CN206709125U - 一种高效清洁生物质炉具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高效清洁生物质炉具，属于环保和能源技术领域。炉具包括炉排、集气导筒、炉腔、炉体、填料口和烟囱；炉腔设置在炉体内部，其上部设置有一次配风口；炉排设置在炉腔底部，其下部为落灰室；集气导筒下部插入燃料层内，上端外侧与炉体间设置有密封隔板，上口和与烟囱连通的烟道连通，上部外侧设置有进风口二次配风口，炉体顶部设置有三次配风口，外侧设置有烟囱。本实用新型炉具结构简单，设计合理，制作成本低廉，保证生物质燃料充分燃烧，秸秆环保生态复合处理循环系统结合炉具使用，降低大气污染，节能减排，减低烟尘排放。

Description

一种高效清洁生物质炉具

技术领域

本实用新型涉及环保和能源技术领域。

背景技术

全球每年经光合作用产生的生物质约1700亿吨，其能量相当于世界主要燃料贡献的10倍，而作为能源的利用量还不到总量的1%，生物质能源化利用极具开发潜力。生物质能源与化石燃料相比，生物质资源具有种类众多、数量巨大、分布广泛等众多优势。

我国生物质能资源广泛，以农作物秸秆为例，包括玉米、水稻、小麦、棉花、油料作物秸秆在内的农作物秸秆可收集资源量每年约6.9亿吨。目前，作为肥料、饲料、食用菌基料以及造纸等用途共计每年约3.5亿吨，可供能源化利用的秸秆资源量每年约3.4亿吨。另外，稻谷壳、甘蔗渣等农产品加工剩余物每年约1.2亿吨，可供能源化利用的每年约6000万吨。但目前来看，秸秆资源化、商品化程度低，相关企业规模小，综合利用产业化发展缓慢，秸秆综合利用潜力巨大。 2015年全国主要农作物秸秆综合利用率仅为80.1%，其余19.9%近2亿吨秸秆被焚烧和丢弃。秸秆的焚烧不仅会形成烟雾，造成空气能见度下降，可见范围降低，直接影响民航、铁路、高速公路的正常运营；同时，极易引燃周围的易燃物，造成经济损失；还会破坏土壤结构，造成农田质量下降；也会改变土壤的物理性状，农作物的生长因而受到影响；更严重的是秸秆焚烧产生大量有毒有害物质，威胁人与其他生物体的健康，轻则造成咳嗽、胸闷、流泪，重则将导致突发支气管炎，加重肺炎等病症。

产业革命至今200多年来，人类文明的发展主要依赖无节制地开发利用煤、石油、天然气等化石燃料资源，化石燃料的燃烧利用产生的温室气体效应成为人类面临的最大环境问题。 随着化石能源的日益枯竭和环境问题的日趋严重，开发清洁环保的生物质能源已成了紧迫的课题，生物质能源的生态循环和可再生性，己经引起了人们的高度重视。生物质能源的开发利用不仅可以减少化石能源消耗，而且可以有效降低二氧化碳气体的排放。因此，推广和使用生物质能源对于解决能源危机、降低环境污染、化解秸秆焚烧污染大气和能源需求日益紧张的矛盾，具有重要的意义。对我国这样一个人口众多、资源相对不足、生态环境承载力弱、能源利用率低的国家来说，实施秸秆环保生态复合处理循环系统更是最佳的选择。

为了解决秸秆的生态利用和解决大气污染的问题，我国早就发布了农作物秸秆的“五化”的处理方案，即肥料化、燃料化、饲料化、原料化、基料化。“农作物秸秆的五化”的处理方案可以有效的处理大部分秸秆，但在实际运行中其弊端也逐渐的显现出来，具体表现为：

目前我国各地对秸秆进行无害化处理，进行生态综合利用，主要面临以下难题：

1、秸秆还田面临的问题：秋春两季气温低，冬季封冻时间长，加之秸秆产量较高，还田后腐解较慢，春季耕层漏风、跑墒现象严重，影响出苗。

2、秸秆生物发酵造肥数量明显滞后：利用秸秆掺混畜禽粪便进行生物发酵造肥不仅将剩余秸秆有效利用，同时生产出的无害化有机肥，能满足绿色食品生产所需，而且培肥地力。但目前秸秆生物发酵造肥只占秸秆总量的0.08%。

3、秸秆燃料化处理收集成本较高，秸杆收益偏低，农民积极性不高。秸秆资源化综合利用方式传统、效率低下，技术尚需完善。由于目前在秸杆综合利用技术和推广方面政策支持力度不够，一方面传统燃料利用方式效率低下，农村燃用秸秆的单体灶平均热效率12%左右，炕连灶的热效率为35%左右，传统的燃用方式使大量的农作物秸秆浪费。秸秆颗粒燃烧设备的结构设计复杂、炉具的运行成本高、运行部件的维修量大，设备的使用寿命低，由于燃烧原理的局限，颗粒炉具无法解决生物质燃料焦油析出腐蚀炉具、燃料结焦、烟气飞灰、炉具的燃烧状态不稳定等一系列的问题。

4、农作物秸秆处理的体系不完善，各环节相互孤立，运行不畅。由于秸秆的分布面积大，各环节独立运行无法形成快速的处理能力，无法保证农户在农忙季节对秸秆处理周期的要求。

5、秸秆电站面临困境。生物质电站受秸秆的稳定供应、秸秆质量、存储场地、物流运输等一系列因素的影响，大多不能正常运行，处理能力大大缩水，远远地低于设计的处理能力。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种高效清洁生物质炉具，该炉具结构简单，设计合理，制作成本低廉，能保证生物质燃料充分燃烧，秸秆环保生态复合处理循环系统结合炉具使用，降低大气污染，节能减排，减低烟尘排放，解决农村取暖和炊事问题，降低农户采暖及炊事成本，提升农户生活品质，改善农村面貌。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种高效清洁生物质炉具，包括炉排、集气导筒、炉腔、炉体、填料口和烟囱；炉腔设置在炉体内部，其上部设置有与炉体外面连通的一次配风口；炉排设置在炉腔底部，炉排下部为落灰室；集气导筒下部插入到炉排上的燃料层内，集气导筒的上端外侧与炉体间设置有密封隔板，集气导筒的上口和与烟囱连通的烟道连通，集气导筒上部外侧设置有进风口，集气导筒上部设置有配风立筒和与炉体外面连通的和二次配风口，炉体顶部设置有和炉体顶部外面连通的三次配风口，炉体的顶部外侧设置有烟囱，填料口设置在炉体上部外侧。

作为优选，所述集气导筒底部和炉排之间的距离为20～150毫米。

作为优选，所述集气导筒外部包覆有隔热层；所述进风口从下往上越来越大，间距越来越小。

作为优选，所述一次配风口和二次配风口处设置有可调挡板。

作为优选，所述集气导筒为圆筒，椭圆筒，方筒及多变形的筒状物体。

作为优选，所述炉具应用于一种秸秆环保生态处理循环系统，所述秸秆环保生态处理循环系统包括以下工序：将农作物秸秆用打捆机进行打捆，秸秆茬按最大还田量进行还田，打捆之后的秸秆放置在分散秸秆贮存地点，然后运输至压块站用压块机进行压块，压块之后的秸秆运输至用户使用，用途包括农户或企事业单位炊事、取暖，农村养殖和生物质电厂的燃料，炊事、取暖使用如权利要求1～5所述的一种高效清洁生物质炉具，燃烧之后的草木灰还田。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本实用新型提供一种高效清洁生物质炉具，该炉具结构简单，设计合理，制作成本低廉，能保证生物质燃料充分燃烧，秸秆环保生态复合处理循环系统结合炉具使用，降低大气污染，节能减排，减低烟尘排放，解决农村取暖和炊事问题，降低农户采暖及炊事成本，提升农户生活品质，改善农村面貌。

附图说明

图1是本实用新型高效清洁生物质炉具的结构示意图；

图2是本实用新型高效清洁生物质炉具的另一个角度的结构示意图；

图3是本实用新型高效清洁顶部结构示意图；

1、炉排；2、燃料层；3、集气导筒；4、隔热层；5、配风立筒；6、一次配风口；7、二次配风口；8、送风口；9、三次配风口；10、烟囱；11、炉腔；12、炉体；13、落灰室；14、填料口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例1

一种高效清洁生物质炉具，包括炉排1、集气导筒3、炉腔11、炉体12、填料口14和烟囱10；炉腔11设置在炉体12内部，其上部设置有与炉体外面连通的一次配风口6；炉排1设置在炉腔11底部，炉排1下部为落灰室13；集气导筒3为圆筒，其下部插入到炉排1上的燃料层2内，底部与炉排1间距为100毫米，集气导筒3的上端外侧与炉体12间设置有密封隔板，集气导筒3的上口和与烟囱10连通的烟道连通，集气导筒3上部外侧设置有进风口8，集气导筒3上部设置有配风立筒5和与炉体外面连通的和二次配风口7，炉体12顶部设置有和炉体顶部外面连通的三次配风口9，炉体12的顶部外侧设置有烟囱10；填料口14设置在炉体12上部外侧；一次配风口6和二次配风口7处均设置有可调挡板。

高效清洁生物质炉具主要是将生物质燃料热解气化之后应用于炉具的燃烧过程。生物质热解气化技术是一种热化学处理技术，通过炉具将固态生物质转换为使用方便而且清洁的可燃气体，用作燃料或生产动力。其基本原理是生物质热解是指生物质在没有气化剂（空气、氧气、水蒸气等）存在或只提供有原位水蒸气存在的条件下，加热到高温，通过热化学反应将生物质大分子物质（木质素、纤维素和半纤维素）分解成较小分子的燃料物质（固态炭、可燃气、生物油）的热化学转化技术方法。生物质热解的燃料能源转化率可达95.5%，可最大限度的将生物质能量转化为能源产品，且燃烧后的烟气中不再含有烟尘及焦油等杂质，烟气更加环保、清洁。

高效清洁生物质炉具的炉腔11为密封状态，隔绝炉口上部空气，内部形成超高温欠氧环境，燃料形成干馏气化，产生煤气，通过集气导筒3，将煤气从燃烧层2下部导出，和一次配风口6、二次配风口7和三次配风口9混合燃烧；一次配风口6为炉腔11提供空气，保证燃烧处于欠氧环境，形成干馏气化，产生煤气；二次配风口7为燃烧器提供空气，配风立筒5使空气从下往上进入燃烧器，形成夹带尖角，在夹角力作用下将助燃空气从风道夹带到燃烧器中，三次配风口9送风保证没有燃尽的煤气，充分燃烧；集气导筒3外部包覆有隔热层4；隔热层4具有隔热作用，因集气导筒3温度较高，容易引燃堆积在周围的燃料，隔热层4保证集气导筒3不会引燃周围燃料， 进风口8从下往上越来越大，间距越来越小，保证均匀把空气分布到燃烧器中；一次配风口6处设置有可调挡板，对一次送风量进行控制，保证炉腔11内一直处于欠氧环境下，燃料一直处于不完全燃烧状态；二次配风口7处设置有可调挡板，控制燃烧速度和程度。

实施例2

一种秸秆环保生态处理循环系统，包括以下工序：将农作物秸秆用打捆机进行打捆，秸秆茬按最大还田量进行还田，打捆之后的秸秆放置在分散秸秆贮存地点，然后运输至压块站用压块机进行压块，压块之后的秸秆运输至用户使用，用途包括农户或企事业单位炊事、取暖，农村养殖和生物质电厂的燃料，炊事、取暖使用高效清洁生物质炉具，燃烧之后的草木灰还田。

秸秆环保生态处理循环系统根据农作物秸秆处理能力系数，分为复合型处理方式、标准型处理方式和经济型处理方式；农作物秸秆处理能力系数=秸秆总产量/燃料消化能力，其中，秸秆总产量=粮食总产量×谷草比，燃料消化能力=农户总数×农户燃料消耗量。

根据上述农作物秸秆处理能力系数的计算方式，对某地区的六个试验区域1区～6 区进行了计算，并选择合适的处理方式，计算结果如下表所示：

地区	1区	2区	3区	4区	5区
						农作物秸秆处理能力系数	1.2	1.02	2	0.68	2.52
选择处理方式	标准型	标准型	复合型	经济型	复合型

由上表计算结果可的出，3区和5区选择复合型处理方式，复合型处理方式设置在农作物秸秆处理能力系数大于1.5的地区，在100平方公里的范围内根据当地的实际情况建立2～10个压块站、配置5～26台打捆机、建立5～30个分散秸秆贮存地点；打捆机将秸秆打好捆暂放在分散秸秆贮存地点或直接集中到压块站，秸秆茬按最大还田量进行还田，之后秸秆捆再送往压块站进行压块加工，加工成型的压块一部分配发给农户结合高效清洁炉生物质炉具进行炊事和取暖，一部分作为饲料压块用于农村养殖，一部分配送到企事业单位及设施农业等有热源需求的单位，结合高效清洁炉生物质炉具进行供热，一部分送往生物质电厂作为燃料；其余部分作为清洁燃料商品出售，以上的几部分可以同时存在或部分存在；压块燃烧生成的草木灰进行还田处理。

1区和2区采用标准型处理方式，标准型处理方式设置在农作物秸秆处理能力系数大于0.8，小于1.5的地区，在100平方公里的范围内根据当地的实际情况建立2～10个压块站、配置5～26台打捆机、建立5～30个分散秸秆贮存地点；打捆机将秸秆打好捆暂放在分散秸秆贮存地点或直接集中到压块站，秸秆茬按最大还田量进行还田，之后秸秆捆再送往压块站进行压块加工，加工成型的压块一部分配发给农户结合高效清洁炉生物质炉具进行炊事和取暖，一部分作为饲料压块用于农村养殖，一部分送往生物质电厂作为燃料；其余部分作为清洁燃料商品出售，以上的几部分可以同时存在或部分存在；压块燃烧生成的草木灰进行还田处理。

4区采用经济型处理方式，经济型处理方式设置在农作物秸秆处理能力系数小于0.8的地区，以村级为单位设置1个压块站、1～10台打捆机、1～10个分散秸秆贮存地点；打捆机将秸秆打好捆暂放在分散秸秆贮存地点或直接集中到压块站，秸秆茬按最大还田量进行还田，之后秸秆捆再送往压块站进行压块加工，加工成型的压块一部分配发给农户结合高效清洁炉生物质炉具进行炊事和取暖，一部分作为饲料压块用于农村养殖，一部分配送到企事业单位及设施农业等有热源需求的单位，结合高效清洁炉生物质炉具进行供热，一部分送往生物质电厂作为燃料；其余部分作为清洁燃料商品出售，以上的几部分可以同时存在或部分存在；压块燃烧生成的草木灰进行还田处理。

本实用新型提供一种高效清洁生物质炉具及秸秆环保生态处理循环系统，该炉具结构简单，设计合理，制作成本低廉，能保证生物质燃料充分燃烧，秸秆环保生态复合处理循环系统结合炉具使用，降低大气污染，节能减排，减低烟尘排放，解决农村取暖和炊事问题，降低农户采暖及炊事成本，提升农户生活品质，改善农村面貌。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型，对本实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本领域技术人员根据本实用新型的原理设计出其他结构的产品，均属于本实用新型的保护范围，本实用新型将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种高效清洁生物质炉具，其特征在于包括炉排（1）、集气导筒（3）、炉腔（11）、炉体（12）、填料口（14）和烟囱（10）；所述炉腔（11）设置在炉体（12）内部，其上部设置有与炉体外面连通的一次配风口（6）；所述炉排（1）设置在炉腔（11）底部，炉排（1）下部为落灰室（13）；所述集气导筒（3）下部插入到炉排（1）上的燃料层（2）内，集气导筒（3）的上端外侧与炉体（12）间设置有密封隔板，集气导筒（3）的上口和与烟囱（10）连通的烟道连通，集气导筒（3）上部外侧设置有进风口（8），集气导筒（3）上部设置有配风立筒（5）和与炉体外面连通的和二次配风口（7），所述炉体（12）顶部设置有和炉体顶部外面连通的三次配风口（9），炉体（12）的顶部外侧设置有烟囱（10）；填料口（14）设置在炉体（12）上部外侧。

2.根据权利要求1所述的一种高效清洁生物质炉具，其特征在于所述集气导筒（3）底部和炉排（1）之间的距离为20～150毫米。

3.根据权利要求1所述的一种高效清洁生物质炉具，其特征在于所述集气导筒（3）外部包覆有隔热层（4）；所述进风口（8）从下往上越来越大，间距越来越小。

4.根据权利要求1所述的一种高效清洁生物质炉具，其特征在于所述一次配风口（6）和二次配风口（7）处设置有可调挡板。

5.根据权利要求1所述的一种高效清洁生物质炉具，其特征在于所述集气导筒（3）为圆筒，椭圆筒，方筒及多变形的筒状物体。

6.根据权利要求1所述的一种高效清洁生物质炉具，其特征在于应用于一种秸秆环保生态处理循环系统，所述秸秆环保生态处理循环系统包括以下工序：将农作物秸秆用打捆机进行打捆，秸秆茬按最大还田量进行还田，打捆之后的秸秆放置在分散秸秆贮存地点，然后运输至压块站用压块机进行压块，压块之后的秸秆运输至用户使用，用途包括农户或企事业单位炊事、取暖，农村养殖和生物质电厂的燃料，炊事、取暖使用如权利要求1～5所述的一种高效清洁生物质炉具，燃烧之后的草木灰还田。