CN105066177A - 一种可驱动外置热机的生物质炉灶 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可驱动外置热机的生物质炉灶，包括炉灶及安装在炉灶上的热机机组，所述炉灶底部设有用于燃烧生物质的燃烧室，所述燃烧室通过一烟气流道与设置在所述炉灶顶部的炊具加热室连通，所述炊具加热室下方设有用于烘干的烘干台；所述炉灶一侧还设有与所述烟气流道连接并用于安装所述热机机组的热机安装口。本发明由于采用了带有曲面的燃烧室和烟气流道提高了炉灶的燃料利用率，且具有隔热性好、安全可靠性高的特点，能够在利用热量烹调煮饭之余通过加热外置热机进行做功；另外本申请的炉灶可通过手动堆砌的方法建造，简化了制作工艺且对燃料的要求低。

Description

一种可驱动外置热机的生物质炉灶

技术领域

本发明涉及生物质炉灶领域，尤其涉及的是一种可驱动外置热机的生物质炉灶。

背景技术

生物质燃料作为一种必不可少的能源一直扮演着重要的角色，即使科学技术高度发达的今天，生物质燃料仍然是一种重要的能源，据统计，全球至少有三分之一的人口仍使用生物质燃料作为家庭烹调的主要能源。在许多边远的农村地区，三石灶仍然被大量地使用，这些三石灶结构不完善，设计不合理，不科学，以至于90%以上的能量在烹调过程中损失。此外，由于烹调过程一般是在室内进行，不科学的炉灶设计导致生物质燃料燃烧过程中产生大量对人体健康造成严重伤害的烟气及其他有害微粒。另有一种经改进的用砖块和水泥建造的炉灶，这种炉灶只有燃料添加口和烟囱与环境相通，相对于三石灶虽然这种炉灶提高了能源利用效率以及很大程度上改善了烟气和有害微粒对人体的危害问题，但是大量的热量跟随烟气直接从烟囱排放到环境当中从而使这部分能量得不到利用。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可驱动外置热机的生物质炉灶，该炉灶不仅具有高效利用热能的特点，还可与外置热机对置且利用部分热能驱动热机进行做功，提高燃料的综合利用率。

本发明的技术方案如下：

一种可驱动外置热机的生物质炉灶，包括炉灶及安装在炉灶上的热机机组，所述炉灶底部设有用于燃烧生物质的燃烧室，所述燃烧室通过一烟气流道与设置在所述炉灶顶部的炊具加热室连通，所述炊具加热室下方设有用于烘干的烘干台；

所述炉灶一侧还设有与所述烟气流道连接并用于安装所述热机机组的热机安装口；

所述烟气流道与所述燃烧室连接处设有用于固定隔板的固定阶梯，所述烟气流道与所述炊具加热室连接处设有用于积聚烟气的凸台；

所述燃烧室由三个平面和一个曲面围合而成，所述燃烧室内设有进风装置。

所述可驱动外置热机的生物质炉灶，其中，所述燃烧室包括设置在燃烧室曲面处用于隔热的第一隔板，与所述第一隔板相对设置的第二隔板，与所述第二隔板相邻的侧平面上开有填料口。

所述可驱动外置热机的生物质炉灶，其中，所述第一隔板固定在所述燃烧室底部并与所述燃烧室的曲面间隔的平行设置，所述第二隔板与所述燃烧室之间填充有用于隔热的玻璃纤维。

所述可驱动外置热机的生物质炉灶，其中，所述炊具加热室为矩形室体，其上设有炊具安放口和烟囱。

所述可驱动外置热机的生物质炉灶，其中，所述烟囱下方设有一截面为L形的烟气约束板，所述烟气约束板与所述炊具加热室等宽。

所述可驱动外置热机的生物质炉灶，其中，所述烟气约束板的一面与燃烧室长度方向垂直，且该面上设有用于烟气通过至烟囱的气孔。

所述可驱动外置热机的生物质炉灶，其中，所述进风装置包括放置于燃烧室底部的第一进风管，及放置于第一隔板和燃烧室之间空隙内的第二进风管。

所述可驱动外置热机的生物质炉灶，其中，所述第一进风管和所述第二进风管上均设有若干进风孔。

所述可驱动外置热机的生物质炉灶，其中，所述燃烧室底部设有用于放置燃料的网格状燃料承载网。

所述可驱动外置热机的生物质炉灶，其中，所述燃料承载网下方还设有用于承载燃料废物的炭灰承载板。

本发明所提供的可驱动外置热机的生物质炉灶，由于采用了带有曲面的燃烧室和烟气流道提高了炉灶的燃料利用率，且具有隔热性好、安全可靠性高的特点，能够在利用热量烹调煮饭之余通过加热外置热机进行做功；另外本申请的炉灶可通过手动堆砌的方法建造，简化了制作工艺且对燃料的要求低。

附图说明

图1是本发明中可驱动外置热机的生物质炉灶较佳实施例的立体示意图。

图2是本发明中可驱动外置热机的生物质炉灶较佳实施例的炉灶立体示意图。

图3是图2中炉灶的半剖示意图。

图4是本发明中可驱动外置热机的生物质炉灶较佳实施例的烟气约束板的示意图。

图5是本发明中可驱动外置热机的生物质炉灶较佳实施例的实验曲线图。

具体实施方式

本发明提供一种可驱动外置热机的生物质炉灶，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1-图3所示，本发明提供的可驱动外置热机的生物质炉灶，包括炉灶1及安装在炉灶1上的热机机组2，所述炉灶1底部设有用于燃烧生物质的燃烧室101，所述燃烧室101通过一烟气流道102与设置在所述炉灶1顶部的炊具加热室103连通，所述炊具加热室103下方设有用于烘干的烘干台117（在烟气流道102差不多高度的地方设置凹台117，该凹台117的作用是用于烘干生物质燃料或者烘干其他生活用品。）。作为本发明优选的较佳实施例，炉灶1的实体部分可用水泥、沙子、石头、砖块和加固筋等材料制造。即炉灶1的外壳为一整体，里面空间由燃烧室101，烟气流道102和炊具加热室103组成，为便于放置燃料和通风，所示燃烧室101底部还设有一用于供风和处理燃料残渣的凹槽105。

所述凹槽105的长度和燃烧室101底面长度相等，凹槽105的宽度比燃烧室101底面宽度略小，燃烧室101由下往上逐渐缩小，上端与烟气流道102的下端连接；烟气流道102由曲面和与水平面成45度角的平面组成，其中曲面为下侧面，平面为上侧面。所述炉灶1一侧还设有与所述烟气流道102连接并用于安装所述热机机组2的热机安装口106。具体的，在烟气流道102的上侧面，即平面区域上可有两个大小、形状均相同的矩形热机安装口106。

进一步地，如图3所示，所述烟气流道102与所述燃烧室101连接处设有用于固定隔板的固定阶梯（图中未标注），所述烟气流道102与所述炊具加热室103连接处设有用于积聚烟气的凸台107。所述燃烧室由三个平面和一个曲面围合而成，所述燃烧室内设有进风装置。如图2和图3所示，烟气流道102上侧面下端与燃烧室101以侧面的连接处为一凹曲面，烟气流道102下侧面与燃烧室101曲侧面的固定阶梯连接,烟气流道102上侧面上端经一凸台107与炊具加热室103一侧面连接，凸台107的作用是使烟气流道102能够积聚一定的烟气，在烟气流道102下侧面经如图所示一级阶梯与炊具加热室103底面连接，这样，烟气流道102上端就和炊具加热室103的一底角连接。

所述燃烧室101包括设置在燃烧室曲面处用于隔热的第一隔板111，与所述第一隔板11相对设置的第二隔板112，与所述第二隔板112相邻的侧平面上开有填料口104。所述第一隔板111固定在所述燃烧室101底部并与所述燃烧室101的曲面间隔的平行设置，所述第二隔板112与所述燃烧室101之间填充有用于隔热的玻璃纤维113。即燃烧室101曲面处固定一与曲面平行的第一隔板111，燃烧室101曲侧面与第一隔板111之间有一定宽度的间隙，第一隔板111下端与燃烧室101底面连接，第一隔板111左右两端与燃烧室101两侧平面连接，第一隔板111上端与烟气流道102下端的固定阶梯组成一长细空气出口；燃烧室101的曲面壁对面的平面壁处固定一与所述平面壁平行的第二隔板112；所述平面壁与第二隔板112之间的间隙用玻璃纤维113填充用以隔热，防止热量散失。

进一步地，所述炊具加热室103为矩形室体，其上设有炊具安放口109和烟囱108。如图3所示，炊具加热室103为一长方体空间，顶面设置一圆形烟囱口108和两个圆形炊具安放口109，烟囱口安插一合适尺寸烟囱110。所述烟囱108下方设有一截面为L形的烟气约束板116，如图4所示。所述烟气约束板116与所述炊具加热室103等宽。即炊具加热室103在烟囱口108的地方固定一剖面为L形的烟气约束板116，烟气约束板116的长度与炊具加热室103的宽度相等。烟气约束板116的一面与燃烧室101长度方向垂直，且该面上设有用于烟气通过至烟囱的气孔。所述烟气约束板116的一面上设有两个一定大小的气孔，使得炊具加热室103里面的烟气只能通过这两个气孔进入烟囱口108排到外面。

进一步地，所述进风装置包括放置于燃烧室101底部的第一进风管114，及放置于第一隔板111和燃烧室101之间空隙内的第二进风管115。所述第一进风管114和所述第二进风管115上均设有若干进风孔。在本发明的具体实施例中，使用两个第一进风管114，所述第一进风管114从燃料添加口104伸到燃烧室101下端的凹槽105，一根伸到凹槽105最里端，另一根伸到凹槽105的中间位置，两根第一进风管114的里端闭口，在两个热机安装口106正对下的地方在两根第一进风管114上分别打一系列进风孔用于为燃烧室101供风。同样的采用两个第二进风管115，所述第二进风管115从燃料添加口104伸进燃烧室101，其中一个在靠近燃料添加口104处拐过90角贴着燃烧室101侧面再伸进燃烧室101曲面与第一隔板111之间的间隙，另一个第二进风管115再拐过90度贴着间隙底面伸进间隙的最里端，第二进风管115的里端闭口，在两个热机安装口106正对的两个位置分别打一系列进风孔。

另外，所述燃烧室底部设有用于放置燃料的网格状燃料承载网（图中未示出）；所述燃料承载网下方还设有用于承载燃料废物的炭灰承载板。在燃烧室101的底面放置一用粗钢丝焊接而成的网格状的燃料承载网（图中未示出），燃料承载网把燃烧室101和凹槽105分开。在凹槽105底部放置一块宽度与燃料添加口104宽度相等，从燃料添加口104外面直伸到凹槽105最里端的炭灰承载板（图中未示出），该炭灰承载板的作用是承载燃烧过后的炭灰，可以很方便地把炭灰承载板从凹槽105里面移出进而处理掉炭灰。

本发明中所述的热机机组2包括两个热机，当然也可以是更多个热机组成的热机机组2。在两个热机安装口106上安装两个结构大小相同的热机，这两个热机以水平45度的对置角安装固定在炉灶1上，这两个热机可以独立分别安装在两个热机安装口106上，也可以通过相关连接串联起来，例如安装两个热声发动机并用反馈管串联起来，组成一个双级热声发动机。在具体实施例中，上述热机可以是热声发动机、斯特林发动机或者其他以热能驱动的发动机。上述实施例的炉灶上布置两个热机，属于双热机炉灶，对上述实施例可以变形为单热机炉灶或者多热机炉灶，炉灶的长度根据热机的数目和大小适当选取。

另所述燃料添加口104外侧还设有一挡板3，所述挡板3用于将燃烧室101内热量与外部空气隔离。

工作原理：炉灶1的实体部分用水泥、沙子、石头、砖块和加固筋等材料制造，炉灶1的燃料是生物质燃料，比如木材、木屑、玉米秸秆和其他农业剩余物。炉灶1的燃料是生物质燃料，以木材为例，木材通过燃料添加口104添加到炉灶燃烧室101内的燃料承载网上，木材被点燃之后用挡板3把燃料添加口104遮盖，从而减少热量散失、过量空气及烟气泄露，使得空气只能通过两根第一进风管114和第二进风管115进入炉灶1。

空气通过两根第一进风管114进入燃烧室101为燃料的燃烧提供氧气，燃料在燃烧室101内燃烧的过程中，生物质燃料燃烧火焰首先对热机的加热端进行加热，由于烟气在烟气流道102内流动，所以烟气流道102内的压强比大气压小，于是空气通过第二进风管115进入燃烧室101曲侧面与第一隔板111之间的间隙再通过间隙上端的长细空气出口（即第一隔板111顶端的弯曲口）进入烟气流道102，为所产生的可燃烟气体的充分燃烧提供氧气，从而在热机的加热端处放出最大的热量，使加热端的温度迅速提高，从而驱动热机工作，热机可以对接直线电机用以发电或者对接脉管用以制冷。

对热机加热之后的燃烧热烟气在自然对流的效应下，继续往上流动至凸台107，凸台107对上流的烟气中的灰尘有一定阻隔作用，烟气继续向上流动至炊具加热室103加热炊具。由于烟气约束板116上的两个气孔较小，所以热烟气会在炊具加热室103停留一定时间对炊具进行加热，然后燃烧废烟气通过烟气约束板116上的两个气孔从炉灶1的烟囱108排出。

如图5所示，图中各曲线分别表示热机（热端换热器）温度、室温换热器、炊具水温和烟囱温度曲线。通过燃烧总量约1千克的木材，燃烧产生的高温烟气首先对热机的热端换热器加热，随之烟气因自然对流向上流动，并对灶台炊具中约2升的水进行加热，当燃烧时间约为30分钟左右时，测得于其对热机温度能达到约350摄氏度，同时使炊具中约2公升的水加热至沸腾，另外测得排烟烟气约为100摄氏度。当再次添加燃料后，热机温度曲线再次升高，且聚热更多，炊具水温趋向于100摄氏度，排烟烟气升高至150摄氏度。根据实验数据可知，本炉灶完全可以满足烹饪和驱动外置热机。

通过实验可知本发明的可驱动外置热机的生物质炉灶的隔热效果很好，本炉灶具有高效利用热能的特征。此外，在烹调煮饭之余还可以利用外置热机做功，进一步发电或者用作其他用途，所发的电量可以用蓄电池储存起来，用以照明或者手机充电等等，特别适合远离城市的偏远地区的农村家庭。另外，本炉灶极少烟气或者有害微粒从炉灶里泄漏到室内，还具有安全可靠的特性。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，例如，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种可驱动外置热机的生物质炉灶，其特征在于，包括炉灶及安装在炉灶上的热机机组，所述炉灶底部设有用于燃烧生物质的燃烧室，所述燃烧室通过一烟气流道与设置在所述炉灶顶部的炊具加热室连通，所述炊具加热室下方设有用于烘干的烘干台；

所述炉灶一侧还设有与所述烟气流道连接并用于安装所述热机机组的热机安装口；

所述烟气流道与所述燃烧室连接处设有用于固定隔板的固定阶梯，所述烟气流道与所述炊具加热室连接处设有用于积聚烟气的凸台；

所述燃烧室由三个平面和一个曲面围合而成，所述燃烧室内设有进风装置。

2.根据权利要求1所述的可驱动外置热机的生物质炉灶，其特征在于，所述燃烧室包括设置在燃烧室曲面处用于隔热的第一隔板，与所述第一隔板相对设置的第二隔板，与所述第二隔板相邻的侧平面上开有填料口。

3.根据权利要求2所述的可驱动外置热机的生物质炉灶，其特征在于，所述第一隔板固定在所述燃烧室底部并与所述燃烧室的曲面间隔的平行设置，所述第二隔板与所述燃烧室之间填充有用于隔热的玻璃纤维。

4.根据权利要求1所述的可驱动外置热机的生物质炉灶，其特征在于，所述炊具加热室为矩形室体，其上设有炊具安放口和烟囱。

5.根据权利要求4所述的可驱动外置热机的生物质炉灶，其特征在于，所述烟囱下方设有一截面为L形的烟气约束板，所述烟气约束板与所述炊具加热室等宽。

6.根据权利要求5所述的可驱动外置热机的生物质炉灶，其特征在于，所述烟气约束板的一面与燃烧室长度方向垂直，且该面上设有用于烟气通过至烟囱的气孔。

7.根据权利要求1所述的可驱动外置热机的生物质炉灶，其特征在于，所述进风装置包括放置于燃烧室底部的第一进风管，及放置于第一隔板和燃烧室之间空隙内的第二进风管。

8.根据权利要求7所述的可驱动外置热机的生物质炉灶，其特征在于，所述第一进风管和所述第二进风管上均设有若干进风孔。

9.根据权利要求1所述的可驱动外置热机的生物质炉灶，其特征在于，所述燃烧室底部设有用于放置燃料的网格状燃料承载网。

10.根据权利要求9所述的可驱动外置热机的生物质炉灶，其特征在于，所述燃料承载网下方还设有用于承载燃料废物的炭灰承载板。