[发明专利]一种生物质炉灶

说明书

本发明一种生物质炉灶，包括炉灶、热声发动机、水冷装置以及发电储能装置；其中，热声发动机包括两套依次连接的反馈管、左过渡管、冷端换热器、回热器、热端换热器和右过渡管；水冷装置包括水冷蓄水槽、接水槽和水冷水管，水冷蓄水槽、两个冷端换热器、接水槽之间均通过水冷水管连接；发电储能装置包括声罩、扬声器和蓄电池；燃烧产生的烟气流经两个热端换热器，热声发动机通过利用烟气余热与冷水形成的温差，实现热声转换，声能通过声罩及管道传递给扬声器，实现声电转换，最后储存在蓄电池中。本发明将双级行波热声发动机与炉灶相耦合，通过优化炉灶结构使燃料充分燃烧，减少污染颗粒物排放，充分利用烟气余热，实现热‑声‑电转换。

技术领域

本发明涉及热声转换与炉灶耦合技术领域，尤其是一种生物质炉灶。

背景技术

2010年，英国诺丁汉大学的Chen等人开始了研究热声系统回收废热，并设计出了一台以扬声器为声电转换装置的行波热声发电系统[1]。随后，在2012年研制出了两套用于炉灶废热回收的热声发电系统[2-4]。其中，以丙烷炉为热端驱动源时，热声发电系统可获得15W的电功；而在木柴火焰热量下，该系统最高可输出22.7W电功。这项研究证明了这种热声发电系统在偏远地区的废热回收及供电方面具有很大的应用潜力。

但此种方式在实际应用中缺乏对烟气的处理措施，整套装置成本较高、能耗较高。因此，开发一种低成本的清洁炉灶系统既可以解决国内困境，更是一种新的时代趋势。

发明内容

为了解决目前农村生物质炉灶燃烧效率低、高污染性、烟气废热的排放比例过大、对烟气余热的利用方式单一、附加耗能装置过多、成本高等缺陷，本发明提供了一种生物质炉灶，将双级行波热声发动机与炉灶相耦合，通过优化炉灶结构使燃料充分燃烧，减少污染颗粒物排放，结合热声发动机及声电储能装置，充分利用生物质燃料中的烟气余热，实现热-声-电转换。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种生物质炉灶，包括炉灶、热声发动机、水冷装置以及发电储能装置；其中，

热声发动机包括两套依次连接的左过渡管、冷端换热器、回热器、热端换热器和右过渡管，且两套之间的左过渡管与右过渡管均通过一个反馈管连接；

水冷装置包括水冷蓄水槽、接水槽和水冷水管，水冷蓄水槽设置在接水槽上方，水冷蓄水槽与一个冷端换热器之间，另一个冷端换热器与接水槽之间，以及两个冷端换热器之间均通过水冷水管连接；

炉灶产生的高温烟气通过导气管流经两个热端换热器；

发电储能装置包括声罩、扬声器和蓄电池；

热声发动机通过利用高温烟气余热及水冷装置提供的换热工质形成的温差，用于将热能转化为声能，随后声能通过声罩及管道传递给扬声器，实现声电转换，输出的电能储存在家用蓄电池中。

本发明进一步的改进在于，炉灶包括炉壁、燃烧室、烟囱和调火圈，燃烧室设置在炉壁内，烟囱与燃烧室连通，调火圈设置在燃烧室顶部，用于调节燃烧强度。

本发明进一步的改进在于，炉壁包括底板，以及设置在底板上的左盖、右盖、前盖、后盖以及顶盖。

本发明进一步的改进在于，炉壁外设有保温层。

本发明进一步的改进在于，炉灶的顶盖设置有两个炊事口，并与前盖、后盖形成燃烧室。

本发明进一步的改进在于，燃烧室形状为方形，燃烧室内自上而下设置有上隔料板和下隔料板，上隔料板和下隔料板使得燃烧室分层，燃烧室的中间设置通风口，通风口上方设置进料口，燃烧室的底部设置灰槽。

本发明进一步的改进在于，上隔料板和下隔料板分别设置有上隔料板水套和下隔料板内层水套。