CN107101227A - 一种自动补料的生物质壁炉 - Google Patents

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赵伟忠
徐建锋
胡炉林
项志垚
王利剑
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    • F24B1/185—Stoves with open fires, e.g. fireplaces with air-handling means, heat exchange means, or additional provisions for convection heating ; Controlling combustion
    • F24B1/189—Stoves with open fires, e.g. fireplaces with air-handling means, heat exchange means, or additional provisions for convection heating ; Controlling combustion characterised by air-handling means, i.e. of combustion-air, heated-air, or flue-gases, e.g. draught control dampers 
    • F24B1/19—Supplying combustion-air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00—Arrangements of devices for treating smoke or fumes
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K3/00—Feeding or distributing of lump or pulverulent fuel to combustion apparatus

Abstract

本发明涉及壁炉领域，公开了一种自动补料的生物质壁炉，包括料箱（1）、送料机构、上燃料传感器（2）、下燃料传感器（3）、送料管（4）、加料电机（5）和燃料储存容器（6）；送料机构设于料箱内，下燃料传感器、上燃料传感器安装于料箱内，其中下燃料传感器位于送料机构上方，上燃料传感器位于料箱顶部且位于下燃料传感器上方；加料电机设于所述燃料储存容器上，所述送料管的两端分别与加料电机和料箱连接。本发明在排烟口设有氧气传感器，能够根据烟气中的含氧量来判断燃料是否充分燃烧，并根据判断结果来调节供氧量。如此能够实现对不同燃料的充分燃烧，节约能源，降低使用成本。

Description

一种自动补料的生物质壁炉
技术领域
本发明涉及壁炉领域，尤其涉及一种自动补料的生物质壁炉。
背景技术
生物质壁炉是以生物质颗粒为燃料，对空气进行加热用于室内取暖。在提倡环保的今天，生物质颗粒燃料相比煤炭等高污染燃料，因其具有环保、高效的特点而被广泛引用。
本申请人申请号为201320358181.6的在先专利公开了一种生物质壁炉，包括炉体以及置于炉体内的燃烧室，炉体内前侧设有燃烧室，其后侧设有送料机构，所述炉体前侧下部设有暖气出风口，炉体内送料机构下方设有鼓风机，燃烧室与送料机构之间设有风道，鼓风机的出风口及暖气出风口均与风道连通。本发明具有结构紧凑、合理，能经济、方便和高效地加热室内温度，有效的缩小了炉内顶部与底部的温度差，从而有利于提高壁炉产生热量的利用率；增加了循环空气里程，增加循环空气加热时间，在相同功率与时间内，得到了更多的热率，充分的提高了出风的温度。
上述专利所解决的技术问题是如何提高空气的换热效率。但是现有技术中的壁炉在使用过程中，都需要人工添加燃料：当燃料耗尽而没有及时添加时，会造成壁炉空烧，影响设备。并且人工填料也大大降低了产品的使用体验。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种自动补料的生物质壁炉。本发明的生物质壁炉具有自动添加燃料的功能，使用便捷，大幅提升了使用体验。
本发明的具体技术方案为：一种自动补料的生物质壁炉，其特征在于：包括料箱、送料机构、上燃料传感器、下燃料传感器、送料管、加料电机和燃料储存容器；所述送料机构设于所述料箱内，所述下燃料传感器、上燃料传感器安装于料箱内，其中下燃料传感器位于送料机构上方，上燃料传感器位于料箱顶部且位于下燃料传感器上方；所述加料电机设于所述燃料储存容器上，所述送料管的两端分别与加料电机和料箱连接。其中上燃料传感器、下燃料传感器分别与加料电机电路连接，可以通过电路来实现自动补料。并且上述电路控制方式可采用现有技术中常用的技术手段即可实现。
在本发明的壁炉中，在料箱内设有上燃料传感器、下燃料传感器，当燃料离传感器小于一定距离(比如5mm)时，传感器就能感应到颗料已到其附近位置，当下燃料传感器感应到其周围缺料时，其就会把信号发经电路主板，电路主板就会控制加料电机进行加料电机工作，从炉外的料箱往壁炉自带的料箱里加料，当料箱的上传燃料感器感应到料已到达其附近位置，就切断发送信号，加料电机停止工作，自动补料工作完成。
作为优选，所述上燃料传感器、下燃料传感器均为位置传感器。
作为优选，所述生物质壁炉还包括外壳以及设于所述外壳内的燃烧室、进风机、风道、排烟风机、烟道；所述送料机构的出料端与所述燃烧室接通，所述风道的进风口和出风口分别设于外壳上，且风道经过所述燃烧室与料箱之间，所述进风机设于风道上靠近进风口处，所述烟道的进烟口和排烟口分别设于燃烧室、外壳上，烟道的一部分设于风道内，所述排烟风机设于烟道上靠近排烟口处。
本发明的风道经过所述燃烧室与料箱之间，从而风道中的空气能够充分被燃烧室的热量加热成暖气。同时，烟道有部分设于风道中，烟道中的烟气也具有大量的热量，烟道部分设于风道中，烟道中的热量也能够对风道中的空气进行加热，同时也对烟气进行了冷却，充分利用了能源，提高了换热效率。
作为优选，所述送料机构包括送料电机、螺旋送料器和导料筒；所述螺旋送料器倾斜固定于料箱内且出料口在上，所述送料电机设于螺旋送料器的底部，所述导料筒的两端分别连接螺旋送料器的出料口和燃烧室，导料筒倾斜设置且与燃烧室连接的一端在下。
上述结构的送料结构，送料效率高，且导料筒与螺旋送料器分别为倾斜设置，能够防止燃烧室中的火与送料机构以及料箱中的燃料发生回火情况。
作为优选，所述出风口上设有空气过滤层。
本发明的壁炉在出风口处设有空气过滤层。空气过滤层能够有效阻挡、吸附过滤空气中的颗粒物，起到净化室内空气作用。
作为优选，所述空气过滤层为聚氨酯过滤海绵，厚度为5-10mm，孔隙率为60-80％。一般用于空气净化层的材料都是无纺布或是纸材料。虽然其也能起到一定的空气过滤作用，但是其缺点是由于无纺布或纸材料的透气性较低，因此过滤层的厚度只能设置得很薄，过厚会严重影响出风效率。而正是由于厚度较薄，造成了过滤层本身的容尘量较小的问题，过滤层的孔隙很快被吸附的杂质堵塞，因此无纺布或纸质的空气过滤层的而更换周期较短，一般不超过10天。本发明选用聚氨酯海绵作为过滤介质，优点是其孔隙率高，透气性好，即使在较厚的情况下也不会严重影响出风效率，由于其厚度可以设置得较厚，因此其容尘量就大，更换周期就长，一般能够长达1-2月之久。
作为优选，所述聚氨酯过滤海绵的制备方法为：
(a)将珊瑚礁粉在250-350℃下焙烧3-5h，然后用硅烷偶联剂对其进行疏水改性处理，得到疏水珊瑚礁粉。
(b)按重量份将2-4份预胶化淀粉、1-3份疏水气相二氧化硅粉、4-6份疏水珊瑚礁粉添加到90-110份聚醚多元醇中搅拌均匀，然后再依次添加35-40份异氰酸酯，0.5-1.5份催化剂，3-5份发泡剂，在60-65℃下搅拌发泡1-3h，然后将产物转移至真空干燥箱中在45-55℃下熟化、干燥，取出经切割得到特定尺寸的聚氨酯海绵。
(c)将聚氨酯海绵在植物精油中浸渍处理30-90min，取出沥去多余植物油精油。
(d)将浸渍植物精油后的聚氨酯海绵在30-40wt％的聚四氟乙烯乳液中浸渍处理20-40min，取出后在80-90℃下预烘干10-20min，然后在吹风、70-80℃条件下干燥2-4h，制得聚氨酯过滤海绵。
作为优选，所述排烟口处设有氧气传感器。氧气传感器与排烟风机电路连接。并且上述电路控制方式可采用现有技术中常用的技术手段即可实现。
在本发明的壁炉中，在烟气的排烟口设置有氧气传感器。烟气从燃烧室排出后，到达氧气传感器处时，氧气传感器对烟气中的含氧量进行检测，当探测到烟气中氧气较低时，说明燃烧室中氧气不足，燃料没有充分燃烧，氧气传感器将信号传递至排烟风机，排烟风机上的主线路板控制排烟风机加大转速，增加燃烧室的含氧量，使燃料充分燃烧；相反地，当探测到烟气中氧气多余时，说明燃烧室中氧气充分，燃料能够充分燃烧，主线路板会控制降低排烟风机的转速，节省氧气和电机的能耗。因此，当用户购买不同厂家的燃料时，壁炉会自动适应不同燃料的燃烧工况。
作为优选，所述风道的进风口设于外壳底部，所述出风口设于外壳顶部。
作为优选，所述进烟口设于燃烧室顶部，所述排烟口设于外壳底部。
与现有技术对比，本发明的有益效果是：
本发明的生物质壁炉具有自动添加燃料的功能，使用便捷，大幅提升了使用体验。
附图说明
图1是本发明的一种结构示意图。
附图标记为：料箱1、上燃料传感器2、下燃料传感器3、送料管4、加料电机5、燃料储存容器6、外壳7、燃烧室8、进风机9、风道10、排烟风机11、烟道12、送料电机13、螺旋送料器14、导料筒15、空气过滤层16、氧气传感器17。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。在本发明中所涉及的装置、连接结构和方法，若无特指，均为本领域公知的装置、连接结构和方法。
实施例1
如图1所示：一种自动补料的生物质壁炉，包括料箱1、送料机构、上燃料传感器2、下燃料传感器3、送料管4、加料电机5和燃料储存容器6。
所述送料机构设于所述料箱内，所述下燃料传感器、上燃料传感器安装于料箱内，其中下燃料传感器位于送料机构上方，上燃料传感器位于料箱顶部且位于下燃料传感器上方；所述加料电机设于所述燃料储存容器上，所述送料管的两端分别与加料电机和料箱连接。其中，所述上燃料传感器、下燃料传感器均为位置传感器。上燃料传感器、下燃料传感器与加料电机电路连接。
在本发明的壁炉中，在料箱内设有上燃料传感器、下燃料传感器，当燃料离传感器小于一定距离(比如5mm)时，传感器就能感应到颗料已到其附近位置，当下燃料传感器感应到其周围缺料时，其就会把信号发经电路主板，电路主板就会控制加料电机进行加料电机工作，从炉外的料箱往壁炉自带的料箱里加料，当料箱的上传燃料感器感应到料已到达其附近位置，就切断发送信号，加料电机停止工作，自动补料工作完成。
所述送料机构包括送料电机13、螺旋送料器14和导料筒15；所述螺旋送料器倾斜固定于料箱内且出料口在上，所述送料电机设于螺旋送料器的底部，所述导料筒的两端分别连接螺旋送料器的出料口和燃烧室，导料筒倾斜设置且与燃烧室连接的一端在下。
此外，所述生物质壁炉还包括外壳7以及设于所述外壳内的燃烧室8、进风机9、风道10、排烟风机11、烟道12；所述送料机构的出料端与所述燃烧室接通，所述风道的进风口设于外壳底部，出风口分别设于外壳顶部，且风道经过所述燃烧室与料箱之间，所述进风机设于风道上靠近进风口处，所述出风口上设有空气过滤层16。所述烟道的进烟口设于燃烧室顶部，排烟口分别设于外壳底部，烟道的一部分设于风道内，所述排烟风机设于烟道上靠近排烟口处。所述排烟口处设有氧气传感器17。氧气传感器与排烟风机电路连接。
在本发明的壁炉中，在烟气的排烟口设置有氧气传感器。烟气从燃烧室排出后，到达氧气传感器处时，氧气传感器对烟气中的含氧量进行检测，当探测到烟气中氧气较低时，说明燃烧室中氧气不足，燃料没有充分燃烧，氧气传感器将信号传递至排烟风机，排烟风机上的主线路板控制排烟风机加大转速，增加燃烧室的含氧量，使燃料充分燃烧；相反地，当探测到烟气中氧气多余时，说明燃烧室中氧气充分，燃料能够充分燃烧，主线路板会控制降低排烟风机的转速，节省氧气和电机的能耗。因此，当用户购买不同厂家的燃料时，壁炉会自动适应不同燃料的燃烧工况。
其中，所述空气过滤层是厚度为8mm的聚氨酯过滤海绵，其制备方法为：
(a)将珊瑚礁粉在300℃下焙烧4h，然后用硅烷偶联剂对其进行疏水改性处理，得到疏水珊瑚礁粉。
珊瑚礁取自海底，其基体经过长期的海水侵蚀后，具有大量的微小孔隙结构，并且小型植物、微生物生活在孔隙中。本发明先将珊瑚礁粉碎呈粉，然后在特定温度下进行焙烧，去除微小孔隙中的生物，从而将孔隙空间释放，其中焙烧温度和时间需要控制以免珊瑚基体发生热解，再经过疏水改性后具有疏水性。
(b)按重量份将3份预胶化淀粉、2份疏水气相二氧化硅粉、5份疏水珊瑚礁粉添加到100份聚醚多元醇中搅拌均匀，然后再依次添加35-40份异氰酸酯，1份催化剂，4份发泡剂，在65℃下搅拌发泡2h，然后将产物转移至真空干燥箱中在50℃下熟化、干燥，取出经切割得到特定尺寸的聚氨酯海绵。
将预胶化淀粉、疏水气相二氧化硅粉与疏水珊瑚礁粉与聚醚多元醇混合，再与异氰酸酯在催化剂、发泡剂存下进行反应、发泡处理。发泡后将产物转至真空环境下熟化、干燥，好处是在真空环境下，泡沫状的产物内部气泡中的气压大于外界气压，在压差下，气泡中气体逃逸，气体在逃逸过程中势必会泡坏气泡液膜，因此干燥成型后孔隙之间液膜固化后形成的分隔膜大幅减少，海绵具有蜂窝状结构，各孔隙之间的连通性好，因此透气度就高。
(c)将聚氨酯海绵在植物精油中浸渍处理60min，取出沥去多余植物油精油。将海绵在植物精油中浸渍处理，能够吸附植物精油。在使用过程中，暖气通过时，高温促使精油挥发，从而带入室内，带来不同植物精油的芬芳。
(d)将浸渍植物精油后的聚氨酯海绵在35wt％的聚四氟乙烯乳液中浸渍处理30min，取出后在85℃下预烘干15min，然后在吹风、75℃条件下干燥3h，制得孔隙率为80％左右的聚氨酯过滤海绵。
最后对海绵进行聚四氟乙烯乳液浸渍，作用是使得海绵具有静电吸附的功能，静电能够吸附空气中的颗粒物，使其附着于过滤介质中，从而达到净化空气的效果。本发明的过滤介质为海绵，且复配有预胶化淀粉、疏水气相二氧化硅粉与疏水珊瑚礁粉，上述物质均具有高孔隙率，能够提高海绵对聚四氟乙烯乳液的吸附力，与普通的浸渍方式相比，能够提高海绵对聚四氟乙烯乳液的吸附量，增强静电吸附的持久性和效率。且上述物质均具有疏水性和耐高温性，不会因为吸湿而导致静电吸附效果的消失以及在海绵在暖气加热下加速老化。
此外先精油后乳液的浸渍方法，在精油被吸附后，乳液再被吸收，能够对精油形成包覆，防止精油快速挥发，达到缓释效果。在步骤(d)干燥过程中，先预烘干使乳液初步固化，再在吹风下干燥，吹风能够防止乳液对海绵孔隙造成堵塞，在确保乳液吸附量的同时提高透气性。上述方法制得的聚氨酯过滤海绵质地柔软，复合有高孔隙率的物质，再加上自身空孔隙的高通透性，除了过滤效率高之外，还能有效吸收风噪。
实施例1的聚氨酯过滤海绵，其各项指标如下：
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种自动补料的生物质壁炉，其特征在于：包括料箱（1）、送料机构、上燃料传感器（2）、下燃料传感器（3）、送料管（4）、加料电机（5）和燃料储存容器（6）；所述送料机构设于所述料箱内，所述下燃料传感器、上燃料传感器安装于料箱内，其中下燃料传感器位于送料机构上方，上燃料传感器位于料箱顶部且位于下燃料传感器上方；所述加料电机设于所述燃料储存容器上，所述送料管的两端分别与加料电机和料箱连接。
2.如权利要求1所述的一种自动补料的生物质壁炉，其特征在于，所述上燃料传感器、下燃料传感器均为位置传感器。
3.如权利要求1或2所述的一种自动补料的生物质壁炉，其特征在于，所述生物质壁炉还包括外壳（7）以及设于所述外壳内的燃烧室（8）、进风机（9）、风道（10）、排烟风机（11）、烟道（12）；所述送料机构的出料端与所述燃烧室接通，所述风道的进风口和出风口分别设于外壳上，且风道经过所述燃烧室与料箱之间，所述进风机设于风道上靠近进风口处，所述烟道的进烟口和排烟口分别设于燃烧室、外壳上，烟道的一部分设于风道内，所述排烟风机设于烟道上靠近排烟口处。
4.如权利要求3述的一种自动补料的生物质壁炉，其特征在于，所述送料机构包括送料电机（13）、螺旋送料器（14）和导料筒（15）；所述螺旋送料器倾斜固定于料箱内且出料口在上，所述送料电机设于螺旋送料器的底部，所述导料筒的两端分别连接螺旋送料器的出料口和燃烧室，导料筒倾斜设置且与燃烧室连接的一端在下。
5.如权利要求3所述的一种自动补料的生物质壁炉，其特征在于，所述出风口上设有空气过滤层（16）。
6.如权利要求5所述的一种自动补料的生物质壁炉，其特征在于，所述空气过滤层为聚氨酯过滤海绵，所述空气过滤层的厚度为5-10mm，孔隙率为60-80%。
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