適合民用的生物質自動採暖系統的製作方法

2023-10-06 06:47:59

本發明屬於生物質燃燒設備技術領域，具體涉及一種適合民用的生物質自動採暖系統。

背景技術：

目前，能源危機日益突出，環境汙染十分嚴峻，生物質能源技術的研究與開發利用受到世界各國政府與科學家的關注，在歐美一些發達國家，生物質能源已經普遍利用，生物質能源的應用規模也在逐年擴大。例如，美國的生物質能源使用量佔全國一次性能源消耗量的4％，瑞典佔到16％，奧地利佔到10％。從20世紀80年代開始，我國政府一直將生物能源利用技術的研究與應用列為重點科技攻關項目，開展生物質能源利用新技術的研究與開發，大力推進生物質能源產業的發展。

生物質燃料作為新型燃料被廣泛應用於發電、取暖、工業乾燥等領域，生物質顆粒燃燒設備，由於其清潔衛生、投料方便、勞動強度低、燃燒溫度可控等特點而被廣泛應用。近年來，生物質燃料也開始走進百姓家庭，為人民的日常生活服務。然而，目前的生物質顆粒燃燒設備由於燃燒室結構問題，燃料利用不充分、熱效率較低且容易結渣結焦。因此，研究改進生物質顆粒原料燃燒技術，研製新型生物質燃燒設備對於節能及降低生產成本，提高生物質燃料的熱效率具有重要的現實意義。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種適合民用的生物質自動採暖系統，解決現有技術中的民用生物質爐熱效率偏低的問題。

本發明所採用的技術方案是：適合民用的生物質自動採暖系統，包括箱體，箱體內中部設置有分腔燃燒室，分腔燃燒室的一側設置有與其上部相連通的煙室，分腔燃燒室的另一側設置有與其相連通的進料機構及點火裝置，進料機構位於點火裝置的上方；箱體內位於分腔燃燒室四周及煙室四周均設置有中空的水套，水套內充滿水。

本發明的特點還在於：

分腔燃燒室從下到上分為第一燃燒室、第二燃燒室以及第三燃燒室，第二燃燒室為正圓臺狀，第三燃燒室的下部為與第二燃燒室對接的上大下小的倒圓臺狀、上部為圓柱體狀。

第一燃燒室的四周豎向環繞設置多根風管，每根風管的上部均從上到下設置多個與第一燃燒室相連通的切線風孔，同一水平面內的所有切線風孔的延長線均與同一個圓相切；風管的截面為半圓形；第一燃燒室的下部外側設置有截面為U型的U型風道，U型風道與風管的下端連通；第一燃燒室內的下部設置有燃燒盤，燃燒盤的底部通過滑道與滑塊活動設置有爐篦；第三燃燒室的頂端設置有封火圈，封火圈側面開有出火口。

煙室包括下行煙室和上行煙室，下行煙室通過煙囪通道與第三燃燒室相連通，下行煙室與上行煙室的上部相分離、下端相連通，下行煙室的截面積小於上行煙室的截面積；貫通下行煙室下部相對的兩個側壁設置有若干個加熱管，貫通上行煙室上部相對的兩個側壁也設置有若干個加熱管，上行煙室下部設置有蛇形輔熱管，加熱管的軸線與分腔燃燒室的長向中心面相平行；加熱管是與水套相連通的獨立裝置。

進料機構的上部進料口與料鬥相連，進料機構的下部出料口與第一燃燒室相連通，進料機構內設置有傳動鏈輪以及與傳動鏈輪連接的螺旋進料器，傳動鏈輪由驅動電機驅動；進料機構位於螺旋進料器下方的側壁處設置有防回火風門。

箱體的頂部設置有電控盒、料鬥蓋、封火蓋、煙囪接口及大氣連通管，料鬥蓋與料鬥的上端連接，封火蓋與封火圈連接，煙囪接口與上行煙室相連通；箱體與加熱管的軸線相平行且靠近煙室的側壁設置有檢修門、輔助加熱出口及輔助加熱進口，輔助加熱出口與蛇形輔熱管的上端連通，輔助加熱進口與蛇形輔熱管的下端連通，檢修門設置在輔助加熱出口的上方並與上行煙室相連通；箱體與加熱管的軸線相垂直的一個側壁設置有爐膛清渣門，爐膛清渣門與第一燃燒室相連通；箱體與加熱管的軸線相平行且遠離煙室的側壁設置有設備檢修門；箱體與加熱管的軸線相垂直的另一個側壁上方設置有熱水出口、下方設置有回水口和清汙口，回水口位於熱水出口的斜下方，熱水出口與及回水口均與水套相連通，清汙口與水套的下端相連通。

點火裝置與第一燃燒室相連通，點火裝置的水平位置位於爐篦的上方；點火裝置內通過螺栓設置有點火發生器，點火裝置上設置有點火風門。

箱體設置在底箱上，底箱內位於煙室的下方設置有與煙室連通的塵降箱，底箱內位於第一燃燒室的下方設置有與第一燃燒室連通的儲灰室。

箱體右側設置有配風箱，配風箱與風機連接，配風箱中設置有四根管道，其中第一根管道與儲灰室相連通，第二根管道與U型風道相連通，第一根管道內設置有一次風門，第二根管道內設置有二次風門；其中第三根管道與防回火風門相連通，第四根管道與點火風門相連通，第三根管道與第四根管道內也分別設置有風門，四根管道上均分別設置有控制球閥。

底箱與加熱管的軸線相垂直的一個側壁設置有煙箱清灰門及爐膛清灰門，煙箱清灰門與塵降箱連通，爐膛清灰門與第一燃燒室相連通。

本發明的有益效果是：本發明的適合民用的生物質自動採暖系統，通過在爐體內設置環繞燃燒室及煙室的水套，可以極大地增加受熱面積，因此在供暖過程中能夠最大程度地利用熱能、節省燃料；並且設置加熱管以及給太陽能熱水系統輔助加熱的蛇形輔熱管，能夠使得煙室中高溫煙氣的熱能得到充分利用，進一步增大受熱面積、提高熱能的利用率；通過將燃燒室分段設計以及對燃燒室合理配風，生物質燃料得以充分燃燒且不易結渣。

附圖說明

圖1為本發明適合民用的生物質自動採暖系統的主視剖視圖；

圖2為本發明適合民用的生物質自動採暖系統的立體結構示意圖；

圖3為本發明適合民用的生物質自動採暖系統的後視圖；

圖4為本發明適合民用的生物質自動採暖系統的側視圖；

圖5為本發明適合民用的生物質自動採暖系統的後視剖視圖。

圖中，1.電控盒，2.料鬥蓋，3.封火蓋，4.煙囪接口，5.大氣連通管，6.檢修門，7.輔助加熱出口，8.輔助加熱進口，9.底箱，10.煙箱清灰門，11.爐膛清灰門，12.爐膛清渣門，13.箱體，14.熱水出口，15.回水口，16.清汙口，17.料鬥，18.進料機構，18-1.傳動鏈輪，18-2.螺旋進料器，19.防回火風門，20.儲灰室，21.點火裝置，21-1.點火發生器，21-2.點火風門，22.U型風道，23.塵降箱，24.爐篦，25.分腔燃燒室，25-1.第一燃燒室，25-2.第二燃燒室，25-3.第三燃燒室，25-4.出火口，25-5.風管，25-6.燃燒盤，26.封火圈，27.煙囪通道，28.煙室，28-1.下行煙室，28-2.上行煙室，29.加熱管，30.水套，31.風機，32.蛇形輔熱管，33.設備檢修門，34.驅動電機，35.配風箱，35-1.一次風門，35-2.二次風門。

具體實施方式

下面結合附圖與具體實施方式對本發明作進一步詳細描述：

本發明的適合民用的生物質自動採暖系統，如圖1所示，包括箱體13，箱體13內中部設置有分腔燃燒室25，分腔燃燒室25的一側設置有與其上部相連通的煙室28，分腔燃燒室25的另一側設置有與其相連通的進料機構18及點火裝置21，進料機構18位於點火裝置21的上方；箱體13內位於分腔燃燒室25四周及煙室28四周均設置有中空的水套30，水套30內充滿水。

分腔燃燒室25從下到上分為第一燃燒室25-1、第二燃燒室25-2以及第三燃燒室25-3，第二燃燒室25-2為正圓臺狀，第三燃燒室25-3的下部為與第二燃燒室25-2對接的上大下小的倒圓臺狀、上部為圓柱體狀。

第一燃燒室25-1的四周豎向環繞設置多根風管25-5，每根風管25-5的上部均從上到下設置多個與第一燃燒室25-1相連通的切線風孔，同一水平面內的所有切線風孔的延長線均與同一個圓相切；風管25-5的截面為半圓形；第一燃燒室25-1的下部外側設置有截面為U型的U型風道22，U型風道22與風管25-5的下端連通；第一燃燒室25-1內的下部設置有燃燒盤25-6，燃燒盤25-6的底部通過滑道與滑塊活動設置有爐篦24；第三燃燒室25-3的頂端設置有封火圈26，封火圈26側面開有出火口25-4。

點火裝置21與第一燃燒室25-1相連通，點火裝置21的水平位置位於爐篦24的上方；點火裝置21內通過螺栓設置有點火發生器21-1，點火裝置21上設置有點火風門21-2。

箱體13設置在底箱9上，底箱9內位於煙室28的下方設置有與煙室28連通的塵降箱23，底箱9內位於第一燃燒室25-1的下方設置有與第一燃燒室25-1連通的儲灰室20。

煙室28包括下行煙室28-1和上行煙室28-2，下行煙室28-1通過煙氣通道27與第三燃燒室25-3相連通，下行煙室28-1與上行煙室28-2的上部相分離、下端相連通，下行煙室28-1的截面積小於上行煙室28-2的截面積；貫通下行煙室28-1下部相對的兩個側壁設置有若干個加熱管29，貫通上行煙室28-2上部相對的兩個側壁也設置有若干個加熱管29，上行煙室28-2下部設置有蛇形輔熱管32，加熱管29的軸線與分腔燃燒室25的長向中心面相平行；加熱管29是與水套30相連通的獨立裝置。

進料機構18的上部進料口與料鬥17相連，進料機構18的下部出料口與第一燃燒室25-1相連通，進料機構18內設置有傳動鏈輪18-1以及與傳動鏈輪18-1連接的螺旋進料器18-2，如圖5所示，傳動鏈輪18-1由驅動電機34驅動；進料機構18位於螺旋進料器18-2下方的側壁處設置有防回火風門19。

如圖2所示，箱體13的頂部設置有電控盒1、料鬥蓋2、封火蓋3、煙囪接口4及大氣連通管5，料鬥蓋2與料鬥17的上端連接，封火蓋3與封火圈26連接，煙囪接口4與上行煙室28-2相連通；箱體13與加熱管29的軸線相平行且靠近煙室28的側壁設置有檢修門6、輔助加熱出口7及輔助加熱進口8，輔助加熱出口7與蛇形輔熱管32的上端連通，輔助加熱進口8與蛇形輔熱管32的下端連通，檢修門6設置在輔助加熱出口7的上方並與上行煙室28-2相連通；箱體13與加熱管29的軸線相垂直的一個側壁設置有爐膛清渣門12，爐膛清渣門12與第一燃燒室25-1相連通；箱體13與加熱管29的軸線相平行且遠離煙室28的側壁設置有設備檢修門33；如圖3所示，箱體13與加熱管29的軸線相垂直的另一個側壁上方設置有熱水出口14、下方設置有回水口15和清汙口16，回水口15位於熱水出口14的斜下方，熱水出口14與及回水口15均與水套30相連通，清汙口16與水套30的下端相連通。

如圖4所示，箱體13內設置有配風箱35，配風箱35與風機31連接，配風箱35中設置有四根管道，其中第一根管道與儲灰室20相連通，第二根管道與U型風道22相連通，第一根管道內設置有一次風門35-1，第二根管道內設置有二次風門35-2；其中第三根管道與防回火風門19相連通，第四根管道與點火風門21-2相連通，第三根管道與第四根管道內也分別設置有風門，四根管道上均分別設置有控制球閥。

底箱9與加熱管29的軸線相垂直的一個側壁設置有煙箱清灰門10及爐膛清灰門11，煙箱清灰門10與塵降箱23連通，爐膛清灰門11與第一燃燒室25-1相連通。

本發明的結構特點及工作原理如下：

生物質燃料進入分腔燃燒室25內，分腔燃燒室25採用分段燃燒的原理設計，燃燒盤25-6至進料機構18的出料口部分為低溫燃燒段，進料機構18的出料口至第二燃燒室25-2上端為較高溫燃燒段，第二燃燒室25-2上端至第三燃燒室25-3上端為高溫燃燒段。風機31送風至配風箱35，由配風箱35分別進行配風。一次風路在儲灰室20下部、進風由爐篦24進入，一次輔助風由配風箱35通過點火風門21-2提供，兩路風均設置風門進行控制。二次風路由U型風道22進入風管25-5中，再由風管25-5上的切線風孔進入第一燃燒室25-1中，二次輔助風由配風箱35通過防回火風門19提供，兩路風也均設置風門進行控制。生物質燃料通過分腔燃燒室以及在一次風、二次風的作用下得到充分燃燒不易結渣，且由於系統熱效率很高，因此非常省料。爐篦24通過滑道和滑塊活動設置，方便抽出進行清理。

燃燒產生的煙氣通過煙氣通道27進入到下行煙室28-1中，再由下行煙室28-1進入上行煙室28-2中，最後由煙囪接口4排出。可燃氣體在下行煙室28-1的上部才完全燃燒，得以充分利用；由於燃料利用非常充分，因此煙囪出口的煙氣溫度低於90℃。下行煙室28-1的截面積小於上行煙室28-2的截面積，能夠提高煙氣的流速。並且在煙氣由下行煙室28-1進入上行煙室28-2的過程中得到空間釋放，具有一定的塵降作用(灰塵進入塵降箱23中)，能夠達到除塵效果。

在分腔燃燒室25四周及煙室28四周均設置有中空的水套30，水套30內充滿水，因此，分腔燃燒室25和煙室28相當於處在水中央，這樣的設計可以極大地增加受熱面積，因此在供暖過程中能夠最大程度地利用熱能、節省燃料。並且加熱管29以及給太陽能熱水系統輔助加熱的蛇形輔熱管32的設置能夠使得煙室28中高溫煙氣的熱能得到充分利用，進一步增大受熱面積、提高熱能的利用率。

點火裝置21中的點火發生器21-1採用氮化矽電熱元件，點火原理採用點火發生器發熱配以風力送風，以熱風點燃生物質顆粒原料。點火發生器21-1通過螺栓活動設置，能夠調整其前後位置以適應不同的生物質顆粒原料。

本發明的系統整體為常壓，使用水泵進行循環，僅用系統靜壓力循環，都在安全範圍內。系統設置有大氣連通管，可防止極端高溫下水汽化後產生危險。進料機構設置有防回火風門，此氣門常開，既能防回火，又具有補風作用，同時兼具降溫功能。點火裝置中的氣門(點火風門21-2)也為常開，在點火發生器關閉後，也兼具補風和降溫的作用。

本發明的系統在側面設置一個設備檢修門33，便於安裝及維修內部裝置；分腔燃燒室25下部設置的爐膛清渣門12方便在燃料質量不佳結渣的情況下進行清渣。箱體13下方為一完整底箱9，底箱9的中部為儲灰室，左側為塵降室，均開有清灰門能夠方便清除下落的粉塵。檢修門6的設置方便觀察煙室狀態和清理加熱管29上的積塵。清汙口16的設置方便對系統使用後產生的水垢進行清理。

本系統涉及50-200m2的採暖面積範圍，外形尺寸符合一般家庭廚房的面積，具有炊事功能，且冬季可給太陽能熱水系統輔助供熱。本系統設置的電控盒1可根據供暖所需熱量控制進料時間和間隔時間，有效控制火力，在控制上設定升溫段和保溫段，可自動運行。還可根據不同的需求設定不同的火力。