［ 作者：admin 更新時間：8月28日 文章錄入：admin ］
一、概述
(一)定義
農村省柴節(jié)煤爐、灶、炕技術是指針對農村廣泛利用柴草、秸稈和煤炭進行直接燃燒的狀況，利用燃燒學和熱力學的原理，進行科學設計而建造或者制造出的適用于農村炊事、取暖等生活領域的爐、灶和炕等用能設備。顧名思義，它是相對于農村傳統(tǒng)的舊式爐、灶、炕而言的，不僅改革了內部結構，提高了效率，減少了排放，而且衛(wèi)生、方便、安全。農村省柴節(jié)煤爐、灶、炕技術包括省柴灶、節(jié)煤爐、節(jié)能炕以及炕連灶等各項技術。
(二)分類
1．省柴灶 與舊式柴灶相比，省柴灶優(yōu)化了灶膛、鍋壁與灶膛之間相對距離與吊火高度、煙道和通風等的設計，并增設保溫措施和余熱利用裝置，以達到熱效率20％以上的要求。省柴灶的特點是省燃料、省時間，使用方便，安全衛(wèi)生。
在我國農村，各地根據(jù)當?shù)氐纳盍晳T、傳統(tǒng)文化和經(jīng)濟條件，有許多種類型的省柴灶。按照建造方式，可分為手工砌筑灶和商品化灶；按通風助燃方式，可分為自拉風灶和強制通風灶(帶風箱或風機)；按煙囪和灶門相對位置的不同，可分為前拉風灶和后拉風灶；按鍋的數(shù)目，分為單、雙、多鍋灶。
2．節(jié)煤爐 隨著節(jié)煤爐灶的普及與推廣，原來用手工砌筑的煤灶，由于受人為的因素影響較大，發(fā)展受到一定的局限。即使同一個師傅砌筑的煤灶，各項熱性能往往也有很大差異。因此，許多地方采用工廠化生產(chǎn)的方式，將原來不可移動的煤灶改變?yōu)榭梢砸苿拥纳唐访籂t。同時，利用熱力學和燃燒學原理，對煤爐的燃燒室、進風口、爐箅等內部結構進行了合理改造，加添了保溫材料和余熱利用裝置等，使煤爐的熱效率可以達到40％以上。其特點是堅固耐用，壽命長，效率穩(wěn)定，可拆裝移動以及美觀實用。
目前，我國農村地區(qū)使用的節(jié)煤爐形式很多。按照制作方式，可分為手工砌筑式(類似于不可移動的灶)和商品化爐(可移動)；按照安裝方式，可分為整體爐和組裝式節(jié)煤爐；按照燃煤方式，可分為型煤爐和散煤爐；按照使用方式，可分為炊事爐和炊事取暖多用爐；按照應用領域，可分為家用爐和集體食堂節(jié)煤爐。
3．節(jié)能炕 針對我國北方地區(qū)農村冬季室內普遍使用火炕取暖所造成的大量燃料消耗問題，近年來各地因地制宜地研制推廣了許多類型的節(jié)能效果好的炕。
為了更加有效地利用燃料，大部分北方地區(qū)在對傳統(tǒng)炕進行改造的同時，通常將省柴灶與節(jié)能炕連接起來，即節(jié)能炕連灶。但是在西北部分地區(qū)，炕、灶是分開的，灶設在廚房內，而炕則安裝在房間里。此外，按與地面接觸的形式，我國節(jié)能炕還分為落地式和架空式。前者與地面接觸，炕洞也設在地面上，它是目前使用較多的一種炕；而后者炕洞不直接與地面接觸，這不僅可以節(jié)省不少建炕材料，而且還可以減少熱量從地面直接損失掉，并增加炕在室內的散熱面，讓更多的熱量散到室內。
(三)應用成效
截止到2005年底，我國農村已推廣應用省柴節(jié)煤爐灶1．89億戶(其中省柴灶1．51億戶、節(jié)煤爐0．38億戶)、節(jié)能炕1 975萬鋪，形成了顯著的節(jié)能減排效果。不僅每年可以節(jié)約柴草和煤炭折合標準煤7 540萬噸，為農民節(jié)省燃料費用開支200多億元，而巳相當于保護森林植被近2 000萬公頃，分別減少C02和S02排放2．04億噸和604萬噸。同時，通過省柴節(jié)煤灶、爐、炕的推廣和普及，提高了農村生活用能設備的熱效率，改變了傳統(tǒng)煙熏火燎的狀況，提高了農民生活質量，改善了農村生態(tài)環(huán)境，緩解了農村生活用能緊張狀況。并且還可以帶動相關產(chǎn)業(yè)的大規(guī)模發(fā)展，解決一部分農村剩余勞動力的就業(yè)問題。
(四)我國技術研發(fā)現(xiàn)狀
我國省柴節(jié)煤爐、灶、炕的研究和大規(guī)模推廣應用起始于20世紀70年代末和80年代初。1983年2月10日，國務院辦公廳在批轉國家計委、農牧漁業(yè)部《關于加快農村改灶節(jié)柴工作的報告》中批示指出： “解決農村燒柴問題是件大事，要求各地一定要認真抓好這件事”。從此，我國開始了大規(guī)模的省柴節(jié)煤爐、灶、炕的推廣應用，并先后在729個縣開展了省柴節(jié)煤爐灶炕示范縣建設。
從20世紀80年代中期開始，農業(yè)部組織有關科研單位和生產(chǎn)企業(yè)開展了省柴節(jié)煤爐、灶、炕的基礎理論研究、新產(chǎn)品創(chuàng)新、標準編制和技術及產(chǎn)品的大規(guī)模評比活動，使得當時的省柴節(jié)煤爐、灶、炕的發(fā)展呈現(xiàn)出快速發(fā)展的良好勢頭，一大批省柴節(jié)煤爐、灶、炕的技術及產(chǎn)品專利相繼問世，效率更高的新型工廠化生產(chǎn)開始起步并得到快速發(fā)展，為日后更大規(guī)模的實施省柴節(jié)煤爐、灶、炕推廣工作奠定了堅實的基礎。
現(xiàn)階段，由于全社會更加關注生物質能的開發(fā)與利用，更加注重農村室內空氣污染控制，所以一些科研單位和生產(chǎn)企業(yè)開始自發(fā)地研究生產(chǎn)以農作物秸稈、林業(yè)廢棄物等為原料的顆粒燃料、塊狀燃料和棒狀燃料等，并研發(fā)與之相配套使用的生物質爐具以及炊事取暖用具。在研發(fā)推廣應用過程中，更加注意了爐具的多功能性(既可炊事、取暖，又可作為烤箱或壁爐等)、自動化控制程度(可以自動顯示溫度、自動供料)以及裝飾美觀程度(可與中高檔家具媲美)。
(五)國外發(fā)展情況
1．發(fā)展現(xiàn)狀 國外在民用爐灶方面的發(fā)展與我國有較大的不同。首先，省柴灶和節(jié)能炕國外幾乎沒有使用的先例，國外不論是發(fā)達國家還是發(fā)展中國家，大部分的民用炊事用具都是以工廠化生產(chǎn)的爐子為主。在大部分東南亞和非洲發(fā)展中國家，當?shù)氐氖〔裨钜阅静?、木炭或者稻殼等為主要原料，而且由于生活方式和習慣的不同，國外的炊事所用鍋具較小，所以相應的爐具也很小，可以移動。對于發(fā)達國家而言，北美和西歐國家則以天然氣為主要原料，北歐等國家以木材等生物質燃料為主，所以其爐灶的形式和構造都與我國不同。其次，國外在研制民用爐灶時，除了注重提高效率外，更注重減少室內煙氣的排放，改善室內空氣質量，所以制定了一系列針對室內空氣質量的標準。第三，發(fā)達國家為了履行《京都議定書》中所承諾的義務，開始越來越多地關注省柴節(jié)煤爐灶的研制和推廣利用，特別是結合生物質能的開發(fā)與利用，一些外國大學、科研單位和公司研制了一系列生物質燃燒爐，用于民用炊事和取暖用。但大部分爐具以木材及其制品為主要原料。
2．發(fā)展趨勢 國外目前雖然對省柴節(jié)煤爐灶的投入并不很大，許多政府對農村節(jié)能的重視程度也遠不如我國，但是由于一些發(fā)達國家的科研單位的參與，使得民用爐灶的研制也逐漸形成了規(guī)模，特別是在民用爐灶的多功能性以及如何減少室內空氣污染方面將投入更多的資金。
3．對我國的啟示 第一，應在重視提高省柴節(jié)煤爐、灶、炕熱效率的同時，更加關注室內空氣污染的控制。第二，應制定相應暖用具。在研發(fā)推廣應用過程中，更加注意了爐具的多功能性(既可炊事、取暖，又可作為烤箱或壁爐等)、自動化控制程度(可以自動顯示溫度、自動供料)以及裝飾美觀程度(可與中高檔家具媲美)。的農村室內空氣質量標準，對空氣中C02、顆粒懸浮物和可吸人顆粒物等提出明確的指標要求。第三，要增加政府對省柴節(jié)煤爐、灶、炕研發(fā)資金的投入，研制出適合新農村建設的各種農村節(jié)能技術與產(chǎn)品。
二、技術要點
(一)省柴灶
1．技術路線(工藝流程) 為了提高柴灶的熱效率，盡量減少熱損失，以便達到省柴、省時的目的，就必須弄清楚燃料在柴灶內燃燒過程中所產(chǎn)生的各種熱量的具體去向，并有針對性地進行改造。根據(jù)柴灶的結構和特點，柴灶的熱損失主要有排煙熱損失、化學及機械不完全燃燒熱損失、灰渣帶走的熱損失以及灶體、鍋體的蓄熱等。
從灶型的結構方面來看，老式柴灶結構不合理，燃燒不完全，保溫性能差，熱損失大，所以熱效率低。其主要缺點是： “兩大”(灶門大，灶膛大)、“兩無”(無煙囪，無灶箅)、
“一高” (吊火高，一般在30厘米左右)。而省柴灶與老式柴灶相比，具備了“兩小”(灶門和灶膛較小)、“兩有”(有灶箅和煙囪)、 “一低”(吊火較低)的優(yōu)點(圖6—1)，
結構比較合理，有一個完整的通風系統(tǒng)，能得到較充分的燃燒。由于設置了保溫層，增加了攔火圈，延長了高溫煙氣流在灶膛里的回旋路程和時間，從而使熱損失減少，熱效率提高，既省柴又省時間，并且安全衛(wèi)生，使用方便。根據(jù)全國各地的測試與調查，省柴灶一般比老式柴灶省柴l／3～l／2，節(jié)約時間1／4—1／3。
從熱力學原理來看，省柴灶基本達到了節(jié)能的三個條件：一是能將燃料充分燃燒，使燃料中的化學能比較完全地轉化為熱能。二是傳熱保溫效果好，使有效利用的熱值較大，散熱的熱值較小。三是余熱能較好利用，盡可能減少排煙余熱和其他熱損失。這就是省柴灶能夠節(jié)能的重要原因。
2．主要技術環(huán)節(jié)及要點
(1)各部件和設備的特點。省柴灶基本結構包括灶體灶膛、進風道、灶箅、煙囪等。
(2)技術的主要性能參數(shù)。根據(jù)我國各地農村的生活習慣和烹飪方法，省柴灶一般應具備以下性能特點：
一是點火容易起火快。為了提高水或食物的溫度，例如燒開水或食物加工過程中的加熱，要求點火容易、起火快、省時、省工。
二是持續(xù)加熱效能高并溫度可調。炊事過程中，需要在一定溫度下，持續(xù)加溫一段時間，且溫度可調。例如蒸、煮、炸食物時，三者所不同的僅在于維持的溫度不一樣，用油炸需要的溫度要比蒸煮時的高。
三是安全衛(wèi)生和保溫性能好。直接利用輻射熱和傳導熱加工食物，例如烤、烙、炒食物時，需要柴灶灶口不冒煙，灶膛保溫，余熱可利用。
四是熱效率高。一般省柴灶的熱效率要在25％以上，而新建的省柴灶則要求熱效率要高于30％，并能適應當?shù)鼗旧钣媚芤蟆?div style="height:15px;">
(3)推廣省柴灶需要注意的事項。推廣省柴灶最需要注意的就是如何正確進行省柴灶的外部施工：
第一步是砌灶體。灶體主要起保溫和承擔鍋臺重量的作用。灶體內徑大小可以這樣確定：即用燃燒室的內徑加上燃燒室結構的雙邊厚度，再加上保溫層厚度，三項之和就是灶體的內徑尺寸。灶體外表應做得整齊、面平，以利于粉刷。
第二步是砌灶門。灶門的作用是添加燃料和觀察燃燒情況，其位置應低于出煙口3～4厘米，若高于出煙口，就會出現(xiàn)燎煙現(xiàn)象。一般農產(chǎn)的灶門高12厘米、寬14厘米，燒草的灶門可大一些，燒煤的灶門可小一些。為了防止熱能從灶門散失掉，灶門上應安裝活動的帶有觀察孔的擋板。
第三步是砌灶臺。通常把灶臺突出灶身4—8厘米，做成一種滴水邊，既方便使用，又美化了灶形。砌灶臺時還要注意內口留出3～4厘米，以便做鍋邊。
第四步是抹鍋邊。鍋邊是緊貼和托起鐵鍋的結構，常用硬泥或混合泥做成。一般大鍋的鍋邊厚度為25—30厘米，抹鍋邊為20—25厘米，小鍋、特小鍋15～20厘米。抹鍋邊時，應邊抹邊用鍋試，力求抹嚴、不跑氣；鍋沿超出灶面的高度要控制在3厘米以內，以便增大鍋的受熱面積。
第五步是砌煙囪。煙囪具有一定的抽力，可以保證燃燒室內進入充足的空氣，并將燃燒過程中產(chǎn)生的廢氣排到大氣中。戶用爐灶的煙囪高度在3米左右，出口內徑為12～18厘米。在煙囪的適當位置上要設置閘板，以控制調節(jié)煙囪的抽風量，在煙囪的基部要留掏灰孔。如果采用預制結構煙囪，內徑不得小于16厘米。一般情況下，煙囪應高出屋脊0．5米。
第六步是粉刷。粉刷要在爐灶測試合格以后進行，一般灶臺面、出煙口等部位最好使用l：3的水泥砂漿粉刷。灶臺面如貼瓷磚，一般應在灶的各種性能達到技術要求且灶體陰干后進行。
(二)節(jié)煤爐
1．技術路線(工藝流程) 煤爐在燃燒和傳熱過程中，會產(chǎn)生一部分熱量損失。其一是爐口的熱損失，也就是煤炭在爐內燃燒產(chǎn)生的煙氣從爐口直接排出而帶走的熱量，這是煤爐的主要熱損失，一般占熱損失總量的30％左右。同時，煙氣中還含有部分可燃氣體，從而造成化學不完全燃燒損失。其二是爐體的熱損失，也就是通過爐體向四面八方輻射散熱而造成的熱損失。其三是爐體本身吸熱形成的蓄熱損失，并導致爐體溫度提升緩慢，影響燃燒。其四是爐底排出的灰渣中帶有的熱損失，并且灰渣中還含有一部分固體可燃物，形成了機械不完全燃燒損失。
為了提高節(jié)煤爐的效率，就要設法減少各個環(huán)節(jié)的熱損失。一要保證供給適量的空氣，使煤炭完全燃燒。如果空氣不足，會造成不完全燃燒損失；但若空氣過多，又會導致排煙熱損失增大。二要使空氣的分布合理，不僅要注意供給足量的空氣，還要注意使空氣與可燃物進行充分接觸和混合。如果僅有適量的空氣但卻不能和可燃物有良好的接觸混合，仍然不會達到完全燃燒的目的。三要選用耐火保溫材料，盡量減少散熱損失，降低蓄熱損失。四要綜合利用余熱，提高節(jié)煤爐整體的熱效率。
2．主要技術環(huán)節(jié)及要點
(1)各部件和設備的特點。節(jié)煤爐的規(guī)格型號很多，各部件的造型、規(guī)格、材質不完全相同，但爐體結構基本上是類似的，大致分為：爐口、爐膽、爐底三部分，具體則由爐殼、爐膽、保溫材料(又稱隔熱填充材料)、爐面板、爐箅(又稱爐條)、灰膛(又稱風膛)和爐門等組成。有的煤爐設置了二次風(包括進風口、分道、出風口)，爐口增設了圍火圈(又稱阻火圈、擋風圈、保溫圈)、聚熱板(罩)爐箅、保溫墊，還有利用煙囪抽風等。
(2)技術的主要性能參數(shù)。節(jié)煤爐是一種燃燒設備，燃料在爐中燃燒后釋放出熱量，供人們進行炊事和取暖時利用，所以節(jié)煤爐的好壞是燃燒能否進行以及熱能利用多少的決定因素之一。
一是節(jié)煤爐的熱效率要求在40％以上，而民用炊事水暖爐的熱效率應達70％以上。
二是熱釋放的速率既能達到145～170千焦／分以上，又能控制在20—40千焦／分以下，這要求節(jié)煤爐具有火力強度控制功能。
三是盡可能保持較長的使用壽命，尤其是爐芯等易損件。
(3)推廣節(jié)煤爐需要注意的事項。
首先要一爐多用，炊暖兼優(yōu)。家用節(jié)煤爐最好在形式上要多用途，應達到炊事取暖兩方面性能兼優(yōu)，炊事要保證火力較足，這一點對尚未使用煤氣的地區(qū)和廣大農村用戶尤為重要。
其次要質量可靠，使用安全。家用節(jié)煤爐的結構應合理，用材要精良，嚴格按工藝要求進行制造加工，保證不因產(chǎn)品質量問題影響安全使用。
第三要操作方便，使用得力。加煤、清灰、封火以及炊事、供暖之間的切換使用要操作簡單方便、上火迅速、燃燒旺盛、火力較足，而且封火要嚴密，保持的時間較長，封火期間還能保持緩慢循環(huán)加熱，以達到繼續(xù)少量供暖，維持一定的室溫。
第四要經(jīng)濟性好，實惠耐用。節(jié)煤爐應有較好的經(jīng)濟性，成本要低，售價合理，經(jīng)久耐用，熱效率高。但應指出，節(jié)煤爐的材質是保障節(jié)煤爐使用壽命和安全的重要條件。用戶在考慮節(jié)煤爐的價格時，切莫忽視質量問題。用材好的節(jié)煤爐價格可能高一些，但質量可靠，使用壽命長，安全性好，所以未必不經(jīng)濟。
最后要體積小巧，外形美觀。由于節(jié)煤爐大多直接放置在廚房或客廳內，故應體積小，占地少，外觀好。結構上應便于清掃煙灰，表面光潔，易于清除污垢，保持清潔。
(三)節(jié)能炕
1．技術路線(工藝流程) 節(jié)能炕一般都與灶相連，所以也稱為炕連灶?？贿B灶一般有省柴灶、進煙口、炕洞、炕面、炕墻、炕檐、墊土層、出煙口和煙囪等部分組成。在采暖期，燃料投入灶內，即可做飯，同時高溫煙氣通過進煙口進人煙洞一端，在炕洞中高溫煙氣進行均勻分流，把熱流傳給炕面，在炕洞另一端煙氣匯合通過炕的煙囪排出。在非采暖期，灶內的煙氣，不經(jīng)過炕洞而直接從煙囪排出。
2．主要技術環(huán)節(jié)及要點
(1)技術的主要性能參數(shù)。
一是要結構合理，盡量減少炕洞阻力，以最大限度地增加傳熱面積。由于煙灰沉積較多，所以要從結構上考慮掏灰的方便。
二是炕面溫度應盡量均勻，最好保持在25～35℃。盡量減少炕頭和炕梢的溫差，以及適應和調節(jié)人體躺在炕上時頭、腰、腳三個部位的溫差，以滿足人們生活和衛(wèi)生的要求。
三是進炕洞的煙溫在400℃以上，排煙溫度在35～40℃，使炕有足夠的熱量。
四是炕面材料應選用導熱性能好、蓄熱量大又比較堅硬的材料。
五是在炕保溫性能比較好并且安全可靠的條件下，炕、灶的熱效率，應比舊炕至少省柴l／3。
(2)推廣節(jié)能炕需要注意的事項。
首先要盡可能提高節(jié)能炕熱能利用率。節(jié)能炕既然作為人們休息和采暖的生活設施，炕體就必須獲得并積蓄足夠的熱量才能供停火后利用。為了維持一定的室溫，節(jié)能炕就要有一定的散熱能力。而要保證炕面有足夠的溫度，又要有一定的保溫蓄熱能力。所以，節(jié)能炕最好是使火炕底部架空，取消底部墊土，增大散熱面積。要盡可能延長煙氣與炕體換熱時間和增大換熱面積，以增加炕體獲得的熱量。
其次要盡可能提高炕面均溫性能?？梢匀∠惑w人為設置的炕洞阻隔，使換熱過程在整個炕體內而不是在各個局部炕洞進行。同時取消前分煙及各種阻擋形成的煙氣渦流，保證煙氣充滿整個炕體，并通過炕面抹面材料厚薄調節(jié)，使得炕面溫度更趨均勻。
最后要盡可能提高炕體保溫性能。節(jié)能炕不但要有一定的升溫性能及均溫性能，同時還要有一定的保溫性能，以保證節(jié)能炕熱的時間長而降溫慢。因此要求在灶門和排煙口處都要設置一個插板，在?；饡r關閉這些插板，使整個炕體形成一個封閉的熱力系統(tǒng)。同時，還可以通過炕面材料厚度來調節(jié)節(jié)能炕熱容量的大小，從而達到保溫和蓄熱目的。
三、適宜推廣情況分析
(一)技術應用潛力
推廣省柴節(jié)煤爐、灶、炕始終應該是我國農村節(jié)能減排工作的重點，適合于我國絕大多數(shù)農村地區(qū)。東部和中部部分地區(qū)，越來越多富裕的農民今后將以工廠化商品煤爐或者生物質爐并配套使用液化石油氣，作為日常生活的炊事及取暖用具；西部地區(qū)和少數(shù)中部地區(qū)的農民則將仍以傳統(tǒng)的省柴灶和節(jié)煤爐為主；在北方大部分地區(qū)，仍有很多農產(chǎn)冬季取暖需采用節(jié)能炕。
(二)近期工作重點
我國開展省柴節(jié)煤爐灶炕工作已經(jīng)有近30年的歷史，所取得的成就也是巨大的。由于近些年來部分地區(qū)忽視了農村生活節(jié)能，許多農產(chǎn)的省柴節(jié)煤爐、灶、炕屬于“超期服役”近期重點對過去大規(guī)模推廣應用的省柴節(jié)煤爐、灶、炕進行一次全面的普查，調查和了解有多少省柴節(jié)煤爐、灶、炕已經(jīng)陳舊、破損甚至報廢，并針對相應的情況進行改造、更新?lián)Q代和新建。爭取利用5年的時間完成現(xiàn)有省柴節(jié)煤爐、灶、炕總數(shù)50％的改造和更新?lián)Q代工作。
