CN103742946B - 下吸式气化燃烧生物质炊事采暖炉 - Google Patents
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Abstract
一种下吸式气化燃烧生物质炊事采暖炉，在底座上设有炉壳，炉壳上面设有投料口，在炉壳内设有一次风室、燃烧室、烟气通道、出灰室和炊事炉灶，一次风室和燃烧室之间设有炉灶下圈，在烟气通道内设有换热器，其特殊之处是：在炉壳内上部设有与一次风室入口相通的倾斜状气化室，气化室与燃烧室之间形成V型水槽，在一次风室内设有由斜置的固定炉排和活动炉排构成的组合炉排，在炉灶下圈上设置富氧圈，炉灶下圈和富氧圈之间的夹腔形成二次风室，在炉灶下圈上设有富氧管。优点是：PM2.5、二氧化硫和氧化物排放指标低，无焦油、无灰份逸出、不冒烟、燃烧充分，对燃料适应范围广，热效率高，热备时间长，不需要二次点火，故障率低，适合农村家庭使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种生物质锅炉，特别涉及一种下吸式气化燃烧生物质炊事采暖炉。
背景技术
由于我国地广人多，常规能源不可能完全满足广大农村日益增长的需求，而且由于国际上正在制定各种有关环境问题的公约，限制CO2等温室气体排放，这对以煤炭为主的我国是很不利的。目前，我国对生物质能开发与利用工作越来越加重视，国家和各级地方政府纷纷加大了扶持力度，给生物质成型燃料及其加工设备、生物质炉具和锅炉产业的发展带来了机遇。因此，立足于农村现有的生物质资源，研究新型转换技术，开发新型装备既是农村发展的迫切需要，又是减少排放、保护环境、实施可持续发展战略的需要。
生物质能高新转换技术不仅能够大大加快村镇居民实现能源现代化进程，满足农民富裕后对优质能源的迫切需求，同时也可在乡镇企业等生产领域中得到应用。近三年来，生物质粉碎压缩成型技术的应用使农业废弃物、林业三剩物由低品位能源成为高品质能源，促使生物质炉具和生物质锅炉推广和应用得到了迅速的发展，以企业为主体纷纷加大了技术创新力度，新产品不断涌现。
市场上生物质炊事采暖炉主要型式有层燃炉排机械燃烧炉具、活动炉排直燃炉具和固定炉排直燃炉具三种型式。层燃炉排机械燃烧炉具具有自动化程度较高的优点，缺点是操作不灵活，耗电大，对生物质燃料品质要求高，燃料适用范围小，使用结焦生物质燃料时，锅炉无法使用，炉具故障率高，炉具造价高，肉眼可见烟色，烟气排放不达标。活动炉排直燃炉具和固定炉排直燃炉具的优点是成本低廉，操作简单，实质上是传统燃煤炉具稍加改进，环境污染问题仍很严重。
发明内容
本发明是要解决现有技术存在的上述问题，提供一种下吸式气化燃烧生物质炊事采暖炉，其PM2.5、二氧化硫和氧化物排放指标低，无焦油、无灰份逸出、不冒烟、燃烧充分，对燃料适应范围广，热效率高，热备时间长，不需要二次点火，故障率低，操作简单方便，造价低廉，适合农村家庭使用。
本发明是这样实现的：
一种下吸式气化燃烧生物质炊事采暖炉，包括底座，底座上设有炉壳，炉壳上面设有投料口，炉壳内设水套，在炉壳内由前至后设有一次风室和烟气通道，在一次风室底部设有出灰室，在炉壳内上部设有与一次风室出口相通的燃烧室，在燃烧室上方设炊事炉灶，炊事炉灶与燃烧室通过炉灶下圈连通，在烟气通道内设有与水套相通的换热器，所述燃烧室上口经炊事炉灶、烟气通道与设在炉壳3上的烟气出口相通，其特殊之处是：在炉壳内上部设有与一次风室入口相通并呈倾斜状的气化室，气化室上口与投料口相通，气化室与燃烧室之间形成与水套相通的V型水槽，在一次风室内位于出灰室上方和气化室下方位置斜置有与气化室倾斜方向一致的固定炉排，在出灰室上方和燃烧室下方与固定炉排底端相邻位置设有活动炉排，所述活动炉排和固定炉排构成组合炉排，V型水槽的下端和组合炉排间上下空间形成的间隙为燃气引出口，在气化室上面设置投料口，在炉灶下圈上设置作为火焰出口的富氧圈，富氧圈上均布风孔，炉灶下圈内壁和富氧圈外壁之间的夹腔形成二次风室，在炉灶下圈上设有富氧管，富氧管穿透炉壳后引出。
气化室的水平倾角为30°-60°。
在炊事炉灶底面设有前焰口和后焰口，所述前焰口正对换热器，在烟气通道内对应换热器后方位置设有与水套相通的水套隔板，所述燃烧室上口经炊事炉灶、前焰口、后焰口、烟气通道与设在炉壳上的烟气出口相通。
在炉壳上对应富氧管的引出处设有调风板。
所述投料口由水槽和封盖构成。所述出灰室内设置有出灰抽屉。
所述烟气出口上设置密封圈。
该下吸式生物质气化燃烧炊事采暖炉与现有生物质炊事采暖炉相比，具有如下有益效果：
1、由于采用气化室实现了生物质燃料的干熘和热解，干熘出燃料的可燃气体和焦油成份，经氧化层还原层进入燃烧室，焦油在此段滤掉并燃尽，进入燃烧室内的只有洁净燃气，解决了直燃炉烟气焦油含量高、异味大且腐蚀炉体受热面降低换热效率的问题。
2、由于进入燃烧室燃烧的是洁净燃气，况且不需鼓风，炉膛属负压燃烧，所以火焰中灰份极低，且不会外逸，不会有灰落入勺内，保持室内清洁。
3、气体燃烧充分，燃烧效率高，不会出现直燃炉因燃料燃烧不充分而冒烟的现象。经测试PM2.5、二氧化硫及氮氧化物排放指标极低，完全优于现行环境标准。
4、采用的组合炉排是承载燃料和气化剂进入气化室8和燃烧室7的通道，活动炉排3具有清除气化和燃烧后产生的灰渣的作用并具有破焦功能，对燃料适应范围广，可使用低灰熔点生物质成型燃料。
5、因采用气化燃烧形式，在同等供热负荷状态下，比直燃炉节约用料30%。
6、该炉具不需电辅，便可正常运行，实现炊事、采暖、热炕、生活热水四项功能，非常适合我国北方农村家庭使用。
7、锅炉热备时间可长达72小时，正常使用一冬季只需点火一次，因此不需要二次点火。
8、操作简单，功能实用，价格低廉，易维护，故障率极低。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1的A-A剖视图；
图3是图1的俯视图；
图4是图1中富氧圈的结构示意图。
图中：底座1，活动炉排2，出灰抽屉3，一次风室4，固定炉排5，燃气引出口6，燃烧室7，气化室8，V型水槽9，水槽10，封盖11，炉灶下圈12，二次风室13，富氧管14，富氧圈15，风孔1501，可活动炉盖16，炊事炉灶17，前焰口18，后焰口19，密封圈20，烟气出口21，换热器22，炉壳23，水套2301，水套隔板2302，烟气通道24，摇把25，大气连通管接口管座26，出水管口27，调风板28，进水管口29。
具体实施方式
如图所示，本发明有一个底座1，底座上设有炉壳23，炉壳23内设水套2301，在炉壳23内由前至后设有一次风室4和烟气通道24，在一次风室4底部设有出灰室，在出灰室内设有出灰抽屉3，在炉壳23内上部由前到后设有与一次风室4入口相通的气化室8和与一次风室4出口相通的燃烧室7，所述气化室8呈倾斜状且其水平倾角为30°-60°，本实施例为50°，气化室8与燃烧室7之间形成与水套2301相通的V型水槽9，V型水槽9将气化室8和燃烧室7联结并分割开来。
在一次风室4内位于出灰抽屉3上方和气化室8下方通过支板斜置有固定炉排5，所述固定炉排5与气化室倾斜方向一致，在一次风室4内位于出灰抽屉3上方和燃烧室7下方与固定炉排5底端相邻位置设置有活动炉排2，活动炉排2由引出至炉壳23外的摇把25驱动，所述活动炉排2和固定炉排5构成组合炉排。V型水槽9的下端和组合炉排间上下空间形成的间隙为燃气引出口6，燃气引出口的主要作用是将气化燃气引入燃烧室7进行燃烧，燃尽后的灰渣通过活动炉排2翻转落入设置于一次风室4内的出灰抽屉3排出。
在气化室8上面设置由水槽10和封盖11构成的投料口，气化物料由投料口进入。在燃烧室7上方设炊事炉灶17，炊事炉灶17与燃烧室7通过炉灶下圈12连通，炊事炉灶17的上端和炉壳23联接并形成圆口，圆口处放置可活动炉盖16，在炊事炉灶17底面设有前焰口18和后焰口19，在烟气通道24内正对前焰口18下方设有与水套2301相通的换热器22，在烟气通道24内位于换热器22后方设有与水套2301相通的水套隔板2302，所述燃烧室7上口经炊事炉灶17、前焰口18、后焰口19、烟气通道24与设在炉壳23上的烟气出口21相通，所述烟气出口21上设置密封圈20。
在炉灶下圈12上设置作为火焰出口的富氧圈15，所述富氧圈15为管板组合结构，富氧圈15上均布风孔1501，富氧圈15形成火焰出口。炉灶下圈12内壁和富氧圈15外壁之间的夹腔形成二次风室13，在炉灶下圈12上设有富氧管14，富氧管14穿透炉壳23后引出，在炉壳23上对应富氧管14的引出处设有调风板28。
在炉体外壳23上分别设置与水套2301相通的进出水管口29、27和大气连通管接口管座26，保障锅炉安全运行进行采暖循环或产出热水。
生物质燃料自投料口进入气化室8满料层操作，利用气化剂和燃料氧化燃烧所产生的热量使燃料在气化室内形成干燥层、干馏层、还原层、氧化层和灰渣层。燃料投入气化室后流经以上五个层次充分燃尽后通过燃气引出口6进入活动炉排2落入出灰抽屉3后形成灰渣，通过燃气引出口进入活动炉排通过活动炉排翻转落入出灰抽屉排出炉外，生物质灰渣储存后可直接作为有机肥使用，能增加土壤中的有机质含量，改善土壤营养状况，提高化肥的利用率。增强作物的抗病能力，促进氮、磷、钾及微量元素的吸收，刺激作物快速生长。
生物质成型燃料经此过程干燥出水分，干馏干馏出焦油，生产出干馏燃气和气化燃气通过氧化层、还原层流经燃气引出口6进入燃烧室与通过活动炉排2进入燃烧室7的一次空气进行混合进行燃烧，水分和焦油经氧化还原层被高温（800-1000oC）裂解，燃烧室7内火焰通过富氧圈15与空气二次混合进入炊事炉灶17进行强化燃烧，并实现炊事功能，火焰和高温气体通过前焰口18进入烟气通道24流经换热器24的U形通道与换热器24内受热面充分冲刷换热后经烟气出口21入炕，烟气余热用来暖炕。气化室8内壁和炉壳23形成水夹套，气化室燃料气化过程产生的热量以传导方式和介子产生热传递，燃烧室7内壁和炉壳23形成水夹套，燃烧室7和炊事炉灶17内气态燃烧过程所产生的热量主要以辐射方式和介子产生热传递，换热器22与炉壳23之间形成水夹套，换热器主要以对流方式和介子产生热传递。
由一次风室通过的空气气化剂经固定炉排进入气化室内，生物质燃料经干燥干馏氧化还原反应产生气化燃气和干馏燃气，燃气在气化室内不具备燃烧空间，强制引入负压燃烧室，与活动炉排进入的一次空气混合进行燃烧，火焰通过富氧圈与空气二次混合后进入进入炊事炉灶进行强化燃烧，火焰和高温烟气通过前焰口进入换热器，经换热器U形通道经烟气出口入炕，经火炕S形烟道经火炕出口排入大气。
Claims (1)
1.一种下吸式气化燃烧生物质炊事采暖炉，包括底座，底座上设有炉壳，炉壳上面设有投料口，炉壳内设水套，在炉壳内由前至后设有一次风室和烟气通道，在一次风室底部设有出灰室，在炉壳内上部设有与一次风室出口相通的燃烧室，在燃烧室上方设炊事炉灶，炊事炉灶与燃烧室通过炉灶下圈连通，在烟气通道内设有与水套相通的换热器，所述燃烧室上口经炊事炉灶、烟气通道与设在炉壳上的烟气出口相通，在炉壳内上部设有与一次风室入口相通并呈倾斜状的气化室，气化室上口与投料口相通，气化室与燃烧室之间形成与水套相通的V型水槽，在一次风室内位于出灰室上方和气化室下方位置斜置有与气化室倾斜方向一致的固定炉排，在出灰室上方和燃烧室下方与固定炉排底端相邻位置设有活动炉排，所述活动炉排和固定炉排构成组合炉排，V型水槽的下端和组合炉排间上下空间形成的间隙为燃气引出口，在气化室上面设置投料口，在炉灶下圈上设置作为火焰出口的富氧圈，富氧圈上均布风孔，炉灶下圈内壁和富氧圈外壁之间的夹腔形成二次风室，在炉灶下圈上设有富氧管，富氧管穿透炉壳后引出，其特征是：在炊事炉灶底面设有前焰口和后焰口，所述前焰口正对换热器，在烟气通道内对应换热器后方位置设有与水套相通的水套隔板，所述燃烧室上口经炊事炉灶、前焰口、后焰口、烟气通道与设在炉壳上的烟气出口相通，所述气化室的水平倾角为30°-60°。
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