CN109488480A - 一种生物质能量回收利用系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于能源化工技术领域，具体的说是一种生物质能量回收利用系统，包括燃烧炉和发动机，燃烧炉的壳体顶部设置有排烟管；所述排烟管外部设置有带空气进口的盘管；所述发动机包括位于壳体内部的一组加热管；所述加热管与空腔的气腔连通；所述空腔内设置有活塞板；所述活塞板的一侧设有冷却水管；所述冷却水管的一侧设有发电机；所述盘管的空气进口处串接有压缩泵；所述壳体底部转动安装有转轴；所述转轴靠近热风进口的一侧设置有扇叶，转轴上设有螺旋板；所述空腔内竖直方向转动安装有一直杆；所述加热管内均设有一凸轮；本发明通过抖动单元和螺旋板配合抖动燃烧炉内的生物质燃料，从而提高生物质燃料的燃烧效率，进而提高发电效率。

Description

一种生物质能量回收利用系统
技术领域
本发明属于能源化工技术领域，具体的说是一种生物质能量回收利用系统。
背景技术
目前国内现有的生物质发电技术以直燃和气化耦合技术为主，直燃技术是将生物质进行一定的预处理措施之后，输送进适合生物质的锅炉中进行燃烧，产出的蒸汽推动蒸汽轮机发电。气化耦合技术是将生物质原料先在气化炉中进行气化生成燃料气，再将燃料气送入锅炉与煤粉共同燃烧产蒸汽发电。但是这两种技术的工艺流程较长，设备繁多，投资成本高。
现有技术中也出现了一些生物质发电的技术方案，如申请号为2018103556277的一项中国专利公开了一种一体式生物质发电装置，包括燃烧炉和发动机，燃烧炉包括燃烧炉壳体，位于燃烧炉壳体侧面下部依次设置有热风进口和生物质进口，燃烧炉壳体的顶部设置有排烟管，排烟管外部设置有带空气进口的空预盘管，空预盘管另一端与热风进口相连通，燃烧炉壳体的内部下方设置有漏灰板，位于燃烧炉壳体底部设置有排灰口；发动机包括位于燃烧炉壳体内部的加热管，加热管与气缸相连，气缸内设置有膨胀活塞和收缩活塞，膨胀活塞和收缩活塞与发电机相连，气缸右侧壁设置有冷却水夹套。
该技术方案，结构合理，能够提高能源利用效率。但是该技术方案中生物质的燃烧效率有待进一步提高，使得该技术方案受到限制。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明提出了一种生物质能量回收利用系统，其结构简单，操作方便并通过抖动单元和螺旋板配合抖动燃烧炉内的生物质燃料，从而提高生物质燃料的燃烧效率，进而提高发电效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种生物质能量回收利用系统，包括燃烧炉和发动机，所述燃烧炉包括壳体；所述壳体侧面下部依次设置有热风进口和生物质进口，壳体顶部设置有排烟管，壳体底部设置有排灰口；所述排烟管外部设置有带空气进口的盘管；所述盘管另一端与热风进口连通；所述发动机包括位于壳体内部的一组加热管；所述加热管与空腔连通，加热管内装有吸热介质；所述空腔内设置有活塞板；所述活塞板的一侧设有冷却水管；所述冷却水管远离活塞板的一侧设有发电机，发电机的转动轴与活塞板之间通过滑轴连接；
所述盘管的空气进口处串接有压缩泵；所述热风进口处设置有压力阀；所述壳体底部转动安装有转轴；所述转轴靠近热风进口的一侧设置有扇叶，转轴上设有螺旋板，转轴另一端穿过壳体固连着一号锥齿轮；所述空腔内竖直方向转动安装有一直杆；所述直杆一端伸出空腔固接着二号锥齿轮；所述二号锥齿轮与一号锥齿轮相啮合；所述加热管均设置为环状，且各加热管的内圈直径由上到下依次增大；所述加热管内均设有一凸轮，加热管内圈上均设置有与凸轮相应的环形槽；每个凸轮固接在直杆上的圆周方向的初始角度不同；所述加热管均通过滑板与壳体侧壁滑动连接；所述滑板与加热管连接处均设置弹性板；所述弹性板能够在加热管左右晃动时伸缩，保持空腔的封闭。工作时，生物质燃料从生物质进口进入燃烧炉内进行燃烧，燃烧后的高温烟气经加热管换热后进入排烟管，压缩泵能够将空气进口的空气进行压缩后导进盘管中，排烟管外侧设置的盘管在高温烟气的换热下使得盘管内的高压空气变热，随后加热的高压空气从热风进口进入燃烧炉内，使得生物质燃料充分燃烧；同时由于高压空气的冲击使得扇叶转动，扇叶转动带动转轴转动，转轴转动带动螺旋板转动，从而拨动燃烧炉内的生物质燃料，使生物质燃料燃烧更加充分，螺旋板转动从而带动一号锥齿轮转动，一号锥齿轮转动带动相啮合的二号锥齿轮转动，二号锥齿轮转动带动直杆转动，直杆转动带动相连的凸轮转动，凸轮转动从而往复推动加热管晃动，由于凸轮在直杆上的圆周方向的初始角度不同，使得各加热管的摆动幅度不同，从而使加热管与高温烟气充分接触，迅速换热，此时空腔内的工作介质在加热管的作用下膨胀，从而推动活塞板和滑轴移动，当活塞板与冷却水管接触时，冷却水管内通入的冷却水对工作介质再进行降温，活塞板左侧压力下降，在弹簧力的作用下活塞板反向移动，从而实现活塞板的往复运动，最后转轴带动发电机的转动轴旋转，输出电能。
优选的，所述螺旋板设有两个，且两螺旋板旋向相反。工作时，扇叶在高压空气的冲击下发生转动，从而驱动转轴转动，转轴上的螺旋板随着转轴转动，由于两螺旋板旋向相反，使得两螺旋板同时对生物质燃料进行相反方向的拨动，从而实现将生物质燃料集中在壳体的中部，集中对加热管进行加热，同时减少了热量通过壳体的侧壁散失，进而提高生物质燃料的燃烧效率。
优选的，所述螺旋板下方设有抖动单元；所述抖动单元用于与螺旋板配合抖动生物质原料，抖动单元包括横板、抖动板和抖动弹簧；所述横板位于螺旋板下方，横板上设置有一组通槽，横板两端均通过弹簧连接在壳体相应的侧壁上；所述通槽内均铰接着一抖动板；相邻抖动板顶端之间连接着弧形的抖动弹簧。工作时，螺旋板随转轴转动，从而拨动下方的抖动弹簧，螺旋板拨动抖动弹簧脱离后，抖动弹簧反弹，进而实现将生物质燃料扬起，同时抖动弹簧带动相连的抖动板摆动，从而抖动生物质燃烧，使得生物质燃料充分燃烧，提高了发电机的发电效率。
优选的，所述壳体底壁上设有钢丝网；所述抖动板摆动时能够拨动底部的钢丝网。工作时，当抖动板摆动时，从而拨动壳体底部设有的钢丝网，使得钢丝网抖动，钢丝网带动上方的生物质燃料抖动，从而使得上方未燃烧完全就掉落到底部生物质燃料再次进行燃烧，进而使得生物质燃料充分燃烧。
优选的，所述冷却水管靠近活塞板一侧设置有两弹性凸起；所述弹性凸起内均设置有空腔，两弹性凸起对称分布于滑轴两侧；所述空腔与冷却水管连通；所述活塞板与冷却水管之间滑动安装有缓冲板，所述缓冲板沿滑轴对称分布一侧两个，缓冲板上均设置有供弹性凸起穿过的通孔。工作时，当空腔内的工作介质受热膨胀，从而推动活塞板向外侧滑动，活塞板带动相连的滑轴向外侧滑动，当滑轴向外侧移动时，滑轴上滑动连接的缓冲板随之移动，冷却水管上的设置的弹性凸起最先穿过两缓冲板上的通孔，然后接触到活塞板，活塞板继续移动将弹性凸起的端部挤扁，被挤扁后的弹性凸起贴附在缓冲板和活塞板的表面，从而增大冷却水与活塞板的接触面积，进而加快了空腔内工作介质的冷却速度，使得工作介质迅速冷却收缩，从而加快活塞板和滑轴迅速返回，进而提高发电机的发电效率。
优选的，所述环形槽设置有三个，环形槽的槽径从而上到下依次减小。工作时，当压缩泵压缩气体的量减少时，扇叶转化的动能减少，进而直杆带动凸轮的转速下降，此时加热管在自身重力的作用下下落，凸轮进入上方的大环形槽内；当压缩泵压缩气体的量增加时，直杆带动凸轮的转速增加，在离心力的作用下，加热管向上移动，凸轮进入小环形槽内，从而产生不同的摆动效果，进而提高加热管的换热效率。
本发明的有益效果如下：
1.本发明结构简单，操作方便，通过螺旋板拨动壳体内的生物质燃料，从而提高生物质燃料的燃烧效率，同时通过设置凸轮在直杆上的圆周方向的初始角度不同，使得凸轮往复推动加热管时拥有不同的晃动幅度，进而提高加热管额换热效率，提高发电效率。
2.本发明通过抖动单元与螺旋板配合，从而充分抖动生物质燃料，使得生物质燃料充分燃烧，进而提高发电机的发电效率。
3.本发明通过活塞板挤压弹性凸起，从而增大弹性凸起与活塞板的接触面积，进而提高空腔内工作介质的冷却速度，提高发电机的发电效率。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中A处的局部放大图；
图3是图1中B处的局部放大图；
图4是图1中C向的视图；
图5是滑板与加热管的连接关系示意图；
图中：燃烧炉1、壳体2、热风进口3、生物质进口31、压力阀32、排烟管4、盘管41、压缩泵42、排灰口5、加热管6、环形槽61、空腔7、活塞板71、滑板72、弹性板721、发电机8、滑轴9、冷却水管10、转轴11、扇叶111、螺旋板112、直杆12、凸轮13、抖动单元14、横板141、抖动板142、抖动弹簧143、钢丝网15、弹性凸起16、缓冲板17。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1至图5所示，本发明所述的一种生物质能量回收利用系统，包括燃烧炉1和发动机，所述燃烧炉1包括壳体2；所述壳体2侧面下部依次设置有热风进口3和生物质进口31，壳体2顶部设置有排烟管4，壳体2底部设置有排灰口5；所述排烟管4外部设置有带空气进口的盘管41；所述盘管41另一端与热风进口3连通；所述发动机包括位于壳体2内部的一组加热管6；所述加热管6与空腔7连通，加热管6内装有吸热介质；所述空腔7内设置有活塞板71；所述活塞板71的一侧设有冷却水管10；所述冷却水管10远离活塞板71的一侧设有发电机8，发电机8的转动轴与活塞板71之间通过滑轴9连接；
所述盘管41的空气进口处串接有压缩泵42；所述热风进口3处设置有压力阀32；所述壳体2底部转动安装有转轴11；所述转轴11靠近热风进口3的一侧设置有扇叶111，转轴11上设有螺旋板112，转轴11另一端穿过壳体2固连着一号锥齿轮；所述空腔7内竖直方向转动安装有一直杆12；所述直杆12一端伸出空腔7固接着二号锥齿轮；所述二号锥齿轮与一号锥齿轮相啮合；所述加热管6均设置为环状，且各加热管6的内圈直径由上到下依次增大；所述加热管6内均设有一凸轮13，加热管6内圈上均设置有与凸轮13相应的环形槽61；每个凸轮13固接在直杆12上的圆周方向的初始角度不同；所述加热管6均通过滑板72与壳体2侧壁滑动连接；所述滑板72与加热管6连接处均设置弹性板721；所述弹性板721能够在加热管6左右晃动时伸缩，保持空腔7的封闭。工作时，生物质燃料从生物质进口31进入燃烧炉1内进行燃烧，燃烧后的高温烟气经加热管6换热后进入排烟管4，压缩泵42能够将空气进口的空气进行压缩后导进盘管41中，排烟管4外侧设置的盘管41在高温烟气的换热下使得盘管41内的高压空气变热，随后加热的高压空气从热风进口3进入燃烧炉1内，使得生物质燃料充分燃烧；同时由于高压空气的冲击使得扇叶111转动，扇叶111转动带动转轴11转动，转轴11转动带动螺旋板112转动，从而拨动燃烧炉1内的生物质燃料，使生物质燃料燃烧更加充分，螺旋板112转动从而带动一号锥齿轮转动，一号锥齿轮转动带动相啮合的二号锥齿轮转动，二号锥齿轮转动带动直杆12转动，直杆12转动带动相连的凸轮13转动，凸轮13转动从而往复推动加热管6晃动，由于凸轮13在直杆12上的圆周方向的初始角度不同，使得各加热管6的摆动幅度不同，从而使加热管6与高温烟气充分接触，迅速换热，此时空腔7内的工作介质在加热管6的作用下膨胀，从而推动活塞板71和滑轴9移动，当活塞板71与冷却水管10接触时，冷却水管10内通入的冷却水对工作介质再进行降温，活塞板71左侧压力下降，在弹簧力的作用下活塞板71反向移动，从而实现活塞板71的往复运动，最后转轴11带动发电机8的转动轴旋转，输出电能。
作为其中的一种实施方式，所述螺旋板112设有两个，且两螺旋板112旋向相反。工作时，扇叶111在高压空气的冲击下发生转动，从而驱动转轴11转动，转轴11上的螺旋板112随着转轴11转动，由于两螺旋板112旋向相反，使得两螺旋板112同时对生物质燃料进行相反方向的拨动，从而实现将生物质燃料集中在壳体2的中部，集中对加热管6进行加热，同时减少了热量通过壳体2的侧壁散失，进而提高生物质燃料的燃烧效率。
作为其中的一种实施方式，所述螺旋板112下方设有抖动单元14；所述抖动单元14用于与螺旋板112配合抖动生物质原料，抖动单元14包括横板141、抖动板142和抖动弹簧143；所述横板141位于螺旋板112下方，横板141上设置有一组通槽，横板141两端均通过弹簧连接在壳体2相应的侧壁上；所述通槽内均铰接着一抖动板142；相邻抖动板142顶端之间连接着弧形的抖动弹簧143。工作时，螺旋板112随转轴11转动，从而拨动下方的抖动弹簧143，螺旋板112拨动抖动弹簧143脱离后，抖动弹簧143反弹，进而实现将生物质燃料扬起，同时抖动弹簧143带动相连的抖动板142摆动，从而抖动生物质燃烧，使得生物质燃料充分燃烧，提高了发电机8的发电效率。
作为其中的一种实施方式，所述壳体2底壁上设有钢丝网15；所述抖动板142摆动时能够拨动底部的钢丝网15。工作时，当抖动板142摆动时，从而拨动壳体2底部设有的钢丝网15，使得钢丝网15抖动，钢丝网15带动上方的生物质燃料抖动，从而使得上方未燃烧完全就掉落到底部生物质燃料再次进行燃烧，进而使得生物质燃料充分燃烧。
作为其中的一种实施方式，所述冷却水管10靠近活塞板71一侧设置有两弹性凸起16；所述弹性凸起16内均设置有空腔，两弹性凸起16对称分布于滑轴9两侧；所述空腔与冷却水管10连通；所述活塞板71与冷却水管10之间滑动安装有缓冲板17，所述缓冲板17沿滑轴9对称分布一侧两个，缓冲板17上均设置有供弹性凸起16穿过的通孔。工作时，当空腔7内的工作介质受热膨胀，从而推动活塞板71向外侧滑动，活塞板71带动相连的滑轴9向外侧滑动，当滑轴9向外侧移动时，滑轴9上滑动连接的缓冲板17随之移动，冷却水管10上的设置的弹性凸起16最先穿过两缓冲板17上的通孔，然后接触到活塞板71，活塞板71继续移动将弹性凸起16的端部挤扁，被挤扁后的弹性凸起16贴附在缓冲板17和活塞板71的表面，从而增大冷却水与活塞板71的接触面积，进而加快了空腔7内工作介质的冷却速度，使得工作介质迅速冷却收缩，从而加快活塞板71和滑轴9迅速返回，进而提高发电机8的发电效率。
作为其中的一种实施方式，所述环形槽61设置有三个，环形槽61的槽径从而上到下依次减小。工作时，当压缩泵42压缩气体的量减少时，扇叶111转化的动能减少，进而直杆12带动凸轮13的转速下降，此时加热管6在自身重力的作用下下落，凸轮13进入上方的大环形槽61内；当压缩泵42压缩气体的量增加时，直杆12带动凸轮13的转速增加，在离心力的作用下，加热管6向上移动，凸轮13进入小环形槽61内，从而产生不同的摆动效果，进而提高加热管6的换热效率。
工作时，生物质燃料从生物质进口31进入燃烧炉1内进行燃烧，燃烧后的高温烟气经加热管6换热后进入排烟管4，压缩泵42能够将空气进口的空气进行压缩后导进盘管41中，排烟管4外侧设置的盘管41在高温烟气的换热下使得盘管41内的高压空气变热，随后加热的高压空气从热风进口3进入燃烧炉1内，使得生物质燃料充分燃烧；同时由于高压空气的冲击使得扇叶111转动，扇叶111转动带动转轴11转动，转轴11转动带动螺旋板112转动，从而拨动燃烧炉1内的生物质燃料，使生物质燃料燃烧更加充分，螺旋板112转动从而带动一号锥齿轮转动，一号锥齿轮转动带动相啮合的二号锥齿轮转动，二号锥齿轮转动带动直杆12转动，直杆12转动带动相连的凸轮13转动，凸轮13转动从而往复推动加热管6晃动，由于凸轮13在直杆12上的圆周方向的初始角度不同，使得各加热管6的摆动幅度不同，从而使加热管6与高温烟气充分接触，迅速换热，此时空腔7内的工作介质在加热管6的作用下膨胀，从而推动活塞板71和滑轴9移动，当活塞板71与冷却水管10接触时，冷却水管10内通入的冷却水对工作介质再进行降温，活塞板71左侧压力下降，在弹簧力的作用下活塞板71反向移动，从而实现活塞板71的往复运动，最后转轴11带动发电机8的转动轴旋转，输出电能。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
虽然本发明是通过具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。另外，针对特定情形或材料，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。

Claims (6)

1.一种生物质能量回收利用系统，包括燃烧炉(1)和发动机，所述燃烧炉(1)包括壳体(2)；所述壳体(2)侧面下部依次设置有热风进口(3)和生物质进口(31)，壳体(2)顶部设置有排烟管(4)，壳体(2)底部设置有排灰口(5)；所述排烟管(4)外部设置有带空气进口的盘管(41)；所述盘管(41)另一端与热风进口(3)连通；所述发动机包括位于壳体(2)内部的一组加热管(6)；所述加热管(6)与空腔(7)连通，加热管(6)内装有吸热介质；所述空腔(7)内设置有活塞板(71)；所述活塞板(71)的一侧设有冷却水管(10)；所述冷却水管(10)远离活塞板(71)的一侧设有发电机(8)，发电机(8)的转动轴与活塞板(71)之间通过滑轴(9)连接；
其特征在于：所述盘管(41)的空气进口处串接有压缩泵(42)；所述热风进口(3)处设置有压力阀(32)；所述壳体(2)底部转动安装有转轴(11)；所述转轴(11)靠近热风进口(3)的一侧设置有扇叶(111)，转轴(11)上设有螺旋板(112)，转轴(11)另一端穿过壳体(2)固连着一号锥齿轮；所述空腔(7)内竖直方向转动安装有一直杆(12)；所述直杆(12)一端伸出空腔(7)固接着二号锥齿轮；所述二号锥齿轮与一号锥齿轮相啮合；所述加热管(6)均设置为环状，且各加热管(6)的内圈直径由上到下依次增大；所述加热管(6)内均设有一凸轮(13)，加热管(6)内圈上均设置有与凸轮(13)相应的环形槽(61)；每个凸轮(13)固接在直杆(12)上的圆周方向的初始角度不同；所述加热管(6)均通过滑板(72)与壳体侧壁滑动连接；所述滑板(72)与加热管连接处均设置弹性板(721)；所述弹性板(721)能够在加热管(6)左右晃动时伸缩，保持空腔(7)的封闭。
2.根据权利要求1所述的一种生物质能量回收利用系统，其特征在于：所述螺旋板(112)设有两个，且两螺旋板(112)旋向相反。
3.根据权利要求2所述的一种生物质能量回收利用系统，其特征在于：所述螺旋板(112)下方设有抖动单元(14)；所述抖动单元(14)用于与螺旋板(112)配合抖动生物质原料，抖动单元(14)包括横板(141)、抖动板(142)和抖动弹簧(143)；所述横板(141)位于螺旋板(112)下方，横板(141)上设置有一组通槽，横板(141)两端均通过弹簧连接在壳体(2)相应的侧壁上；所述通槽内均铰接着一抖动板(142)；相邻抖动板(142)顶端之间连接着弧形的抖动弹簧(143)。
4.根据权利要求3所述的一种生物质能量回收利用系统，其特征在于：所述壳体(2)底壁上设有钢丝网(15)；所述抖动板(142)摆动时能够拨动底部的钢丝网(15)。
5.根据权利要求1所述的一种生物质能量回收利用系统，其特征在于：所述冷却水管(10)靠近活塞板(71)一侧设置有两弹性凸起(16)；所述弹性凸起(16)内均设置有空腔，两弹性凸起(16)对称分布于滑轴(9)两侧；所述空腔与冷却水管(10)连通；所述活塞板(71)与冷却水管(10)之间滑动安装有缓冲板(17)，所述缓冲板(17)沿滑轴(9)对称分布一侧两个，缓冲板(17)上均设置有供弹性凸起(16)穿过的通孔。
6.根据权利要求1所述的一种生物质能量回收利用系统，其特征在于：所述环形槽(61)设置有三个，环形槽(61)的槽径从而上到下依次减小。
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