CN1936429A - 生物质球炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生物质应用领域，特指是一种生物质球炉，其包括：风机、二次风管、阀门、流量计、供水管、气化剂管、环形空气预热室、环形导气室、灶头、炉体、保温层、内胆、生物质球，其中，炉体外侧的上半部分是由不锈钢做成的水箱，风机通过气化剂管与炉膛底部的环形空气预热室相通，炉体的里面依次是保温层、内胆、炉膛，炉膛的下面是炉箅，炉膛的上面是灶头，灶头的底端是环形导气室，环形导气室的外侧面连有二次风管和烟囱，环形导气室的内沿设有一台阶面，可放置炉盖，其优点是结构简单，造价低廉，使用方便，耗用量小，节能效果显著，清洁卫生，热值高，运行安全，设备使用寿命长，且无烟尘污染。

Description

生物质球炉

技术领域

本发明涉及一种生物质应用领域，特指是一种生物质球炉。

背景技术

我国的热能源主要依赖于天然气、石油液化气、煤，农村由于经济发展缓慢，主要还用柴草、秸秆作为热能源。而根据国际能源机构的统计，假使按目前的势头发展下去，不加节制或废料利用，那么，地球上这三种能源能供人类开采的年限，分别只有40年、50年和240年了。四五十年，从人类历史的角度来看，实在是非常非常的短促。

千百年来，农村一直利用传统的土灶燃烧柴禾、秸秆，加大了劳动强度和资源使用量，从则面看是一种浪费。虽然现在农村也开始利用煤、液化气，但还是很难跟上城市的步伐。我国土地辽阔，生物质废料取之不竭，只有通过大面积焚烧来消灭，这样既是一种资源浪费，也给环境造成破坏。科学家一直在研究这种丰富的废料如何升值利用。能否将我国这一丰富的再生植物资源转化成清洁高效的再生能源，服务千家万户，走出一条生态环保，适合我国国情，有利减轻农民负担，促进社会稳定的可持续发展的“生物再生能源″之路，早就成了我国科研战线上的一大课题。

近些年来，出现了一些家用或小型的生物质气化炉装置，然而该项技术尚不够成熟，其在使用中常出现烧穿现象，燃烧时间短，不能持续燃烧，供气不纯，燃烧不充分，热效率低，冷炉起动时间长，燃料耗用量大，节能效果差，环境污染比较严重，特别是所有的小型的生物质气化炉都是使用颗粒状的，气体难以从炉内导出，飞灰含量高，导气管道易被堵住，飞灰再和难以处理掉的焦油混在一起，管道必堵无疑，分散农户的制作颗粒状的原料也要增加额外的成本，还有炉子在工作时产生很大的烟气，此时揭盖加料时必定导致烟气外泄，既有能量的损失，又有操作上的麻烦，导致炊事中断，甚至影响炊事人员的身心健康。因此，很多气化炉都处于不工作或半工作状态，造成农户直接经济损失，所以在这一领域尚有很大改进的空间。

发明内容

为了避免和克服上述不足，本发明的目的在于针对现有技术之不足而创新设计出一种结构简单，造价低廉，使用方便，耗用量小，节能效果显著，清洁卫生，热值高，运行安全，设备使用寿命长，且无烟尘污染的一种生物质球炉。

本发明的目的是这样实现的：

生物质球炉以特制的蜂窝球状的生物质球作为原料，采用蒸气和空气作为气化剂，生产水煤气，将特制的蜂窝球状的生物质球放于炉内点燃，向炉内供风，当炉内温度达到500～850℃时，再向炉内定量供应蒸汽，生物质球通过干馏、热解、气化、还原等反应后产生水煤气，所产水煤气直接在炉子上部的灶头内燃烧，采用二次风增加水煤气燃烧的充分度，采用环形导气管作为二次风分配部件和废气收集部件。

生物质球炉也可以采用特制的蜂窝球状的生物质球作为原料，采用空气作为气化剂，生产煤气，将特制的蜂窝球状的生物质球放于炉内点燃，向炉内供风，使生物质球在缺氧状态下燃烧，生物质球通过干馏、热解、气化、还原等反应后产生煤气，所产煤气直接在炉子上部的灶头内燃烧，采用二次风增加煤气燃烧的充分度，采用环形导气管作为二次风分配部件和废气收集部件。

其具体实施装置主要包括：风机、二次风管、阀门、流量计、供水管、气化剂管、环形空气预热室、风眼、灰室、排灰口、炉箅、热水管、水箱、冷水管、环形导气室、炉膛、大炉盖、中炉盖、小炉盖、灶头、烟囱、炉体、保温层、内胆、生物质球，其中，炉体外侧的上半部分是由不锈钢做成的水箱，水箱上端有冷水管，下端有热水管，冷水管和热水管分别有一阀门来控制水的进出，热水管通过供水管与气化剂管连接，供水管上设有阀门和流量计，风机通过气化剂管与炉膛底部的环形空气预热室相通，环形空气预热室内侧面的底部设有风眼；炉体的里面依次是保温层、内胆、炉膛，炉膛的下面是炉箅，炉箅下面是灰室，灰室设有排灰口；炉膛的上面是灶头，灶头的底端是内侧面带有小孔的环形导气室，环形导气室的外侧面连有二次风管和烟囱，二次风管和烟囱各有一阀门来控制它们的开关，环形导气室的上面是一些翅片，环形导气室的内沿设有一台阶面，可放置大炉盖，大炉盖的内沿也设有一台阶面，可以放置中炉盖，中炉盖的内沿也设有一台阶面，可以放置小炉盖。

仅采用空气作为气化剂的生物质球炉，其风机也可通过气化剂管与炉膛底部的环形空气预热室直接相连，而没设有供水管、流量计、阀门。

所述生物质球是由生物质、黏土、煤粉、水按照一定的比例混合后，再由专用的设备压制、干燥而形成蜂窝球状的结构。

所述内胆是由耐火泥烧制的，内胆的内侧面有若干沿竖直方向设有若干凹巢，利于气体的导出。

本发明与现有技术相比具有以下突出的优点：

(1)采用特制的生物质球代替目前的生物质颗粒作为气化原料，生物质球就象目前常用的煤球一样成蜂窝状，首先使得炉子加料方便，燃烧更加充分，其次蜂窝状的生物质球极大的减少了飞灰的含量，并且使煤气更容易从蜂眼导出，再次经过压制的生物质球，会使得密度变大，与目前的生物质直接燃烧炉灶相比，只需较小炉型就可燃烧较多的物料，减少加料的次数，以及蜂窝状的生物质球也容易集中加工，商品化生产，方便用户使用。

(2)通过特制的生物质球使得生物质与煤混合气化，无论从物理性能和气化性能，两种物质均有互补性，生物质挥发分高，固定碳少，易于高温干馏热解，而煤固定碳高，灰熔点高，易于燃烧形成高温料层，二者有机地融合可以生产出焦油含量低，热值高的燃料气，其应用价值非常的高。

(3)炉内设有环形空气预热室，空气在进入炉膛内先得到加热，水也经过水箱预热，并通过流量计控制，还能够与空气充分混合，解决了水不能完全转化为蒸气而进入炉膛并降低炉温的问题，气化剂得到预热和分配，进入炉膛后能与生物质球充分反应，提高转化率，产气变的更加容易，并且采用空气和水蒸气作为气化剂生产水煤气，所产气体的热值高，所产气体直接在炉上部的灶头内燃烧，而不需要导出，进一步减少了热损失，还设计了二次风的供给，也有利于所产气体的充分燃烧。

(4)整个产气过程，简单方便，物料选择性大、耗用量小、产气量高，节能效果显著，热利用效率高，安全可靠，不存在象煤气、液化气等在储存、运输、使用条件下易爆、易泄漏等危险，生物质球在燃烧过程中清洁卫生、无烟雾灰尘、无毒无污染，无负压，无高温，使用安全符合国家环保标准，并且炉子的使用寿命长达10年以上。

(5)原料制备简单，来源丰富：煤粉可使用无烟煤、次烟煤、贫煤、长焰煤、褐煤等，煤炭在我国分布广、储量丰富；生物质原料可为一切可燃物，如农作物秸秆(如玉米芯、玉米秸、大豆秸、棉杆、稻壳等)、农林废弃物(如木柴、树枝、叶、木屑、食用菌渣等)等都可以转化成一种优质可燃气体，能源有效利用率高达80％以上，且生物质燃气原料为每年可再生资源，随处可取，原料几乎零成本。

(6)制造成本低，各项性能均优于沼气，克服了沼气冬季不产气、夏季产气过多等诸多缺点，并且没有大型工业化制气炉的原料收集困难、运输压力大、储气困难、初期投资大等问题，此发明可广泛应用在农村、城郊、小城镇、小型食堂、小型餐馆、大棚的加温、禽舍的保暖、木工厂、家具厂等场所，完全可以取代传统柴煤灶，替代液化气，既解决生物质有效利用，又可改善生态环境，提高居民的生活质量，有助于解决农村能源问题。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明实施例一的结构示意图；

图2是本发明实施例二的结构示意图；

图3是本发明灶头的结构示意图；

图4是本发明内胆的结构示意图；

图5是本发明生物质球的结构示意图。

如图所示，图中标号分别代表：1.炉箅  2.排灰口  3.灰室  4.风眼  5.环形空气预热室  6.气化剂管  7.供水管  8.流量计  9.阀门  10.二次风管  11.风机  12.热水管13.阀门  14.水箱  15.冷水管  16.阀门  17.阀门  18.环形导气室  19.灶头  20.炉膛21.内胆  22.保温层  23.炉体  24.阀门  25.烟囱  26.生物质球  27.大炉盖  28.中炉盖  29.翅片  30.小炉盖  31.小孔。

具体实施方式

如图1所示，炉体(23)外侧的上半部分是由不锈钢做成的水箱(14)，水箱(14)上端有冷水管(16)，下端有热水管(13)，冷水管(16)和热水管(13)分别有一阀门(15)、(12)来控制水的进出，热水管(13)通过供水管(7)与气化剂管(6)连接，供水管(7)上设有阀门(9)和流量计(8)，风机(11)通过气化剂管(6)与炉膛(20)底部的环形空气预热室(5)相通，环形空气预热室(5)内侧面的底部设有风眼(4)；炉体(23)的里面依次是保温层(22)、内胆(21)、炉膛(20)，炉膛(20)的下面是炉箅(1)，炉箅(1)下面是灰室(3)，灰室(3)设有排灰口(2)。

如图2所示，风机(11)通过气化剂管(6)直接与炉膛(20)底部的环形空气预热室(5)直接相连，而没设有供水管(7)、流量计(8)、阀门(9)。

如图3所示，炉膛(20)的上面是灶头(19)，灶头(19)的底端是内侧面带有小孔(31)的环形导气室(18)，环形导气室(18)的外侧面连有二次风管(10)和烟囱(25)，二次风管(10)和烟囱(25)各有一阀门(17)、(24)来控制它们的开关，环形导气室(18)的上面是一些翅片(29)，环形导气室(18)的内沿设有一台阶面，可放置大炉盖(27)，大炉盖(27)的内沿也设有一台阶面，可以放置中炉盖(28)，中炉盖(28)的内沿也设有一台阶面，可以放置小炉盖(30)。

如图4所示，内胆(21)是由耐火泥烧制的，内胆(21)的内侧面有若干沿竖直方向设有一些凹巢，利于气体的导出。

如图5所示，生物质球(26)是由生物质、黏土、煤粉、水按照一定的比例混合后，再由专用的设备压制、干燥而形成蜂窝球状的结构。

使用时，水箱(14)中加满水，打开烟囱(25)上的阀门(24)，将引火物放入炉膛(20)置于炉箅(1)上点燃，再将生物质球(26)放入炉膛(20)内，盖上排灰口(2)，开启风机(1)，空气通过环形空气预热室(5)上的风眼进入炉膛(20)中，几分钟后，燃料通过干馏、热解、气化、还原等反应后产生可燃气体，这时关闭烟囱(25)上的阀门，所产气体沿着生物质球(26)内的孔和内胆(21)的凹巢汇集在灶头(19)内燃烧，此时可以调节阀门(17)向灶头(19)内提供二次风以提高燃烧的充分性，与此同时生物质球在缺氧燃烧气化的过程中，水箱(14)中的水就被加热了，还可以打开阀门(9)，可向气化剂管(6)供应热水，以提高所产气的热值，并且可由流量计(8)来控制热水的流量。

使用过程中，根据所需的煤气量，可以相应的调节风机(11)的转速，也可以大炉盖(27)、中炉盖(28)、小炉盖(30)组合使用。

使用过程中，还可打开阀门(13)获取一定的热水。

炊事完成后，停掉风机(11)，关闭各个燃气设备，打开烟囱(25)上的阀门。

炉膛(20)内所产生的灰渣由排灰口(2)定期排出，或从炉口取出。

Claims (7)

1、生物质球炉，其特征是：生物质球炉以特制的蜂窝球状的生物质球(26)作为原料，采用蒸气和空气作为气化剂，生产水煤气，将特制的蜂窝球状的生物质球(26)放于炉内点燃，向炉内供风，当炉内温度达到500～850℃时，再向炉内定量供应蒸汽，生物质球(26)通过干馏、热解、气化、还原等反应后产生水煤气，所产水煤气直接在炉子上部的灶头(29)内燃烧，采用二次风增加水煤气燃烧的充分度，采用环形导气管(18)作为二次风分配部件和废气收集部件。

2、根据权利要求1所述的生物质球炉，其特征在于：生物质球炉采用特制的蜂窝球状的生物质球(26)作为原料，采用空气作为气化剂，生产煤气，将特制的蜂窝球状的生物质球(26)放于炉内点燃，向炉内供风，使生物质球在缺氧状态下燃烧，生物质球(26)通过干馏、热解、气化、还原等反应后产生煤气，所产煤气直接在炉子上部的灶头(29)内燃烧，采用二次风增加煤气燃烧的充分度，采用环形导气管(18)作为二次风分配部件和废气收集部件。

3、根据权利要求1所述的生物质球炉，其特征在于：其包括：风机(11)、二次风管(10)、阀门(9)、流量计(8)、供水管(7)、气化剂管(6)、环形空气预热室(5)、风眼(4)、灰室(3)、排灰口(2)、炉箅(1)、热水管(13)、水箱(14)、冷水管(16)、环形导气室(18)、炉膛(20)、大炉盖(27)、中炉盖(28)、小炉盖(30)、灶头(19)、烟囱(25)、炉体(23)、保温层(22)、内胆(21)、生物质球(26)、阀门，其特征是：炉体(23)外侧的上半部分是由不锈钢做成的水箱(14)，水箱(14)上端有冷水管(16)，下端有热水管(13)，冷水管(16)和热水管(13)分别有一阀门(15)、(12)来控制水的进出，热水管(13)通过供水管(7)与气化剂管(6)连接，供水管(7)上设有阀门(9)和流量计(8)，风机(11)通过气化剂管(6)与炉膛(20)底部的环形空气预热室(5)相通，环形空气预热室(5)内侧面的底部设有风眼(4)；炉体(23)的里面依次是保温层(22)、内胆(21)、炉膛(20)，炉膛(20)的下面是炉箅(1)，炉箅(1)下面是灰室(3)，灰室(3)设有排灰口(2)，炉膛(20)的上面是灶头(19)，灶头(19)的底端是内侧面带有小孔(31)的环形导气室(18)，环形导气室(18)的外侧面连有二次风管(10)和烟囱(25)，二次风管(10)和烟囱(25)各有一阀门(17)、(24)来控制它们的开关，环形导气室(18)的上面是一些翅片(29)，环形导气室(18)的内沿设有一台阶面，可放置大炉盖(27)，大炉盖(27)的内沿也设有一台阶面，可以放置中炉盖(28)，中炉盖(28)的内沿也设有一台阶面，可以放置小炉盖(30)。

4、根据权利要求2所述的生物质球炉，其特征在于：其包括：风机(11)、二次风管(10)、气化剂管(6)、环形空气预热室(5)、风眼(4)、灰室(3)、排灰口(2)、炉箅(1)、热水管(13)、水箱(14)、冷水管(16)、环形导气室(18)、炉膛(20)、大炉盖(27)、中炉盖(28)、小炉盖(30)、灶头(19)、烟囱(25)、炉体(23)、保温层(22)、内胆(21)、生物质球(26)、阀门，其特征是：炉体(23)外侧的上半部分是由不锈钢做成的水箱(14)，水箱(14)上端有冷水管(16)，下端有热水管(13)，冷水管(16)和热水管(13)分别有一阀门(15)、(12)来控制水的进出，风机(11)通过气化剂管(6)与炉膛(20)底部的环形空气预热室(5)相通，环形空气预热室(5)内侧面的底部设有风眼(4)；炉体(23)的里面依次是保温层(22)、内胆(21)、炉膛(20)，炉膛(20)的下面是炉箅(1)，炉箅(1)下面是灰室(3)，灰室(3)设有排灰口(2)，炉膛(20)的上面是灶头(19)，灶头(19)的底端是内侧面带有小孔(31)的环形导气室(18)，环形导气室(18)的外侧面连有二次风管(10)和烟囱(25)，二次风管(10)和烟囱(25)各有一阀门(17)、(24)来控制它们的开关，环形导气室(18)的上面是一些翅片(29)，环形导气室(18)的内沿设有一台阶面，可放置大炉盖(27)，大炉盖(27)的内沿也设有一台阶面，可以放置中炉盖(28)，中炉盖(28)的内沿也设有一台阶面，可以放置小炉盖(30)。

5、根据权利要求1、2所述的生物质球炉，其特征在于：生物质球(26)是由生物质、黏土、煤粉、水按照一定的比例混合后，再由专用的设备压制、干燥而形成蜂窝球状的结构。

6、根据权利要求3、4所述的生物质球炉，其特征在于：内胆(21)是由耐火泥烧制的。

7、根据权利要求6所述的生物质球炉，其特征在于：内胆(21)的内侧面有若干沿竖直方向设有一些凹巢，利于气体的导出。

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