[發(fā)明專利]一種基于TLUD氣化原理與溫差發(fā)電技術(shù)的生物質(zhì)炊事爐

有效

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• 申請日: 2014-06-17
• 公開（公告）號: CN104006413A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 畢晟;江偉權(quán);陳斌;賀暕;朱健健;胡茗崎;任世成
• 申請（專利權(quán)）人: 畢晟
• 主分類號: F24B1/183
• 分類號: F24B1/183;F24B1/191;H02N11/00
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于TLUD氣化原理與溫差發(fā)電技術(shù)的生物質(zhì)炊事爐，屬于燃燒設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

當前全球仍有大約2億使用生物質(zhì)(主要是木柴)作為燃料來滿足日常最基本的做飯，取暖和照明需求。

普通的生物質(zhì)爐具如柴火爐，戶用灶臺等普遍采用生物質(zhì)直接燃燒，其熱效率一般為10％-15％，而工業(yè)上采用生物質(zhì)熱解氣化技術(shù)的發(fā)電鍋爐熱效率已經(jīng)接近化石燃料水平。因此，提高戶用型生物質(zhì)爐效率顯得很有必要。

另一方面，在這些地區(qū)，大多同時也存在電力匱乏的情況。而目前隨著材料技術(shù)的發(fā)展，熱電轉(zhuǎn)換效率不斷提升。

生物質(zhì)能一直是人類賴以生存的重要能源，它是僅次于煤炭、石油和天然氣而居于世界能源消費總量第四位的能源，在整個能源系統(tǒng)中占有重要地位。面對全球性的減少化石能源消耗，控制溫室氣體排放的形勢，利用生物質(zhì)能資源生產(chǎn)可替代化石能源的可再生能源產(chǎn)品，已成為我國應對全球氣候變暖和控制溫室氣體排放問題的重要途徑之一。

而生物質(zhì)的利用很大程度上是在邊遠地區(qū)和農(nóng)村進行。據(jù)統(tǒng)計，我國農(nóng)村能源消耗的50％來源于生物質(zhì)能源，生物質(zhì)能作為中國廣大農(nóng)村地區(qū)家庭生活用能的主要來源，其清潔高效利用是解決農(nóng)村清潔用能的關(guān)鍵。目前在農(nóng)村地區(qū)生物質(zhì)利用方式主要有有傳統(tǒng)的土灶、沼氣池、秸稈氣化集中供氣、戶用型生物質(zhì)氣化爐。但前三者存在如下缺點：

而戶用型生物質(zhì)氣化爐可將低品位的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為高品位的可燃氣，與以上三者相比能很好地克服以上缺點，能夠很好地滿足農(nóng)村家庭生活清潔用能的需求，故在廣大農(nóng)村地區(qū)擁有廣闊的應用前景；

頂部點火上吸式固定床氣化爐(Top-lit?Up?Draft?Fixed?Bed?Gasifier)即TLUD氣化爐是一種新型的戶用型生物質(zhì)氣化爐，TLUD理論最早由Thomas?B.Reed教授在1985年提出。其基本思想為，熱解氣在爐膛頂部燃燒，節(jié)約了導氣管道，簡化裝置。穩(wěn)定運行時，整個爐內(nèi)反應區(qū)域由上至下可劃分為還原區(qū)、氧化區(qū)、裂解區(qū)和干燥區(qū)，由于裂解區(qū)產(chǎn)生的焦油向上經(jīng)過氧化區(qū)高溫燃燒，接著又經(jīng)過高溫還原區(qū)反應，使得出口氣化氣中的焦油含量非常低。另外，Thomas?B.Reed和Paul?S.Anderson的研究也表明，恰當?shù)氖褂眉记煽梢允筎LUD爐得到副產(chǎn)物生物質(zhì)炭，而生物質(zhì)炭是一種經(jīng)濟價值相對較高的產(chǎn)物，這將有利于該種爐子在貧困地區(qū)的推廣，但對用戶的使用操作有較高要求。

目前國內(nèi)外將TLUD技術(shù)成功運用到戶用型生物質(zhì)爐的案例較少，因此有必要從實驗上探究TLUD技術(shù)在小爐膛內(nèi)的傳熱和產(chǎn)氣機理，從而為設(shè)計提供依據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容

為了提高廣大農(nóng)村使用的戶用型生物質(zhì)燃燒效率和熱效率，同時利用溫差發(fā)電片與爐子的結(jié)合為用戶提供最基本的電力供應。我們設(shè)計了一種帶鼓風機強制供風的小型上吸式固定床半氣化爐，通過實驗優(yōu)化了爐膛結(jié)構(gòu)并通過對半氣化爐進行氣流場分析，改進一二次進風結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種基于TLUD氣化原理與溫差發(fā)電技術(shù)的生物質(zhì)炊事爐，包括爐外筒、燃燒室、火焰集中器、煙道和集熱水箱，所述燃燒室位于爐外筒的內(nèi)部，燃燒室的頂部與火焰集中器連接，所述煙道與所述火焰集中器的側(cè)部連接；所述燃燒室的外部與所述爐外筒之間形成空腔，在所述爐外筒的底部以爐箅子隔出通風腔室，所述通風腔室內(nèi)置一次進風通道，所述一次進風通道的外部接口連接有一次鼓風機，在所述爐外筒的底部設(shè)有二次鼓風機，所述二次鼓風機與所述燃燒室和所述爐外筒之間的空腔連通。

所述燃燒室的頂部上方連接有預旋器，所述預旋器的頂部是環(huán)狀板，所述預旋器的的葉片垂直于環(huán)狀板的面板底部圓周均勻安裝。

所述煙道的底部設(shè)置有集熱器，所述集熱器內(nèi)置所述爐箅子產(chǎn)生的生物質(zhì)碳，用于對所述集熱水箱繼續(xù)加熱。

煙經(jīng)過所述集熱水箱的側(cè)壁和底部之后經(jīng)過煙道的頂部出口排出，所述煙道的頂部出口高于煙氣入口位置。

在靠近所述集熱水箱一側(cè)的煙道入口位置，設(shè)有溫差發(fā)電片及導熱片，所述溫差發(fā)電片與電量存儲器連接，所述電量存儲器分別與一次鼓風機和二次鼓風機連接，用于將存儲的所述溫差發(fā)電片產(chǎn)生的電量為一次鼓風機和二次鼓風機供電；

所述導熱片設(shè)置于所述溫差發(fā)電片與所述集熱水箱的外壁之間，使所述集熱水箱外壁的溫度傳導至所述溫差發(fā)電片上。

在所述二次鼓風機的入口處設(shè)有二次進風調(diào)節(jié)閥，用以調(diào)節(jié)二次進風的大小。

在所述一次鼓風機和所述二次鼓風機的入口處設(shè)有鼓風扇。

由所述溫差發(fā)電片對所述鼓風扇進行供電。