会能Ⅱ型省柴节煤灶构造及建设技术

赵琼仙

摘要：为解决农民的“锅下愁”问题，多年来会泽县林业局能源站技术人员在各级领导的关心支持下，致力于节能改灶的研究，于1993年成功研制了适合会泽县山区、坝区、半山区农村使用的优秀灶型会泽县农村能源Ⅱ型省柴节煤灶。阐述了该灶型的性能特点是：①点火容易起火快;②持续加热效能高并温度可调;③安全、卫生、保温性能好;④热效率高。该灶型技术的推广使用，可使老百姓花钱少，见效快，达到节能、环保、利国、利民，保护生态，保护环境的作用，对县城经济发展起到了积极的推动作用。

关键词：会能Ⅱ型灶;构造;建设技术

中图分类号：TU279.7+47

文献标识码：B

文章编号：1674-9944（2018）4-0175-04

1 引言

过日子离不开柴米油盐，柴是农民生存的首要问题。据统计，现在我国有许多省份每年消耗木柴量的40% 50%都是烧柴用掉的。解决农民的烧柴问题，就能大面积保护森林。据统计，缺柴地区的农民一年要占去1/4的劳动力，四处奔波，打柴、运煤，有的往返百里，风餐露宿，有的还影响孩子上学，甚至为了烧柴影响团结。可见，推广省柴节煤灶，是我国农村节能和农业生态由恶性循环转为良性循环的一个突破口，是一件具有战略意义的事情。诚然，炉灶是日常生活中不可缺少的，一个家庭如果有一个好烧的炉灶，会给生活提供方便，增添欢乐，做饭快又省柴省煤，室内卫生，生活舒适。推广普及省柴节煤灶，是一项花钱少，见效快，经济、社会、生态效益显著，群众乐于接受的实用技术。

2 会泽县推广应用省柴节煤灶基本情况

早在1983年2月10日国务院办公厅就批转了国家计委、农牧渔业部“关于加快农村改灶节柴工作的报告”，批示指出：“解决农村烧柴问题是件大事，要求各地一定要认真抓好这件事”。会泽县从20世纪80年代开始推广省柴节煤灶，多年来，会泽县林业局能源站技术人员在各级领导的关心支持下，致力于节能改灶的研究，于1993年成功研制了适合全县高寒山区、山区、半山区、坝区农村使用的优秀灶型会泽县农村能源Ⅱ型省柴节煤灶，简称“会能Ⅱ型灶”。它在全县已普遍推广使用20多年，技术成熟。截至2016年底，改灶户数超过15万户次。农村烧柴量大量减少，森林植被得到恢复，有效地降低了森林资源的低价值消耗量。

3 会能Ⅱ型灶构造

“会能Ⅱ型灶”的技术结构，由灶体、进风道、灶膛、出烟道、烟囱等组成（图1）（表1）。其中：灶膛由炉条、吊火高度、燃烧室、拦火圈、回烟道及烟喉、灶门等组成。不同的是各部位尺寸根据用户用锅種类、燃料种类，锅径大小，生活习惯，技术要求而作相应调整。

（1）灶体：即灶的外部形状，是配置炊事用具的骨架，灶体高度一般在700～800 mm，相当于11～12层砖加粉刷瓷砖层，长、宽为锅径加160～320 mm，根据户主要求长还可放大到要求尺寸。

（2）进风道（灰洞）：位于炉条下部的所有空间。尺寸为宽度140～180 mm，高度一设计灶体高度一粉刷层瓷砖厚度一灶门过桥砖厚一挑面砖厚一灶门高度一进风道过桥砖厚度。一般250～400 mm，深与炉条里端相齐，也可以锅径的2/3加80 mm。

（3）灶膛：即炉条上部至座锅边缘的空间，是省柴节煤灶的核心部位，节能灶的效果好坏，主要取决于灶膛结构是否合理，灶膛与其他部位的关系是否协调。

灶膛深度一锅深十吊火高度。

灶膛直径一锅口直径-40 mm。

吊火高度：分一次吊火高度和二次吊火高度，一次吊火高度是指锅中心处与炉条之间的垂直距离;二次吊火高度是拦火圈上沿至相对锅底垂直距离，通常说吊火高度是指一次吊火高度，根据柴、草、煤燃烧时火苗外焰区域为温度最高的原理，结合各种燃料在燃烧时火苗长短特点以及各种燃料的发热值特性，一次吊火高度各有所不同。一般煤灶100～120 mm，柴灶120～140 mm，草灶160～180 mm。根据锅径大小取值。大锅取大值，小锅取小值。在施工中不得轻易扩大吊火高度，否则造成灶体各部尺寸失调，达不到节能和起火快的目的。

燃烧室（又叫炉胆，灶芯或火膛），位于炉条上部至拦火圈下口之间的部位，是节能灶的心脏，它与其它部位的关系是否协调合理，决定能否节能的关键。其燃烧室内沿直径一锅径×（0.35～0.45），小锅取大值，大锅取小值。煤柴草取顺序是由小到大，即烧煤的取小值，烧柴草的取大值。燃烧室的高度一般为80～100 mm，缺口180 mm左右。燃烧室的形状，有长方形、圆筒形，葫芦形和直筒平台式等，根据热工原理，圆筒形燃烧室，其弧壁有导向反射作用，火力对锅底的辐射作用强，热量吸收利用好，热效高，同时应于用模具成批量的生产。根据锅和燃料结构，各地研制出多种规格的耐火泥商品灶芯和铸铁灶芯，在市场上可买到。各农户可以根据自己实际进行选择安装。这些灶芯具有热效率高、结构新颖，设计理想，牢固耐用，安装维修方便，利于填冲保温材料等优点。克服用砖或粘土砌制灶芯所存在的工艺落后，制作不规范，容易破裂变形使用寿命短等弊端。

拦火圈（又叫拦火墙，分火圈，聚热反射层），位于燃烧室上部与锅底之间的部位，作用是调节火苗和烟气的方向、速度，延长可燃气体在灶膛内的燃烧时间，并将吸收的热能通过辐射作用，反射到锅低，使热能充分被锅底吸收利用，提高热能利用率。拦火圈的外口直径一般按锅口直径的0.7～0.85倍设计，施工时小锅取小值，大锅取大值，形状为锅底形。形状有锅底形、马蹄形、台阶形等，拦火圈上部与锅底的间隙即二次吊火高度是否恰当，是提高热效率的关键尺寸。其上部与锅底之间距离为二次吊火高度，一般是靠烟囱方向的间隙为5～10mm，两侧各20～30 mm，灶门两端30～50 mm。烧无烟煤或柴取小值，烧草、桔杆、烟煤取大值，直筒平台式灶膛的二次吊火指燃烧室的内壁上沿与锅底的垂直距离。

回烟道（也叫回风沟）位于拦火圈外壁与灶膛壁之间的空隙。其作用是增加高温烟气在锅底四周回旋的路程和时间，充分利用烟气余热，同时使不可燃气体在回烟道引导气流进入烟囱至室外，减少室内烟气污染，使可燃气体在高温条件下继续燃烧。增加灶膛温度。提高热效率，回烟道形状为“U”字形，其深×宽一（50 -70）×（50-80） mm，大锅取大值，小锅取小值，由灶门两侧向烟囱方向逐渐加深，宽度均匀，横截面积一出烟口面积×1/2。

出烟口（即烟喉），其作用是控制火势方向和烟气流速大小，尺寸要根据燃料种类，锅径大小而定，太小废烟排放受阻，会产生倒烟，使火势减弱，燃烧不完全;太大会使炉膛内的热量排放量增大，热损失大，造成热利用率低。烟道口的横截面积，有的略等于烟囱的横截面积，有的按锅口直径进行设计，一般是600 mm以上的锅，高100～120 mm，宽120～140 mm;锅径600 mm以下的，高80～100 mm，宽100～120 mm。出烟口的上缘高度，高于灶门口的顶线30 mm以上，这样使废烟必定从烟道口流走，可避免倒烟。

炉条（又叫炉蓖子、炉桥、炉排、炉栅等），位于灶膛的最下部，进风道上部，其作用是支撑燃料，通气供氧，漏余灰等。炉条的关键在于炉条间隙面积，若间隙面积过大会使通气量过大，造成炉膛温度降低中起火困难，影响燃烧效果。同时对未燃尽的细小燃料易漏下，造成损失。过小影响通风量，即影响燃烧效果，故炉条间隙面积与炉条面积之比一般为0.8：1～1.2：1。烧煤取小值，烧桔杆取大值。另外，炉条总面积与锅口总面积之比为1：8～1：6，小锅为1：8，大锅为1：6。在施工炉条使用过程中，多种多样，有商品炉条，有自制炉条，但最好是用铸铁梯形炉条，安装炉条时宽边向上，这样一是利于落灰，二是利于冷空气预热，减少热损失。在没有专业技术人员操作的情况下杜绝使用自制炉条，炉条放置时应与锅底为中心，两边各一半，靠烟囱方为炉条的三分之一。前后高低相差30～50 mm，成10。～12。倾角。炉条的倾斜度，有的依燃烧室直径而定，即燃烧室直径×0.2，如其炉的燃烧室直径=25 mm，则炉条的倾斜度一0.2×250=50 mm。

（4）灶门（也叫火门），位于进风沟上部与一砖之隔，其作用是观察灶膛内燃烧情况，控制火势，添加或拆除燃料等。其尺寸根据锅径燃料而定，一般高×宽为120mm×140 mm或（140 mm×140 mm），140 mm×160mm或（160 mm×160 mm） ，160 mm×180 mm或（180mm×180 mm），180 mm×200 mm或（200 mm×200mm。锅小取小值，锅大取大值，烧煤取小值，柴草取大值，烧柴草灶的灶门，可适当加大。投入使用时，应备一块火门板。

（5）烟囱：是省柴节煤灶通风系统的关键。位于灶体的正后方，其作用是把烟气排放到室外高空处避免屋内和周围的空气污染，由于自身抽力，使空气不断进入灶膛供氧助燃，减少化学不完全燃烧和物理不完全燃烧物质，提高燃烧效果。烟囱的高度，根据用锅多少，大小，燃料种类，住户位置，常年风向、气候，烟囱上口与屋脊的距离高度有关。一般在3000～5000 mm，若用锅多，转弯多，应加到6000～7000 mm，横截面积一般为120 mm×120 mm至180 mm×180 mm，为调节灶膛的通风量和保持灶膛温度，施工时应在烟囱上或烟喉与烟囱间设置插板孔。

农村推广“会能Ⅱ型灶”技术具有以下特点：一是投资小、见效快;二是技术不复杂，操作简单;三是工程量小，收到的效益高;四是群众接受，容易推广。

4 会能Ⅱ型灶的建设技术

4.1 工艺流程

施工准备一确定打灶地点一平整地基一定位画出施工线一支砌砖块一再次画出灶膛作业线一灶膛内作业（调整好一次吊火高度）一安置炉条、炉芯一填充保温材料或抹筑耐火材料一抹筑拦火圈一清理各部位异物，调整二次吊火高度，试火观察并作相关调整一抹面粘贴瓷砖，测试热性能一附属设施施工一交付使用。

4.2 建设的程序

4.2.1 确定打灶地点

打灶地点的选择，应根据灶房的空间位置，几何尺寸，户主生活习惯综合考虑，尽量选择安全卫生、光线充足，出入通畅，方便炊事操作的空间及边角地带。

4.2.2 平整地基

如地面不平整或土质松软，应清除浮土杂物，压实整平，尤其是烟囱位置，土层一定要坚硬密实，否则烟囱砌成后，会因地基变形而造成烟囱倾斜甚至倒塌。

4.2.3 定位放线

（1）确定烟囱位置，为了利于保温，烟囱设在墙内为好。烟囱与外部建筑物要安排得当，即不碰梁，安全且易于排烟。

（2）确定锅底中心点。锅的中心點在锅半径加距烟囱距离和锅半径距灶面距墙距离的垂直交点处。再以此为圆心，锅径的1/2为半径，画出锅口圆周线，圆线距灶脚各部尺寸为：距烟囱方向、操作方向，两锅之间各为50 mm，距墙脚50～60 mm。

（3）确定储灰坑的位置，即以锅底中心点为圆心，画出灶脚线的平行线，即为储灰坑的中线，中线两侧各画一条距离相等的直线，为储灰坑的边线。以锅脐为中心，炉条长度的1/3，靠烟囱方向，为储灰坑的水平深度。

根据上述方法即可画出灶的施工平面图，在画线中要注意：第一，锅底中心点确定后，需打上明显标记，待全灶施工完毕，方能取出。第二，如灶房的石脚线成直角，在灶脚线必须与墙脚成平行线。第三，双锅或多锅灶，锅的布局要合理，主锅、副锅距烟囱的距离要安排恰当。

4.2.4 操作方法和注意事项

（1）灶墙脚的砌法。先按放线尺寸，砌起三层砖后，砌第四层时，需向外挑出30～50 mm，使人站在灶边，脚不会碰到灶座，可以靠拢灶体操作。

（2）烟囱的砌法。在砌灶脚的同时，要支砌烟囱脚，且砌起1～2层砖后，要预留掏灰出孔和倒烟坑。同时要计算人烟孔的预留高度，其方法是：灶体高度减去30mm-人烟孔的上沿高度。支砌中一定要做到：第一，灰浆饱满，周正平直，上下横截面积一致;第二，内壁光滑密实。第三，人烟孔和烟道要做成圆角弯道，尽量减少阻力。当烟囱砌出屋脊后要遵守以下原则。①烟囱与屋脊的距离小于等于1.5 m时烟囱头应高出屋脊0.5m;②烟囱与屋脊的距离大于1.5 m或等于3m时，烟囱头应与屋脊的距离在同一水平高度;③烟囱与屋脊的距离超过3m时，烟囱头可低于屋脊，其高度可以水平线成10。夹角的斜线;④在任何情况下，烟囱头部都应高出屋面0.5 m。

烟囱抽力形成的原理。烟囱抽力是由烟囱内外的的两种气体（即烟气、空气）的比重不同而产生的压力差形成的，因烟囱内烟气的温度比外面空气的温度高，密度小，在体积相同的条件下，密度越小的物质质量越小，重力越轻。空气的重量大，烟气的重量轻，因此空气就能源源不断地进入灶膛，经燃烧后，变成烟气而从烟囱排走。

烟囱的抽力还与气体的比重、烟囱的高度有关，烟囱越高，抽力就越大;假定烟囱高度H=3.5 m，则烟囱的抽力S可用下式计算：

S=H（R空-R烟）mm水柱

则S一3.5×（1.205-0.9） =1.1 mm水柱

一般炉灶需要的抽风压在1～1.5 mm水柱左右，烟囱高度3～5 m即可，烟道长的炉灶，尤其是多锅灶转弯多，需要的抽风压在2～2.5 mm水柱，烟囱高度需6～8 m左右。高山区和高原区的气压低，烟囱要相应地加高。

烟囱抽力大小，还与气体进入烟囱前所受到的各种阻力有关，气体向上流动时要穿过炉条灰渣、煤块缝隙，拦烟圈、人烟孔等，再进入烟囱流出，每一部分都要产生流动阻力，整个烟囱的阻力是各部分阻力之和△H炉=△H炉条+△H渣+△H煤……。在一般情况下，烟囱的抽力总是等于阻力的。当某一部分的阻力增大时，流人的气体量就相应减少，直到达到新的平衡时为止。

此外，烟囱的抽力还受外界风力的影响，风向合适，烟囱抽力则增大，主要是由风的动压而产生的，但若烟囱位置不当，尤其是把烟囱出口设在涡流区内，就会抑制烟气的流出。在一般情况下烟囱的位置设在屋脊附近为好。

烟囱的横截面积可按锅口直径和消耗燃料的多少而确定。锅径60 cm以下的单锅或双锅灶，烟囱内径一般为130 mm×130 mm，600 mm以上的单锅或双锅为180 mm×180 mm。烟囱过高截面积过大，会使炉膛内的热量过快抽走，造成浪费燃料。在砌筑烟囱时，一般采用以下规格：

农户炉灶：130 mm×130 mm、180 mm×180 mm

集体食堂：240 mm×240 mm、260 mm×360 mm

（3）储灰坑或进风道砌好后，应把整个灶找平，用线坠量出锅底中心在炉条上的位置，以此为基点，确定炉条的偏移量和倾斜角。

（4）支砌灶膛壁。方法是：①用锅口直径×0.95/2为半径，在找平的灶膛平面上画出灶膛的圆周线。②灶膛壁的高度=锅深-（ 20～30） mm+吊火高度。③支砌灶膛壁时，只要其边缘能支撑负载后的锅重。应尽量缩小灶体与锅的接触面积，一般10～20 mm为宜。以利增加受热面积。削弱锅壁的导热损失。过大，火力被接触面积挡住，增加锅壁的导热损失，减少了受热面积。

（5）砌筑过烟道时，其中心线必须是燃烧室中心点与人烟孔下沿中心点的连接线。在中心线两侧各画一条距离相等的线，为过烟道的宽度。其底层应从灶膛向烟囱方向逐渐倾斜，俗称“牛吃水”。

（6）砌筑灶台面砖时，应向外挑出30～50 mm，利于炊事操作。

（7）座上锅。试吊火高度，若锅口露出灶面的高度大于或小于20 mm，可能是因为抹刷和粘贴瓷砖层厚度的影响，也可能是吊火高度偏低、偏高的原因，应及时采取升或降锅的深度，升或降炉条高度的方法来满足设计要求。

（8）座锅。一般用混合砂浆沿灶台内侧均匀地抹一圈后，随即将锅座位，两手压锅，左右旋转数次，沿锅周边仔细检查，锅与灶台接触密实，无缝隙，即将锅内装满水或其他重物，使其阴干。此道工序一定要吊火高度和锅口距灶台高度校正准确后，才能进行。

（9）砌筑燃烧室。其方法是：①确定燃烧室的中心点，要求与灶膛圆心必须重合。②按锅径大小或燃烧用材种类确定燃烧室的直径，然后以内径1/2为半径，画出燃烧室的圆周线。③支砌。如用预制炉芯，只要按已确定好的中心位置和内径尺寸，将炉芯缺口对炉门并向前移30～50 mm，用三块砖或瓦片在周围相等距离固定炉芯，然后填充保温材料。如果现支砌，制作材料最好用砖或黄粘土掺一些玻璃纤维，因玻璃纤维耐高温，能保持泥芯的牢固。常用的配合比是：粘土70%～85%，碎瓷粉15%～30%，碎麻筋1%，食盐5%，含砂的粘土不加碎瓷粉，可加15%左右的石灰。

（10）拦火圈的砌筑。在施工中，要反复校正拦火圈上沿与锅壁的间隙，即二次吊火高度。方法是：①泥蛋法。即在燃烧室，拦火圈上沿均匀放置若干个高于设计间隙的泥蛋，然后座上锅，再抬下，观察泥蛋受压后厚度，即可知道各部间隙的大小;②插钉法，大体与泥蛋法相同，只是用铁钉或木钉，插入拦火圈上沿，座上锅，再抬下，观察钉子受压后，露在外面的高度，来判断各处间隙是否符合设计尺寸。

（11）施工完毕后要及时清除烟囱内及灶膛内的各种异物和灰渣，砖块等。

（12）支砌煙囱时要砂浆饱满，不能出现漏浆和缝隙，造成漏气抽力不足，应做到光滑无空鼓，无坎埂，砂浆突起等，以减少气体流动阻力。

（13）试烧。炉灶成型后必须锅内装水试烧，观察火势开锅情况，反复检查各部位尺寸是否达到设计要求，以及燃烧效果好坏。发现问题，应及时处理，直至符合要求，才能将灶自行阴干或小火烘干，进行热性能测试再次调整，不得马虎了事，草率交工。

（14）抹制灶面。要在炉灶经试烧，测试合格后才能进行，积极推行瓷砖面，美观适用，粘贴瓷砖要一平、二直、三压中，表面光滑，无空砖和无裂砖现象。

（15）交付使用前要对用户作节能灶的使用，管理维护等技术加以说明。

5 结语

多年的实践证明，“会能Ⅱ型灶”灶型特点为：节能、省时，五口之家每顿饭（3～4个菜）平均只耗柴1.5～1.8kg，耗时30～40 min;屋内无烟，灰尘小，干净卫生，操作方便，起火快;燃料广泛，柴、草、煤均可;热性能好，热效率可达到30%以上，升温速度在4.5℃/min以上。“会能Ⅱ型灶”的推广使用使老百姓花钱少，见效快，达到节能、环保，利国、利民，保护生态，保护环境的目的。大大推动了会泽县农业农村经济的发展，缓解了农村生活用能的紧缺矛盾，减轻了对森林资源的消耗负担，对提高森林覆盖率起到了积极的作用。

参考文献：

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