CN106196175B - 适合民用的生物质自动采暖系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适合民用的生物质自动采暖系统，包括箱体，箱体内中部设置有分腔燃烧室，分腔燃烧室的一侧设置有与其上部相连通的烟室、另一侧设置有与其相连通的进料机构及点火装置，进料机构位于点火装置的上方；箱体内位于分腔燃烧室四周及烟室四周均设置有中空的水套，水套内充满水。本发明通过在炉体内设置环绕燃烧室及烟室的水套，可以极大地增加受热面积，因此在供暖过程中能够最大程度地利用热能、节省燃料；并且设置加热管以及蛇形辅热管，能够使烟室中高温烟气的热能得到充分利用，进一步增大受热面积、提高热能的利用率；通过将燃烧室分段设计以及对燃烧室合理配风，生物质燃料得以充分燃烧且不易结焦。
Description
技术领域
本发明属于生物质燃烧设备技术领域，具体涉及一种适合民用的生物质自动采暖系统。
背景技术
目前，能源危机日益突出，环境污染十分严峻，生物质能源技术的研究与开发利用受到世界各国政府与科学家的关注，在欧美一些发达国家，生物质能源已经普遍利用，生物质能源的应用规模也在逐年扩大。例如，美国的生物质能源使用量占全国一次性能源消耗量的4％，瑞典占到16％，奥地利占到10％。从20世纪80年代开始，我国政府一直将生物能源利用技术的研究与应用列为重点科技攻关项目，开展生物质能源利用新技术的研究与开发，大力推进生物质能源产业的发展。
生物质燃料作为新型燃料被广泛应用于发电、取暖、工业干燥等领域，生物质颗粒燃烧设备，由于其清洁卫生、投料方便、劳动强度低、燃烧温度可控等特点而被广泛应用。近年来，生物质燃料也开始走进百姓家庭，为人民的日常生活服务。然而，目前的生物质颗粒燃烧设备由于燃烧室结构问题，燃料利用不充分、热效率较低且容易结渣结焦。因此，研究改进生物质颗粒原料燃烧技术，研制新型生物质燃烧设备对于节能及降低生产成本，提高生物质燃料的热效率具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种适合民用的生物质自动采暖系统，解决现有技术中的民用生物质炉热效率偏低的问题。
本发明所采用的技术方案是：适合民用的生物质自动采暖系统，包括箱体，箱体内中部设置有分腔燃烧室，分腔燃烧室的一侧设置有与其上部相连通的烟室，分腔燃烧室的另一侧设置有与其相连通的进料机构及点火装置，进料机构位于点火装置的上方；箱体内位于分腔燃烧室四周及烟室四周均设置有中空的水套，水套内充满水。
本发明的特点还在于：
分腔燃烧室从下到上分为第一燃烧室、第二燃烧室以及第三燃烧室，第二燃烧室为正圆台状，第三燃烧室的下部为与第二燃烧室对接的上大下小的倒圆台状、上部为圆柱体状。
第一燃烧室的四周竖向环绕设置多根风管，每根风管的上部均从上到下设置多个与第一燃烧室相连通的切线风孔，同一水平面内的所有切线风孔的延长线均与同一个圆相切；风管的截面为半圆形；第一燃烧室的下部外侧设置有截面为U型的U型风道，U型风道与风管的下端连通；第一燃烧室内的下部设置有燃烧盘，燃烧盘的底部通过滑道与滑块活动设置有炉篦；第三燃烧室的顶端设置有封火圈，封火圈侧面开有出火口。
烟室包括下行烟室和上行烟室，下行烟室通过烟囱通道与第三燃烧室相连通，下行烟室与上行烟室的上部相分离、下端相连通，下行烟室的截面积小于上行烟室的截面积；贯通下行烟室下部相对的两个侧壁设置有若干个加热管，贯通上行烟室上部相对的两个侧壁也设置有若干个加热管，上行烟室下部设置有蛇形辅热管，加热管的轴线与分腔燃烧室的长向中心面相平行；加热管是与水套相连通的独立装置。
进料机构的上部进料口与料斗相连，进料机构的下部出料口与第一燃烧室相连通，进料机构内设置有传动链轮以及与传动链轮连接的螺旋进料器，传动链轮由驱动电机驱动；进料机构位于螺旋进料器下方的侧壁处设置有防回火风门。
箱体的顶部设置有电控盒、料斗盖、封火盖、烟囱接口及大气连通管，料斗盖与料斗的上端连接，封火盖与封火圈连接，烟囱接口与上行烟室相连通；箱体与加热管的轴线相平行且靠近烟室的侧壁设置有检修门、辅助加热出口及辅助加热进口，辅助加热出口与蛇形辅热管的上端连通，辅助加热进口与蛇形辅热管的下端连通，检修门设置在辅助加热出口的上方并与上行烟室相连通；箱体与加热管的轴线相垂直的一个侧壁设置有炉膛清渣门，炉膛清渣门与第一燃烧室相连通；箱体与加热管的轴线相平行且远离烟室的侧壁设置有设备检修门；箱体与加热管的轴线相垂直的另一个侧壁上方设置有热水出口、下方设置有回水口和清污口，回水口位于热水出口的斜下方，热水出口与及回水口均与水套相连通，清污口与水套的下端相连通。
点火装置与第一燃烧室相连通，点火装置的水平位置位于炉篦的上方；点火装置内通过螺栓设置有点火发生器，点火装置上设置有点火风门。
箱体设置在底箱上，底箱内位于烟室的下方设置有与烟室连通的尘降箱，底箱内位于第一燃烧室的下方设置有与第一燃烧室连通的储灰室。
箱体右侧设置有配风箱，配风箱与风机连接，配风箱中设置有四根管道，其中第一根管道与储灰室相连通，第二根管道与U型风道相连通，第一根管道内设置有一次风门，第二根管道内设置有二次风门；其中第三根管道与防回火风门相连通，第四根管道与点火风门相连通，第三根管道与第四根管道内也分别设置有风门，四根管道上均分别设置有控制球阀。
底箱与加热管的轴线相垂直的一个侧壁设置有烟箱清灰门及炉膛清灰门，烟箱清灰门与尘降箱连通，炉膛清灰门与第一燃烧室相连通。
本发明的有益效果是：本发明的适合民用的生物质自动采暖系统，通过在炉体内设置环绕燃烧室及烟室的水套，可以极大地增加受热面积，因此在供暖过程中能够最大程度地利用热能、节省燃料；并且设置加热管以及给太阳能热水系统辅助加热的蛇形辅热管，能够使得烟室中高温烟气的热能得到充分利用，进一步增大受热面积、提高热能的利用率；通过将燃烧室分段设计以及对燃烧室合理配风，生物质燃料得以充分燃烧且不易结渣。
附图说明
图1为本发明适合民用的生物质自动采暖系统的主视剖视图；
图2为本发明适合民用的生物质自动采暖系统的立体结构示意图；
图3为本发明适合民用的生物质自动采暖系统的后视图；
图4为本发明适合民用的生物质自动采暖系统的侧视图；
图5为本发明适合民用的生物质自动采暖系统的后视剖视图。
图中，1.电控盒，2.料斗盖，3.封火盖，4.烟囱接口，5.大气连通管，6.检修门，7.辅助加热出口，8.辅助加热进口，9.底箱，10.烟箱清灰门，11.炉膛清灰门，12.炉膛清渣门，13.箱体，14.热水出口，15.回水口，16.清污口，17.料斗，18.进料机构，18-1.传动链轮，18-2.螺旋进料器，19.防回火风门，20.储灰室，21.点火装置，21-1.点火发生器，21-2.点火风门，22.U型风道，23.尘降箱，24.炉篦，25.分腔燃烧室，25-1.第一燃烧室，25-2.第二燃烧室，25-3.第三燃烧室，25-4.出火口，25-5.风管，25-6.燃烧盘，26.封火圈，27.烟囱通道，28.烟室，28-1.下行烟室，28-2.上行烟室，29.加热管，30.水套，31.风机，32.蛇形辅热管，33.设备检修门，34.驱动电机，35.配风箱，35-1.一次风门，35-2.二次风门。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
本发明的适合民用的生物质自动采暖系统，如图1所示，包括箱体13，箱体13内中部设置有分腔燃烧室25，分腔燃烧室25的一侧设置有与其上部相连通的烟室28，分腔燃烧室25的另一侧设置有与其相连通的进料机构18及点火装置21，进料机构18位于点火装置21的上方；箱体13内位于分腔燃烧室25四周及烟室28四周均设置有中空的水套30，水套30内充满水。
分腔燃烧室25从下到上分为第一燃烧室25-1、第二燃烧室25-2以及第三燃烧室25-3，第二燃烧室25-2为正圆台状，第三燃烧室25-3的下部为与第二燃烧室25-2对接的上大下小的倒圆台状、上部为圆柱体状。
第一燃烧室25-1的四周竖向环绕设置多根风管25-5，每根风管25-5的上部均从上到下设置多个与第一燃烧室25-1相连通的切线风孔，同一水平面内的所有切线风孔的延长线均与同一个圆相切；风管25-5的截面为半圆形；第一燃烧室25-1的下部外侧设置有截面为U型的U型风道22，U型风道22与风管25-5的下端连通；第一燃烧室25-1内的下部设置有燃烧盘25-6，燃烧盘25-6的底部通过滑道与滑块活动设置有炉篦24；第三燃烧室25-3的顶端设置有封火圈26，封火圈26侧面开有出火口25-4。
点火装置21与第一燃烧室25-1相连通，点火装置21的水平位置位于炉篦24的上方；点火装置21内通过螺栓设置有点火发生器21-1，点火装置21上设置有点火风门21-2。
箱体13设置在底箱9上，底箱9内位于烟室28的下方设置有与烟室28连通的尘降箱23，底箱9内位于第一燃烧室25-1的下方设置有与第一燃烧室25-1连通的储灰室20。
烟室28包括下行烟室28-1和上行烟室28-2，下行烟室28-1通过烟气通道27与第三燃烧室25-3相连通，下行烟室28-1与上行烟室28-2的上部相分离、下端相连通，下行烟室28-1的截面积小于上行烟室28-2的截面积；贯通下行烟室28-1下部相对的两个侧壁设置有若干个加热管29，贯通上行烟室28-2上部相对的两个侧壁也设置有若干个加热管29，上行烟室28-2下部设置有蛇形辅热管32，加热管29的轴线与分腔燃烧室25的长向中心面相平行；加热管29是与水套30相连通的独立装置。
进料机构18的上部进料口与料斗17相连，进料机构18的下部出料口与第一燃烧室25-1相连通，进料机构18内设置有传动链轮18-1以及与传动链轮18-1连接的螺旋进料器18-2，如图5所示，传动链轮18-1由驱动电机34驱动；进料机构18位于螺旋进料器18-2下方的侧壁处设置有防回火风门19。
如图2所示，箱体13的顶部设置有电控盒1、料斗盖2、封火盖3、烟囱接口4及大气连通管5，料斗盖2与料斗17的上端连接，封火盖3与封火圈26连接，烟囱接口4与上行烟室28-2相连通；箱体13与加热管29的轴线相平行且靠近烟室28的侧壁设置有检修门6、辅助加热出口7及辅助加热进口8，辅助加热出口7与蛇形辅热管32的上端连通，辅助加热进口8与蛇形辅热管32的下端连通，检修门6设置在辅助加热出口7的上方并与上行烟室28-2相连通；箱体13与加热管29的轴线相垂直的一个侧壁设置有炉膛清渣门12，炉膛清渣门12与第一燃烧室25-1相连通；箱体13与加热管29的轴线相平行且远离烟室28的侧壁设置有设备检修门33；如图3所示，箱体13与加热管29的轴线相垂直的另一个侧壁上方设置有热水出口14、下方设置有回水口15和清污口16，回水口15位于热水出口14的斜下方，热水出口14与及回水口15均与水套30相连通，清污口16与水套30的下端相连通。
如图4所示，箱体13内设置有配风箱35，配风箱35与风机31连接，配风箱35中设置有四根管道，其中第一根管道与储灰室20相连通，第二根管道与U型风道22相连通，第一根管道内设置有一次风门35-1，第二根管道内设置有二次风门35-2；其中第三根管道与防回火风门19相连通，第四根管道与点火风门21-2相连通，第三根管道与第四根管道内也分别设置有风门，四根管道上均分别设置有控制球阀。
底箱9与加热管29的轴线相垂直的一个侧壁设置有烟箱清灰门10及炉膛清灰门11，烟箱清灰门10与尘降箱23连通，炉膛清灰门11与第一燃烧室25-1相连通。
本发明的结构特点及工作原理如下：
生物质燃料进入分腔燃烧室25内，分腔燃烧室25采用分段燃烧的原理设计，燃烧盘25-6至进料机构18的出料口部分为低温燃烧段，进料机构18的出料口至第二燃烧室25-2上端为较高温燃烧段，第二燃烧室25-2上端至第三燃烧室25-3上端为高温燃烧段。风机31送风至配风箱35，由配风箱35分别进行配风。一次风路在储灰室20下部、进风由炉篦24进入，一次辅助风由配风箱35通过点火风门21-2提供，两路风均设置风门进行控制。二次风路由U型风道22进入风管25-5中，再由风管25-5上的切线风孔进入第一燃烧室25-1中，二次辅助风由配风箱35通过防回火风门19提供，两路风也均设置风门进行控制。生物质燃料通过分腔燃烧室以及在一次风、二次风的作用下得到充分燃烧不易结渣，且由于系统热效率很高，因此非常省料。炉篦24通过滑道和滑块活动设置，方便抽出进行清理。
燃烧产生的烟气通过烟气通道27进入到下行烟室28-1中，再由下行烟室28-1进入上行烟室28-2中，最后由烟囱接口4排出。可燃气体在下行烟室28-1的上部才完全燃烧，得以充分利用；由于燃料利用非常充分，因此烟囱出口的烟气温度低于90℃。下行烟室28-1的截面积小于上行烟室28-2的截面积，能够提高烟气的流速。并且在烟气由下行烟室28-1进入上行烟室28-2的过程中得到空间释放，具有一定的尘降作用(灰尘进入尘降箱23中)，能够达到除尘效果。
在分腔燃烧室25四周及烟室28四周均设置有中空的水套30，水套30内充满水，因此，分腔燃烧室25和烟室28相当于处在水中央，这样的设计可以极大地增加受热面积，因此在供暖过程中能够最大程度地利用热能、节省燃料。并且加热管29以及给太阳能热水系统辅助加热的蛇形辅热管32的设置能够使得烟室28中高温烟气的热能得到充分利用，进一步增大受热面积、提高热能的利用率。
点火装置21中的点火发生器21-1采用氮化硅电热元件，点火原理采用点火发生器发热配以风力送风，以热风点燃生物质颗粒原料。点火发生器21-1通过螺栓活动设置，能够调整其前后位置以适应不同的生物质颗粒原料。
本发明的系统整体为常压，使用水泵进行循环，仅用系统静压力循环，都在安全范围内。系统设置有大气连通管，可防止极端高温下水汽化后产生危险。进料机构设置有防回火风门，此气门常开，既能防回火，又具有补风作用，同时兼具降温功能。点火装置中的气门(点火风门21-2)也为常开，在点火发生器关闭后，也兼具补风和降温的作用。
本发明的系统在侧面设置一个设备检修门33，便于安装及维修内部装置；分腔燃烧室25下部设置的炉膛清渣门12方便在燃料质量不佳结渣的情况下进行清渣。箱体13下方为一完整底箱9，底箱9的中部为储灰室，左侧为尘降室，均开有清灰门能够方便清除下落的粉尘。检修门6的设置方便观察烟室状态和清理加热管29上的积尘。清污口16的设置方便对系统使用后产生的水垢进行清理。
本系统涉及50-200m2的采暖面积范围，外形尺寸符合一般家庭厨房的面积，具有炊事功能，且冬季可给太阳能热水系统辅助供热。本系统设置的电控盒1可根据供暖所需热量控制进料时间和间隔时间，有效控制火力，在控制上设定升温段和保温段，可自动运行。还可根据不同的需求设定不同的火力。
Claims (7)
1.适合民用的生物质自动采暖系统，其特征在于，包括箱体(13)，箱体(13)内中部设置有分腔燃烧室(25)，分腔燃烧室(25)的一侧设置有与其上部相连通的烟室(28)，分腔燃烧室(25)的另一侧设置有与其相连通的进料机构(18)及点火装置(21)，进料机构(18)位于点火装置(21)的上方；箱体(13)内位于分腔燃烧室(25)四周及烟室(28)四周均设置有中空的水套(30)，水套(30)内充满水；
所述分腔燃烧室(25)从下到上分为第一燃烧室(25-1)、第二燃烧室(25-2)以及第三燃烧室(25-3)，第二燃烧室(25-2)为正圆台状，第三燃烧室(25-3)的下部为与第二燃烧室(25-2)对接的上大下小的倒圆台状、上部为圆柱体状；
所述第一燃烧室(25-1)的四周竖向环绕设置多根风管(25-5)，每根风管(25-5)的上部均从上到下设置多个与第一燃烧室(25-1)相连通的切线风孔，同一水平面内的所有切线风孔的延长线均与同一个圆相切；所述风管(25-5)的截面为半圆形；所述第一燃烧室(25-1)的下部外侧设置有截面为U型的U型风道(22)，U型风道(22)与所述风管(25-5)的下端连通；所述第一燃烧室(25-1)内的下部设置有燃烧盘(25-6)，燃烧盘(25-6)的底部通过滑道与滑块活动设置有炉篦(24)；所述第三燃烧室(25-3)的顶端设置有封火圈(26)，封火圈(26)侧面开有出火口(25-4)；
所述烟室(28)包括下行烟室(28-1)和上行烟室(28-2)，下行烟室(28-1)通过烟气通道(27)与所述第三燃烧室(25-3)相连通，下行烟室(28-1)与上行烟室(28-2)的上部相分离、下端相连通，下行烟室(28-1)的截面积小于上行烟室(28-2)的截面积；贯通下行烟室(28-1)下部相对的两个侧壁设置有若干个加热管(29)，贯通上行烟室(28-2)上部相对的两个侧壁也设置有若干个加热管(29)，上行烟室(28-2)下部设置有蛇形辅热管(32)，所述加热管(29)的轴线与所述分腔燃烧室(25)的长向中心面相平行；加热管(29)是与所述水套(30)相连通的独立装置。
2.根据权利要求1所述的适合民用的生物质自动采暖系统，其特征在于，所述进料机构(18)的上部进料口与料斗(17)相连，进料机构(18)的下部出料口与所述第一燃烧室(25-1)相连通，进料机构(18)内设置有传动链轮(18-1)以及与传动链轮(18-1)连接的螺旋进料器(18-2)，传动链轮(18-1)由驱动电机(34)驱动；进料机构(18)位于螺旋进料器(18-2)下方的侧壁处设置有防回火风门(19)。
3.根据权利要求2所述的适合民用的生物质自动采暖系统，其特征在于，所述箱体(13)的顶部设置有电控盒(1)、料斗盖(2)、封火盖(3)、烟囱接口(4)及大气连通管(5)，料斗盖(2)与所述料斗(17)的上端连接，封火盖(3)与所述封火圈(26)连接，烟囱接口(4)与所述上行烟室(28-2)相连通；所述箱体(13)与所述加热管(29)的轴线相平行且靠近所述烟室(28)的侧壁设置有检修门(6)、辅助加热出口(7)及辅助加热进口(8)，辅助加热出口(7)与所述蛇形辅热管(32)的上端连通，辅助加热进口(8)与所述蛇形辅热管(32)的下端连通，检修门(6)设置在辅助加热出口(7)的上方并与所述上行烟室(28-2)相连通；所述箱体(13)与所述加热管(29)的轴线相垂直的一个侧壁设置有炉膛清渣门(12)，炉膛清渣门(12)与所述第一燃烧室(25-1)相连通；所述箱体(13)与所述加热管(29)的轴线相平行且远离所述烟室(28)的侧壁设置有设备检修门(33)；所述箱体(13)与所述加热管(29)的轴线相垂直的另一个侧壁上方设置有热水出口(14)、下方设置有回水口(15)和清污口(16)，回水口(15)位于热水出口(14)的斜下方，热水出口(14)与及回水口(15)均与所述水套(30)相连通，清污口(16)与所述水套(30)的下端相连通。
4.根据权利要求2所述的适合民用的生物质自动采暖系统，其特征在于，所述点火装置(21)与所述第一燃烧室(25-1)相连通，点火装置(21)的水平位置位于所述炉篦(24)的上方；点火装置(21)内通过螺栓设置有点火发生器(21-1)，点火装置(21)上设置有点火风门(21-2)。
5.根据权利要求4所述的适合民用的生物质自动采暖系统，其特征在于，所述箱体(13)设置在底箱(9)上，底箱(9)内位于所述烟室(28)的下方设置有与烟室(28)连通的尘降箱(23)，底箱(9)内位于所述第一燃烧室(25-1)的下方设置有与第一燃烧室(25-1)连通的储灰室(20)。
6.根据权利要求5所述的适合民用的生物质自动采暖系统，其特征在于，所述箱体(13)内设置有配风箱(35)，配风箱(35)与风机(31)连接，配风箱(35)中设置有四根管道，其中第一根管道与所述储灰室(20)相连通，第二根管道与所述U型风道(22)相连通，第一根管道内设置有一次风门(35-1)，第二根管道内设置有二次风门(35-2)；其中第三根管道与所述防回火风门(19)相连通，第四根管道与所述点火风门(21-2)相连通，第三根管道与第四根管道内也分别设置有风门，四根管道上均分别设置有控制球阀。
7.根据权利要求5所述的适合民用的生物质自动采暖系统，其特征在于，所述底箱(9)与所述加热管(29)的轴线相垂直的一个侧壁设置有烟箱清灰门(10)及炉膛清灰门(11)，烟箱清灰门(10)与所述尘降箱(23)连通，炉膛清灰门(11)与所述第一燃烧室(25-1)相连通。
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