家用生物質氣化爐及其製作方法

2023-12-02 13:12:51

專利名稱：家用生物質氣化爐及其製作方法
技術領域：
本發明涉及到家用生物質氣化爐的製作方法及氣化爐，本發明方法製作的 家用生物質氣化爐操作十分簡便、 一看就會的一種家用生物質氣化爐。
技術背景家用生物質氣化爐是利用生物質(如秸稈、稻殼、樹枝、雜草等農作物 廢棄物或生活垃圾等)在缺氧狀態下進行燃燒，使大部分可燃燒物質轉化為可 燃氣體，經冷卻、淨化後供炊事、取暖等使用。常見的家用氣化爐包括上吸式 固定床氣化爐和下吸式固定床氣化爐。上吸式固定床氣化爐基本結構是一個圓 柱形爐體，在爐體內壁襯有耐火材料，爐體下部連接有空氣進氣管道，爐體上 部有密封上蓋。使用時將生物質放入爐體內，點火後密閉燃燒，僅由鼓風機向 爐體內輸送空氣，控制空氣輸入量就可保證生物質的缺氧燃燒，生成可燃氣體。 在爐體的上部通常設置有可燃氣體收集裝置，並有向外輸送可燃氣體的管道。 目前，家用氣化爐大都為分體式結構，即氣化爐與燃燒器分離，氣化爐收集到 生物質氣化後形成的可燃氣體後，通過管道輸送到冷卻裝置、過濾裝置或焦油 分離裝置等，以除去可燃氣體中的灰塵、焦油等，再輸送到燃燒器燃燒。而在 此輸送過程中最難處理的就是燃氣中的焦油，因其含量較高，在輸送過程中可 能會沉積在管道或冷卻裝置及過濾裝置內，造成輸氣管道或裝置阻塞，形成二 次汙染等等。另外，如果焦油分離不徹底，則可能造成燃氣熱值較低，不能有 效利用能源，燃燒器集炭阻塞等現象。因此，怎樣減少家用氣化爐燃氣中的焦 油含量成為其推廣使用的重要課題。上述家用生物質氣化爐所產生的可燃氣體需要收集和輸送，因此，結構較 為複雜。而由於焦油的存在使得可燃氣體的收集、淨化和輸送更為複雜和困難， 在很大程度限制了家用生物質氣化爐推廣和應用。4發明內容為解決現有家用生物質氣化爐可燃氣體收集、輸送困難、焦油處理困難和 結構複雜等缺陷，本發明提出一種家用生物質氣化爐的製作方法及氣化爐。本發明家用生物質氣化爐製作方法氣化爐下部為生物質燃燒氣化室(簡稱 為氣化室)、上部為可燃氣體燃燒器(簡稱為燃燒器)，兩者直接相通，分別對 氣化室和燃燒器的空氣進氣量進行控制，爐橋可上下移動。本發明家用生物質氣化爐製作方法可以採用煙囪、進氣通道和進氣量調節 闊等分別對氣化室和燃燒器的空氣進氣量進行控制(簡稱為自然供氣)，也可以 採用鼓風機和進氣量調節閥等分別對氣化室和燃燒器的空氣進氣量進行控制 (簡稱為強制供氣)。本發明家用生物質氣化爐製作方法燃燒器為倒錐形環狀結構，在錐體直徑 較小的一端設置有空氣進入通孔，通孔的一端通向可燃氣體燃燒室，另一端通 向配氣室，燃燒器的上方設置有擋風板。本發明家用生物質氣化爐製作方法爐體上部設置有煙囪，煙囪出口處設置 有熱水箱，煙囪從熱水箱內部穿過，在熱水箱內部的煙囪上設置有換熱管道或 換熱片，熱水箱下部安裝有出水閥門。本發明家用生物質氣化爐的下部設置有進氣室(即出灰室)、空氣進氣口 (即 出灰口)，進氣口上設置有進氣量調節閥，進氣室上方為爐橋，爐橋底部中心固 定連接有可上下移動直杆，直杆的一側裝有齒輪，齒輪上裝有搖動連杆，爐橋 上方為氣化室，氣化室上方為倒錐形燃燒器，燃燒器上方設置有擋風板，外爐 壁與內爐膛之間設置有燃燒器空氣進氣管道，燃燒空氣進氣管道一端為敞口， 另一端與配氣室連接，配氣室在燃燒器外側且呈環狀，倒錐形燃燒器直徑較小 的一端設置有沿圓周分布的空氣進入通孔，通孔的一端通向配氣室，另一端通 向可燃氣體燃燒室。本發明家用生物質氣化爐的爐體上部連接圓環柱面狀灶具支撐，灶具柱面 支撐的一方設置有生物質燃燒添加口 (也即燃燒觀察孔)，另一方設置有煙囪，
煙囪從連接在爐體外部的熱水箱中穿過。本發明家用生物質氣化爐的熱水箱內部的煙閨上設置有換熱管道或換熱 片，熱水箱下部安裝有出水閥門。本發明家用生物質氣化爐的外爐壁與內爐膛之間設置有空心隔熱層。本發明家用生物質氣化爐操縱爐橋上下移動的可以是齒輪、齒條機構，也 可以是螺紋、螺杆等機構。本發明家用生物質氣化爐進氣室空氣進氣量調節閥可採用圓片狀調節閥、 圓弧狀調節閥或通孔狀調節閥。本發明家用生物質氣化爐通過添料口或燃燒器上方向爐膛內添加生物質燃 料，從生物質燃料的上方點火後生物質燃料開始燃燒，此時，生物質燃燒所需 的氧氣可從爐橋下部的進氣室供給，通過調節進氣室的空氣供給量可以控制生 物質的燃燒狀態，使其達到氣化狀態。生物質產生的可燃氣體由於其比重較小 在爐內氣體的作用下向上漂流，在燃燒器直徑較小的一端與燃燒器空氣進氣管 道輸入的空氣相混合併燃燒。在使用過程中，只需注意調節爐橋的高度和進氣 室的空氣供給量，即可保證生物質燃料的有效氣化，保證可燃氣體的充分燃燒。 顯然，本發明家用生物質氣化爐不需要對生物質燃燒氣化的可燃氣體進行收集、 淨化和傳輸，不存在焦油的處理問題，克服了現有技術的不足。由於本發明家 用生物質氣化爐操作十分簡便、 一看就會，因此，被稱為"傻瓜"家用生物質 氣化爐。為了適應在不便安裝煙囪的場合使用本發明家用生物質氣化爐，本發明還 提出了一種使用鼓風機和進氣量調節閥組成的空氣供給系統的家用生物質氣化 爐，該氣化爐的總體結構與自然供氣式基本相同，只是採用鼓風機通過管道分 別與氣化室空氣進氣量調節閥和燃燒器空氣進氣量調節閥相連接，再通過管道 分別與進氣室和燃燒器配氣室相連接。通過鼓風機強制空氣進入氣化爐，通過 氣量調節閥分別控制空氣進入氣化室和燃燒器的空氣量。


附圖1是本發明自然供氣式家用生物質氣化爐結構示意圖附圖2是本發明自然供氣式家用生物質氣化爐空心隔熱層和燃燒器空氣進 氣管道結構示意圖(附圖1的A-A剖視圖)。附圖3是本發明自然供氣式家用生物質氣化爐燃燒器空氣進氣管道、配氣 室和燃燒器結構示意圖(附圖2的B-B剖視圖)。附圖4是本發明家用生物質氣化爐操縱爐橋上下移動的齒輪、齒條機構的 結構示意圖。附圖5是本發明家用生物質氣化爐操縱爐橋上下移動的螺紋、螺杆機構的 結構示意圖。附圖6是本發明家用生物質氣化爐燃燒器結構示意圖。 附圖7是本發明家用生物質氣化爐R形擋風板結構示意圖。 附圖8是本發明家用生物質氣化爐的熱水箱管道式換熱結構主視圖。 附圖9是本發明家用生物質氣化爐的熱水箱管道式換熱結構俯視圖。 附圖10是本發明家用生物質氣化爐的熱水箱換熱片式換熱結構主視圖。 附圖11是本發明家用生物質氣化爐的熱水箱換熱片式換熱結構俯視圖。 附圖12是本發明家用生物質氣化爐進氣室空氣進氣量圓片狀調節閥結構示 意圖。附圖13是本發明家用生物質氣化爐進氣室空氣進氣量圓弧狀調節閥結構示 意圖。附圖14是本發明家用生物質氣化爐進氣室空氣進氣量通孔狀調節閥結構示 意圖。附圖15是本發明強制供氣式家用生物質氣化爐結構示意圖。下面結合附圖和具體實施方式
對本發明方法及氣化爐做進一步的說明。附圖l是本發明家用生物質氣化爐結構示意圖，圖中l是進氣室空氣進氣 口， 2是推動爐橋上下移動的直杆齒條，3是齒輪，4是爐橋，5是空心隔熱層，
6是耐火隔熱層，7是燃燒器空氣進氣配氣室，8是燃燒器，9是添料口 (也是 燃燒觀察口)， 10是灶具支撐,11是擋風板，12是燃燒器空氣進氣通孔，13是 煙囪，14是熱水箱，15是換熱管，16是水閥，17是氣化室，35是進氣室。由 圖可知，生物質在氣化室(17)堆積好後從上部被點燃，當燃燒溫度達到600 'C左右時，控制進氣室(35)的空氣進氣量，使其通過爐橋(4)傳輸到氣化室 (17)的空氣量使生物質形成不完全燃燒，產生可燃氣體，在氣化爐內氣體壓 力和比重較輕的共同作用下傳輸到燃燒器(8)，與燃燒器空氣進氣通孔(12) 流入的空氣混合併燃燒。擋風板(11)可以使得煙囪(13)的抽力不對可燃氣 體的燃燒產生影響。從煙囪通過的熱量可以使熱水箱中的水被加熱，利用了餘 熱。當生物質燃料然被燒掉一部分後，可以搖動齒輪(3)帶動直杆(2)使得 爐橋(4)向上移動， 一方面保證生物質燃料處於燃燒室氣化室(17)的上部， 保證其能夠較好的被氣化，另一方面可以保證氣化室(17)上部的溫度始終保 持在60(TC以上。調節一次空氣進氣口 (1)的進氣量，可以調節生物質的燃燒 氣化狀態。通過添料口 (9)可以觀察燃燒器可燃氣體的燃燒狀態，還可在添加 生物質燃料。附圖2是本發明自然供氣式家用生物質氣化爐空心隔熱層和燃燒器空氣進 氣管道結構示意圖(附圖1的A-A剖視圖)。圖中，1是進氣室空氣進氣口， 5 是空心隔熱層，6是耐火隔熱層，17是氣化室，18是燃燒器空氣進氣管道。由 圖可知，空氣從燃燒器空氣進氣管道(18)進入配氣室(7)，通過進氣通孔(12) 進入燃燒器(8)與可燃氣體混合併燃燒。附圖3是本發明自然供氣式家用生物質氣化爐燃燒器空氣進氣管道、配氣 室和燃燒器結構示意圖(附圖2的B-B剖視圖)。4是爐橋，6是耐火隔熱層，7 是燃燒器進氣配氣室，8是燃燒器，12是燃燒器進氣通孔，17是氣化室，18是 燃燒器進氣管道，35是進氣室。由圖可知，燃燒器空氣進氣管道一端是敞口， 直接與大氣相連，另一端與配氣室(7)相連，配氣室為環狀結構。空氣通過燃 燒器進氣管道進入配氣室，再通過進氣通孔(12)進入燃燒器(8)與可燃氣體 混合併燃燒。
附圖4是本發明家用生物質氣化爐操縱爐橋上下移動的齒輪、齒條機構的 結構示意圖，左邊為正視圖，右邊為側視圖。圖中，2是推動爐橋上下移動的直 杆齒條，3是齒輪，4是爐橋，19是齒輪搖杆。由圖可知，爐橋固定連接在直杆 齒條上，搖動齒輪搖杆(19)帶動齒輪(3)旋轉，再帶動直杆齒條(2)上下 移動，從而帶動爐橋(4)上下移動。附圖5是本發明家用生物質氣化爐操縱爐橋上下移動的螺紋、螺杆機構的 結構示意圖。圖中，4是爐橋，20是橫向斜齒輪，斜齒輪內孔有螺紋，21是豎 向斜齒輪，22是螺紋直杆。由圖可知，爐橋固定連接在帶螺紋的直杆上，轉動 豎向斜齒輪(21)，帶動橫向斜齒輪(20)轉動，橫向斜齒輪(20)的轉動使得 螺紋直杆(22)上下移動，從而帶動爐橋(4)上下移動。附圖6是本發明家用生物質氣化爐倒錐形燃燒器結構示意圖。圖中，8是燃 燒器，12是燃燒器空氣進氣通孔。由圖可知，燃燒器(8)呈倒錐形結構，並在 倒錐柱面圓周上均勻地分布有燃燒器空氣進氣通孔(12)。附圖7是本發明家用生物質氣化爐R形擋風板結構示意圖。由圖可知，R形 擋風板圓弧一面放置在煙囪通風口，使得煙囪的抽力不對可燃氣體的燃燒產生 影響。開口一面放置在進料口處，既不影響進料，也不影響觀察燃燒狀況。附圖8是本發明家用生物質氣化爐管道式換熱結構主視圖，附圖9是本發 明家用生物質氣化爐管道式換熱結構俯視圖。圖中，13是煙囪，14是熱水箱， 15是換熱管，16是水閥，由圖可知，燃燒的熱量從煙囪(13)傳入，而換熱管 (15)安裝在煙囪(13)內部且縱橫交錯，熱水箱(14)中的水可以在換熱管 中自由流動，吸收煙囪的熱量被加熱。附圖10是本發明家用生物質氣化爐換熱片式換熱結構主視圖，附圖11是 本發明家用生物質氣化爐換熱片式換熱結構俯視圖。圖中，13是煙囪，14是熱 水箱，16是水閥，23是換熱管片。由圖可知，煙囪(13)的熱量通過換熱片 (23)對熱水箱(14)中的水進行加熱。附圖12是本發明家用生物質氣化爐進氣室圓片狀進氣量調節閥結構示意
圖。圖中，24是風門，25是進風口。由圖可知，調節風門(24)與進風口 (25) 之間沿固定螺釘的旋轉角，可以調節風門相對迸風口的位置，從而實現對進風 量的調節。附圖13是本發明家用生物質氣化爐進氣室圓弧狀進氣量調節閥結構示意 圖。圖中，26是進風口， 27是旋轉風門(圖中虛線部分)。由圖可知，調節風 門(27)相對於進風口 (26)之間的旋轉角，可以調節風門相對進風口的位置， 從而實現對進風量的調節。附圖14是本發明家用生物質氣化爐進氣室通孔狀進氣量調節閥結構示意 圖。圖中，28是進風孔，29是旋轉風門(圖中虛線部分)。由圖可知，調節風 門(29)相對於進風孔(28)之間的旋轉角，可以調節導通進風孔的數量，從 而實現對進風量的調節。附圖15是本發明強制供氣式家用生物質氣化爐結構示意圖。圖中，30是進 氣室空氣進氣量調節閥，31是燃燒器空氣進氣量調節閥，32是燃燒器空氣進氣 管道，33是進氣室空氣進氣管道，34是鼓風機，35是進氣室。由圖可知，強制 供氣式家用生物質氣化爐的結構與自然供氣式基本相同，不同之處在於氣化室 和燃燒器的空氣進氣系統。鼓風機(34)通過管道分別與進氣室空氣進氣量調 節閥(30)和燃燒器空氣進氣量調節閥(31)相連接，再通過進氣室空氣進氣 管道(33)和燃燒器空氣進氣管道(32)分別與進氣室(35)和配氣室(7)相 連接。鼓風機排出的空氣通過上述管道和調節閥分別進入氣化室(17)和燃燒 器(12)，調節進氣室空氣進氣量調節閥(30)和燃燒器空氣進氣量調節閥(31) 可以分別調節進入進氣室(35)和燃燒器(12)的空氣量，達到生物質有效氣 化和可燃氣體充分燃燒的目的。
權利要求
1、一種家用生物質氣化爐製造方法，其特徵在於氣化爐下部為生物質燃燒氣化室(簡稱為氣化室)、上部為可燃氣體燃燒器(簡稱為燃燒器)，兩者直接相通，分別對氣化室和燃燒器的空氣進氣量進行控制，爐橋可上下移動。
2、 根據權利要求1所述製造方法，其特徵在於可以採用煙囪、進氣 通道和進氣量調節閥等分別對氣化室和燃燒器的空氣進氣量進行控制(簡 稱為自然供氣)，也可以採用鼓風機和進氣量調節閥等分別對氣化室和燃燒 器空氣進氣量進行控制(簡稱為強制供氣)。
3、 根據權利要求1所述製造方法，其特徵在於燃燒器為倒錐形環狀 結構，在錐體直徑較小的一端設置有空氣進入通孔，通孔的一端通向可燃 氣體燃燒室，另一端通向配氣室，燃燒器的上方設置有擋風板。
4、 根據權利要求1所述製造方法，其特徵在於爐體上部設置有煙囪， 煙囪出口處設置有熱水箱，煙囪從熱水箱內部穿過，在熱水箱內部的煙囪 上設置有換熱管道或換熱片，熱水箱下部安裝有出水閥門。
5、 一種家用生物質氣化爐，其特徵在於氣化爐的下部設置有進氣室 (即出灰室)，空氣進氣口 (即出灰口)，進氣口上設置有進氣量調節閥，進氣室上方為爐橋，爐橋底部中心固定連接有可上下移動直杆，直杆的一 側裝有齒輪，齒輪上裝有搖動連杆，爐橋上方為氣化室，氣化室上方為倒 錐形燃燒器，燃燒器上方設置有擋風板，外爐壁與內爐膛之間設置有燃燒 器空氣進氣管道，燃燒空氣進氣管道一端為敞口，另一端與配氣室連接， 配氣室在燃燒器外側且呈環狀，倒錐形燃燒器直徑較小的一端設置有沿圓 周分布的空氣進入通孔，通孔的一端通向配氣室，另一端通向可燃氣體燃 燒室。
6、 根據權利要求5所述氣化爐，其特徵在於爐體上部連接圓環柱面 狀灶具支撐，灶具柱面支撐的一方設置有生物質燃燒添加口 (也即燃燒觀 察孔)，另一方設置有煙囪，煙囪從連接在爐體外部的熱水箱中穿過，熱水箱內部的煙囪上設置有換熱管道或換熱片，熱水箱下部安裝有出水閥門。
7、 根據權利要求5所述氣化爐，其特徵在於外爐壁與內爐膛之間設 置有空心隔熱層。
8、 根據權利要求5所述氣化爐，其特徵在於操縱爐橋上下移動的可 以是齒輪、齒條機構，也可以是螺紋、螺杆機構。
9、 根據權利要求5所述氣化爐，其特徵在於進氣室空氣進氣量調節 閥可採用圓片狀調節閥、圓弧狀調節閥或通孔狀調節閥。
10、 一種家用生物質氣化爐，其特徵在於氣化室空氣進氣口上的進氣 量調節閥可採用圓片狀調節閥、圓弧狀調節閥或通孔狀調節閥。
11、 一種家用生物質氣化爐，其特徵在於鼓風機通過管道分別與進氣 室空氣進氣量調節閥和燃燒器空氣進氣量調節閥相連接，再通過管道分別 與進氣室和燃燒器配氣室相連接，進氣室上方為爐橋，爐橋底部中心固定 連接有可上下移動直杆，直杆的一側裝有齒輪，齒輪上裝有搖動連杆，爐 橋上方為氣化室，氣化室上方為燃燒器，燃燒器上方設置有擋風板，外爐 壁與內爐膛之間設置有燃燒器空氣進氣管道，燃燒器空氣進氣管道一端與 鼓風機管道相連接，另一端與配氣室連接，配氣室在燃燒器外側且呈環狀， 倒錐形燃燒器直徑較小的一端設置有沿圓周分布的空氣進入通孔，通孔的 一端通向配氣室，另一端通向可燃氣體燃燒室。
全文摘要
本發明家用生物質氣化爐通過添料口或燃燒器向爐內添加生物質燃料，從生物質燃料的上方點火後生物質燃料開始燃燒，此時，生物質燃燒所需的氧氣可從爐橋下部的一次空氣進氣口供給，通過以調節空氣供給量可以控制生物質的燃燒狀態，使其達到氣化狀態。生物質產生的可燃氣體由於其比重較小在爐內氣體的作用下向上漂流，在燃燒器直徑較小的一端與二次空氣進氣管道輸入的空氣相混合併燃燒。在使用過程中，只需注意調節爐橋的高度和一次空氣進氣口的空氣進入量，即可保證生物質燃料的有效氣化，保證可燃氣體的充分燃燒。顯然，本發明家用生物質氣化爐不需要對生物質燃燒氣化的可燃氣體進行收集、淨化和傳輸，不存在焦油的處理問題，克服了現有技術的不足。由於本發明家用生物質氣化爐操作十分簡便、一看就會，因此，被稱為「傻瓜」家用生物質氣化爐。
文檔編號F24B1/19GK101109519SQ200710078420
公開日2008年1月23日 申請日期2007年4月25日 優先權日2007年4月25日
發明者馬良奇 申請人:馬良奇