CN105546588B - 一种高效低排放的生物质炉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效低排放的生物质炉，属于生物质炉领域。本发明的一种高效低排放的生物质炉，包括炉体，与炉体相连的排气通道和进气通道，所述进气通道包括若干主灶进气孔，所述主灶进气孔设于炉体顶部，与炉体内部连通。本发明的一种生物质炉颠覆了传统燃烧方法，撇弃了传统生物质炉概念束缚，变传统的对流循环供氧为倒吸供氧，形成富氧燃烧。在燃烧过程中主灶及炉膛内气压小于外部周围气压，形成负压状态，从而避免燃烧废气溢出，在保证室内有氧燃烧条件下，室内废气排放量几乎为零。本发明在高寒地带作为室内炊事取暖炉用尤为安全，是目前传统生物质炉无法比拟的。
Description
技术领域
本发明涉及一种生物质炉，特别是一种高效低排放的生物质炉。
背景技术
生物质炉是采用生物质材料，如木柴、薪柴、秸秆、玉米芯各种果壳以及各种生物质压块等，通过风机等形式送风，使燃料在炉膛内充分气化和燃烧，从而满足日常炊事、取暖和烧水等功能。
传统的生物质炉炉膛较小，燃料放入炉膛内，从炉膛底部送风，燃烧废气从上部烟囱排出，通过烟囱的吸力作用完成炉膛底部至上部的对流循环供氧，燃料呈从下往上燃烧。虽然传统的生物质炉从下至上的燃烧方式能够方便不断加入燃料，但是，由于炉体结构不可能完全密闭，该种燃烧循环方式无法避免燃烧产生的废气从炉腔的缝隙中溢出，若发生不完全燃烧一氧化碳等有毒有害气体将会溢出弥漫在室内，使人体感觉不适甚至一氧化碳中毒。
现有技术的改进通常采用二次气化的办法，如申请号：CN201510242505.3，发明专利名称：利用气化炉实现碳减排的方法及系统，以及申请号：CN200710078420.1，发明专利名称：家用生物质气化炉及其制作方法等，均是通过二次气化的方法来减少一氧化碳的排量，但是并没有改变传统的从下至上的燃烧方法。虽然在一定程度上减少了一氧化碳的排量，但是仍无法根本上解决燃烧废气会在室内溢出，无法保证室内安全使用最佳的效果。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种颠覆传统的燃烧方法，即燃烧过程中，通过对传统烟囱的吸力进风结构改变，主灶及炉膛内气压小于外部周围气压，形成“倒吸供氧”，形成“富氧燃烧”。本发明的一种生物质炉撇弃了传统生物质炉概念束缚，变传统的对流循环供氧为倒吸供氧，形成富氧燃烧。在燃烧过程中主灶及炉膛内气压小于外部周围气压，形成负压状态，从而避免燃烧废气溢出，在保证室内有氧燃烧条件下，室内废气排放量几乎为零。本发明在高寒地带作为室内炊事取暖炉用尤为安全，是目前传统生物质炉无法比拟的。
本发明采用的技术方案如下：
本发明的一种高效低排放的生物质炉，包括炉体，与炉体相连的排气通道和进气通道，所述进气通道包括若干主灶进气孔，所述主灶进气孔设于炉体顶部，与炉体内部连通。
本发明的一种高效低排放的生物质炉，所述排气通道包括排气通道进口和排气通道出口，所述排气通道进口设于炉体顶部，与炉体内部连通。
本发明的一种高效低排放的生物质炉，所述排气通道进口位于炉体顶部中央，所述主灶进气孔均布于排气通道进口周围。
由于采用了上述技术方案，空气从主灶进气通道进入炉体内部，燃烧的过程中，生物质燃料从上至下燃烧，从中间向两边燃烧，燃烧废气从炉体顶部中央经排气通道排出；由于排气通道出口气压小于排气通道进口气压，炉体内气压小于主灶进气通道处气压，形成倒吸供氧；排气通道出口对排气通道进口产生吸力作用，炉体内部中央形成升流层；排气通道出口处升流层内气流上升，炉体内产生负压，吸引空气从主灶进气通道进入炉体；空气从主灶进气通道进入，炉体内部升流层的周围形成降流层；升流层与降流层相配合产生虹吸现象，气流不断循环完成倒吸供氧；使得炉体内的气压小于炉腔外部气压，使得燃烧产生的有毒有气体，如一氧化碳、二氧化碳只能从排气通道排出炉腔，而不会从炉体的缝隙溢出，使得本发明的生物质炉能够在室内安全地使用，在室内的有毒有害气体排放量近乎为零，更加能够适应高寒地带的室内取暖炉。
本发明的一种高效低排放的生物质炉，所述进气通道包括若干炉体进气孔，所述炉体进气孔设于炉体底部，与炉体内部连通。
由于采用了上述技术方案，当炉膛进气通道开启时，空气从炉膛进气通道进入，炉体内生物质燃料的燃烧面以下形成升流层；当燃料消耗较多时，燃烧面位于炉体中部以下时，由于上部的进风空气流速较缓，上部的主灶进气通道无法保证氧气与燃料的充分接触，此时将位于炉体底部的炉腔进气通道打开，使得燃料能够与氧气有一定的接触，然而这种接触无法保证燃料的完全燃烧，当燃烧产生的一氧化碳随升流层上升至炉腔中部以上时，接触到通过上部的主灶进气通道送入的氧气发生二次燃烧，将一氧化碳氧化成为二氧化碳，再从排气通道排出。如此，充分利用了燃料能源，保证了物料的充分燃烧，在避免废气室内排放的同时进一步增加了燃料的利用率，更加节能环保。
本发明的一种高效低排放的生物质炉，所述主灶进气孔上设有调节装置一，所述调节装置一能够调节主灶进气孔的进气量；所述炉体进气孔设有调节装置二，所述调节装置二能够调节炉体进气孔的进气量。
由于采用了上述技术方案，在燃料消耗量不同的条件下，以及火力需求量不同的条件下， 对主灶进气通道的进气空气流量的需求是不同，通过对主灶进气通道以及炉膛进气通道的进风量进行调节，能够根据不同的燃料情况和不同的使用需求，如取暖、炊事等，有机的对生物质炉的燃料燃烧情况进行调节，使用更加人性化。
本发明的一种高效低排放的生物质炉，所述炉体进气孔的最大进风量小于主灶进气孔的最大进风量，所述排气通道的最大排气量大于进气通道的最大进风量。
由于采用了上述技术方案，有效的避免了当炉膛进气通道开启时，对炉膛进气通道的进风量调节不当，导致炉体内供氧循环方式发生变化，变为传统的下进风上出气的循环方式，进一步地保证生物质炉在室内使用使的有氧燃烧，保证生物质炉在室内作为取暖炉的使用安全。
本发明的一种高效低排放的生物质炉，所述排气通道进口上端设有主灶，所述主灶旁设有副灶，所述主灶，副灶和排气通道出口顺次通过管道连通，所述排气通道进口与主灶连通。
由于采用了上述技术方案，主灶可以对燃烧热能进行利用，使生物质炉具有炊事作用，主灶旁设有副灶，由于燃烧废气中仍带有大量的热能，副灶可以对燃烧废气的热能进行再次利用，增加热能的利用率，更加节能环保。
本发明的一种高效低排放的生物质炉，所述炉体内设有炉腔隔板，所述炉腔隔板的尺寸与炉体内部的尺寸相匹配。
由于采用了上述技术方案，炉膛隔板能够与炉体内部，炉膛内壁相贴合，并在炉体内部，炉膛内上下移动，调节炉膛的大小，从而根据需求有机的对炉腔的大小进行调节，从而保证燃料的充分利用，当炉膛调节至最大时，一次加满燃料，可供暖时间达10小时。
本发明的一种高效低排放的生物质炉，所述炉体包括置于外壳内部的炉膛，所述炉膛与外壳采用空气间隙隔离，使得保温和散热相得益彰。空气层既保温又缓冲散热，从而保证了炊事，又保证取暖的安全性；所述排气通道进口和主灶进气孔与炉膛连通，所述炉膛进气孔穿过外壳壁连通炉膛与外部空气。
由于采用了上述技术方案，炉膛的外壁与外壳的内部均不接触，炉体采用双层结构，炉膛和外壳之间形成自然的隔热缓冲，能够增加炉体的保温性能，使得生物质炉不论是作为炊事作用还是取暖作用使，热能都能得到有效的利用。
本发明的一种高效低排放的生物质炉，所述炉体外壁上设有若干散热百叶窗。
由于采用了上述技术方案，外壳外壁上设有散热片能够在生物质炉作为取暖用途时，快速的将热能扩散至室内，提高使用时的工作效率。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、摒弃了传统生物质炉概念的束缚，加大了炉膛容积结构，将多次添加燃料改变为一次性添加燃料，同时，燃料添加量可以根据使用情况来自主调节，并根据燃料添加情况自主调节炉膛大小。
2、持续炊事和取暖燃烧时间长，结构简单，设计巧妙，不仅对燃烧产生的热能进行利用，还对燃烧废气的热能进行再次利用，增加热能的利用率，更加节能环保，实现了从炊事到烤火功能的相得益彰。
3、改变了生物质炉的进风结构，颠覆了传统的燃烧方法，从传统的由下至上的顺然方式，改变成为由上至下的倒燃方式，使得燃烧产生的有毒有气体，如一氧化碳、二氧化碳等不会从炉腔的缝隙溢出，使得生物质炉能够作为室内的取暖炉使用，保证了生物质炉在室内的使用安全，保证室内有氧燃烧，在室内的有毒有害气体排放量近乎为零，更加能够适应高寒地带的室内取暖炉。
附图说明
图1是一种高效低排放的生物质炉的结构示意图。
图中标记：1为炉体，2为排气通道，21为排气通道进口，22为排气通道出口，3为主灶，4为主灶进气孔，5为副灶，6为炉腔进气孔，7为外壳，71为散热百叶窗，8为炉腔，9为炉腔隔板。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。
如图1所示，一种高效低排放的生物质炉，包括炉体1，与炉体1相连的排气通道2和进气通道，进气通道包括若干主灶进气孔4，主灶进气孔4设于炉体1顶部，与炉体1内部连通。排气通道2包括排气通道进口21和排气通道出口22，排气通道进口21设于炉体1顶部，与炉体1内部连通。排气通道进口21位于炉体1顶部中央，主灶进气孔4均布于排气通道进口21周围。进气通道包括若干炉体进气孔6，所述炉体进气孔6设于炉体1底部，与炉体1内部连通。主灶进气孔4上设有调节装置一，调节装置一能够调节主灶进气孔4的进气量；炉体进气孔6设有调节装置二，调节装置二能够调节炉体进气孔6的进气量。炉体进气孔6的最大进风量小于主灶进气孔4的最大进风量，排气通道2的最大排气量大于进气通道的最大进风量。其中，排气通道2的数值高度为2m，排气通道出口内径的大小为0.8m，主灶进气通道4的内径大小为0.2m，主灶进气通道4的总个数为6个，炉膛进气通道6的内径大小为0.1m，炉膛进气通道6的个数为4个，以上数值均是经过反复试验，精确计算后得出的最佳值，能够充分满足倒吸供氧需求的同时最为节约成本。排气通道进口21上端设有主灶3，主灶3旁设有副灶5，主灶3，副灶5和排气通道出口顺次通过管道连通，排气通道进口21与主灶3连通，燃烧废气从排气通道进口21进入后，会依次经过主灶3、副灶5最终达到排气通道出口22。炉体1内设有炉腔隔板9，炉腔隔板9的尺寸与炉体1内部的尺寸相匹配。炉膛隔板能够与炉体内部（炉膛内壁）相贴合，并在炉体内部（炉膛内）上下移动，调节炉膛的大小，从而根据需求有机的对炉腔的大小进行调节，从而保证燃料的充分利用。炉体1包括置于外壳7内部的炉膛8，炉膛8与外壳7相隔离，炉膛8的外壁与外壳7的内部均不接触，炉体1采用双层结构，能够增加炉体的保温性能；排气通道进口21和主灶进气孔4与炉膛8连通，所述炉膛进气孔6穿过外壳7壁连通炉膛8与外部空气。外壳7外壁上设有若干散热百叶窗71，散热百叶窗71能够快速将热能散发至室内，当生物质炉作为室内取暖用途使，增加生物质炉的实用性。
该生物质炉在燃烧过程中采用一种富氧燃烧方法，包括：（1）空气从主灶进气通道进入炉膛，主灶进气通道设于炉膛顶部，均布于排气通道进口周围，生物质燃料从上至下燃烧，燃烧废气从炉膛顶部中央经排气通道排出；（2）燃烧过程中，排气通道出口气压小于排气通道进口气压，炉膛内气压小于主灶进气通道处气压，形成倒吸供氧。空气从主灶进气通道进入炉膛，主灶进气通道设于炉膛顶部，呈均匀分布，炉体下部四周也均匀分布有炉膛进风调节孔起助燃作用。生物质燃料从上至下燃烧，燃烧废气几乎完全从主灶烟道经排气通道烟囱排出室外；燃烧过程中，通过对传统烟囱的吸力进风结构改变，主灶及炉膛内气压小于外部周围气压，形成“倒吸供氧”，形成“富氧燃烧”。
倒吸供氧包括：（1）排气通道出口对排气通道进口产生吸力作用，炉膛内部中央形成升流层；（2）排气通道出口处升流层内气流上升，炉膛内产生负压，吸引空气从主灶进气通道进入炉膛；（3）空气从主灶进气通道进入，炉膛内部升流层的周围形成降流层；（4）升流层与降流层相配合产生虹吸现象，气流不断循环完成倒吸供氧。
当炉膛进气通道开启时，空气从炉膛进气通道进入，炉膛内生物质燃料的燃烧面以下形成升流层。
使用该生物质炉包括以下步骤：
步骤一：通过调节炉膛隔板在炉膛内的高低位置，调节炉膛至合适大小，放入生物质燃料，将生物质燃料引燃；
步骤二：关闭炉膛进气通道，封闭排气通道进口的上部，即主灶上端不通气，保证燃烧废气经排气通道出口排出，保持主灶进气通道开启；
步骤三：当生物质燃料的燃烧端面至炉膛中部时，开启炉膛进气通道，直至生物燃料完全燃烧。
若需要对进风量进行调节，包括以下步骤：
步骤一：调节炉膛至合适大小，放入生物质燃料，将燃料引燃；
步骤二：关闭炉膛进气通道，封闭排气通道进口的上部，保证燃烧废气经排气通道出口排出，保持主灶进气通道开启，调节主灶进气通道的进风量大小控制燃烧火力；
步骤三：当生物质燃料的燃烧面至炉膛中部时，开启炉膛进气通道，调节炉膛进气通道的进风量，随着燃料消耗，逐步增加炉膛进气通道的进风量，直至生物燃料完全燃烧。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种高效低排放的生物质炉，其特征在于：包括炉体（1），与炉体（1）相连的排气通道（2）和进气通道，所述进气通道包括若干主灶进气孔（4），所述主灶进气孔（4）设于炉体（1）顶部，与炉体（1）内部连通，所述排气通道（2）包括排气通道进口（21）和排气通道出口（22），所述排气通道进口（21）设于炉体（1）顶部，与炉体（1）内部连通，所述排气通道进口（21）位于炉体（1）顶部中央，所述主灶进气孔（4）均布于排气通道进口（21）周围，所述进气通道包括若干炉体进气孔（6），所述炉体进气孔（6）设于炉体（1）底部，与炉体（1）内部连通，所述炉体进气孔（6）的最大进风量小于主灶进气孔（4）的最大进风量，所述排气通道（2）的最大排气量大于进气通道的最大进风量。
2.如权利要求1所述的一种高效低排放的生物质炉，其特征在于：所述主灶进气孔（4）上设有调节装置一，所述调节装置一能够调节主灶进气孔（4）的进气量；所述炉体进气孔（6）设有调节装置二，所述调节装置二能够调节炉体进气孔（6）的进气量。
3.如权利要求1或2的一种高效低排放的生物质炉，其特征在于：所述排气通道进口（21）上端设有主灶（3），所述主灶（3）旁设有副灶（5），所述主灶（3），副灶（5）和排气通道出口顺次通过管道连通，所述排气通道进口（21）与主灶（3）连通。
4.如权利要求3所述的一种高效低排放的生物质炉，其特征在于：所述炉体（1）内设有炉腔隔板（9），所述炉腔隔板（9）的尺寸与炉体（1）内部的尺寸相匹配。
5.如权利要求4所述的一种高效低排放的生物质炉，其特征在于：所述炉体（1）包括置于外壳（7）内部的炉膛（8），所述炉膛（8）与外壳（7）相隔离；所述排气通道进口（21）和主灶进气孔（4）与炉膛（8）连通，所述炉体进气孔（6）穿过外壳（7）壁连通炉膛（8）与外部空气。
6.如权利要求5所述的一种高效低排放的生物质炉，其特征在于：所述外壳（7）外壁上开有若干散热百叶窗（71）。
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