專利名稱：中小型移動(dòng)式室外生物質(zhì)熱水發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化裝置，尤其是一種中小型移動(dòng)式室外生物質(zhì)熱水發(fā) 生器，屬于生物質(zhì)能源技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著能源日益減少和環(huán)境的不斷被惡化，尋求對環(huán)境友好、可再生的能源替代品， 走可持續(xù)發(fā)展道路已引起世界各國普遍關(guān)注，近年來，生物質(zhì)能的研發(fā)技術(shù)取得了突破進(jìn) 展，現(xiàn)已成為僅次于煤、石油、天然氣的第四大能源，生物質(zhì)能的發(fā)展帶來了前所未有的機(jī) 遇。大力推進(jìn)農(nóng)林廢棄物等生物質(zhì)氣化、熱裂解技術(shù)，積極開發(fā)新能源，打造循環(huán)的農(nóng) 業(yè)、畜牧業(yè)，對于轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長方式，緩解經(jīng)濟(jì)增長與資源環(huán)境之間的矛盾，推進(jìn)資源節(jié)約 型、環(huán)境友好型的全國小城鎮(zhèn)建設(shè)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)充分、可持續(xù)發(fā)展具有重要而深遠(yuǎn)的意義。近年來，國家出臺了一系列鼓勵(lì)生豬養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的優(yōu)惠政策，生豬規(guī)模養(yǎng)殖場得 到了迅猛發(fā)展，但農(nóng)村中在簡易的圈舍中生豬散養(yǎng)仍然是現(xiàn)階段我國生豬養(yǎng)殖的一個(gè)重要 的生力軍。這部分生豬在養(yǎng)殖過程中所食用飼料含促快速生長的添加劑少，生長時(shí)間長，在 消費(fèi)市場中，因豬肉(通常稱笨豬肉)品質(zhì)好普遍受到廣大消費(fèi)者的青睞，然而，在北方高 寒地區(qū)，卻存在著高寒低溫下飲水困難的問題，尤其是能隨時(shí)喝到使其健康生長適宜的溫 水更是難以實(shí)現(xiàn)，如若以太陽能熱水器來實(shí)現(xiàn)上述目的，要求必需有城市自來水供水管線 或自帶泵供水系統(tǒng)，而且還必須解決供水管線保溫等技術(shù)，這會(huì)帶來設(shè)備造價(jià)高，運(yùn)行費(fèi)用 大，工藝復(fù)雜等一系列養(yǎng)殖戶難以接受的問題；再者，使用傳統(tǒng)的電、煤等加熱，既不會(huì)降低 使用成本，也不能達(dá)到當(dāng)前國家所提倡的節(jié)能、減排、有效利用農(nóng)村大量廢棄的生物質(zhì)資源 (農(nóng)作物秸稈、稻殼、鋸末、林木枝丫、堅(jiān)果殼皮、牲畜糞便等)的目的，也就不能實(shí)現(xiàn)農(nóng)民的 增收節(jié)支，帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。現(xiàn)有技術(shù)中雖然存在一些生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化裝置，但是其普遍存在的問題是結(jié)構(gòu)龐 雜，不具備野外作業(yè)所需的機(jī)動(dòng)性、可移動(dòng)性，且僅作為產(chǎn)生熱源，并不涉及產(chǎn)生、觀測、測 定溫控?zé)崴木唧w應(yīng)用和相應(yīng)的特殊結(jié)構(gòu)，如申請?zhí)枮?5222490. 9、名稱為“有機(jī)垃圾能源 化多功能反應(yīng)爐”的實(shí)用新型申請，以及申請?zhí)枮?00610029424. 6、名稱為“一種生物質(zhì)能 燃料鍋爐及其燃燒方法”，和申請?zhí)枮?00910012389. 0、名稱為“直接燃燒生物質(zhì)能氣化爐” 的發(fā)明申請。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種新型的生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化裝置，其以廢棄的生物質(zhì)(農(nóng)作物秸 稈、稻殼、鋸末、林木枝丫、堅(jiān)果殼皮、牲畜糞便等)為原料，在高寒野外、無需其他商務(wù)能源 供應(yīng)的情況下，通過控氧燃燒，研制出一套在全天候氣象條件下，水溫需求在5°C 65°C區(qū) 間的中小型移動(dòng)式生物質(zhì)熱水發(fā)生器，以解決北方冬季嚴(yán)寒牲畜飲水問題；且其結(jié)構(gòu)精練、 形體小巧易于移動(dòng)，能夠適應(yīng)北方高寒地區(qū)惡劣的野外使用環(huán)境，不需要自來水管道連續(xù)供水，能夠提供不同溫度的溫?zé)崴⒔鉀Q水位觀測、溫度測定問題，同樣也可應(yīng)用高寒低 溫家禽飼養(yǎng)及各種野外需要溫?zé)崴膱鏊?。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種中小型移動(dòng)式室外生物質(zhì)熱水發(fā)生器，包括發(fā)生室、 投料口、控氧調(diào)節(jié)口、排氣調(diào)節(jié)口、水位觀測器、測溫及注水孔、出灰口，所述發(fā)生室為該發(fā) 生器的主體，包括燃燒室、容水室、保溫材料、耐火材料、導(dǎo)熱板和外層保護(hù)板；其中，燃燒室 分別與投料口、控氧調(diào)節(jié)口、排氣調(diào)節(jié)口、出灰口相連通；所述容水室與所述水位觀測器、所 述測溫及注水孔相連通，還連接有給水管、回水管和排污管。優(yōu)選地，所述發(fā)生器還具有供氧控制器，用于對所述控氧調(diào)節(jié)口的開口大小進(jìn)行 控制，且其具有水溫上升與供氧開口大小的對應(yīng)刻度或檔位；所述發(fā)生器還具有排氣調(diào)節(jié) 器，用于對所述排氣調(diào)節(jié)口的開口大小進(jìn)行控制，且其具有水溫上升與排氣開口大小的對 應(yīng)刻度或檔位。優(yōu)選地，所述供氧控制器與所述排氣調(diào)節(jié)器聯(lián)動(dòng)，此機(jī)構(gòu)一部分通過齒條在與發(fā) 生器的主體連接的滑道內(nèi)運(yùn)動(dòng)，另一部分帶有齒輪和溫度刻度標(biāo)定的旋鈕與發(fā)生器的主體 連接。優(yōu)選地，所述導(dǎo)熱板間隔在燃燒室和容水室之間，用于傳遞兩者之間的熱量。優(yōu)選地，所述耐火材料置于所述燃燒室的下方，用于防止燃燒室內(nèi)的高溫對該發(fā) 生器下部造成損傷，影響其使用壽命。優(yōu)選地，在所述外層保護(hù)板內(nèi)側(cè)設(shè)置有所述保溫材料，用于對發(fā)生室進(jìn)行保溫，防 止其與外界的嚴(yán)寒空氣接觸而散熱過快。優(yōu)選地，所述外層保護(hù)板處于所述發(fā)生室的最外層，具有堅(jiān)固的機(jī)械特性，能夠?qū)?發(fā)生室起一般防護(hù)作用。優(yōu)選地，所述發(fā)生器還具有移動(dòng)設(shè)備把手，用于使用者手持或推動(dòng)所述發(fā)生器以 移動(dòng)位置。優(yōu)選地，所述發(fā)生器還具有增溫外圍護(hù)。優(yōu)選地，所述導(dǎo)熱板和所述外層保護(hù)板俱為鋼板。


圖1 本發(fā)明的中小型移動(dòng)式室外生物質(zhì)熱水發(fā)生器結(jié)構(gòu)示意圖。
符號說明
1出灰口2控氧調(diào)節(jié)口
3供氧控制器4移動(dòng)設(shè)備把手
5投料口上蓋6排氣調(diào)節(jié)口
7排氣調(diào)節(jié)器8增溫外圍護(hù)
9水位觀測器10測溫及注水孔
11給水管12回水管
13排污管14角鋼
15燃燒室16容水室
17保溫材料18耐火材料
19導(dǎo)熱板20外層保護(hù)板
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖1對本發(fā)明的工作原理、具體結(jié)構(gòu)和工作過程作進(jìn)一步說明工作原理通過對多種生物質(zhì)(例如按麥稈、稻殼、樹枝、畜糞進(jìn)行分類)進(jìn)行燃燒試驗(yàn)和燃燒值測量，計(jì)算出固定質(zhì)量(例如Ikg)的這些生物質(zhì)所含的總熱量，通過與供氧、 排氣量的組合試驗(yàn)，計(jì)算出固定質(zhì)量的水的溫度升高值與各種固定質(zhì)量的生物質(zhì)、供氧、排 氣量之間的對應(yīng)關(guān)系，生成對應(yīng)供氧、排氣量大小的水溫升高值的刻度，從而在生物質(zhì)質(zhì)量 可控的情況下，通過調(diào)節(jié)供氧、排氣量，達(dá)到預(yù)期的水溫值。具體結(jié)構(gòu)該中小型移動(dòng)式室外生物質(zhì)熱水發(fā)生器主要包括發(fā)生室、投料口、控氧調(diào)節(jié)口 2、排氣調(diào)節(jié)口 6、水位觀測器9、測溫及注水孔10、出灰口 1等。發(fā)生室又稱為該發(fā)生器的主體，主要包括燃燒室15、容水室16、保溫材料17、耐火 材料18、導(dǎo)熱板19和外層保護(hù)板20。其中，燃燒室15分別與投料口、控氧調(diào)節(jié)口 2、排氣調(diào) 節(jié)口 6、出灰口 1等相連通；容水室16與水位觀測器9、測溫及注水孔10相連通，還連接有 給水管11、回水管12和排污管13 ；導(dǎo)熱板19(優(yōu)選為鋼板)間隔在燃燒室15和容水室16 之間，用于傳遞兩者之間的熱量；耐火材料18置于燃燒室15的下方，用于防止燃燒室內(nèi)的 高溫對該發(fā)生器下部造成損傷，影響其使用壽命；外層保護(hù)板20(優(yōu)選為鋼板)處于發(fā)生室 的最外層，具有堅(jiān)固的機(jī)械特性，能夠?qū)Πl(fā)生室起一般防護(hù)作用；在外層保護(hù)板20內(nèi)側(cè)設(shè) 置有保溫材料17，用于對發(fā)生室進(jìn)行保溫，防止其與外界的嚴(yán)寒空氣接觸而散熱過快。該發(fā)生器還可以具有供氧控制器3，用于對控氧調(diào)節(jié)口 2的開口大小進(jìn)行控制，優(yōu) 選其具有水溫上升與開口大小的對應(yīng)刻度或檔位。該發(fā)生器還可以具有排氣調(diào)節(jié)器7，排氣調(diào)節(jié)器7用于對排氣調(diào)節(jié)口 6的開口大小 進(jìn)行控制，優(yōu)選其具有水溫上升與開口大小的對應(yīng)刻度或檔位。該發(fā)生器還可以具有移動(dòng)設(shè)備把手4，此部分與主體角鐵框架焊接；為了便于移 動(dòng)，發(fā)生器底部還可設(shè)置滾輪等常見的移動(dòng)部件。該發(fā)生器還可以具有增溫外圍護(hù)8，設(shè)置在水位觀測器9和測溫及注水孔10的對 應(yīng)位置處。上述各部件的具體功能如下出灰口 1——開啟后，生物質(zhì)材料裂解、氣化燃燒之后最終的灰分從此去除，其可 具有封蓋，通過鋼軸與發(fā)生器主體連接，關(guān)閉后與發(fā)生器主體緊密連接，形成密封?？匮跽{(diào)節(jié)口 2——生物質(zhì)發(fā)生一系列反應(yīng)需要的氧氣通過此處進(jìn)入，同時(shí)也作為 點(diǎn)火口，可由堅(jiān)固材質(zhì)圍成(例如是由鋼板焊接而成)，是發(fā)生器主體的一部分。供氧控制器3——通過此部分的調(diào)節(jié)可實(shí)現(xiàn)控氧調(diào)節(jié)口 2供氧開口大小發(fā)生變 化，并且與排氣調(diào)節(jié)器7聯(lián)動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)各種溫度設(shè)定，此機(jī)構(gòu)一部分通過齒條在與主體連 接的滑道內(nèi)運(yùn)動(dòng)，另一部分帶有齒輪和溫度刻度標(biāo)定的旋鈕與發(fā)生器主體用螺栓連接。移動(dòng)設(shè)備把手4——用于發(fā)生器需要移動(dòng)位置時(shí)，手持或推的配件，此部分與主體 角鐵框架焊接。投料口上蓋5——擰開后，從投料口向發(fā)生器內(nèi)投放生物質(zhì)材料，其通過鋼軸與主 體焊接相連，旋緊后形成密封。
排氣調(diào)節(jié)口 6——此部分為生物質(zhì)材料與氧氣結(jié)合發(fā)生一系列反應(yīng)，燃燒后生成 的CO2、水蒸氣等其他廢氣的排放通道，可由堅(jiān)固材質(zhì)圍成(例如是由鋼板焊接而成)，是主 體的一部分。排氣調(diào)節(jié)器7——通過此部分的調(diào)節(jié)可實(shí)現(xiàn)排氣調(diào)節(jié)口6排氣開口大小發(fā)生變 化，并且與供氧控制器3聯(lián)動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)各種溫度設(shè)定，此部分的構(gòu)造與連接與供氧控制器 3相同。增溫外圍護(hù)8——通過此部分可有效利用排氣口的余熱為水位觀測器及注水口 (測溫孔)提供熱源，保障上述設(shè)施在室外嚴(yán)寒低溫的情況下正常運(yùn)行，防止其因結(jié)冰或被 凍壞而影響使用，此構(gòu)造與發(fā)生器外保溫粘接。水位觀測器9——通過此部分構(gòu)造可實(shí)時(shí)觀測到發(fā)生器內(nèi)水位變化，及時(shí)補(bǔ)充用 水，此部分構(gòu)造用鋼管與主體焊接連接，觀測標(biāo)尺位于鋼管內(nèi)測自由浮動(dòng)。測溫及注水孔10——既是測溫孔，也是注水口，通過此部分實(shí)現(xiàn)向發(fā)生器內(nèi)注水 及測量水溫(利用內(nèi)置或外接測溫裝置，例如溫度計(jì))，其構(gòu)造可采用鋼板與主體焊接而 成。給水管11——通過此部分把發(fā)生器的熱水傳送到飲水器及其他需水位置，采用鍍 鋅鋼管與主體焊接，外圍發(fā)泡保溫?；厮?2——通過此部分與給水管形成環(huán)路，把低溫水送回到發(fā)生器中，采用鍍 鋅鋼管與主體焊接，外圍發(fā)泡保溫。排污管13——通過此部分把清洗發(fā)生器的廢水排出，采用鍍鋅鋼管與主體焊接， 外圍發(fā)泡保溫。角鋼14——此部分為發(fā)生器的支護(hù)框架結(jié)構(gòu)，由角鋼焊接而成，發(fā)生器防護(hù)板 (例如鋼板)與其焊接。燃燒室15——發(fā)生器的主體的一部分，具有燃燒空間，作為生物質(zhì)原料的燃燒室， 向容水室提供熱量。容水室16——發(fā)生器的主體的另一部分，具有容水空間，與燃燒室相互隔離，同時(shí) 能夠與之進(jìn)行熱量傳遞。保溫材料17——置于發(fā)生器主體的外圍，其保溫作用，防止防止發(fā)生室與外界的 嚴(yán)寒空氣接觸而散熱過快。耐火材料18——置于燃燒室15的下方，用于防止燃燒室內(nèi)的高溫對該發(fā)生器下 部造成損傷，影響其使用壽命。導(dǎo)熱板19——置于燃燒室15和容水室16之間，起到物理隔離作用，同時(shí)能夠用于傳遞兩者之間的熱量，同時(shí)需要具備一定的耐火性能，優(yōu)選為鋼板。外層保護(hù)板20——處于發(fā)生室的最外層，具有堅(jiān)固的機(jī)械特性，能夠?qū)Πl(fā)生室起一般防護(hù)作用，與角鋼14共同組成該發(fā)生器的支護(hù)框架。該發(fā)生器的工作過程大致如下(1)打開發(fā)生器投料口上蓋5，向燃燒室15內(nèi)加入生物質(zhì)原料并壓實(shí)至距發(fā)生器 上壁一定距離(對于任一種生物質(zhì)原料，此時(shí)其質(zhì)量大致一定)，并在除控氧調(diào)節(jié)口 2 (亦即 點(diǎn)火口)處的其余燃料表面覆蓋一定厚度的隔氧層材料(保證其供氧量只受控氧調(diào)節(jié)口 2 的開口控制)；
(2)通過注水口 10向發(fā)生器的容水室注水，通過水位觀測器9觀測注水水位，使其 控制在最低、最高水位之間(此時(shí)水的質(zhì)量也大致一定)，通過測溫孔10，采用內(nèi)置或外接 的溫度計(jì)測量注水后的溫度。(3)根據(jù)需水溫度，調(diào)節(jié)控氧調(diào)節(jié)器(3)、排氣調(diào)節(jié)器(7)至對應(yīng)該種生物原料的 所需溫度指示位置(在生物質(zhì)原料和水的質(zhì)量一定時(shí)，水溫升高值與供氧量、排氣量呈對 應(yīng)關(guān)系)。(4)旋緊投料口上蓋(5)及出灰口(1)，在控氧調(diào)節(jié)口(2)處點(diǎn)火即可穩(wěn)定、自動(dòng)、 持續(xù)生成所設(shè)定溫度的熱水。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1，水溫可控，操作簡便；2，結(jié)構(gòu)簡練，便攜性好；3，計(jì)算精確，高效節(jié)能；4，應(yīng)用廣泛，適用性強(qiáng)。上面以舉例方式對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不限于上述具體實(shí)施例，凡基于 本發(fā)明所做的任何改動(dòng)或變型均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
一種中小型移動(dòng)式室外生物質(zhì)熱水發(fā)生器，包括發(fā)生室、投料口、控氧調(diào)節(jié)口(2)、排氣調(diào)節(jié)口(6)、水位觀測器(9)、測溫及注水孔(10)及出灰口(1)，其特征在于所述發(fā)生室為該發(fā)生器的主體，包括燃燒室(15)、容水室(16)、保溫材料(17)、耐火材料(18)、導(dǎo)熱板(19)和外層保護(hù)板(20)；其中，燃燒室(15)分別與投料口、控氧調(diào)節(jié)口(2)、排氣調(diào)節(jié)口(6)、出灰口(1)等相連通；所述容水室(16)與所述水位觀測器(9)、所述測溫及注水孔(10)相連通，還連接有給水管(11)、回水管(12)和排污管(13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中小型移動(dòng)式室外生物質(zhì)熱水發(fā)生器，其特征在于所述發(fā) 生器還具有供氧控制器(3)，用于對所述控氧調(diào)節(jié)口(2)的開口大小進(jìn)行控制，且其具有水 溫上升與供氧開口大小的對應(yīng)刻度或檔位；所述發(fā)生器還具有排氣調(diào)節(jié)器(7)，用于對所 述排氣調(diào)節(jié)口(6)的開口大小進(jìn)行控制，且其具有水溫上升與排氣開口大小的對應(yīng)刻度或 檔位。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的中小型移動(dòng)式室外生物質(zhì)熱水發(fā)生器，其特征在于所述供 氧控制器(3)與所述排氣調(diào)節(jié)器(7)聯(lián)動(dòng)，此機(jī)構(gòu)一部分通過齒條在與發(fā)生器的主體連接 的滑道內(nèi)運(yùn)動(dòng)，另一部分帶有齒輪和溫度刻度標(biāo)定的旋鈕與發(fā)生器的主體連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中小型移動(dòng)式室外生物質(zhì)熱水發(fā)生器，其特征在于所述導(dǎo) 熱板(19)間隔在燃燒室(15)和容水室(16)之間，用于傳遞兩者之間的熱量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中小型移動(dòng)式室外生物質(zhì)熱水發(fā)生器，其特征在于所述耐 火材料(18)置于所述燃燒室(15)的下方，用于防止所述燃燒室(15)內(nèi)的高溫對該發(fā)生器 下部造成損傷。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中小型移動(dòng)式室外生物質(zhì)熱水發(fā)生器，其特征在于在所述 外層保護(hù)板(20)內(nèi)側(cè)設(shè)置有所述保溫材料(17)，用于對發(fā)生室進(jìn)行保溫，防止其與外界的 嚴(yán)寒空氣接觸而散熱過快。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中小型移動(dòng)式室外生物質(zhì)熱水發(fā)生器，其特征在于所述外 層保護(hù)板(20)處于所述發(fā)生室的最外層，具有堅(jiān)固的機(jī)械特性，能夠?qū)Πl(fā)生室起防護(hù)作 用。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中小型移動(dòng)式室外生物質(zhì)熱水發(fā)生器，其特征在于所述發(fā) 生器還具有移動(dòng)設(shè)備把手(4)，用于使用者手持或推動(dòng)所述發(fā)生器以移動(dòng)位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中小型移動(dòng)式室外生物質(zhì)熱水發(fā)生器，其特征在于所述發(fā) 生器還具有增溫外圍護(hù)(8)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中小型移動(dòng)式室外生物質(zhì)熱水發(fā)生器，其特征在于所述導(dǎo) 熱板(19)和所述外層保護(hù)板(20)俱為鋼板。
全文摘要
本發(fā)明屬于生物質(zhì)能源技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化裝置，尤其是一種中小型移動(dòng)式室外生物質(zhì)熱水發(fā)生器，其主要包括由容水室、燃燒室和保溫層等共同圍成的發(fā)生室、投料口、控氧調(diào)節(jié)口、排氣調(diào)節(jié)口、水位觀測器、測溫及注水孔、出灰口等；其能夠適應(yīng)北方高寒地區(qū)惡劣的野外使用環(huán)境，不需要自來水管道連續(xù)供水，不需要提供其它能量源，通過控氧調(diào)節(jié)口、排氣調(diào)節(jié)口的調(diào)節(jié)，可按要求提供不同溫度的溫?zé)崴?，并利用排氣余熱解決水位觀測、溫度測定問題，在包括畜牧業(yè)、家禽養(yǎng)殖業(yè)在內(nèi)的多種涉及野外作業(yè)的行業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號F24H9/20GK101846383SQ20101015383
公開日2010年9月29日 申請日期2010年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月23日
發(fā)明者包軍, 宋躍偉, 李興龍, 王黎明, 趙亞杰 申請人:王黎明