會能Ⅱ型省柴節煤灶構造及建設技術

趙瓊仙

摘要：為解決農民的“鍋下愁”問題，多年來會澤縣林業局能源站技術人員在各級領導的關心支持下，致力于節能改灶的研究，于1993年成功研制了適合會澤縣山區、壩區、半山區農村使用的優秀灶型會澤縣農村能源Ⅱ型省柴節煤灶。闡述了該灶型的性能特點是：①點火容易起火快;②持續加熱效能高并溫度可調;③安全、衛生、保溫性能好;④熱效率高。該灶型技術的推廣使用，可使老百姓花錢少，見效快，達到節能、環保、利國、利民，保護生態，保護環境的作用，對縣城經濟發展起到了積極的推動作用。

關鍵詞：會能Ⅱ型灶;構造;建設技術

中圖分類號：TU279.7+47

文獻標識碼：B

文章編號：1674-9944（2018）4-0175-04

1 引言

過日子離不開柴米油鹽，柴是農民生存的首要問題。據統計，現在我國有許多省份每年消耗木柴量的40% 50%都是燒柴用掉的。解決農民的燒柴問題，就能大面積保護森林。據統計，缺柴地區的農民一年要占去1/4的勞動力，四處奔波，打柴、運煤，有的往返百里，風餐露宿，有的還影響孩子上學，甚至為了燒柴影響團結。可見，推廣省柴節煤灶，是我國農村節能和農業生態由惡性循環轉為良性循環的一個突破口，是一件具有戰略意義的事情。誠然，爐灶是日常生活中不可缺少的，一個家庭如果有一個好燒的爐灶，會給生活提供方便，增添歡樂，做飯快又省柴省煤，室內衛生，生活舒適。推廣普及省柴節煤灶，是一項花錢少，見效快，經濟、社會、生態效益顯著，群眾樂于接受的實用技術。

2 會澤縣推廣應用省柴節煤灶基本情況

早在1983年2月10日國務院辦公廳就批轉了國家計委、農牧漁業部“關于加快農村改灶節柴工作的報告”，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”。會澤縣從20世紀80年代開始推廣省柴節煤灶，多年來，會澤縣林業局能源站技術人員在各級領導的關心支持下，致力于節能改灶的研究，于1993年成功研制了適合全縣高寒山區、山區、半山區、壩區農村使用的優秀灶型會澤縣農村能源Ⅱ型省柴節煤灶，簡稱“會能Ⅱ型灶”。它在全縣已普遍推廣使用20多年，技術成熟。截至2016年底，改灶戶數超過15萬戶次。農村燒柴量大量減少，森林植被得到恢復，有效地降低了森林資源的低價值消耗量。

3 會能Ⅱ型灶構造

“會能Ⅱ型灶”的技術結構，由灶體、進風道、灶膛、出煙道、煙囪等組成（圖1）（表1）。其中：灶膛由爐條、吊火高度、燃燒室、攔火圈、回煙道及煙喉、灶門等組成。不同的是各部位尺寸根據用戶用鍋種類、燃料種類，鍋徑大小，生活習慣，技術要求而作相應調整。

（1）灶體：即灶的外部形狀，是配置炊事用具的骨架，灶體高度一般在700～800 mm，相當于11～12層磚加粉刷瓷磚層，長、寬為鍋徑加160～320 mm，根據戶主要求長還可放大到要求尺寸。

（2）進風道（灰洞）：位于爐條下部的所有空間。尺寸為寬度140～180 mm，高度一設計灶體高度一粉刷層瓷磚厚度一灶門過橋磚厚一挑面磚厚一灶門高度一進風道過橋磚厚度。一般250～400 mm，深與爐條里端相齊，也可以鍋徑的2/3加80 mm。

（3）灶膛：即爐條上部至座鍋邊緣的空間，是省柴節煤灶的核心部位，節能灶的效果好壞，主要取決于灶膛結構是否合理，灶膛與其他部位的關系是否協調。

灶膛深度一鍋深十吊火高度。

灶膛直徑一鍋口直徑-40 mm。

吊火高度：分一次吊火高度和二次吊火高度，一次吊火高度是指鍋中心處與爐條之間的垂直距離;二次吊火高度是攔火圈上沿至相對鍋底垂直距離，通常說吊火高度是指一次吊火高度，根據柴、草、煤燃燒時火苗外焰區域為溫度最高的原理，結合各種燃料在燃燒時火苗長短特點以及各種燃料的發熱值特性，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。根據鍋徑大小取值。大鍋取大值，小鍋取小值。在施工中不得輕易擴大吊火高度，否則造成灶體各部尺寸失調，達不到節能和起火快的目的。

燃燒室（又叫爐膽，灶芯或火膛），位于爐條上部至攔火圈下口之間的部位，是節能灶的心臟，它與其它部位的關系是否協調合理，決定能否節能的關鍵。其燃燒室內沿直徑一鍋徑×（0.35～0.45），小鍋取大值，大鍋取小值。煤柴草取順序是由小到大，即燒煤的取小值，燒柴草的取大值。燃燒室的高度一般為80～100 mm，缺口180 mm左右。燃燒室的形狀，有長方形、圓筒形，葫蘆形和直筒平臺式等，根據熱工原理，圓筒形燃燒室，其弧壁有導向反射作用，火力對鍋底的輻射作用強，熱量吸收利用好，熱效高，同時應于用模具成批量的生產。根據鍋和燃料結構，各地研制出多種規格的耐火泥商品灶芯和鑄鐵灶芯，在市場上可買到。各農戶可以根據自己實際進行選擇安裝。這些灶芯具有熱效率高、結構新穎，設計理想，牢固耐用，安裝維修方便，利于填沖保溫材料等優點。克服用磚或粘土砌制灶芯所存在的工藝落后，制作不規范，容易破裂變形使用壽命短等弊端。

攔火圈（又叫攔火墻，分火圈，聚熱反射層），位于燃燒室上部與鍋底之間的部位，作用是調節火苗和煙氣的方向、速度，延長可燃氣體在灶膛內的燃燒時間，并將吸收的熱能通過輻射作用，反射到鍋低，使熱能充分被鍋底吸收利用，提高熱能利用率。攔火圈的外口直徑一般按鍋口直徑的0.7～0.85倍設計，施工時小鍋取小值，大鍋取大值，形狀為鍋底形。形狀有鍋底形、馬蹄形、臺階形等，攔火圈上部與鍋底的間隙即二次吊火高度是否恰當，是提高熱效率的關鍵尺寸。其上部與鍋底之間距離為二次吊火高度，一般是靠煙囪方向的間隙為5～10mm，兩側各20～30 mm，灶門兩端30～50 mm。燒無煙煤或柴取小值，燒草、桔桿、煙煤取大值，直筒平臺式灶膛的二次吊火指燃燒室的內壁上沿與鍋底的垂直距離。

回煙道（也叫回風溝）位于攔火圈外壁與灶膛壁之間的空隙。其作用是增加高溫煙氣在鍋底四周回旋的路程和時間，充分利用煙氣余熱，同時使不可燃氣體在回煙道引導氣流進入煙囪至室外，減少室內煙氣污染，使可燃氣體在高溫條件下繼續燃燒。增加灶膛溫度。提高熱效率，回煙道形狀為“U”字形，其深×寬一（50 -70）×（50-80） mm，大鍋取大值，小鍋取小值，由灶門兩側向煙囪方向逐漸加深，寬度均勻，橫截面積一出煙口面積×1/2。

出煙口（即煙喉），其作用是控制火勢方向和煙氣流速大小，尺寸要根據燃料種類，鍋徑大小而定，太小廢煙排放受阻，會產生倒煙，使火勢減弱，燃燒不完全;太大會使爐膛內的熱量排放量增大，熱損失大，造成熱利用率低。煙道口的橫截面積，有的略等于煙囪的橫截面積，有的按鍋口直徑進行設計，一般是600 mm以上的鍋，高100～120 mm，寬120～140 mm;鍋徑600 mm以下的，高80～100 mm，寬100～120 mm。出煙口的上緣高度，高于灶門口的頂線30 mm以上，這樣使廢煙必定從煙道口流走，可避免倒煙。

爐條（又叫爐蓖子、爐橋、爐排、爐柵等），位于灶膛的最下部，進風道上部，其作用是支撐燃料，通氣供氧，漏余灰等。爐條的關鍵在于爐條間隙面積，若間隙面積過大會使通氣量過大，造成爐膛溫度降低中起火困難，影響燃燒效果。同時對未燃盡的細小燃料易漏下，造成損失。過小影響通風量，即影響燃燒效果，故爐條間隙面積與爐條面積之比一般為0.8：1～1.2：1。燒煤取小值，燒桔桿取大值。另外，爐條總面積與鍋口總面積之比為1：8～1：6，小鍋為1：8，大鍋為1：6。在施工爐條使用過程中，多種多樣，有商品爐條，有自制爐條，但最好是用鑄鐵梯形爐條，安裝爐條時寬邊向上，這樣一是利于落灰，二是利于冷空氣預熱，減少熱損失。在沒有專業技術人員操作的情況下杜絕使用自制爐條，爐條放置時應與鍋底為中心，兩邊各一半，靠煙囪方為爐條的三分之一。前后高低相差30～50 mm，成10。～12。傾角。爐條的傾斜度，有的依燃燒室直徑而定，即燃燒室直徑×0.2，如其爐的燃燒室直徑=25 mm，則爐條的傾斜度一0.2×250=50 mm。

（4）灶門（也叫火門），位于進風溝上部與一磚之隔，其作用是觀察灶膛內燃燒情況，控制火勢，添加或拆除燃料等。其尺寸根據鍋徑燃料而定，一般高×寬為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。鍋小取小值，鍋大取大值，燒煤取小值，柴草取大值，燒柴草灶的灶門，可適當加大。投入使用時，應備一塊火門板。

（5）煙囪：是省柴節煤灶通風系統的關鍵。位于灶體的正后方，其作用是把煙氣排放到室外高空處避免屋內和周圍的空氣污染，由于自身抽力，使空氣不斷進入灶膛供氧助燃，減少化學不完全燃燒和物理不完全燃燒物質，提高燃燒效果。煙囪的高度，根據用鍋多少，大小，燃料種類，住戶位置，常年風向、氣候，煙囪上口與屋脊的距離高度有關。一般在3000～5000 mm，若用鍋多，轉彎多，應加到6000～7000 mm，橫截面積一般為120 mm×120 mm至180 mm×180 mm，為調節灶膛的通風量和保持灶膛溫度，施工時應在煙囪上或煙喉與煙囪間設置插板孔。

農村推廣“會能Ⅱ型灶”技術具有以下特點：一是投資小、見效快;二是技術不復雜，操作簡單;三是工程量小，收到的效益高;四是群眾接受，容易推廣。

4 會能Ⅱ型灶的建設技術

4.1 工藝流程

施工準備一確定打灶地點一平整地基一定位畫出施工線一支砌磚塊一再次畫出灶膛作業線一灶膛內作業（調整好一次吊火高度）一安置爐條、爐芯一填充保溫材料或抹筑耐火材料一抹筑攔火圈一清理各部位異物，調整二次吊火高度，試火觀察并作相關調整一抹面粘貼瓷磚，測試熱性能一附屬設施施工一交付使用。

4.2 建設的程序

4.2.1 確定打灶地點

打灶地點的選擇，應根據灶房的空間位置，幾何尺寸，戶主生活習慣綜合考慮，盡量選擇安全衛生、光線充足，出入通暢，方便炊事操作的空間及邊角地帶。

4.2.2 平整地基

如地面不平整或土質松軟，應清除浮土雜物，壓實整平，尤其是煙囪位置，土層一定要堅硬密實，否則煙囪砌成后，會因地基變形而造成煙囪傾斜甚至倒塌。

4.2.3 定位放線

（1）確定煙囪位置，為了利于保溫，煙囪設在墻內為好。煙囪與外部建筑物要安排得當，即不碰梁，安全且易于排煙。

（2）確定鍋底中心點。鍋的中心點在鍋半徑加距煙囪距離和鍋半徑距灶面距墻距離的垂直交點處。再以此為圓心，鍋徑的1/2為半徑，畫出鍋口圓周線，圓線距灶腳各部尺寸為：距煙囪方向、操作方向，兩鍋之間各為50 mm，距墻腳50～60 mm。

（3）確定儲灰坑的位置，即以鍋底中心點為圓心，畫出灶腳線的平行線，即為儲灰坑的中線，中線兩側各畫一條距離相等的直線，為儲灰坑的邊線。以鍋臍為中心，爐條長度的1/3，靠煙囪方向，為儲灰坑的水平深度。

根據上述方法即可畫出灶的施工平面圖，在畫線中要注意：第一，鍋底中心點確定后，需打上明顯標記，待全灶施工完畢，方能取出。第二，如灶房的石腳線成直角，在灶腳線必須與墻腳成平行線。第三，雙鍋或多鍋灶，鍋的布局要合理，主鍋、副鍋距煙囪的距離要安排恰當。

4.2.4 操作方法和注意事項

（1）灶墻腳的砌法。先按放線尺寸，砌起三層磚后，砌第四層時，需向外挑出30～50 mm，使人站在灶邊，腳不會碰到灶座，可以靠攏灶體操作。

（2）煙囪的砌法。在砌灶腳的同時，要支砌煙囪腳，且砌起1～2層磚后，要預留掏灰出孔和倒煙坑。同時要計算人煙孔的預留高度，其方法是：灶體高度減去30mm-人煙孔的上沿高度。支砌中一定要做到：第一，灰漿飽滿，周正平直，上下橫截面積一致;第二，內壁光滑密實。第三，人煙孔和煙道要做成圓角彎道，盡量減少阻力。當煙囪砌出屋脊后要遵守以下原則。①煙囪與屋脊的距離小于等于1.5 m時煙囪頭應高出屋脊0.5m;②煙囪與屋脊的距離大于1.5 m或等于3m時，煙囪頭應與屋脊的距離在同一水平高度;③煙囪與屋脊的距離超過3m時，煙囪頭可低于屋脊，其高度可以水平線成10。夾角的斜線;④在任何情況下，煙囪頭部都應高出屋面0.5 m。

煙囪抽力形成的原理。煙囪抽力是由煙囪內外的的兩種氣體（即煙氣、空氣）的比重不同而產生的壓力差形成的，因煙囪內煙氣的溫度比外面空氣的溫度高，密度小，在體積相同的條件下，密度越小的物質質量越小，重力越輕。空氣的重量大，煙氣的重量輕，因此空氣就能源源不斷地進入灶膛，經燃燒后，變成煙氣而從煙囪排走。

煙囪的抽力還與氣體的比重、煙囪的高度有關，煙囪越高，抽力就越大;假定煙囪高度H=3.5 m，則煙囪的抽力S可用下式計算：

S=H（R空-R煙）mm水柱

則S一3.5×（1.205-0.9） =1.1 mm水柱

一般爐灶需要的抽風壓在1～1.5 mm水柱左右，煙囪高度3～5 m即可，煙道長的爐灶，尤其是多鍋灶轉彎多，需要的抽風壓在2～2.5 mm水柱，煙囪高度需6～8 m左右。高山區和高原區的氣壓低，煙囪要相應地加高。

煙囪抽力大小，還與氣體進入煙囪前所受到的各種阻力有關，氣體向上流動時要穿過爐條灰渣、煤塊縫隙，攔煙圈、人煙孔等，再進入煙囪流出，每一部分都要產生流動阻力，整個煙囪的阻力是各部分阻力之和△H爐=△H爐條+△H渣+△H煤……。在一般情況下，煙囪的抽力總是等于阻力的。當某一部分的阻力增大時，流人的氣體量就相應減少，直到達到新的平衡時為止。

此外，煙囪的抽力還受外界風力的影響，風向合適，煙囪抽力則增大，主要是由風的動壓而產生的，但若煙囪位置不當，尤其是把煙囪出口設在渦流區內，就會抑制煙氣的流出。在一般情況下煙囪的位置設在屋脊附近為好。

煙囪的橫截面積可按鍋口直徑和消耗燃料的多少而確定。鍋徑60 cm以下的單鍋或雙鍋灶，煙囪內徑一般為130 mm×130 mm，600 mm以上的單鍋或雙鍋為180 mm×180 mm。煙囪過高截面積過大，會使爐膛內的熱量過快抽走，造成浪費燃料。在砌筑煙囪時，一般采用以下規格：

農戶爐灶：130 mm×130 mm、180 mm×180 mm

集體食堂：240 mm×240 mm、260 mm×360 mm

（3）儲灰坑或進風道砌好后，應把整個灶找平，用線墜量出鍋底中心在爐條上的位置，以此為基點，確定爐條的偏移量和傾斜角。

（4）支砌灶膛壁。方法是：①用鍋口直徑×0.95/2為半徑，在找平的灶膛平面上畫出灶膛的圓周線。②灶膛壁的高度=鍋深-（ 20～30） mm+吊火高度。③支砌灶膛壁時，只要其邊緣能支撐負載后的鍋重。應盡量縮小灶體與鍋的接觸面積，一般10～20 mm為宜。以利增加受熱面積。削弱鍋壁的導熱損失。過大，火力被接觸面積擋住，增加鍋壁的導熱損失，減少了受熱面積。

（5）砌筑過煙道時，其中心線必須是燃燒室中心點與人煙孔下沿中心點的連接線。在中心線兩側各畫一條距離相等的線，為過煙道的寬度。其底層應從灶膛向煙囪方向逐漸傾斜，俗稱“牛吃水”。

（6）砌筑灶臺面磚時，應向外挑出30～50 mm，利于炊事操作。

（7）座上鍋。試吊火高度，若鍋口露出灶面的高度大于或小于20 mm，可能是因為抹刷和粘貼瓷磚層厚度的影響，也可能是吊火高度偏低、偏高的原因，應及時采取升或降鍋的深度，升或降爐條高度的方法來滿足設計要求。

（8）座鍋。一般用混合砂漿沿灶臺內側均勻地抹一圈后，隨即將鍋座位，兩手壓鍋，左右旋轉數次，沿鍋周邊仔細檢查，鍋與灶臺接觸密實，無縫隙，即將鍋內裝滿水或其他重物，使其陰干。此道工序一定要吊火高度和鍋口距灶臺高度校正準確后，才能進行。

（9）砌筑燃燒室。其方法是：①確定燃燒室的中心點，要求與灶膛圓心必須重合。②按鍋徑大小或燃燒用材種類確定燃燒室的直徑，然后以內徑1/2為半徑，畫出燃燒室的圓周線。③支砌。如用預制爐芯，只要按已確定好的中心位置和內徑尺寸，將爐芯缺口對爐門并向前移30～50 mm，用三塊磚或瓦片在周圍相等距離固定爐芯，然后填充保溫材料。如果現支砌，制作材料最好用磚或黃粘土摻一些玻璃纖維，因玻璃纖維耐高溫，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%，食鹽5%，含砂的粘土不加碎瓷粉，可加15%左右的石灰。

（10）攔火圈的砌筑。在施工中，要反復校正攔火圈上沿與鍋壁的間隙，即二次吊火高度。方法是：①泥蛋法。即在燃燒室，攔火圈上沿均勻放置若干個高于設計間隙的泥蛋，然后座上鍋，再抬下，觀察泥蛋受壓后厚度，即可知道各部間隙的大小;②插釘法，大體與泥蛋法相同，只是用鐵釘或木釘，插入攔火圈上沿，座上鍋，再抬下，觀察釘子受壓后，露在外面的高度，來判斷各處間隙是否符合設計尺寸。

（11）施工完畢后要及時清除煙囪內及灶膛內的各種異物和灰渣，磚塊等。

（12）支砌煙囪時要砂漿飽滿，不能出現漏漿和縫隙，造成漏氣抽力不足，應做到光滑無空鼓，無坎埂，砂漿突起等，以減少氣體流動阻力。

（13）試燒。爐灶成型后必須鍋內裝水試燒，觀察火勢開鍋情況，反復檢查各部位尺寸是否達到設計要求，以及燃燒效果好壞。發現問題，應及時處理，直至符合要求，才能將灶自行陰干或小火烘干，進行熱性能測試再次調整，不得馬虎了事，草率交工。

（14）抹制灶面。要在爐灶經試燒，測試合格后才能進行，積極推行瓷磚面，美觀適用，粘貼瓷磚要一平、二直、三壓中，表面光滑，無空磚和無裂磚現象。

（15）交付使用前要對用戶作節能灶的使用，管理維護等技術加以說明。

5 結語

多年的實踐證明，“會能Ⅱ型灶”灶型特點為：節能、省時，五口之家每頓飯（3～4個菜）平均只耗柴1.5～1.8kg，耗時30～40 min;屋內無煙，灰塵小，干凈衛生，操作方便，起火快;燃料廣泛，柴、草、煤均可;熱性能好，熱效率可達到30%以上，升溫速度在4.5℃/min以上。“會能Ⅱ型灶”的推廣使用使老百姓花錢少，見效快，達到節能、環保，利國、利民，保護生態，保護環境的目的。大大推動了會澤縣農業農村經濟的發展，緩解了農村生活用能的緊缺矛盾，減輕了對森林資源的消耗負擔，對提高森林覆蓋率起到了積極的作用。

參考文獻：

[1]劉美萍.縣區節能改灶發展現狀與推廣探析[J]。綠色科技， 2017（16）：139～140.

[2]岳應華.因勢利導改進喇叭型節煤灶[J].綠色科技，2015（6）：313～314.

[3]馬小勇.天水市農村能源建設節能減排效果研究[J].農業科技與信息，2016（13）：108～109.