[发明专利]一种基于TLUD气化原理与温差发电技术的生物质炊事炉

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于TLUD气化原理与温差发电技术的生物质炊事炉，属于燃烧设备技术领域。

背景技术

当前全球仍有大约2亿使用生物质(主要是木柴)作为燃料来满足日常最基本的做饭，取暖和照明需求。

普通的生物质炉具如柴火炉，户用灶台等普遍采用生物质直接燃烧，其热效率一般为10％-15％，而工业上采用生物质热解气化技术的发电锅炉热效率已经接近化石燃料水平。因此，提高户用型生物质炉效率显得很有必要。

另一方面，在这些地区，大多同时也存在电力匮乏的情况。而目前随着材料技术的发展，热电转换效率不断提升。

生物质能一直是人类赖以生存的重要能源，它是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源，在整个能源系统中占有重要地位。面对全球性的减少化石能源消耗，控制温室气体排放的形势，利用生物质能资源生产可替代化石能源的可再生能源产品，已成为我国应对全球气候变暖和控制温室气体排放问题的重要途径之一。

而生物质的利用很大程度上是在边远地区和农村进行。据统计，我国农村能源消耗的50％来源于生物质能源，生物质能作为中国广大农村地区家庭生活用能的主要来源，其清洁高效利用是解决农村清洁用能的关键。目前在农村地区生物质利用方式主要有有传统的土灶、沼气池、秸秆气化集中供气、户用型生物质气化炉。但前三者存在如下缺点：

而户用型生物质气化炉可将低品位的生物质转化为高品位的可燃气，与以上三者相比能很好地克服以上缺点，能够很好地满足农村家庭生活清洁用能的需求，故在广大农村地区拥有广阔的应用前景；

顶部点火上吸式固定床气化炉(Top-lit Up Draft Fixed Bed Gasifier)即TLUD气化炉是一种新型的户用型生物质气化炉，TLUD理论最早由Thomas B.Reed教授在1985年提出。其基本思想为，热解气在炉膛顶部燃烧，节约了导气管道，简化装置。稳定运行时，整个炉内反应区域由上至下可划分为还原区、氧化区、裂解区和干燥区，由于裂解区产生的焦油向上经过氧化区高温燃烧，接着又经过高温还原区反应，使得出口气化气中的焦油含量非常低。另外，Thomas B.Reed和Paul S.Anderson的研究也表明，恰当的使用技巧可以使TLUD炉得到副产物生物质炭，而生物质炭是一种经济价值相对较高的产物，这将有利于该种炉子在贫困地区的推广，但对用户的使用操作有较高要求。

目前国内外将TLUD技术成功运用到户用型生物质炉的案例较少，因此有必要从实验上探究TLUD技术在小炉膛内的传热和产气机理，从而为设计提供依据。

发明内容

为了提高广大农村使用的户用型生物质燃烧效率和热效率，同时利用温差发电片与炉子的结合为用户提供最基本的电力供应。我们设计了一种带鼓风机强制供风的小型上吸式固定床半气化炉，通过实验优化了炉膛结构并通过对半气化炉进行气流场分析，改进一二次进风结构。

本发明的技术方案是：

一种基于TLUD气化原理与温差发电技术的生物质炊事炉，包括炉外筒、燃烧室、火焰集中器、烟道和集热水箱，所述燃烧室位于炉外筒的内部，燃烧室的顶部与火焰集中器连接，所述烟道与所述火焰集中器的侧部连接；所述燃烧室的外部与所述炉外筒之间形成空腔，在所述炉外筒的底部以炉箅子隔出通风腔室，所述通风腔室内置一次进风通道，所述一次进风通道的外部接口连接有一次鼓风机，在所述炉外筒的底部设有二次鼓风机，所述二次鼓风机与所述燃烧室和所述炉外筒之间的空腔连通。

所述燃烧室的顶部上方连接有预旋器，所述预旋器的顶部是环状板，所述预旋器的的叶片垂直于环状板的面板底部圆周均匀安装。

所述烟道的底部设置有集热器，所述集热器内置所述炉箅子产生的生物质碳，用于对所述集热水箱继续加热。

烟经过所述集热水箱的侧壁和底部之后经过烟道的顶部出口排出，所述烟道的顶部出口高于烟气入口位置。

在靠近所述集热水箱一侧的烟道入口位置，设有温差发电片及导热片，所述温差发电片与电量存储器连接，所述电量存储器分别与一次鼓风机和二次鼓风机连接，用于将存储的所述温差发电片产生的电量为一次鼓风机和二次鼓风机供电；

所述导热片设置于所述温差发电片与所述集热水箱的外壁之间，使所述集热水箱外壁的温度传导至所述温差发电片上。

在所述二次鼓风机的入口处设有二次进风调节阀，用以调节二次进风的大小。

在所述一次鼓风机和所述二次鼓风机的入口处设有鼓风扇。

由所述温差发电片对所述鼓风扇进行供电。