省柴節煤爐灶炕技術與發展趨勢

郭繼業，畢業于沈陽農業大學，現任遼寧省農村能源行業協會秘書長、研究員。從事農村能源建設工作四十余年，先后完成了省柴節煤灶、高效預制組裝架空炕連灶、美觀輕體組裝活動床式炕等農村能源實用技術的發明創造，并獲得國家發明專利，是遼寧省農村能源技術推廣領域的帶頭人。先后編著《新式民用節能炕灶》、《節能炕灶問答200例》、《農村能源實用技術》、《省柴節煤灶炕》、《高效預制組裝架空炕連灶技術與使用問答》、《新農村生態家園建設500問》等技術書籍，并在各類農業技術期刊發表論文58篇。其改革、研制的省柴節煤爐灶炕技術先后被多家媒體報道。

爐灶炕，是人類最早掌握并使用的生活取暖、炊事工具之一，至今已有兩千多年的歷史，自上世紀八十年代開始重點推廣的省柴節煤爐灶炕技術更是為這種傳統家用設施增添了新的使用價值和意義。省柴節煤爐灶炕經過20多年的推廣應用，在節能減排、環境保護等方面為我國可持續發展戰略目標做出了突出貢獻，是農業農村節能減排的重要舉措之一。

一、省柴節煤爐灶炕技術發展情況

（一）推廣意義及成果

上世紀八十年代初，為解決當時農村地區缺柴少燒、能源利用率低、浪費嚴重等問題，由農牧漁業部門負責開始在全國農村組織推廣省柴節煤爐灶炕技術。目前，全國累計推廣省柴節煤灶1.87億臺、節能炕2050萬鋪、節能爐3342萬臺，直接受益農民達5億人。如果按照以煤炭（不包括煤氣）為主要炊事用能的農戶占總農戶數的26.1%計算，已推廣的省柴節煤爐灶炕每年節約煤炭量折合標準煤1913.9萬噸，減排二氧化碳4976萬噸、二氧化硫11.48萬噸、氮氧化合物19.13萬噸和煙塵28.7萬噸。省柴節煤爐灶炕技術的推廣帶來了巨大的綜合效益，深受廣大農民歡迎，也得到了國內外社會的廣泛好評。

1. 節能減排效果十分突出。據調查，農村地區使用的薪柴、秸稈、煤炭、電力、液化石油氣和沼氣等6類生活能源中，薪柴、秸稈和煤炭這三類傳統能源仍然占據農村能源的主導地位。據《中國第二次全國農業普查資料匯編》（綜合卷）統計：2006年全國農村地區以柴草（包括薪柴和秸稈）、煤炭為主要炊事用能的農戶數量，分別占總普查戶數的60.24%和26.06%，合計為86.30%。省柴節煤爐灶炕的推廣，節約了大量傳統能源，減少了污染物排放，對推進農業農村節能減排工作發揮了積極作用。熱效率與傳統爐灶炕相比得到很大提高，爐由20%提高到35%，灶由不到10%提高到25%，炕由30%提高到45%，每臺（鋪）爐灶炕平均節約燃料三分之一至二分之一，假設推廣的省柴節煤爐灶炕全部正常使用，年節能能力可達7333萬噸標準煤，相當于大同煤礦年產量的62.3%。

2. 農戶廚房空氣質量明顯改善?！斑h看是黑云，近看是村屯，打開廚房門，不見燒火人”，這是過去農村使用傳統爐灶炕的真實寫照。廚房空氣污染嚴重，二氧化碳（CO2）、二氧化硫（SO2）、氮氧化合物（NOX）和煙塵等污染物排放明顯超標，婦女做飯時煙熏火燎，導致眼病、呼吸道疾病等頻繁發生。據世界衛生組織和聯合國計劃開發署的調查，廚房污染每年奪去全球發展中國家大約160萬人的生命，其中受害最深的是農村婦女和兒童。世界銀行相關報告指出，中國每年因室內空氣污染所導致的超額死亡達11.1萬人，健康經濟損失達107億美元，每年5歲以下兒童約有15萬死于急性下呼吸道感染。相關報告也表明，中國每年1.6%的疾病產生和家庭使用固體燃料有關，而省柴節煤爐灶炕的推廣使用可使室內空氣得到顯著改觀。據荷蘭政府援助項目對四川省閬中市、南部縣、儀隴縣和湖北省恩施市部分農戶廚房空氣質量進行抽檢，廚房使用省柴節煤爐灶炕后，CO2、SO2平均濃度下降了60%和99%，大大提高了農民的生活質量和健康水平。

3. 農村生態環境得到有效保護。缺柴地區的農民因打柴、運煤四處奔波，一年要占去四分之一的勞動時間。另外，一些地區山林植被大面積被破壞，土地退化嚴重。地方干部群眾在總結經驗教訓后，形象地提出：“要想保山就得少砍，要想少砍就得少燒，要想少燒就得改灶。”省柴節煤爐灶炕的推廣，有效地遏制了亂砍亂伐和浪費現象，改善了正在惡化的生態環境。在四川、甘肅、青海、寧夏和云南等五?。▍^）實施的“一灶一爐”溫暖工程，以推廣高效低排節能爐灶為重點，既解決了牧區“人草爭糞”的問題，草場生態環境得以保護，鞏固了長江上游生態屏障，又改善了農牧民的家居生活環境。

（二）省柴節煤爐灶炕技術革新點

1. 省柴節煤爐灶革新點

（1）增加了底部通風道，可使空氣通過底部通風道進入爐灶內，并通過燃料層與燃料調和均勻，提高燃燒效率。

（2）適當地縮小了添柴口、爐灶膛、進煙口及吊火高度，這樣做可使爐灶火焰集中，提高爐灶膛內溫度，使火焰在爐灶膛內停留時間加長，增大燃燒熱輻射效果。

（3）增設爐灶門、擋火圈和爐灶喉眼插板，可減少從爐灶門處損失的熱量，并使火苗穩定，而高溫煙氣和火焰在爐灶內形成緩流，并直接撲向鍋底，增大鍋底的受熱面積，以延長火焰和高溫煙氣在爐灶膛內的停留時間，達到節省燃料、提高熱效率的目的。

2. 高效節能架空炕革新點

（1）在提高熱能利用率方面：

①火炕底部架空，取消底部墊土，增大散熱面積。舊式炕只有炕面散熱，室溫的提高主要靠室內的土暖氣和取暖爐。而高效節能架空炕將底部架空，取消炕內墊土，使炕體由原來的一面散熱變成上下兩面散熱，而且把舊式炕炕洞的墊土導熱損失熱量也散入室內，提高了室溫，也提高了火炕的熱效率。據實測，在不增加任何輔助供暖設施，不增加燃料耗量的情況下，高效節能架空炕比舊式炕可提高室溫4～5℃。

②增加炕體獲得的熱量。高效節能架空炕由于采用較大面積的炕板，只有少數幾個支撐點，取消了前分煙和落灰膛，使流通截面積增加了30%以上，有效地降低了煙氣流速。實測表明：通過呈喇叭狀的火炕進煙口（灶喉眼）高速進入炕體的高溫煙氣，由于無阻擋地突然進入一個大空間，煙氣流速急劇下降，至炕體的1～1.5米處時，可降至每秒0.1米。由于在無阻擋、無炕洞及無分煙阻隔的情況下，煙氣能迅速擴散到整個炕體內部并與炕體進行熱交換，保證了足夠的換熱時間，也保證了炕體受熱均勻。

高效節能架空炕由于取消了前分煙、小炕洞，減少了支撐點，所以增大了煙氣與炕體面板的接觸，增強了煙氣與炕體的換熱。換熱面積增加及換熱時間的延長，使得換熱量增加，從而提高了炕的熱利用率。

③合理調節進、排煙溫度。進炕煙溫的高低，直接影響到炕體溫度；而排煙溫度的高低，直接影響到炕體的綜合熱效率。以往改炕、改灶，由于追求灶的熱效率，單純認為灶的攔火強度越大越好，雖然灶的熱效率上去了，但灶攔截熱量過多，造成炕體不能獲得足夠的熱量，最終造成了改過來又改過去的局面。高效節能架空炕要求炕灶合理匹配，適當減少灶的攔火程度以保證進炕煙溫在400～500℃，而炕梢控制排煙溫度在50～80℃以使炕體獲得足夠的熱量。

④通過炕面抹面材料厚薄調節炕面溫度。炕頭部位首先接觸高溫煙氣，炕溫就高于其它部位。為改善這一狀況，可采取兩項措施：

一是架空炕在搭炕底板時，使炕梢略高于炕頭20毫米，而在搭炕面板時，又使炕頭略高于炕梢20毫米，這樣使炕內從炕頭到炕梢就形成炕頭空間大、炕梢空間小的一個等腰形的空間。由于煙氣體積是隨溫度逐漸降低而縮小，所以不會出現不好燒的現象。

二是在抹炕面泥時，炕頭抹面厚60毫米，炕梢抹面厚40毫米，平均抹面厚為50毫米，即可保證炕面溫度均勻的效果。

（2）在提高炕面均溫性能方面：

①取消了炕體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內進行，消除了炕洞之間溫度不均勻的問題。

②由于消除了前分煙及各種阻擋形成的煙氣渦流，僅在炕梢、排煙口前設置阻煙墻，保證了煙氣充滿整個炕體，使得炕面溫度更趨均勻。

（3）在提高保溫性能方面：

①高效節能架空炕由于炕體內部為一空腔，由灶門、喉眼、排煙口和煙囪形成一個沒有阻擋的通暢煙道，如不采取技術措施，?；鸷罂惑w所獲得的熱量就會以對流換熱形式由通道排出。為此，架空炕要求一是要在排煙口處安裝煙插板；二是要在灶門處安裝鐵灶門。當?；鸷箨P閉煙插板和鐵灶門，使整個炕體形成一個封閉的熱力系統。這樣，?；鸷笙到y只允許通過炕體上下面板及前炕墻向室內散熱以提高室溫。炕面由于有覆蓋物，所以炕面散熱緩慢，也就保證了炕面“涼得慢”的要求。同時，炕內靠近冷墻部位，在搭砌火炕時又增設了50毫米厚的保溫墻，減少了向墻外散熱的損失。

②炕體保溫蓄熱性能通過抹炕面材料厚度來調節熱容量的大小?？惑w主體材料一般為水泥混凝土板或定型石板，其熱容是固定的。如以砂泥為抹面材料，根據理論計算和實踐經驗證實，抹炕面厚度平均在50毫米為最佳，如太薄會出現火炕“熱得快、涼得也快”的現象。所以，架空炕的炕體溫度滿足了用戶日常生活的需求。

二、省柴節煤爐灶炕發展趨勢

隨著農村經濟的發展和農民生活水平的不斷提高，農民在房屋建筑及室內環境上必然有更高的要求。在這種新農村環境下，當前推廣的省柴節煤爐灶炕先進技術要是再由技工進行手工砌筑，已經遠遠滿足不了實際的需求，通過標準化設計、工廠化生產，多種類型、美觀大方、節能低碳、清潔衛生的爐灶炕新產品，將成為今后省柴節煤爐灶炕升級換代的新趨勢。

（一）節能減排目標為爐灶炕升級換代指明了行動方向

2009年我國政府明確提出“到2020年我國單位國內生產總值二氧化碳排放比2005年下降40%～45%”的行動目標。國家“十二五”規劃綱要進一步提出要“深入推進節能減排全民行動”，明確要“加強省柴節煤爐灶炕改造”。農業部韓長賦部長2010年明確提出要“籌劃實施新一輪農村省柴節煤爐灶炕升級工程，推廣高效低排放省柴節煤爐具，使熱效率平均提高10個百分點”。這些行動綱領和重要部署為農村節能設施的建設提供了行動指南，并形成規劃實施的巨大推動力。

（二）技術人才儲備為爐灶炕升級換代提供了保障

雖然目前國家沒有專項投入，但仍有一批科研和推廣機構堅持不懈地持續開展研究和推廣工作，使省柴節煤爐灶炕的技術水平不斷提升，新產品不斷推出，商品化程度不斷提高，開發并儲備了一系列高效低排商品化爐灶炕。新型節能灶進一步改進灶膛結構，增加攔火圈和灶門，提高煙囪高度，設置灶膛開水器，熱效率由25%提高到35%以上。生物質爐具進一步改進燃燒室結構，提高了對各種燃料的適應性，熱效率由35%提高到50%以上。節能架空炕進一步完善炕體和內部結構，新開發了架空炕、可移動床式節能架空炕，熱效率由45%提高到70%以上。同時，農業部組織制定了一系列有關省柴節煤爐灶炕的技術、產品和性能測試標準，將“農村節能員”納入《國家職業分類大典》，并開展了職業技能培訓和鑒定，已培訓36.8萬人次，有4756人持有農村節能員職業資格證書。技術和人才儲備都為“十二五”時期技術的升級換代提供了強有力的基礎支撐。

（三）農民生活質量的改善為爐灶炕升級換代打開了需求市場

伴隨經濟社會的發展，提高生活質量和健康水平成為未來農民努力的方向，改善廚房衛生條件、提高室內空氣質量以及提升家庭健康狀況已成為新時代農民最為迫切的訴求。農民更高層次的新需要將成為今后省柴節煤爐灶炕升級換代的強大動力。