二次进风省柴灶
目前我国农村采用的燃烧炉与火灶，大都是延袭相传，这类烧柴炉灶的炉内的火焰存在着大量的末完全燃烧的气化物和炭烟等成份，得不到充分燃烧，而损失在大气中。每次投料，初期空气量不足，造成床层内的气化产物和大量的挥发物质得不到充分燃烧，而变成黑色的浓烟排入大气，浪费能源而又污染环境；后期的空气量过剩，使得烟气带走的能量损失增多。此外，还带来了炉内的火力不均，燃烧温度周期性变化。由以上分析可以看到这种炉型的燃烧过程组织是造成其能源利用效率极低的主要原因。
依据生物质燃烧的基本特性，新的炉型应当具有以下特点：
1．充分利用生物质热解产生的挥发性物质。
2．有效利用燃烧过程碳化物质的热辐射能量。
3．合理地组织炉内过程，保证燃烧气体能进行有效的对流换热。
4．空气能均匀流畅地进入炉内，连续稳定。
5．火力足、火势均，燃烧完全，不冒黑烟，能源利用效率高。
从80年代初开始，各种各样的节柴灶，在各级的重视下相继出现和普及。节柴灶的出现，使传统旧式炉灶被节柴灶替代。由于各地薪柴种类不同，使用炉灶的习惯不同，节柴炉灶的型号也很多，下面简单介绍几种改进的炉型：
月牙形自拉风省柴灶
河南省镇平县推广的一种月牙型自拉风省柴灶，已在许多地方受到欢迎。它的特点是省柴、省时间，五口之家用这种灶做饭，每顿约需半小时。烧开5公斤水约用8分钟，耗高粱秆400克。使用这种灶，屋内无烟，灰尘少，干净卫生，操作也简便。特别是所用燃料来源广，柴、草都能烧，适合在黄河南北广大农村使用。拉风灶形式多样，其中一种结构如下：
1) 炉篦子后沿正对着锅底中心，炉篦子前沿挨着灶门，约140毫米。炉篦子的安装前高后低，高度相差约30毫米。吊火高度（炉底至炉南子的距离）100－120毫米。
2) 灶膛的后半部设有拦火圈，正面呈月牙型，侧面 呈孤型。拦火圈上沿薄，下边宽。这个月牙型是中部高，两端低。拦火圈的外径中部与炉壁距离50毫米，向两侧逐步减到30毫米；拦火圈内径与锅的间隙，中间 5毫米，两侧8毫米。拦火圈的作用，是把火集中拦在锅底，使可燃的气体灶膛内得到充分燃烧，以提高热利用率。拦火圈可用粘土、头发茬或麻刀加入少量食盐水调和而成，以达到坚固、光滑的要求。
3) 靠烟囱自然抽风，烟囱高度应超过房脊。一般3米左右。砌烟囱要严密不漏气。
4) 灶门在不影响烧柴的情况下小一点为好，一般宽l40毫米，高140～160毫米。灶门小是为了减少外界冷空气的影响，便于控制炉内热量散失。
5) 下灰道，用于贮存柴灰和灶膛通风。
安义省柴灶
江西省安义县推广的一种赣I型省柴灶。其特点是进柴灶口小，适合于烧硬柴、碎木块、树枝和锯末等。灶体保温性好，能充分利用余热。一般晚饭后将锅加满水，堵塞好地风口、进柴口和关好烟囱闸板，次日早晨锅内水温可保持在40度左右。若按上述方法将做好的饭菜放在锅内，数小时后饭菜仍然温热。农村群众对这种能保温的节柴灶十分欢迎。而且这种灶清洁卫生，使用安全。
1) 灶芯呈葫芦状，分为三段，壁厚25毫米，用耐火水泥和谷壳灰制成(二者比例1：2)，故保温性好，而且轻。灶芯底部斜插炉条，灶芯中部斜装一个进柴筒。灶芯做成葫芦状是使燃料在灶膛中得到充分燃烧，并让火焰直冲锅底，同时锅底下边有聚热反射层，使锅受热均匀。
2) 灶芯周围用谷壳灰填实，以减少热量损失，使生火快，省时省柴。
3) 进柴灶口不能冒烟。若发现冒烟，则是烟囱排烟有故障，应及时处理。
炉芯水箱节柴灶
浙江省富阳县一带推广一种炉芯水箱节柴灶，该灶的热效率为38%，比普通炉灶有明显节柴效果。此种灶内的零部件已商品化生产，农民可在市场任意选购。 浙江省许多县都有大量推广，对减少林木砍伐起到了积极作用。 炉芯水箱灶的水箱可用铝和铜制成，水箱连接一条腰带形水管，该水管装置于烟道附近，以充分利用灶火的余热将水加温。
节能连锅灶
洪湖市农能办在长期改灶实践中，探索出了一种适合多种燃料的节能连锅灶。
性能和特点：该灶占地面积小、，烧火做饭、炒菜、炖汤、烧开水和热水等炊事在40分钟左右可一次性完成，很适合农村使用；该灶可燃烧软、硬柴草，如作物秸秆、枯木、树枝或煤炭等多种燃料，点火容易，上火快，操作也很方便．该灶主要由进风道、灶门、灶膛、炉齿、 (双层炉齿)斜齿、拖齿(炉桥)，栏火圈、保温层、回烟槽、过火道、烟道口、吞烟火板、封火板门．热水器、料箱(装谷壳、棉壳等色壳用的)，烟闸门和烟囱等结构而成。
主要性能指标，根据现场测试(三次燃烧麦草取平均埠)结果如下：
升温速度4.63℃／分，蒸发速度0.039kg／分，降温速度0.15℃／分，前锅热效率28.8％，后锅热效率7.15％。
二次进风省柴灶（松溪Ⅱ型省柴灶）
由福建省松溪县能源办开发，其原理为：燃烧三要素(空气、温度和时间)不是单独发生作用的，而是相互影响。燃料已经燃烧并在炉膛形成一个高温区域后，加强通风补充氧气才是有意义的。二次风就是在燃料已经燃烧，并形成一个高温区域后急需增氧的情况下，进入燃烧室、帮助燃烧、提高了炉灶的热效率。
该灶由炉门、燃烧室、二次进风道、出灰通风道、烟囱等部分组成。
炉门用铁皮做成，规格180x180mm，可以开关，中部开个小孔，用来观察炉膛柴片燃烧情况。
燃烧室设有炉膛、炉栅、挡火圈、回烟道、二次进风道及二次喷风孔。炉膛用断砖做成，外表用耐火材料，同时在周围做好二次进风道，然后在炉膛外穿若干个喷风孔。在二次进风道上面靠炉膛的后半部设挡火圈和回风道。挡火圈为半孤型，中间高两边低。燃烧室的设计使燃料在燃烧时火焰受挡火圈的阻挡进入回烟道，同时在燃料已经燃烧并形成一个高温区后打开二次进风口，增加氧气补充，促使燃料进一步迅速燃烧。
二次进风设在炉门两例，直通燃烧室的喷风孔，二次风由进风口进入并通过风道预热后经喷风孔进入燃烧室进行补氧助燃。使用后堵住二次进风口，二次进风道就成为特有的空气保温层。
出灰通气道设在燃烧炉栅底下，是自然抽风，进入冷空气和排灰出渣的重要部位，可使空气在炉栅底部预热后，产生一股喷射力，通过炉栅进入炉膛帮助燃烧。
烟囱内径180x180mm，高度3000mm以上，要求房出屋脊500mm，砌烟囱时应注意密封，烟囱里面要求平整光滑。
1一出灰通气道；2一铁锅； 3一保温层； 4一回风道； 5-过道； 6-烟囱闸板；
7一二次进风道； 8一炉栅； 9-挡风圈：10一烟囱；11一灶门；12-灶体
图2-1 松溪Ⅱ型省柴灶
三用无烟节能灶
三用无烟节能灶，是指同一个灶可烧硬柴、毛草，还可烧蜂窝煤。
性能特点：该灶结构简单。造价低，省柴省时效果好。燃料燃烧充分，可有效利用热能，用0.3-0.4kg的干柴，可煮沸5kg常温的水。
该灶由灶体、灶膛(灶圈、炉桥、燃烧聚热反射圈、回烟道、拦火圈)和烟囱组成。
炉桥用生铁铸成，或用铁皮薄火砖亦可。炉桥的放置可采用固定式，或活动式，间隔15mm。如果一个灶能烧匠柴、毛草，或蜂窝煤，可放双层炉桥。上层烧硬柴，下层烧草，上下层都可烧煤(也可放一个活动煤胆，烧煤时放入，烧柴时取出)。下层比上层低40mm，下层固定，上层活动。
聚热反射圈也就是燃烧室与回烟道之间向燃烧室呈锅底状弧形的非闭合圆圈。圈面与炊具的间隙，靠灶门一侧为30mm，靠烟囱一侧为10mm。使聚热反射圈与炊具间隙由灶门一侧向烟囱一侧逐渐变小，从而使火力散布均匀，增大炊具的受火面和吃火力。
回烟道即聚热反射圈与拦火圈之间的回形通道。总之，它的截面积自前向后逐渐增大，以增强抽风力，利于烟气流畅，便灶门无烟倒出。
一般旧式炉灶的热效率约为10%左右，经过改造后，大多数炉灶的热效率可提高到30％左右。现在，节柴灶的普及率在许多地区都在80％以上。尽管农村人口持续增加，节柴灶的普及却使薪柴耗用量有了明显的降低。80年代的各种节柴灶，其设计都离不开传统式炉灶的外型结构和砌灶方式，这与传统的农户厨房结构布置和生活方式有密切关系。由于这些节柴灶不是整体制造，在大范围推广中，很难保证每只灶都达到设计要求，在质量上和效率上也难保证预期要求。80年代末以来，许多从事农村能源的机构仍在继续进行新型节柴灶炉的设计和研究，以进一步改进以前节柴灶的不足，主要趋势是设计成产品化、系列化，另外在燃烧和进风上又有新的改进，使燃烧效率有进一步的提高。
第三节 生物质固体成型燃料及相应炉具的开发
薪柴、秸秆以及其他农业废弃物(如谷壳等)在长期的传统消费中，由于其结构疏松，体积大，长距离运输显然不经济，因此大多就地使用，主要是直接燃烧。但由于这种资源分布不均，且不易运输。在资源丰富地方，浪费严重，资源不能合理列用；在资源缺乏地区，又因缺能而阻碍经济发展和人民生活水平的提高。为了解决这个问题，从80年代末开始，人们开始注目生物质压块技术。
生物质的基本组织是纤维素、半纤维素和木质素，它们有一个共同的特点，是在适当的温度(通常为200一300℃)下会软化，此时如施加一定的压力，使其紧密粘结，冷却后即固化成型。
生物质固体成型燃料就是利用生物质的这种特性，用压缩成型机械，将经过干燥和粉碎过的松散的生物质废料在超高压(o．5-1t／cm2)的条件下，靠机械与生物质废料之间及其生物质废料相互之间摩擦产生的热量或外部加热，使纤维素、木质素软化，经挤压成型而得到的具有一定形状和规格的新型燃料。
由于成型燃料除具有比重大,便于贮存和运输，着火易，燃烧性能好，热效率高的优点外，还具有灰分小,燃烧时几乎不产生SO2,不会造成环境污染等优点，堪称为一种理想燃料，有着广阔的市场开发前景。生物质固体成型燃料所用原料范围非常广泛，'-切农林废弃物如秸秆、稻壳、树皮、锯屑、树叶、甘蔗渣等都可用于加工，其工艺流程如下：
原料－(粉碎)－过筛－干燥－(混料)－成型－(冷却)－包装
专用颗粒成型燃料民用炉灶
中国林业科学研究院林产化学工业研究所开发的专用颗粒成型燃料民用炉灶，为小型木煤气发生炉和燃烧灶具两部分的组合。在气化区，利用空气使颗粒成型燃料转变为可燃性气体(木煤气)，空气中的氧与炭发生作用。为保证得到高质量的木煤气、在设计气化炉灶时，必须充分考虑应有足够灼热炭层。
炉灶结构简图如图2-2：
存料区尺寸为：长×宽×高＝40cm×25cm×18cm
气化区尺寸为：长×宽×高＝34cm×16cm×18cm
图2-2 专用颗粒成型燃料民用炉灶简图
在专用炉灶中燃烧木片及颗粒成型燃料，其燃烧的热效率显著提高，超过10％，专用炉灶使用颗粒成型燃料的热效率为30.3％。颗粒成型燃料在民用炉灶上应用是完全可行的，燃烧稳定，热效率高，具有在广大农村、林区居民中应用推广的开发前景。
老万牌生物质自动燃烧器及相应炉具
北京万发炉业中心从2000年开始研发农作物秸秆类生物质颗粒燃料及其燃烧供暖设备。通过燃料的最佳配方和科学的压制方法，将其加工成一种颗粒状（Φ8mm,长2.5-3cm）的燃料，并成功地研制出世界上第一台能够连续自动和高效洁净燃烧普通农作物秸秆颗粒燃料的SWN－1型生物质自动燃烧器，以其为核心，还制成了暖风壁炉、水暖炉、炊事炉等系列炉具，均取得了满意效果。
专家认为该生物质自动燃烧器及炉具"设计独特，结构新颖，造型美观，自动供料，自动排渣，燃烧充分，属高新技术"，"经检测，热效率达到８６．０７％，各项环保指标均达到了国家标准和欧洲现行标准"，"该技术采用了下饲式自动供料方式，在解决生物质燃烧结渣和焦油处理上实现了突破，填补了我国生物质高效利用和暖风壁炉具有良好的能源效益、环境效益，达到了国际先进水平。
技术特点：把国外的"上喂料内燃式"改进为"下喂料半气化外燃式"，用螺旋机械实现下喂料，把熔渣从炉膛上端顶出，由旋转式拨渣杆把灰渣拨去，落入沉渣室。这样的炉子既能保证燃料充分燃烧，又能自动清渣，达到了预期的目的。其排放气体已达到瑞典、奥地利等国的木质类生物质能暖风壁炉的排放标准，烟尘极少，且无黑烟。
一些产品介绍：
生物质能暖风壁炉
既具有暖风空调般舒适的制暖功能，还可欣赏真实火焰的燃烧之美。
生物质能炊事灶
它是继燃煤、燃柴外最廉价的炊事设备，具有搬运方便、安装便利、火力大小可调控、使用绝对安全的特点。
生物质成型燃料，可以代替煤作燃料，除了用于民用做炊食取暖燃料外，还可用于工业，做供热、烘干、动力及发电用能；此外，还可将成型燃料干馏成生物木炭，做有色金属冶炼的燃料和生产活没炭、陶瓷、半导体的原材料，同时，还能对成型燃料进行热解气化，制取高品位优质生物质煤气。这对生物质能源资源丰富的贫油、贫煤国家来说，成为一种发展前景非常可观的替代能源。
我国在这方面虽然起步较晚，但近年来，随着化石能源的短缺和销售价格的上涨，开发生物质能已引起了各级部门和科研机构的重视。在各级部门的扶持下，"秸秆成型机"、"人工木炭机"、"耐燃固型燃料再生机"等各种生物质压缩成型机械及其产品相继问世。随着成型工艺、技术和设备的不断完替，生物质固体成型燃料、生物木炭、等将在我国得到普遍使用，必将带来显著的社会、经济、节能、环保及生态效益。
第四节 户用生物质气化燃烧炉灶的开发
虽然对传统的土灶进行改造后，燃烧效率有了一定的提高，但总的来说，燃烧效率还是很低，并且对环境的污染也很大。家家点火，处处冒烟，这是农村很常见的景象。因此长期以来很多的研究都致力于生物质的气化，农林废弃物气化技术是解决农村商品用能和农村废弃物处理问题的有效途径，对于保护农村生态环境有着积极的作用，如今能源环保与发展是当今世界关注的焦点。
４．１． 木柴气化炉
木柴是我国农村一项传统的能源．烧柴是人类利用生物质能最古老的一种方法。
连续工作式木柴气化炉 浙江农业大学
该木柴气化炉由原浙江农业大学开发。在现行使用的气化柴炉中，一般只能一次性加柴，烧完一炉，再加柴点燃，不能适应长时间连续工作的场合，因此有必要对其进行一定的改进，连续工作式木柴气化炉因此而产生。
该炉具由铁皮外壳、炉塞、保温层、炉面板、聚热板、内炉胆、外炉胆、旋热炉面板、炉条等构成。
内炉胆与外炉胆之间形成气化腔，在外炉胆的侧壁上设有开孔，拔出炉塞可以从孔中加柴．外炉胆的下部有一定坡度，气化木柴后生成的木炭可以从坡上滑下到炉条上，与进风口的空气相通燃烧．热量用来气化气化腔上部的木柴，气化腔上部的木柴因缺氧不会燃烧．炉的上部采用聚热板有利于保持炉腔的高温因而提高气化腔的温度。
采用旋热炉面板有利于提高热效率。
炉的一二次进风采源于炉门，在炉的底部分为两路：一路去炉条作为一次进风；另一路通过管道通到炉的旋热板处作为二次进风。
当木柴渐渐用尽时，可拔开炉塞加柴，燃烧过程就可继续下去。加柴过程中因为内胆内是负压，所以气化气不会从加柴口泄漏，为了更安全，在加柴口上还有一根通向炉面板的通道，少量的泄漏可以从此管抽走。
1一铁皮壳； 2一螺钉； 3一炉塞； 4一保温层； 5一炉面板；
6一内炉胆； 7一聚热板； 8一旋热炉面板； 9一外露胆；
10一炉条； 11一二次进风管； 12一姻由接口； 13一泄漏管
图2-3 连续式加柴气化炉
热性能数据为：热效率39％，蒸发速度0.07kg／min，升温速度4.6C/min。
数据表明其热性能良好，能够满足农户日常生活的需要。它既能满足北方农户冬天取暖的要求，也能满足小型饭店炊事用能的需要。体积小，重量轻，使用方便，有市场潜力。
高效气化节柴炉 北京长风技术开发公司
由北京长风技术开发公司生产，被人称之为"神炉"，该炉的主要特点：
烧法奇特，普通木柴浸水后，放入炉胆，从上点燃，木柴就象蜡烛一样由下往上燃烧，火苗窜起一尺多高，若连续烧煮时间长，所添之柴最好是新鲜木柴(干柴应浸水5分钟后添进炉灶)，有助于木柴气化，一般节柴率80%以上。
该炉不用电，不用添加剂，主要通过巧妙的多层次进风，使空气在木柴顶部高速回旋式流通，供氧大幅度增加，火焰温度急剧上升，促使木柴中的水份分解成氢气燃烧)和氧气(助燃)，从而达到木柴从上往下迅猛燃烧的神奇效果
