本實(shí)用新型涉及一種節(jié)能灶，尤其涉及一種智能型生物質(zhì)節(jié)能灶。

背景技術(shù)：

能源是人類社會(huì)進(jìn)步最為重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，石油、煤炭、天然氣是當(dāng)今社會(huì)利用的主要能源，然而這些能源在地球上的儲(chǔ)存量是有限的，同時(shí)這些能源在使用過程中排放出的有害物質(zhì)也使全球生態(tài)環(huán)境惡化，因此具有可以再生、開發(fā)經(jīng)濟(jì)、使用無公害等優(yōu)點(diǎn)生物質(zhì)能越來越受到人們關(guān)注。生物質(zhì)能是一種能量巨大而且可再生性能源，在地球上每年綠色植物量的增加約為1170億噸。全球約25億人口使用生物質(zhì)能源進(jìn)行煮飯、取暖和照明等。但目前絕大多數(shù)國家和地區(qū)在使用生物質(zhì)燃料過程中存在熱能利用效率低，浪費(fèi)量大的問題。我國農(nóng)村每年要消耗213億噸的柴草，絕大多數(shù)是使用傳統(tǒng)的舊式爐灶，直接燃燒干柴或農(nóng)作物秸稈，熱效率只有5％左右，資源浪費(fèi)驚人。

高效燃燒器具的利用可以明顯提高燃燒效率，從而從根本上節(jié)約能源，是有效利用生物質(zhì)燃料的關(guān)鍵。高效的燃燒器具熱效率可以達(dá)到90％，比普通灶具提高了16倍。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種智能型生物質(zhì)節(jié)能灶，以充分利用生物質(zhì)燃料、提高燃燒的熱效率。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是：一種智能型生物質(zhì)節(jié)能灶，包括燃燒室、料倉和控制系統(tǒng)，其特征在于：

A.所述燃燒室1的外面設(shè)有水箱5，該水箱分別與進(jìn)水管7及蒸汽管6連通，燃燒室還分別與一次風(fēng)管8和二次進(jìn)風(fēng)口9連通；

B.所述料倉3的下端通過進(jìn)料口4與螺旋進(jìn)料機(jī)2連通；

C.所述控制系統(tǒng)包括電路板10，該電路板通過導(dǎo)線分別與減速電機(jī)11、渦輪風(fēng)機(jī)12、電磁水閥13、水位傳感器14相連。

所述一次風(fēng)管8是與渦輪風(fēng)機(jī)連通的風(fēng)管。

所述進(jìn)水管7是帶有電磁水閥的水管。

所述燃燒室1是一次整體澆注成型的鑄鋼件。

本實(shí)用新型的有益效果是：

1、節(jié)能：生物質(zhì)燃料是一種新型的清潔燃料，與傳統(tǒng)使用煤、炭等燃料相比具有成本低，節(jié)能環(huán)保等明顯的優(yōu)勢(shì)。本實(shí)用新型在現(xiàn)有的生物質(zhì)燃燒灶基礎(chǔ)上又做了一系列的優(yōu)化措施，使其更加節(jié)能環(huán)保。

(1)采用嵌入式控制系統(tǒng)精確計(jì)算進(jìn)料量與進(jìn)氣量，燃料與空氣始終保證一個(gè)均衡的比例，燃燒時(shí)火力更均勻，燃燒更充分。

(2)采用二次供氧設(shè)計(jì)，一次風(fēng)管進(jìn)行一次增壓供氣后,空氣壓力達(dá)到630Pa，大部分空氣進(jìn)入燃燒室，一部分空氣通過二次進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入燃燒室爐頭，爐頭側(cè)面設(shè)計(jì)了一排二次供氣孔，通過二次供氣孔對(duì)燃燒室內(nèi)未燃燒完全的燃料進(jìn)行充分燃燒。本實(shí)用新型采用二次供氣設(shè)計(jì)后，燃料經(jīng)過充分燃燒，在使用相同體積的生物質(zhì)燃料基礎(chǔ)上，能多提供20％的能量。

(3)采用了三層保溫設(shè)計(jì)，熱量損失降到最低。內(nèi)層燃燒室采用耐火材料進(jìn)行保溫，耐火材料最高溫度能達(dá)到2000℃，既能滿足燃燒室高溫的使用環(huán)境，又能有效的隔離鐵質(zhì)材料直接接觸火焰，造成熱量損失。中層采用中空設(shè)計(jì)，空氣的導(dǎo)熱系數(shù)比鐵低很多，采用中空設(shè)計(jì)，有效的隔離了熱量向外部傳導(dǎo)。外層采用保溫材料進(jìn)行整體包裹設(shè)計(jì)。通過三層的保溫設(shè)計(jì)，本實(shí)用新型所描述的“智能型生物質(zhì)節(jié)能灶”大大的降低了熱量的損失，提高了能源利用率。

2、大火力、高熱量：采用了“半氣化燃燒系統(tǒng)”，燃料進(jìn)入燃燒室后先進(jìn)行一次基礎(chǔ)燃燒，當(dāng)燃料經(jīng)過基礎(chǔ)燃燒后會(huì)變輕，變松軟。增壓后的空氣很容易就將這些松軟的燃料吹起，在燃燒室內(nèi)進(jìn)行充分的混合，使燃燒室整個(gè)空間內(nèi)，空氣和細(xì)小的燃料達(dá)到一個(gè)最佳的比例。燃料在空中進(jìn)行充分的二次燃燒。半氣化燃燒系統(tǒng)使燃燒室火力和熱量都達(dá)到最高水平。

3、全自動(dòng)控制：采用了嵌入式控制系統(tǒng)，所有操作和檢測(cè)都實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。主要功能如下：

(1)水位自動(dòng)控制：采用了3個(gè)水位電極，全程監(jiān)控水位的變動(dòng)情況，當(dāng)水位低于下水位線時(shí)，人機(jī)操作系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)提示水位低，并自動(dòng)打開電磁水閥進(jìn)行加水，水位達(dá)到設(shè)置的水位線，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉水閥。自動(dòng)加水停止。

(2)自動(dòng)點(diǎn)火控制：啟動(dòng)自動(dòng)點(diǎn)火裝置后，嵌入式系統(tǒng)根據(jù)燃燒室的溫度傳感器判斷是否點(diǎn)燃，點(diǎn)燃后，系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉點(diǎn)火系統(tǒng)。

(3)風(fēng)機(jī)風(fēng)量均勻控制：風(fēng)機(jī)風(fēng)量的控制采用了PWM控制方式，使進(jìn)風(fēng)管不會(huì)出現(xiàn)傳統(tǒng)調(diào)速時(shí)風(fēng)量忽大忽小的現(xiàn)象，達(dá)到均勻進(jìn)風(fēng)的目的。

(4)一鍵啟動(dòng)功能：本設(shè)計(jì)采用一鍵啟動(dòng)功能，操作人員不用培訓(xùn)，只要按啟動(dòng)按鍵，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)完成點(diǎn)火，加水等操作。當(dāng)使用完成后，操作人員只需要按停止鍵即可。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型電路板的連接框圖。

圖3是本實(shí)用新型電路板MCU電路原理圖。

圖4是本實(shí)用新型電路板的水位監(jiān)測(cè)電路原理圖。

圖5是本實(shí)用新型電路板的IO驅(qū)動(dòng)電路原理圖、

圖6是本實(shí)用新型電路板的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路原理圖。

圖1中：1-燃燒室，2-螺旋進(jìn)料機(jī),3-料倉，4-進(jìn)料口，5-水箱，6-蒸汽管，7-進(jìn)水管，8-一次風(fēng)管，9-二次進(jìn)風(fēng)口，10-電路板，11-減速電機(jī)，12-渦輪風(fēng)機(jī)，13-電磁水閥，14-水位傳感器，15-安全閥，16-支架，17-水位觀察計(jì)，18-防回火支氣道。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型及其具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

參見圖1-6，本實(shí)用新型包括燃燒室、料倉和控制系統(tǒng)，其特征在于：

A.所述燃燒室1的外面設(shè)有水箱5，該水箱分別與進(jìn)水管7及蒸汽管6連通，燃燒室還分別與一次風(fēng)管8和二次進(jìn)風(fēng)口9連通；

B.所述料倉3的下端通過進(jìn)料口4與螺旋進(jìn)料機(jī)2連通；

C.所述控制系統(tǒng)包括電路板10，該電路板通過導(dǎo)線分別與減速電機(jī)11、渦輪風(fēng)機(jī)12、電磁水閥13、水位傳感器14相連。

所述一次風(fēng)管8是與渦輪風(fēng)機(jī)連通的風(fēng)管。

所述進(jìn)水管7是帶有電磁水閥的水管。

所述燃燒室1是一次整體澆注成型的鑄鋼件。

(1)螺旋進(jìn)料系統(tǒng)：螺旋進(jìn)料系統(tǒng)包括料倉3、螺旋進(jìn)料機(jī)2，減速電機(jī)11三部分組成。本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的螺旋進(jìn)料機(jī)采用上部進(jìn)料的方式，料倉在螺旋進(jìn)料機(jī)的上方。料倉四面采用60度的斜坡設(shè)計(jì)，進(jìn)料時(shí)，料倉內(nèi)的燃料在重力的作用下會(huì)自動(dòng)滑落到進(jìn)料口4，然后通過螺旋進(jìn)料機(jī)將燃料送到燃燒室1內(nèi)。

(2)送風(fēng)系統(tǒng)：送風(fēng)系統(tǒng)由渦輪風(fēng)機(jī)12、一次風(fēng)管8、二次進(jìn)風(fēng)口9，防回火支氣道18組成。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī)風(fēng)壓達(dá)到600Pa,空氣通過渦輪風(fēng)機(jī)增壓后，氣流加壓快速從一次風(fēng)管送入燃燒室，然后通過二次進(jìn)風(fēng)口送入燃燒室上部空間，與燃燒室內(nèi)空中的生物質(zhì)燃料進(jìn)行充分燃燒。一次風(fēng)管8采用直徑75mm的進(jìn)氣管設(shè)計(jì)，在一次風(fēng)管上設(shè)計(jì)了兩路支氣道，支氣道設(shè)計(jì)為直徑30mm的管道，采用45度斜角布置，支氣道通向進(jìn)料口4，防止燃燒室通過螺旋進(jìn)料機(jī)2產(chǎn)生回火現(xiàn)象。

(3)蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)：本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的“智能型生物質(zhì)節(jié)能灶”除能提供生物質(zhì)燃燒灶具基本功能外，同時(shí)是一臺(tái)蒸汽發(fā)生器。產(chǎn)生的蒸汽可以煮飯或燒水。蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)由進(jìn)水管、水箱、安全閥、水位傳感器、水位觀察計(jì)等幾部分組成。在使用過程中，嵌入式控制系統(tǒng)通過水位傳感器檢測(cè)水箱是否需要加水，如果需要?jiǎng)t打開進(jìn)水管的水閥，不需要?jiǎng)t關(guān)閉水閥。灶具使用過程中同時(shí)利用余熱對(duì)水箱進(jìn)行加熱，在滿水位的狀態(tài)下，加熱10分鐘后即可源源不斷產(chǎn)生蒸汽，蒸汽通過外部的蒸汽管道輸送到相應(yīng)的設(shè)備使用。由于水箱內(nèi)水位是自動(dòng)檢測(cè)，因此只要灶具在使用，蒸汽即可不間斷地產(chǎn)生。

(4)燃燒室：燃燒室由爐膛、爐排、爐頭、爐灰堆積區(qū)、觀察窗，排氣孔、點(diǎn)火裝置、保溫層8部分組成。

爐排：是由一排小孔組成的平板，所用是堆放待燃燒的燃料。并通過小孔將燃盡的燃料灰塵排出到爐灰堆積區(qū)。

爐膛：爐膛是生物質(zhì)燃料的燃燒室，生物質(zhì)燃料(鋸木屑+高壓擠壓成型的木材顆粒)在爐膛內(nèi)進(jìn)行充分的燃燒。

爐頭：本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的“智能型生物質(zhì)節(jié)能灶”爐頭部分設(shè)計(jì)了二次供氣孔，加熱加壓的空氣通過二次進(jìn)風(fēng)口在經(jīng)過二次供氣孔和爐膛內(nèi)的顆粒狀燃料進(jìn)行充分混合燃燒，達(dá)到充分燃燒的目的。

爐灰堆積區(qū)：爐灰堆積區(qū)是儲(chǔ)存燃盡的生物質(zhì)灰燼的空間，這個(gè)空間必須定期清理，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的“智能型生物質(zhì)節(jié)能灶”燃料充分燃燒后，只會(huì)產(chǎn)生非常少量的灰塵，清理周期達(dá)到了1個(gè)月清理1次。

觀察窗：操作人員可以通過觀察窗觀測(cè)爐膛內(nèi)部的燃燒情況。

排氣孔：排氣孔主要目的是排出廢氣，使增壓的空氣按照設(shè)計(jì)的氣路進(jìn)行循環(huán)。

點(diǎn)火裝置：點(diǎn)火裝置由電熱式和點(diǎn)火風(fēng)道組成，通過加熱加壓的高速熱氣流點(diǎn)燃生物質(zhì)燃料，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的點(diǎn)火裝置達(dá)到了150秒點(diǎn)燃生物質(zhì)燃料的指標(biāo)。

保溫層：本發(fā)實(shí)用新型研發(fā)的“智能型生物質(zhì)節(jié)能灶”采用了三層保溫設(shè)計(jì)，內(nèi)層采用耐火材料，可耐2000℃的高溫，中層采用中空隔熱設(shè)計(jì)，外層采用保溫棉設(shè)計(jì)。

(5)控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)由嵌入式主機(jī)(MCU電路)、水位傳感器檢測(cè)電路、驅(qū)動(dòng)電路三部分組成，功能及實(shí)現(xiàn)方式如下。

MCU電路：是嵌入式系統(tǒng)運(yùn)算主芯片，主要完成自動(dòng)控制運(yùn)算、手動(dòng)控制運(yùn)算、水位檢測(cè)運(yùn)算、報(bào)警處理。本實(shí)用新型采用了ATMEL的AVR芯片。

(6)水位傳感器檢測(cè)電路：嵌入式主機(jī)通過水位傳感器檢測(cè)電路采集的信號(hào)，檢測(cè)當(dāng)前水位，當(dāng)水位地位設(shè)置的低水位時(shí)，打開進(jìn)水閥加水，當(dāng)水位高于設(shè)置的高水位時(shí)，關(guān)閉水閥。

(7)驅(qū)動(dòng)電路：驅(qū)動(dòng)電路分為IO驅(qū)動(dòng)電路和電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，IO驅(qū)動(dòng)電路主要是驅(qū)動(dòng)繼電器開關(guān)的信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電路是驅(qū)動(dòng)進(jìn)料電機(jī)，風(fēng)機(jī)的電路。本實(shí)用新型進(jìn)料電機(jī)和風(fēng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路都是自主研發(fā)的并集成在了嵌入式控制板內(nèi)，使系統(tǒng)達(dá)到高集成度，并且外部器件最少，故障概率最低。