CN113280369B - 一种霄家用取暖炉及使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于生物质燃料燃烧技术领域，具体涉及一种霄家用取暖炉及使用方法。本发明取暖炉包括框体，设置于框体内部的进料组件、燃烧炉组件和取暖组件，所述进料组件用于通过进料管将霄燃料输送至燃烧炉组件进行燃烧，所述取暖组件与所述燃烧炉组件进行热量交换获得热量用于供暖。本发明霄燃料相比于生物质成型燃料，具有燃烧更加彻底且更快速，燃烧温度高，能量释放速度更快更集中，产生的废弃物更少等优点，节约了重要资源，燃烧炉炉膛内旋风进料，增加了燃料在炉膛内的燃烧时间，提高燃烧效率，主换热水箱包围燃烧炉，将燃烧炉炉体产生的热量辐射也利用起来，使得燃烧产生的热量能够被更加充分的利用，提高了能量利用率。

Description

一种霄家用取暖炉及使用方法
技术领域
本发明属于生物质燃料燃烧技术领域，具体涉及一种霄家用取暖炉及使用方法。
背景技术
生物质被认为是一种被忽略的能源，具有遍在性、丰富性、可再生性等特点。生物质能的高效开发利用，对解决能源、生态环境问题将起到十分积极的作用。目前应用较多的生物质成型燃料虽然具有成本低，加工方便等特点，但与生物质微米燃料相比较，其燃烧不够充分，燃烧温度不高，易产生大量烟气等缺点，而生物质微米燃料粒径较小，与空气接触更加充分，使得其燃烧速度与效率大大提高，进而能够获得更高的燃烧温度，因此生物质微米燃料的应用前景更加广阔。华中科技大学肖波教授及其团队将生物质高效生产的粒径小于250微米的“微米燃料”，称之为霄燃料，霄燃料能够实现1400℃以上高温的燃烧，具有广阔的市场前景。
目前国内基本上只有北方提供集中供暖，而中部及中部偏南地区由于低温期较短，采用集中供暖成本较高，效益不佳，但随着人民生活水平的逐渐提高，取暖需求日渐高涨。但若全部采用空调制热取暖，会大幅增加居民用电量，使得供电压力骤增，同时农村地区供电设施不够完善，容易导致用电风险大幅提高。同时农村地区的秸秆、稻杆等原生的大量生物质燃料为霄家用取暖炉提供了天然的地利与优势，也减少了废弃生物质的处理需求与成本。
CN105570874B公开了一体式生物质自力旋风气化燃烧炉，该技术方案从外壳到燃烧室内筒、外筒形成一烟窗结构，使气化室外的热空气产生很强的上拔力，进行强力增氧；导流叶片沿着气化室口向右切向，产生顺地偏力方向的逆时针方向的强力气旋，充分混合燃气，使生物质燃烧充分。然而该技术方案不能够将生物质燃烧能充分利用，还存在改进的空间。
因此，现有技术仍缺乏一种燃烧效率高、应用前景好的生物质燃烧炉。
发明内容
针对现有技术的改进需求，本发明提供了一种霄家用取暖炉，其目的在于将炉膛设计为三层，引燃后的燃料通过下方进料口进入炉膛外层后，高速螺旋上升，到达顶部后由于压力被推进到中间层炉膛并高速螺旋下降，到达底部后再螺旋上升经由出火口从炉膛喷出。在相同炉膛容积条件下，这种方式大幅增加了燃料在炉膛内的时间，给燃料气化、完全燃烧提供了充足的时间，大大提高了燃烧效率，同时设计有多个换热器，提高了生物质的取暖效率。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种霄家用取暖炉，包括框体，设置于框体内部的进料组件、燃烧炉组件和取暖组件，所述进料组件用于通过进料管将霄燃料输送至燃烧炉组件进行燃烧，所述取暖组件用于与所述燃烧炉组件进行热量交换获得热量用于供暖，所述燃烧炉组件包括燃烧炉、支撑燃烧炉的支座，所述支座与框体固定连接；
所述燃烧炉内部设置有第一环形隔板、第二环形隔板和水平隔板，所述水平隔板与所述燃烧炉的炉膛垂直连接并将所述燃烧炉分割为上燃烧室和下燃烧室，所述水平隔板中间设置有孔洞形成出火口，所述上燃烧室和所述下燃烧室通过出火口连通，所述第二环形隔板与所述水平隔板固定连接并与所述燃烧炉的底部形成气体通道，所述第一环形隔板位于所述炉膛与所述第二环形隔板之间，所述第一环形隔板与所述燃烧炉的底部固定连接并与所述水平隔板形成气体通道，所述炉膛设置有燃烧炉进口，所述进料管通过燃烧炉的燃烧炉进口与燃烧炉的内部燃烧室连通，所述燃烧炉进口设置有点火器。
作为优选，所述炉膛上设置有螺旋凹槽。
作为优选，所述第二环形隔板和所述第一环形隔板的表面均设置有螺旋凹槽。
作为优选，所述进料管轴线与所述炉膛圆周相切。
霄燃料点燃后进入燃烧炉，首先在炉膛和第一环形隔板形成的外层空间内螺旋上升，进料管轴线与所述炉膛圆周相切，有助于霄燃料的螺旋上升。同时，螺旋凹槽能够有助于霄燃料的螺旋上升。
作为优选，所述点火器为热电偶点火器。
作为优选，所述进料组件沿霄燃料运动方向依次设置有料斗、定量给料机构、吸料罩、鼓风机和进料管，所述料斗内部设置有搅动机构，所述料斗的进料口设置于框体壁上。
作为优选，定量给料机构设置有调速器，所述调速器能够控制给料速度。
作为优选，所述取暖组件包括主换热水器、次换热水器和换热罩，所述主换热水器包裹所述燃烧炉，所述换热罩位于所述燃烧炉的上方并与所述上燃烧室通过管道连通，所述换热罩内部设置有次换热水器，燃烧后的烟气进入换热罩与次换热水器进行热量交换，所述次换热水器与所述主换热水器通过水管连接，所述次换热水器设置有换热器进水管和换热器出水管，所述换热罩设置有烟气出口管。
作为优选，所述烟气出口管与除尘***连接，所述除尘***设置有布袋除尘器和与布袋除尘器相配合的引风机。
按照本发明的另一方面，提供了一种前面所述的霄家用取暖炉的使用方法，包括以下步骤：
(1)将霄燃料装填于料斗内，开启搅动机构利用其旋转运动破坏微米燃料形成的堆积现象；
(2)开启点火器使点火器加热到预先设定的工作温度，并使进料管末端以及炉膛进料口附近区域预热；
(3)待热电偶完全加热后，开启定量给料机构进行给料，并开启鼓风机，霄燃料落入下方吸料罩中，由鼓风机产生的负压以及霄燃料自重使霄进入到进料管中并在此过程中与空气充分混合，经过热电偶点火器并被其点燃；
(4)霄燃料点燃后进入燃烧炉，首先在炉膛和第一环形隔板形成的外层空间内螺旋上升，到达顶部后由于压力被推进到第一环形隔板和第二环形隔板形成的中层空间内螺旋下降，到达底部后由于压力被推进到第二环形隔板形成的内层空间螺旋上升，经由出火口从炉膛喷出；
(5)霄燃料充分燃烧产生的热量被主换热水器和次换热水器吸收，利用主换热水器和次换热水器的热量以实现取暖，燃烧后产生的灰尘通过烟气出口管排放到除尘***中去被集中收集。
本发明的有益效果有：
(1)本发明霄燃料相比于生物质成型燃料，具有燃烧更加彻底且更快速，燃烧温度高，能量释放速度更快更集中，产生的废弃物(如炉渣等)更少等优点，节约了重要资源，并提高了原本为废弃物的生物质资源的利用效率，符合国家环保政策，燃烧炉炉膛内旋风进料，增加了燃料在炉膛内的燃烧时间，提高燃烧效率和热量利用率，由于燃烧更加彻底，故大幅减少了灰烬的产生量，设置主、次换热水箱，主换热水箱包围燃烧炉，将燃烧炉炉体产生的热量辐射也利用起来，使得燃烧产生的热量能够被更加充分的利用，提高了能量利用率。
(2)本发明将炉膛设计为三层，进料管轴线与炉膛圆周相切，这样燃料在炉膛内依次螺旋上升、螺旋下降和螺旋上升，在相同炉膛容积条件下，大幅增加了燃料在炉膛内的时间，给燃料气化、完全燃烧提供了充足的时间。由于燃烧十分彻底，大量减少了烟气中灰尘的含量，既能够高效利用燃料又能够减少烟尘排放，保护环境。
(3)本发明搅动机构能够破坏微米燃料在进料过程中产生的堆积结构，保证下料的连续性，搅动机构分别设置在料斗中部以保证其能够接触到大部分燃料。另外在进料口上方设置定量给料机构，也就是定量给料绞龙，定量给料机构(4)设置有调速器，以实现定量给料功能，改变实时的进料量以保证良好的燃烧效果。
(4)本发明在进料口之后加装鼓风机，将霄燃料以较高的速度吹入炉膛，这样一方面可以利用风机侧高速气流产生的空气负压促进料仓进料，另一方面将霄燃料高速吹进炉膛可以使霄燃料与空气充分混合保证燃烧完全，还防止了霄燃料及燃烧后残留灰分在炉膛内堆积，影响燃烧过程，烧坏炉体。
(5)本发明燃烧炉采用热电偶通电加热或燃气加热点火方式，避免了每次使用需要明火引燃的操作，方便快捷。主换热器与炉膛出火口连接处设计为收口形式，使火焰喷出时更加集中，减少热量损失，并防止灰分在两者连接处逸散，杜绝了随着使用时间的延长，灰尘在装置内部逐渐堆积，造成装置堵塞，清理困难、与炉体烧结甚至引发火灾的风险。二次换热水箱可以阻拦火焰，防止明火外露，提高了安全系数。霄燃料燃烧产生的烟尘伴随火焰喷出后，通过二次换热水箱后侧的出尘孔，被除尘***的引风机吸入布袋除尘器中，保证取暖炉适用于室内空间，更加环保，且便于清洁。
附图说明
图1是本发明霄家用取暖炉的结构示意图；
图2是燃烧炉的局部放大图；
图3是燃烧炉的俯视图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：换热器出水管1、料斗2、搅动机构3、定量给料机构4、吸料罩5、鼓风机6、进料管7、点火器8、支座9、燃烧炉10、次换热水器11、框体12、换热罩13、换热器进水管14、次换热水器15、烟气出口管16、燃烧炉进口17、第二环形隔板18、第一环形隔板19、炉膛20、螺旋凹槽21、水平隔板22、上燃烧室23、下燃烧室24、出火口25。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例
一种霄家用取暖炉，如图1-3所示，包括框体12，设置于框体12内部的进料组件、燃烧炉组件和取暖组件，所述进料组件用于通过进料管7将霄燃料输送至燃烧炉组件进行燃烧，所述取暖组件用于与所述燃烧炉组件进行热量交换获得热量用于供暖，所述燃烧炉组件包括燃烧炉10、支撑燃烧炉10的支座9，所述支座9与框体12固定连接；
所述燃烧炉10内部设置有第一环形隔板19、第二环形隔板18和水平隔板22，所述水平隔板22与所述燃烧炉10的炉膛20垂直连接并将所述燃烧炉10分割为上燃烧室23和下燃烧室24，所述水平隔板22中间设置有孔洞形成出火口25，所述上燃烧室23和所述下燃烧室24通过出火口25连通，所述第二环形隔板18与所述水平隔板22固定连接并与所述燃烧炉10的底部形成气体通道，所述第一环形隔板19位于所述炉膛20与所述第二环形隔板18之间，所述第一环形隔板19与所述燃烧炉10的底部固定连接并与所述水平隔板22形成气体通道，所述炉膛20设置有燃烧炉进口17，所述进料管7通过燃烧炉10的燃烧炉进口17与燃烧炉10的内部燃烧室连通，所述燃烧炉进口17设置有点火器8。
所述进料组件沿霄燃料运动方向依次设置有料斗2、定量给料机构4、吸料罩5、鼓风机6和进料管7，所述料斗2内部设置有搅动机构(3)，所述料斗2的进料口设置于框体壁上。
所述取暖组件包括主换热水器11、次换热水器15和换热罩13，所述主换热水器11包裹所述燃烧炉10，所述换热罩13位于所述燃烧炉10的上方并与所述上燃烧室23通过管道连通，所述换热罩13内部设置有次换热水器11，燃烧后的烟气进入换热罩与次换热水器15进行热量交换，所述次换热水器11与所述主换热水器11通过水管连接，所述次换热水器11设置有换热器进水管14和换热器出水管1，所述换热罩13设置有烟气出口管16。
作为优选的实施例，所述炉膛20上设置有螺旋凹槽21。
作为优选的实施例，所述第二环形隔板18和所述第一环形隔板19的表面均设置有螺旋凹槽21。
作为优选的实施例，所述进料管7轴线与所述炉膛20圆周相切。
作为优选的实施例，所述点火器8为热电偶点火器。
作为优选的实施例，定量给料机构4设置有调速器，所述调速器能够控制给料速度。
作为优选的实施例，所述烟气出口管16与除尘***连接，所述除尘***设置有布袋除尘器和与布袋除尘器相配合的引风机。
应用本实施的霄家用取暖炉的使用方法，包括以下步骤：
(1)将霄燃料装填于料斗内，开启搅动机构利用其旋转运动破坏微米燃料形成的堆积现象；
(2)开启点火器使点火器加热到预先设定的工作温度，并使进料管末端以及炉膛进料口附近区域预热；
(3)待热电偶完全加热后，开启定量给料机构进行给料，并开启鼓风机，霄燃料落入下方吸料罩中，由鼓风机产生的负压以及霄燃料自重使霄进入到进料管中并在此过程中与空气充分混合，经过热电偶点火器并被其点燃；
(4)霄燃料点燃后进入燃烧炉，首先在炉膛和第一环形隔板形成的外层空间内螺旋上升，到达顶部后由于压力被推进到第一环形隔板和第二环形隔板形成的中层空间内螺旋下降，到达底部后由于压力被推进到第二环形隔板形成的内层空间螺旋上升，经由出火口从炉膛喷出；
(5)霄燃料充分燃烧产生的热量被主换热水器和次换热水器吸收，利用主换热水器和次换热水器的热量以实现取暖，燃烧后产生的灰尘通过烟气出口管排放到除尘***中去被集中收集。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种霄家用取暖炉，其特征在于，包括框体(12)，设置于框体(12)内部的进料组件、燃烧炉组件和取暖组件，所述进料组件用于通过进料管(7)将霄燃料输送至燃烧炉组件进行燃烧，所述取暖组件用于与所述燃烧炉组件进行热量交换获得热量用于供暖，所述燃烧炉组件包括燃烧炉(10)、支撑燃烧炉(10)的支座(9)，所述支座(9)与框体(12)固定连接；
所述燃烧炉(10)内部设置有第一环形隔板(19)、第二环形隔板(18)和水平隔板(22)，所述水平隔板(22)与所述燃烧炉(10)的炉膛(20)垂直连接并将所述燃烧炉(10)分割为上燃烧室(23)和下燃烧室(24)，所述水平隔板(22)中间设置有孔洞形成出火口(25)，所述上燃烧室(23)和所述下燃烧室(24)通过出火口(25)连通，所述第二环形隔板(18)与所述水平隔板(22)固定连接并与所述燃烧炉(10)的底部形成气体通道，所述第一环形隔板(19)位于所述炉膛(20)与所述第二环形隔板(18)之间，所述第一环形隔板(19)与所述燃烧炉(10)的底部固定连接并与所述水平隔板(22)形成气体通道，所述炉膛(20)设置有燃烧炉进口(17)，所述进料管(7)通过燃烧炉(10)的燃烧炉进口(17)与燃烧炉(10)的内部燃烧室连通，所述燃烧炉进口(17)设置有点火器(8)；
所述炉膛(20)上设置有螺旋凹槽(21)；
所述第二环形隔板(18)和所述第一环形隔板(19)的表面均设置有螺旋凹槽(21)；
所述进料管(7)轴线与所述炉膛(20)圆周相切。
2.根据权利要求1所述的霄家用取暖炉，其特征在于，所述点火器(8)为热电偶点火器。
3.根据权利要求1所述的霄家用取暖炉，其特征在于，所述进料组件沿霄燃料运动方向依次设置有料斗(2)、定量给料机构(4)、吸料罩(5)、鼓风机(6)和进料管(7)，所述料斗(2)内部设置有搅动机构(3)，所述料斗(2)的进料口设置于框体壁上。
4.根据权利要求3所述的霄家用取暖炉，其特征在于，定量给料机构(4)设置有调速器，所述调速器能够控制给料速度。
5.根据权利要求1所述的霄家用取暖炉，其特征在于，所述取暖组件包括主换热水器(11)、次换热水器(15)和换热罩(13)，所述主换热水器(11)包裹所述燃烧炉(10)，所述换热罩(13)位于所述燃烧炉(10)的上方并与所述上燃烧室(23)通过管道连通，所述换热罩(13)内部设置有次换热水器(15 )，燃烧后的烟气进入换热罩与次换热水器(15)进行热量交换，所述次换热水器(15 )与所述主换热水器(11)通过水管连接，所述次换热水器(15 )设置有换热器进水管(14)和换热器出水管(1)，所述换热罩(13)设置有烟气出口管(16)。
6.根据权利要求5所述的霄家用取暖炉，其特征在于，所述烟气出口管(16)与除尘***连接，所述除尘***设置有布袋除尘器和与布袋除尘器相配合的引风机。
7.根据权利要求1-6任一项所述的霄家用取暖炉的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将霄燃料装填于料斗内，开启搅动机构利用其旋转运动破坏微米燃料形成的堆积现象；
(2)开启点火器使点火器加热到预先设定的工作温度，并使进料管末端以及炉膛进料口附近区域预热；
(3)待热电偶完全加热后，开启定量给料机构进行给料，并开启鼓风机，霄燃料落入下方吸料罩中，由鼓风机产生的负压以及霄燃料自重使霄进入到进料管中并在此过程中与空气充分混合，经过热电偶点火器并被其点燃；
(4)霄燃料点燃后进入燃烧炉，首先在炉膛和第一环形隔板形成的外层空间内螺旋上升，到达顶部后由于压力被推进到第一环形隔板和第二环形隔板形成的中层空间内螺旋下降，到达底部后由于压力被推进到第二环形隔板形成的内层空间螺旋上升，经由出火口从炉膛喷出；
(5)霄燃料充分燃烧产生的热量被主换热水器和次换热水器吸收，利用主换热水器和次换热水器的热量以实现取暖，燃烧后产生的灰尘通过烟气出口管排放到除尘***中去被集中收集。
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