一种高效能生物质燃料汽化燃烧机及其热效率优化系统的制作方法

本发明涉及生物质燃烧设备，具体为一种高效能生物质燃料汽化燃烧机及其热效率优化系统。

背景技术：

1、目前，无论是在工业生产或者工作生活中，燃烧机已经成为一种常见的设备，特别是在工业生产的过程中，很多加工过程或者加工工艺都需要用到燃烧机，燃烧机在这些过程中都扮演着一个非常重要的角色。燃烧机的种类和样式很多，目前的燃烧机普遍使用石油、天然气、煤炭等不可再生资源作为燃烧机的燃料，燃烧这些不可再生资源所产生的废气对环境的污染大，破坏生态平衡不利，而且，这些产生的废气中往往含有对人体有害的有毒气体，影响人体健康。

2、生物质燃烧机是一种生物质半气化自动控制燃烧机，是以生物质颗粒为燃料的生物质高温裂解燃烧机。生物质燃烧机主要是针对锅炉等供热需要所研制的，它采纳屯子丰硕的玉米秸、木屑、农作物秸秆为质料，经成型装备压抑成形状规矩、尺寸均一的颗粒燃料，然后经由过程公用的全主动颗粒焚烧机高效焚烧转化为热能，焚烧产热在汽锅中为轮回水所吸取。

3、如国家授权专利公告号为cn101294707a的专利公开了一种生物质燃料热解汽化燃烧装置，是在锅炉的炉膛的内部，增加了热解装置，热解装置由热解筒、热解炉排组成，炉膛的外部有供料装置，生物质燃料被主螺旋推进器推动前进，在通过燃料通道时被逐渐压缩，提高密实度，阻止热解气体由此逸出，进入热解筒后，在后续燃料的推动下继续前进，逐渐落在热解炉排上与氧气接触被点火，点火后火焰加热热解筒，使热解筒内的生物质燃料升温，逐渐超过热解温度，生物质燃料气固分离，气体只能从热解炉排上火焰中钻出，其中的可燃成分被强制点火，火焰沿热解筒侧面上升到炉膛上部燃尽，同时给热解筒加热，使其内部的热解反应持续进行，热解炉排上的固体碎断后掉落到燃烧炉排上继续燃烧。

4、然而上述的生物质燃料热解汽化燃烧装置，将生物质倾倒进炉膛的过程中，不能够将生物质破碎成小块状，而大块的生物质表面积与体积比小，热解气体难以均匀渗透和逸出，导致热解不充分，热量传递效率下降，内部生物质会因未达到热解温度而不能完全热解，并且生物质若是过大会使炉膛内的空间不能被充分利用，进而影响经济效益；

5、同时对可燃气体进行供送的过程中，不能够将可燃气体的余热进行回收利用来优化热效率，会使余热能量以废热的形式散失到环境中，造成能源的浪费，而由于能源损失，装置需要消耗更多的原始燃料来维持相同的热输出，从而增加了燃料成本和运行成本。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高效能生物质燃料汽化燃烧机及其热效率优化系统，以解决上述背景技术中提出的将生物质倾倒进炉膛的过程中，不能够将生物质破碎成小块状态和不能够将可燃气体的余热进行回收利用来优化热效率的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种高效能生物质燃料汽化燃烧机，包括：支撑架，所述支撑架内固定安装有破碎供送机构，所述支撑架的下表面固定安装有漏斗筒，所述漏斗筒固定安装在支撑架的上表面处，所述漏斗筒与破碎供送机构的出料端平齐相连通，所述破碎供送机构的供送端转动于漏斗筒内底部，所述漏斗筒一端连通安装有l形管，所述l形管的另一端与气化炉相连通，破碎掉落至所述漏斗筒内的生物质燃料在所述破碎供送机构的推送作用下能够通过所述l形管被推送进气化炉的燃烧室内；

4、其中，所述气化炉的外表面连通安装有第一连接管，所述第一连接管的另一端与余热回收机构相连通，所述气化炉用于将固态的生物质燃料转化成可燃气体，在固态的生物质燃料被转化成可燃气体的过程中产生的热量被所述余热回收机构进行回收，所述余热回收机构将回收的热量重新用于为气化炉加热或用于发电；

5、其中，所述余热回收机构的另一端与燃气存储机构相连通，在收集可燃气体的过程中，所述余热回收机构对所述可燃气体进行降温处理。

6、优选的，所述l形管的直管节段连通安装有第一电动蝶阀，所述第一连接管一端连通安装有第二电动蝶阀，通过所述第一电动蝶阀和第二电动蝶阀的闭合，能够使所述气化炉内形成密封状态，所述气化炉通过高温缺氧的环境将固态的生物质燃料转化为可燃气体，在打开第二电动蝶阀的过程中能够使气化炉内产生的可燃气体自动供送进第一连接管内。

7、优选的，所述破碎供送机构包括电机，所述电机固定安装在支撑架内，所述电机的输出轴外表面固定安装有第一传动盘，所述第一传动盘的外表面套装有传动带，所述传动带的另一端套装在第二传动盘的外表面，所述第二传动盘固定安装在减速机的输出轴外表面，所述减速机固定安装在支撑架的上表面处，所述减速机的输出轴一端固定安装有转柱，所述转柱一端固定安装有第一破碎轮，所述第一破碎轮转动安装在框架内，所述框架固定安装在支撑架的上表面处。

8、优选的，所述转柱的外表面固定安装有第一齿轮，所述第一齿轮与第二齿轮相啮合，所述第二齿轮固定安装在第二破碎轮一端，所述第二破碎轮转动安装在框架内另一端，所述第一破碎轮和第二破碎轮相交错。

9、优选的，所述框架上部固定安装有进料斗，所述进料斗通过框架与漏斗筒相连通。

10、优选的，所述电机的输出轴一端固定安装有螺旋输送杆，所述螺旋输送杆贯穿过支撑架转动于漏斗筒内底部，所述螺旋输送杆与l形管平齐。

11、优选的，所述余热回收机构包括旋风过滤器，所述旋风过滤器的进气口与第一连接管相连通，所述旋风过滤器的下表面螺纹安装有集尘筒，所述旋风过滤器的出气口连通安装有第二连接管，所述第二连接管的另一端连通安装有第一u形管，所述第一u形管外表面套装有板式冷却器，所述第一u形管的另一端与燃气存储机构相连通。

12、优选的，所述板式冷却器的另一端内部套装有第二u形管，所述第二u形管的另一端与水热交换器相连通，供所述水热交换器内的冷水通过第二u形管进入板式冷却器内进行吸热实现冷热流体的热交换。

13、优选的，所述燃气存储机构包括气体压缩机，所述气体压缩机固定安装在安装板的上表面，所述安装板固定安装在支撑架一端，所述气体压缩机的吸气口与第一u形管相连通，所述气体压缩机的排气口连通安装有第一三通管，所述第一三通管的另一组与两组燃气存储罐相连通，所述燃气存储罐的另一端之间连通安装有第二三通管。

14、优选的，所述第一三通管和第二三通管与燃气存储罐相连通的节段内均连通安装有电磁阀。

15、本发明还提供一种高效能生物质燃料汽化燃烧机的热效率优化系统，包括智能监控模块、自动控制模块、故障诊断预警模块以及人机交互模块，其中：

16、所述智能监控模块包括温度传感器、流量传感器以及压力传感器，在气化炉104、余热回收机构3、板式冷却器304、水热交换器307以及燃气存储机构4的关键位置安装温度传感器，用于实时监测各部位的温度变化；

17、在可燃气体流动的第一连接管106、第二连接管303、第一u形管305中安装流量传感器，用于监测气体流量，确保系统稳定运行；

18、在燃气存储罐403处安装压力传感器，用于监控存储压力，防止超压或低压运行；

19、所述温度传感器、流量传感器以及压力传感器将各自监测的数据实时传送给所述自动控制模块；

20、所述自动控制模块与所述智能监控模块相连接，所述自动控制模块根据气化炉104内的温度和可燃气体生成速率，自动调节进入气化炉的空气量，确保最佳的气化条件；同时根据板式冷却器304和水热交换器307的进出口温差，自动调节冷却水的流量，以优化热回收效率；同时根据燃气存储罐403内的压力和气体压缩机401的功率，自动调节压缩比，确保高效存储和供气；

21、所述故障诊断预警模块与所述自动控制模块相连接，且所述故障诊断预警模块通过分析所述温度传感器、流量传感器以及压力传感器数据，及时发现系统异常或潜在故障，并发出预警信号，以便及时维护和处理；

22、所述人机交互模块与所述自动控制模块相连接，且所述人机交互模块用于提供数据可视化的人机交互界面，将实时监控数据、热效率分析结果以及系统运行状态以图表、曲线形式展示出来，便于操作人员理解和掌握；所述人机交互界面用于提供操作控制界面，所述操作控制界面允许操作人员手动或自动调整系统参数，如启动/停止设备、调节风量、冷却水流量等；所述人机交互模块还用于提供历史记录与报告操作界面，所述历史记录与报告操作界面用于记录系统运行的历史数据，生成热效率报告和故障分析报告，为系统优化和维护提供依据。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

24、1、通过进料斗、第一电动蝶阀、l形管、气化炉、漏斗筒、第一连接管、第二电动蝶阀、破碎供送机构、余热回收机构和燃气存储机构的设计，将生物质转换为可燃气体时，可通过将生物质倾倒进进料斗内被破碎供送机构破碎成均匀的小块状，而经过破碎的生物质会掉落进漏斗筒内，而处于漏斗筒内的破碎供送机构的供送端会将破碎后的生物质推送进l形管存储于气化炉内，而破碎后的生物质能够更紧密地填充炉腔，相比大块生物质，单位体积内存储的生物质量更多，提升气化炉的能量密度，随后可启动第一电动蝶阀和第二电动蝶阀来对l形管和第一连接管进行堵隔密封，进而能够使气化炉内形成密封环境，随后能够使气化炉将生物质燃料在高温缺氧的环境下进行加热，使其不完全燃烧，生成一系列可燃气体的过程，这些可燃气体主要包括一氧化碳、氢气和甲烷，而小块状的生物质颗粒增加了与热解气体的接触面积，有利于热解气体的渗透和生物质的均匀热解，确保每部分生物质都达到热解所需的温度，使生物质可以更充分地与氧气接触，促进完全燃烧，减少污染物排放，可打开第二电动蝶阀供气化炉内的可燃气体通过第一连接管进入余热回收机构内，而可燃气体从气化炉内排出的温度在700℃-1000℃之间，而进入余热回收机构内后会被冷却的同时来将余热进行回收使用，而回收的热量能源能够用于气化炉的预热，使气化炉能够更快进入反应状态，节省燃料消耗，以此实现热效率优化的目的，或用于其他工业过程中的加热需求，也可以用于其他需要热能的设备中，实现更高效的能源利用，而经过冷却后的可燃气体会被供送进燃气存储机构内进行加压存储，进而能够供工作人员利用燃气存储机构内的可燃气体用于发电和供热，通过燃气轮机或内燃机转换为电能或热能使用。

25、2、通过电机、减速机、第一齿轮、第二齿轮、第一破碎轮、第二破碎轮和螺旋输送杆的设计，将生物质倾倒进进料斗前，可先启动电机带动输出轴外表面的第一传动盘传动传动带带动减速机的输出轴外表面的第二传动盘进行旋转，进而能够使减速机带动转柱一端的第一破碎轮在框架内进行旋转，而转柱在旋转的过程中会一同带动外表面固定安装的第一齿轮啮合传动第二齿轮进行旋转，进而能够使第二齿轮带动第二破碎轮在框架内一同进行旋转，进而实现了带动第一破碎轮和第二破碎轮在框架内呈相对旋转；

26、且电机带动第一传动盘进行旋转的过程中还会一同带动螺旋输送杆在漏斗筒内进行旋转，进而能够将倾倒进进料斗内的生物质进行破碎，而被破碎后的生物质颗粒会掉落进漏斗筒内，而处于漏斗筒内的生物质颗粒会被螺旋输送杆推送进l形管存储于气化炉内，而生物质被破碎成更小颗粒后，减少了堵塞l形管和气化炉的风险，保证了系统的顺畅运行，且小颗粒生物质更容易填充气化炉空间，提高单位体积的生物质存储量，而且均匀的生物质小颗粒有助于在气化炉内更均匀地分布，促进热解和燃烧过程，提高热解效率。

27、3、通过旋风过滤器、第二连接管、板式冷却器、第一u形管、第二u形管和水热交换器的设计，将生物质颗粒推送进气化炉内后，可使气化炉将生物质燃料在高温缺氧的环境下进行加热，使其不完全燃烧，生成一系列可燃气体的过程，这些可燃气体主要包括一氧化碳、氢气和甲烷，可打开第二电动蝶阀供气化炉内的可燃气体通过第一连接管进入旋风过滤器内，而旋风过滤器能够对可燃气体中的灰尘和颗粒物进行过滤并存储于下端的集尘筒内，供过滤后的可燃气体从旋风过滤器上表面第二连接管内进入第一u形管内，而可燃气体从气化炉内排出的温度在700℃-1000℃之间，而进入第一u形管内后会被外表面套装的板式冷却器吸收热量，能够使板式冷却器将吸收的热量传导给内部套装的第二u形管，而第二u形管与水热交换器相连接，进而能够使得水热交换器能够吸收热量，从而实现热能的回收，而经过冷却的第一u形管能够将内部经过冷却的可燃气体供送进燃气存储机构内进行存储，而通过回收高温气体的热能可以用于加热水或其他热交换介质，用于工业过程或发电，进而能够使回收产生的电能来为气化炉提供动力或用于其他电气设备，从而提高了整个系统的能源利用效率，且热能回收可以帮助维持气化炉和相关设备的温度稳定性，确保气化过程的连续性和稳定性。

28、4、通过气体压缩机、第一三通管、燃气存储罐、第二三通管和电磁阀的设计，经过冷却后的可燃气体会被第一u形管供送进气体压缩机的吸气口内，而气体压缩机构能够将吸入的可燃气体进行压缩并通过排气口供送进第一三通管内，进而能够使可燃气体通过第一三通管存储于两组燃气存储罐内，直到可燃气体供送完后可关闭第一三通管上的两组电池阀来对燃气存储罐进行密封，而需要使用时，可将需要使用的设备与第二三通管相连通，进而能够通过打开第二三通管上的电磁阀来将燃气存储罐内的可燃气体供送到需要使用的设备内进行燃烧，且在供送和排放可燃气体的过程中，可根据打开第一三通管和第二三通管上的一组电磁阀，来选择性地将可燃气体供送进一组燃气存储罐内，或从一组燃气存储罐中排出，进而实现了可以对燃气存储罐的独立管理和供气，确保供气的稳定性和灵活性。