高温热电模块、低温热电模块通过热电效应产生的电力经控制系统12升压、稳压后供油泵3、风机4、电机5、送风机10以及其他辅助设备运行。
本发明中燃烧室1外壁和第一导热层之间形成空气通道，同样的，第一导热层和第二导热层之间形成空气通道，由送风机10送入的空气在空气通道中与肋板6、翅片式换热器8进行换热后，进入用户住房内。
本发明与现有技术相比较，最为突出的特点和显著的效果是：利用暖风机燃烧释放的热量温差发电，提高整体能源利用效率；燃烧室内填充陶瓷多孔介质，液体燃料蒸发汽化效果好，燃料/空气混合的更为均匀，燃烧更为充分，燃烧效果好；燃烧室和高温热电模块设置空气旁流通道可以调节高温热电模块的热端温度、防止温度过高导致高温热电模块失效以及调节送入室内（帐篷内）的热空气温度；采用送风机送入冷风与换热器进行热交换，能够高效地将燃烧热量传递给空气，提高燃烧的热交换效率。高温热电模块、低温热电模块共用同一换热器可以有效减小暖风机的整体体积和重量，采用高温热电模块、低温热电模块分别充分利用燃烧高温和烟气低温的热量，能量综合利用效率更高。此种暖风机具有能源效率高、稳定性高、移动方便等优点，是野营或临时住房取暖用的理想设备。
Claims (10)
1.一种自供电燃油暖风机，其特征在于，包括带有烟囱（14）的外壳（13），所述外壳（13）上设置用于控制温度和送风机的控制系统（12），外壳（13）内设置带有烟气出口的燃烧室（1），燃烧室（1）的一端设置燃烧器（2），另一端设置有送风机（10），燃烧室（1）外侧由内向外依次套设有第一导热层和第二导热层，第一导热层和燃烧室（1）之间通过沿燃烧室长度方向设置的若干肋板（6）相连接，第一导热层和第二导热层之间通过换热器（8）相连接，第一导热层上固定若干高温热电模块（7），第二导热层上固定若干低温热电模块（9），高温热电模块（7）和低温热电模块（9）产生的电给燃烧器（2）、送风机（10）供电，由送风机（10）吸入的空气与肋板（6）、换热器（8）换热后通过送风口（15）供给用户。
2.根据权利要求1所述的一种自供电燃油暖风机，其特征在于，所述燃烧室（1）靠近燃烧器（2）一端的侧壁上开设烟气出口，烟气出口连通烟道管，烟气由烟道管通入低温热电模块（9）和外壳（13）之间的烟气通道排出。
3.根据权利要求1所述的一种自供电燃油暖风机，其特征在于，所述燃烧器（2）连接有油泵（3）、风机（4）和电机（5），油泵（3）、风机（4）和电机（5）由高温热电模块（7）和低温热电模块（9）驱动。
4.根据权利要求1所述的一种自供电燃油暖风机，其特征在于，所述燃烧室（1）为圆柱形，第一导热层、第二导热层均为由若干导热板围成两端开口的正棱柱形。
5.根据权利要求1所述的一种自供电燃油暖风机，其特征在于，所述肋板（6）的高度为2～10cm，厚度为2～5cm。
6.根据权利要求1所述的一种自供电燃油暖风机，其特征在于，所述燃烧室（1）内填充陶瓷泡沫。
7.根据权利要求6所述的一种自供电燃油暖风机，其特征在于，所述陶瓷泡沫的孔隙率为0.80～0.95，孔密度为5～20PPI。
8.根据权利要求1所述的一种自供电燃油暖风机，其特征在于，所述控制系统由控制盒、室内温控器、过热保护传感器、送风温度传感器组成。
9.根据权利要求1所述的一种自供电燃油暖风机，其特征在于，所述燃烧器（2）前端安装有带有导风栅的导风圈，后端与燃烧室（1）相连通，燃烧器（2）上安装有点火器、检火棒、温度传感器、自助燃风机以及自控系统。
10.根据权利要求1所述的一种自供电燃油暖风机，其特征在于，所述送风机（10）为离心风机，换热器（8）为翅片式换热器。
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2013
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