CN106766148A - 一种生物质热水炉 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种生物质热水炉,包括炉体、保温材料、水冷管、底部风道、炉排、生物质燃料层、燃烧风口、上部燃烧室、燃烧室出口、底灰槽,燃烧室出口处设有气体检测装置;从底部风道通入生物质燃料层的风量为完全燃烧所需风量的30~50%,其余的风从燃烧风口送人上部燃烧室;使生物质燃料层实现生物质燃料的热解气化,析出大量可燃气体在上部燃烧室内与燃烧风口送人的风混合,并燃烧完全,热烟气从燃烧室出口排出热水炉,并且气体检测装置可以检测排出气体的NO2含量。

Description

一种生物质热水炉
技术领域
本申请涉及生物质燃料热水炉领域,尤其涉及一种生物质热水炉。
背景技术
生物质燃料是一种可直接燃烧的新型清洁能源,其具有清洁、可再生、含硫量低、分布广的特点;在广大农村地区,秸秆、稻壳等生物质资源储量丰富、覆盖广,能够实现就地的清洁利用。
然而,生物质燃料直接燃烧存在大量排出NOX等气体的缺陷,其中,NO2对人体的危害较大,主要影响呼吸系统,吸入气体初期仅有轻微的眼及上呼吸道刺激症状,如咽喉不适、干咳等;NO2是酸雨、酸雾的主要污染物,酸雨会破坏植被,造成土壤酸化,物种退化,还会使水体造成污染,鱼类死亡,NO2参与臭氧层的破坏,使较多的紫外线辐射到地面,增加了皮肤癌的发病率,影响人们的免疫系统。
发明内容
本发明旨在提供一种生物质热水炉,以解决上述提出问题。
本发明的实施例中提供了一种生物质热水炉,其包括炉体、保温材料、水冷管、底部风道、炉排、生物质燃料层、燃烧风口、上部燃烧室、燃烧室出口、底灰槽,所述炉体底部设有底灰槽和底部风道,底灰槽和底部风道上面设有炉排,炉排上面放置生物质燃料层,生物质燃料层上面的上部燃烧室中设有燃烧风口,所述燃烧风口布置在生物质燃料层上部200~400mm处,距燃烧室出口的距离>500mm,以保证完全燃烧;上部燃烧室上面连接燃烧室出口;燃烧室出口处设有气体检测装置;从底部风道通入生物质燃料层的风量为完全燃烧所需风量的30~50%,其余的风从燃烧风口送人上部燃烧室;使生物质燃料层实现生物质燃料的热解气化,析出大量可燃气体在上部燃烧室内与燃烧风口送人的风混合,并燃烧完全,热烟气从燃烧室出口排出热水炉,并且气体检测装置可以检测排出气体的NO2含量。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果:
本发明的生物质热水炉可以实现生物质燃料的充分燃烧,实现低NO2排放,且能够对排出口气体检测,可靠性高,从而解决上述问题。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明,但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制,对于本领域的普通技术人员,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明生物质热水炉的结构示意图。
图2为本发明所述NO2气体传感器的结构示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明,其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反,它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
本申请的实施例涉及一种生物质热水炉,如图1,包括炉体、保温材料1、水冷管2、底部风道3、炉排4、生物质燃料层5、燃烧风口6、上部燃烧室7、燃烧室出口8、底灰槽9,所述炉体底部设有底灰槽9和底部风道3,底灰槽9和底部风道3上面设有炉排4,炉排4上面放置生物质燃料层5,生物质燃料层5上面的上部燃烧室7中设有燃烧风口6,所述燃烧风口6布置在生物质燃料层5上部200~400mm处,距燃烧室出口8的距离>500mm,以保证完全燃烧;上部燃烧室7上面连接燃烧室出口8;燃烧室出口8处设有气体检测装置;从底部风道通入生物质燃料层的风量为完全燃烧所需风量的30~50%,其余的风从燃烧风口送人上部燃烧室;使生物质燃料层实现生物质燃料的热解气化,析出大量可燃气体在上部燃烧室内与燃烧风口送人的风混合,并燃烧完全,热烟气从燃烧室出口排出热水炉,并且气体检测装置可以检测排出气体的NO2含量。
优选地,所述燃烧风口6为两层布置,以更好的实现燃尽和NOx低排放。
本发明的气体检测装置包括NO2气体传感器和与之电连接的报警装置;该NO2气体传感器可以检测排出气体中的NO2含量。
本发明的生物质热水炉可以实现生物质燃料的充分燃烧,实现低NO2排放,且能够对排出口气体检测,可靠性高。
在一优选地实施例中,图2示出了本申请所述NO2气体传感器的结构示意图,由图2,该NO2气体传感器以管式Al2O3陶瓷管10为衬底,表面设有固体电解质层60,在Al2O3陶瓷管10的两端、固体电解质层60之上设有Au膜30,在该Au膜30之上,Al2O3陶瓷管10的一端为Pt电极40,另一端为Pt电极40和敏感电极50,Al2O3陶瓷管10中间有加热线圈20穿过作为加热器;所述固体电解质层60为采用高温固相法制备的NASICON固体电解质,其高温烧结温度为1100℃,NASICON固体电解质的平均颗粒粒径为40nm。
在另一优选地实施例中,所述敏感电极50为掺杂的WO3纳米材料,所述掺杂的WO3纳米材料中所掺杂物质为SiO2、Li2CO3,且满足如下公式:
Z=2X+Y
其中,X为SiO2的质量分数,Z为Li2CO3的质量分数,Y为常数,20,且,X的值5~7。
本申请的固体电解质层为NASICON固体电解质,其具有疏松的粉末结构,易于压制成型,制作过程简单实用;掺杂的WO3纳米材料中掺杂有SiO2,其可以抑制WO3纳米晶粒的长大,减小颗粒度,由于WO3纳米材料的颗粒度对其气敏性能的影响较大,当WO3纳米材料在特定的较小的颗粒度时,增大了该WO3纳米材料与气体的接触面积,提高了气敏的灵敏度;所述掺杂的WO3纳米材料中掺杂有Li2CO3,该Li2CO3表现良好的吸湿性,在潮湿环境下,环境中水汽被本申请的NO2气体传感器中的敏感电极所吸附,进而影响检测数据的准确性,当敏感电极中掺杂有Li2CO3,其大大减小了环境中水汽对敏感电极的吸附影响。
所述NO2气体传感器中NASICON固体电解质的制备如下:
选取Na3PO4·12H2O,ZrSiO4,SiO2按照化学计量比混合,充分研磨10h,得到混合物,然后将研磨好的混合物置于陶瓷方船中,放入高温电阻炉内,按照5℃/min的速率升温到800℃,保温2h,然后快速(14℃/min)升温到1050℃,保温20h,再匀速降温(8℃/min)到500℃,最后自然降温到室温;将以上经过高温烧结的混合物从炉中取出,研磨成超细粉体,即得NASICON固体电解质。
所述NO2气体传感器中掺杂的WO3纳米材料制备如下:
称取一定量的钨酸铵,放入到马弗炉中,在500℃下烧结2h,此时钨酸铵分解,得到粉末,待其冷却后,将粉末放入玛瑙研磨皿中,然后按照一定比例加入SiO2和Li2CO3粉末,研磨2h,得到掺杂的WO3纳米材料。
所述NO2气体传感器制备过程如下:
选取Al2O3陶瓷管,清洗后晾干,陶瓷管规格为管长10mm,管壁厚0.5mm,外径为1.5mm;将步骤一中得到的NASICON固体电解质加入去离子水,研磨成浆糊状,然后使用旋涂法均匀的涂覆在Al2O3陶瓷管表面;将Al2O3陶瓷管放入电阻炉中,在700℃烧结1.5h;然后将Al2O3陶瓷管在900℃下高温烧结8h,形成厚度为0.3mm的NASICON固体电解质层;然后在Al2O3陶瓷管的两端制备一层Au膜,厚度为500μm,在Au膜表面引出Pt电极,烧结温度为500℃;在Al2O3陶瓷管的一端,按照b、c、d的方法制备出敏感电极,完全覆盖Au膜,另一端的Pt电极作为参比电极;然后将加热线圈穿过Al2O3陶瓷管作为加热器;最后将导线焊接在Pt电极和敏感电极上,得到NO2气体传感器。
将本申请制备的NO2气体传感器的加热线圈加热温度调到100℃,Pt电极和敏感电极间的工作电流固定为150mA,在固定浓度的NO2气体环境中,测量在不同的敏感电极配比情况下对NO2气体的灵敏度,结果如表1,其中,本申请中所述灵敏度定义为:在相同的加热温度和工作电流下,Pt电极和敏感电极间电势差在固定浓度的NO2气体环境中和空气中的比值;本申请的技术方案中,该生物质热水炉排出的气体需要经过NO2气体传感器的检测,其对于NO2气体的灵敏度高,可靠性强,保障了本申请的技术方案的可行性。
表1敏感电极的不同配比下灵敏度。
掺杂质量分数 灵敏度
SiO2-5%、Li2CO3-30% 1133
SiO2-6%、Li2CO3-32% 1986
SiO2-7%、Li2CO3-34% 1563
以上所述仅为本发明的较佳方式,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、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种生物质热水炉,包括炉体、保温材料、水冷管、底部风道、炉排、生物质燃料层、燃烧风口、上部燃烧室、燃烧室出口、底灰槽,其特征在于:所述炉体底部设有底灰槽和底部风道,底灰槽和底部风道上面设有炉排,炉排上面放置生物质燃料层,生物质燃料层上面的上部燃烧室中设有燃烧风口,所述燃烧风口布置在生物质燃料层上部200~400mm处,距燃烧室出口的距离>500mm,以保证完全燃烧;上部燃烧室上面连接燃烧室出口;燃烧室出口处设有气体检测装置;从底部风道通入生物质燃料层的风量为完全燃烧所需风量的30~50%,其余的风从燃烧风口送人上部燃烧室;使生物质燃料层实现生物质燃料的热解气化,析出大量可燃气体在上部燃烧室内与燃烧风口送人的风混合,并燃烧完全,热烟气从燃烧室出口排出热水炉,并且气体检测装置可以检测排出气体的NO2含量。
2.根据权利要求1所述的生物质热水炉,其特征在于:所述燃烧风口为两层布置,以更好的实现燃尽和NOx低排放。
3.根据权利要求2所述的生物质热水炉,其特征在于,所述气体检测装置包括NO2气体传感器和与之电连接的报警装置;该NO2气体传感器为管式加热型固体电解质式NO2气体传感器;该NO2气体传感器以管式Al2O3陶瓷管为衬底,表面设有NASICON材料作为固体电解质层。
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