发明内容
本发明的目的在于提供一种全自动程控生物质颗粒燃料节能燃烧器,以解决上述的问题。
在本发明的实施例中提供了一种全自动程控生物质颗粒燃料节能燃烧器,由送料装置、助燃装置、热水供应装置、点火装置组成,送料装置包括压缩机、储料桶和滚筒,压缩机通过高压气管与滚筒内部连通,滚筒套于滚筒外罩内,前部伸出滚筒外罩,伸出部前端封口并连通送料管,伸出部侧壁上开设有下料口,下料口下连通进料通道,进料通道与助燃装置的分流落料盘连通,在滚筒外罩后部连通有对称的进风管,进风管与助燃装置的燃烧室连通,分流落料盘座于燃烧室上端口,燃烧室与点火装置的燃气混合管连通,在燃烧室外壁外包裹有水箱,水箱内装设有浮球阀,水箱外接热水管和自来水管,热水管出水口处与热水泵相连,进水口处装设热水电磁阀,从而组成热水供应装置。
进一步的,滚筒为前端封闭后端敞口的空腔圆柱体,滚筒外罩为前端敞口的空腔体,敞口端下侧装设有托板,托板托于滚筒下,在托板上也开设有下料口。
进一步的,在滚筒内设置有分隔网,分隔网后设置有叶片。
进一步的,滚筒封闭端面中心开孔,孔内设置轴承,轴承内套有送料管,送料管与高压软管连通,高压软管后顺次连接高压气管和压缩机,送料管另端与储料桶连通。
进一步的,助燃装置即为水蒸气回流助燃装置,其包括燃烧室,在燃烧室上部连通有喇叭状火焰积聚口,火焰积聚口上端口连通内环,在内环上间隔开设分料口,在内环外包套有分流落料盘,分流落料盘外接废气排管和进料通道,在火焰积聚口外缠绕有盘管,盘管一端口与分流落料盘连通,另一端口与水箱上端面导通。
进一步的,盘管与分流落料盘连通处为水蒸气喷口,盘管与水箱导通处为蒸汽出口;
或,在燃烧室外包套有换热腔,换热腔外包套有水箱;
或,废气排管后接催化器,所述催化器包括由催化器上、下壳体扣接组成的催化器壳体,在催化器壳体内放置有空腔的多孔陶瓷载体,在多孔陶瓷载体内外表面涂敷有混合金属层,该金属层包括铂、铑、钯贵重金属,在多孔陶瓷载体内放置有净化剂,催化器下壳体下端面通过催化连管与净化液箱连通,在净化液箱内填充氢氧化钠水溶液,在净化液箱另侧设置有净化排管。
进一步的,热水供应装置即为同步自控热水供应装置,包括与水箱相连的热水管、自来水管,设置在热水管上的热水电磁阀,以及与热水管和热水泵出水管连通的热水泵,在水盆侧固定有热水出水管,底部连通热水收集管,热水出水管下与热水泵出水管连通,热水泵进水口处连接三通管,三通管另两通与热水管连通,热水管另端与水箱的出水口连通,连通处装设有热水电磁阀,在两水箱内均固定有浮球阀,在水箱内设置有蒸汽传感器,蒸汽传感器与热水电磁阀及热水泵电路相连,并与外设主机相连。
进一步的,所述水箱是由外环壁和内环壁组成的圆环状空腔体,内环壁内形成加热腔,加热腔套于燃烧室外。
进一步的,浮球阀包括进水管,以及包套在进水管的进水头上的出水笼,放置在出水笼内的浮球,所述进水管上部向下弯折,形成倒U形进水头,在进水头的出水端口外包套有中空的出水笼,出水笼底部开设有底部出水口,侧壁上开设有上、下出水口。
进一步的,点火装置即为程控无烟气体点火装置,包括引燃气体储罐,在引燃气体储罐燃气出口处装设送气电磁阀,送气电磁阀后连通燃气输送管,燃气输送管出气口与燃气混合管的燃气管接口连通,在燃气混合管下设置有脉冲发生器,其引弧电极固定在燃气混合管的燃气管接口内,并通过绝缘导线与脉冲发生器相连。
进一步的,燃气混合管内,靠近燃气输送管端设置有间隔的空气混合槽,该槽与燃气混合管内部连通,燃气混合管另端口与燃烧室内连通,连通处设置有高温喷流枪头,在燃烧室内装设有火焰传感器,送气电磁阀、脉冲发生器和火焰传感器均与外设的控制主板电路相连。
本发明提供的全自动程控生物质颗粒燃料节能燃烧器,以生物质颗粒燃料为原料,以氧气(空气、富氧或纯氧)、水蒸气或氢气等作为汽化剂(或称气化介质),在高温条件下通过热化学反应将生物质颗粒中可燃的部分转化为可燃气。本申请自动化程度高,采用芯片控制自动送料和自动点火装置,操作简单且人性化。节能高效,本申请的燃烧方式为半气化燃烧,热效率高达90%以上。经测算,使用本申请燃配合生物质颗粒燃料可提高热效率50%以上。低成本,以每小时把1000kg的水从30℃加热到≈100℃的热水消耗的能量为例,运行成本仅需10.4 元。同步热水装置,燃烧室外壁装有水箱,依靠吸收燃烧外壁的余热转化为热水提供用户使用。环保零排放,由于生物质颗粒燃料不含硫磷,燃烧时不产生二氧化硫和五氧化二磷,因而不会导致酸雨产生,不污染大气,不污染环境。燃烧后灰碴极少,灰烬是品位极高的优质有机钾肥,可回收利用。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然,所描述的实施例仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例,都属于本发明所保护的范围。
如图1至12所示,全自动程控生物质颗粒燃料节能燃烧器由送料装置、助燃装置、热水供应装置、点火装置组成,送料装置包括压缩机19、储料桶24和滚筒6,压缩机19通过高压气管14与滚筒6内部连通,滚筒6套于滚筒外罩7内,前部伸出滚筒外罩7,伸出部前端封口并通过滚筒轴承5连通送料管26,伸出部侧壁上开设有下料口65,下料口65下连通进料通道3,进料通道3与助燃装置的分流落料盘1连通。在滚筒外罩7后部连通有对称的进风管13,进风管13与助燃装置的燃烧室32连通。分流落料盘1座于燃烧室32上端口,燃烧室32与点火装置的燃气混合管45连通。在燃烧室32外壁外包裹有水箱16。水箱16设置在台面27的下方,其内装设有浮球阀49,水箱16外接热水管15和自来水管30,热水管15出水口处与热水泵51相连,进水口处装设热水电磁阀29,从而组成热水供应装置。
如图1、2、12所示,滚筒6为前端封闭后端敞口的空腔圆柱体,滚筒外罩7为前端敞口的空腔体,敞口端下侧装设有托板64,托板64托于滚筒6下,在托板64上也开设有下料口65。在滚筒6内设置有隔离网63,隔离网63后设置有叶片。滚筒6封闭端面中心开孔,孔内设置轴承66,轴承66内套有送料管26,送料管26与高压软管8连通,高压软管8后顺次连接高压气管14和压缩机19,送料管26另端与储料桶24连通。储料桶24上开设有加料门25。通过压缩机19加高压气体喷入滚筒6,使得送料管26内形成负压,将储料桶24内生物质颗粒燃料吸入,并喷入滚筒6,经隔离网63阻挡下落到滚筒6的伸出部内。高压气流吹动叶片,使得滚筒6转动,每当滚筒6的伸出部上下料口65与托板64上的下料口65重叠时,滚筒6内的生物质颗粒燃料即可落入进料通道3。在进料通道3底部铺设有输送带4,输送带4由电动机10带动。
如图5、6所示,助燃装置即为水蒸气回流助燃装置,其包括燃烧室32,在燃烧室32上部连通有喇叭状火焰积聚口41,火焰积聚口41上端口连通内环34,在内环34上间隔开设分料口33,在内环34外包套有分流落料盘1,分流落料盘1外接废气排管2和进料通道3。在火焰积聚口41外缠绕有盘管47,盘管47一端口与分流落料盘1连通,另一端口与水箱16上端面导通。水箱16为密封结构,在水箱16内装设有浮球阀49,浮球阀49的进水管59与外界自来水管30连通。盘管47采用导热性能较好纯铜材质。
盘管47与分流落料盘1连通处为水蒸气喷口48,盘管47与水箱16导通处为蒸汽出口46。
在燃烧室32底部设置有架料板43,燃烧室32底部开设废料排口42。
在燃烧室32外包套有换热腔44,换热腔44外包套有水箱16。燃烧室32通过进风管13与滚筒外罩7相连。
使用时,燃烧室32内生物质颗粒燃料进行燃烧,生物质颗粒燃料的稳定的燃烧温度在900—1400℃。包裹在燃烧室32外的水箱16吸收热量,产生大量蒸汽,蒸汽顺唯一蒸汽出口46向上进入盘管47,由于盘管47位于火焰积聚口41外,进入其内蒸汽迅速达到水分子临界 分解温度进行二次受热分解,产生一氧化碳CO和氢气H2,以及氧离子,该混合气体即为水蒸气,其由水蒸气喷口48喷入分流落料盘1内,直接参与燃烧。燃烧后产生的废气由废气排管2排出。生物质颗粒燃料燃烧后产生的废渣则由燃烧室32底部开设废料排口42排出。
如图3、4所示,废气排管2后接催化器12,所述催化器12包括由催化器上壳体37、催化器下壳体39扣接组成的催化器壳体,催化器上壳体37、催化器下壳体39扣接处设置有废气排管接入口40。在催化器壳体内放置有空腔的多孔陶瓷载体38,在多孔陶瓷载体38内外表面涂敷有混合金属层,该金属层包括铂、铑、钯等贵重金属,在多孔陶瓷载体38内放置有净化剂。催化器下壳体39下端面通过催化连管35与净化液箱28连通,在净化液箱28内填充氢氧化钠水溶液。在净化液箱28另侧设置有净化排管36。
废气由废气排管2进入催化器12,废气中的一氧化碳,碳氢化合物经与多孔陶瓷载体38上的混合金属层反应生成水和二氧化碳,氮氧化合物则被还原成氮气和氧气。催化后的气体进入净化液箱28,与氢氧化钠反应:
A、当CO2不足量时,反应如下:2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O
B、当CO2过量时,反应如下:2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O;Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3
故净化后的废气只会生成碳酸钠和碳酸氢钠,不会对空气产生污染,减少有害气体排放。
如图7、8所示,同步自控热水供应装置包括同时与水箱16相连的热水管15、自来水管30,设置在热水管15上的热水电磁阀29,以及与热水管15和热水泵出水管50连通的热水泵51。在水盆11侧固定有热水出水管9,底部连通热水收集管31,热水出水管9下与热水泵出水管50连通,热水泵51进水口处连接三通管,三通管另两通与热水管15连通,热水管15另端与水箱16的出水口连通,连通处装设有热水电磁阀29。在两水箱16内均固定有浮球阀49,浮球阀49包括一进水管59,进水管59通过三通与自来水管30连通。
在水箱16内设置有蒸汽传感器,蒸汽传感器与热水电磁阀29及热水泵51电路相连,并与外设主机相连。
所述水箱16是由外环壁和内环壁组成的圆环状空腔体,内环壁内形成加热腔52,加热腔52套于燃烧室32外。
如图9所示,浮球阀49包括进水管59,以及包套在进水管59的进水头53上的出水笼54,放置在出水笼54内的浮球56。所述进水管59上部向下弯折,形成倒U形进水头53,在进水头53的出水端口外包套有中空的出水笼54,出水笼54底部开设有底部出水口58,侧壁上开设有上出水口55和下出水口57。
使用时,燃烧室32将水箱16内的水加热,水在加热直至达到沸点其间,逐渐产生大量蒸汽,蒸汽含量由蒸汽传感器测量并向外设主机发送信号,当蒸汽含量超过预设值时,热水电磁阀29打开,同时热水泵51启动,将水箱16内热水向水盆11泵出,热水可通过热水收集管31流出,流出热水可通过其他收集装置备用。若要只使用任何一边的水箱16进行加热,可通过常闭另一热水电磁阀29,这样可使得水箱16内的已加热水不会混合另一水箱16内的未加热水。当热水被排出后,浮球阀49打开,向水箱16内注入常温水,随着水温的下降,蒸汽量降低,蒸汽传感器将监测的信号发送给外设主机,热水电磁阀29、热水泵51关闭,停止向外泵出热水。
如图10、11所示,程控无烟气体点火装置包括引燃气体储罐,在引燃气体储罐22燃气出口处装设送气电磁阀23,送气电磁阀23后连通燃气输送管21,燃气输送管21出气口与燃气混合管45的燃气管接口61连通,在燃气混合管45下设置有脉冲发生器20,其引弧电极62固定在燃气混合管45的燃气管接口61内,并通过绝缘导线与脉冲发生器20相连。
燃气混合管45内,靠近燃气输送管21端设置有间隔的空气混合槽60,该槽与燃气混合管45内部连通。燃气混合管45另端口与燃烧室32内连通,连通处设置有高温喷流枪头。在燃烧室32内装设有火焰传感器,送气电磁阀23、脉冲发生器20和火焰传感器均与外设的控制主板电路相连。
当按下自动点火按钮时,送气电磁阀23和脉冲发生器20同步启动。送气电磁阀23通电后打开阀门,可燃气体(丁烷之类的高纯度压缩气体)通过燃气输送管21进入燃气混合管45,在燃气混合管45的空气混合槽60处进行增氧预混合,然后从高温喷流枪头出喷出。与此同时,脉冲发生器20在升压线圈的作用下产生高压电流,使引弧电极62(点火针)与燃气混合管45外壳之间的间隙发出高压电弧。可燃气体被高压电弧引燃,在引燃气体储罐22自身的压力作用下,喷射出高温火焰对燃烧室32内的可燃颗粒进行明火燃烧。
送气电磁阀23和脉冲发生器20的动作时间是独立按照各自预先设定的时序值执行,送气电磁阀23和脉冲发生器20同步上电工作,脉冲发生器20在工作3-5秒后终止;送气电磁阀23则等待颗粒燃料被完全点燃(产生火焰)之后,通过火焰传感器反馈信号给控制主板,从而关闭送气电磁阀23继续送气,点火完成。如火焰传感器一直未侦测到明火火焰,控制主板则自动重复上述点火程序,直至点燃颗粒燃料为止。由于本申请采用明火火焰对固体物质进行点燃,固体物质在前期未能达到燃烧条件时所产生的半气化烟雾被明火点燃直接参与燃烧反应,所以基本不会出现有毒浓烟气体的释出
本发明提供的全自动程控生物质颗粒燃料节能燃烧器,以生物质颗粒燃料为原料,以氧气(空气、富氧或纯氧)、水蒸气或氢气等作为汽化剂(或称气化介质),在高温条件下通过热化学反应将生物质颗粒中可燃的部分转化为可燃气。本申请自动化程度高,采用芯片控制自动送料和自动点火装置,操作简单且人性化。节能高效,本申请的燃烧方式为半气化燃烧,热效率高达90%以上。经测算,使用本申请燃配合生物质颗粒燃料可提高热效率50%以上。低成本,以每小时把1000kg的水从30℃加热到100℃的热水消耗的能量为例,运行成本仅需10.4元,与其他能源进行对比后的对比结果如下:
同步发电装置:生物质颗粒燃料节能燃烧器烟囱处装有半导体温差发电装置,充分吸收过滤烟囱尾气余热并转化为电能,为用户提供额外照明电力。同步热水装置,燃烧室外壁装有水箱,依靠吸收燃烧外壁的余热转化为热水提供用户使用。环保零排放,由于生物质颗粒燃料不含硫磷,燃烧时不产生二氧化硫和五氧化二磷,因而不会导致酸雨产生,不污染大气,不污染环境。燃烧后灰碴极少,可以通过集灰筒17进行收集,再集灰筒17上设置落灰旋钮18,通过打开和关闭落灰旋钮18来实现对灰渣的收集和排放。灰烬是品位极高的优质有机钾肥,可回收利用。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。