省柴節(jié)煤爐灶炕技術(shù)與發(fā)展趨勢(shì)

郭繼業(yè)，畢業(yè)于沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)，現(xiàn)任遼寧省農(nóng)村能源行業(yè)協(xié)會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)、研究員。從事農(nóng)村能源建設(shè)工作四十余年，先后完成了省柴節(jié)煤灶、高效預(yù)制組裝架空炕連灶、美觀輕體組裝活動(dòng)床式炕等農(nóng)村能源實(shí)用技術(shù)的發(fā)明創(chuàng)造，并獲得國(guó)家發(fā)明專利，是遼寧省農(nóng)村能源技術(shù)推廣領(lǐng)域的帶頭人。先后編著《新式民用節(jié)能炕灶》、《節(jié)能炕灶問(wèn)答200例》、《農(nóng)村能源實(shí)用技術(shù)》、《省柴節(jié)煤灶炕》、《高效預(yù)制組裝架空炕連灶技術(shù)與使用問(wèn)答》、《新農(nóng)村生態(tài)家園建設(shè)500問(wèn)》等技術(shù)書(shū)籍，并在各類農(nóng)業(yè)技術(shù)期刊發(fā)表論文58篇。其改革、研制的省柴節(jié)煤爐灶炕技術(shù)先后被多家媒體報(bào)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(jì)八十年代開(kāi)始重點(diǎn)推廣的省柴節(jié)煤爐灶炕技術(shù)更是為這種傳統(tǒng)家用設(shè)施增添了新的使用價(jià)值和意義。省柴節(jié)煤爐灶炕經(jīng)過(guò)20多年的推廣應(yīng)用，在節(jié)能減排、環(huán)境保護(hù)等方面為我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)做出了突出貢獻(xiàn)，是農(nóng)業(yè)農(nóng)村節(jié)能減排的重要舉措之一。

一、省柴節(jié)煤爐灶炕技術(shù)發(fā)展情況

（一）推廣意義及成果

上世紀(jì)八十年代初，為解決當(dāng)時(shí)農(nóng)村地區(qū)缺柴少燒、能源利用率低、浪費(fèi)嚴(yán)重等問(wèn)題，由農(nóng)牧漁業(yè)部門(mén)負(fù)責(zé)開(kāi)始在全國(guó)農(nóng)村組織推廣省柴節(jié)煤爐灶炕技術(shù)。目前，全國(guó)累計(jì)推廣省柴節(jié)煤灶1.87億臺(tái)、節(jié)能炕2050萬(wàn)鋪、節(jié)能爐3342萬(wàn)臺(tái)，直接受益農(nóng)民達(dá)5億人。如果按照以煤炭（不包括煤氣）為主要炊事用能的農(nóng)戶占總農(nóng)戶數(shù)的26.1%計(jì)算，已推廣的省柴節(jié)煤爐灶炕每年節(jié)約煤炭量折合標(biāo)準(zhǔn)煤1913.9萬(wàn)噸，減排二氧化碳4976萬(wàn)噸、二氧化硫11.48萬(wàn)噸、氮氧化合物19.13萬(wàn)噸和煙塵28.7萬(wàn)噸。省柴節(jié)煤爐灶炕技術(shù)的推廣帶來(lái)了巨大的綜合效益，深受廣大農(nóng)民歡迎，也得到了國(guó)內(nèi)外社會(huì)的廣泛好評(píng)。

1. 節(jié)能減排效果十分突出。據(jù)調(diào)查，農(nóng)村地區(qū)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(tǒng)能源仍然占據(jù)農(nóng)村能源的主導(dǎo)地位。據(jù)《中國(guó)第二次全國(guó)農(nóng)業(yè)普查資料匯編》（綜合卷）統(tǒng)計(jì)：2006年全國(guó)農(nóng)村地區(qū)以柴草（包括薪柴和秸稈）、煤炭為主要炊事用能的農(nóng)戶數(shù)量，分別占總普查戶數(shù)的60.24%和26.06%，合計(jì)為86.30%。省柴節(jié)煤爐灶炕的推廣，節(jié)約了大量傳統(tǒng)能源，減少了污染物排放，對(duì)推進(jìn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村節(jié)能減排工作發(fā)揮了積極作用。熱效率與傳統(tǒng)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(tái)（鋪）爐灶炕平均節(jié)約燃料三分之一至二分之一，假設(shè)推廣的省柴節(jié)煤爐灶炕全部正常使用，年節(jié)能能力可達(dá)7333萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，相當(dāng)于大同煤礦年產(chǎn)量的62.3%。

2. 農(nóng)戶廚房空氣質(zhì)量明顯改善。“遠(yuǎn)看是黑云，近看是村屯，打開(kāi)廚房門(mén)，不見(jiàn)燒火人”，這是過(guò)去農(nóng)村使用傳統(tǒng)爐灶炕的真實(shí)寫(xiě)照。廚房空氣污染嚴(yán)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(biāo)，婦女做飯時(shí)煙熏火燎，導(dǎo)致眼病、呼吸道疾病等頻繁發(fā)生。據(jù)世界衛(wèi)生組織和聯(lián)合國(guó)計(jì)劃開(kāi)發(fā)署的調(diào)查，廚房污染每年奪去全球發(fā)展中國(guó)家大約160萬(wàn)人的生命，其中受害最深的是農(nóng)村婦女和兒童。世界銀行相關(guān)報(bào)告指出，中國(guó)每年因室內(nèi)空氣污染所導(dǎo)致的超額死亡達(dá)11.1萬(wàn)人，健康經(jīng)濟(jì)損失達(dá)107億美元，每年5歲以下兒童約有15萬(wàn)死于急性下呼吸道感染。相關(guān)報(bào)告也表明，中國(guó)每年1.6%的疾病產(chǎn)生和家庭使用固體燃料有關(guān)，而省柴節(jié)煤爐灶炕的推廣使用可使室內(nèi)空氣得到顯著改觀。據(jù)荷蘭政府援助項(xiàng)目對(duì)四川省閬中市、南部縣、儀隴縣和湖北省恩施市部分農(nóng)戶廚房空氣質(zhì)量進(jìn)行抽檢，廚房使用省柴節(jié)煤爐灶炕后，CO2、SO2平均濃度下降了60%和99%，大大提高了農(nóng)民的生活質(zhì)量和健康水平。

3. 農(nóng)村生態(tài)環(huán)境得到有效保護(hù)。缺柴地區(qū)的農(nóng)民因打柴、運(yùn)煤四處奔波，一年要占去四分之一的勞動(dòng)時(shí)間。另外，一些地區(qū)山林植被大面積被破壞，土地退化嚴(yán)重。地方干部群眾在總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)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(jié)煤爐灶炕的推廣，有效地遏制了亂砍亂伐和浪費(fèi)現(xiàn)象，改善了正在惡化的生態(tài)環(huán)境。在四川、甘肅、青海、寧夏和云南等五省（區(qū)）實(shí)施的“一灶一爐”溫暖工程，以推廣高效低排節(jié)能爐灶為重點(diǎn)，既解決了牧區(qū)“人草爭(zhēng)糞”的問(wèn)題，草場(chǎng)生態(tài)環(huán)境得以保護(hù)，鞏固了長(zhǎng)江上游生態(tài)屏障，又改善了農(nóng)牧民的家居生活環(huán)境。

（二）省柴節(jié)煤爐灶炕技術(shù)革新點(diǎn)

1. 省柴節(jié)煤爐灶革新點(diǎn)

（1）增加了底部通風(fēng)道，可使空氣通過(guò)底部通風(fēng)道進(jìn)入爐灶內(nèi)，并通過(guò)燃料層與燃料調(diào)和均勻，提高燃燒效率。

（2）適當(dāng)?shù)乜s小了添柴口、爐灶膛、進(jìn)煙口及吊火高度，這樣做可使?fàn)t灶火焰集中，提高爐灶膛內(nèi)溫度，使火焰在爐灶膛內(nèi)停留時(shí)間加長(zhǎng)，增大燃燒熱輻射效果。

（3）增設(shè)爐灶門(mén)、擋火圈和爐灶喉眼插板，可減少?gòu)臓t灶門(mén)處損失的熱量，并使火苗穩(wěn)定，而高溫?zé)煔夂突鹧嬖跔t灶內(nèi)形成緩流，并直接撲向鍋底，增大鍋底的受熱面積，以延長(zhǎng)火焰和高溫?zé)煔庠跔t灶膛內(nèi)的停留時(shí)間，達(dá)到節(jié)省燃料、提高熱效率的目的。

2. 高效節(jié)能架空炕革新點(diǎn)

（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(nèi)的土暖氣和取暖爐。而高效節(jié)能架空炕將底部架空，取消炕內(nèi)墊土，使炕體由原來(lái)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(dǎo)熱損失熱量也散入室內(nèi)，提高了室溫，也提高了火炕的熱效率。據(jù)實(shí)測(cè)，在不增加任何輔助供暖設(shè)施，不增加燃料耗量的情況下，高效節(jié)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(jié)能架空炕由于采用較大面積的炕板，只有少數(shù)幾個(gè)支撐點(diǎn)，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(shí)測(cè)表明：通過(guò)呈喇叭狀的火炕進(jìn)煙口（灶喉眼）高速進(jìn)入炕體的高溫?zé)煔猓捎跓o(wú)阻擋地突然進(jìn)入一個(gè)大空間，煙氣流速急劇下降，至炕體的1～1.5米處時(shí)，可降至每秒0.1米。由于在無(wú)阻擋、無(wú)炕洞及無(wú)分煙阻隔的情況下，煙氣能迅速擴(kuò)散到整個(gè)炕體內(nèi)部并與炕體進(jìn)行熱交換，保證了足夠的換熱時(shí)間，也保證了炕體受熱均勻。

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

③合理調(diào)節(jié)進(jìn)、排煙溫度。進(jìn)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(rèn)為灶的攔火強(qiáng)度越大越好，雖然灶的熱效率上去了，但灶攔截?zé)崃窟^(guò)多，造成炕體不能獲得足夠的熱量，最終造成了改過(guò)來(lái)又改過(guò)去的局面。高效節(jié)能架空炕要求炕灶合理匹配，適當(dāng)減少灶的攔火程度以保證進(jìn)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(guò)炕面抹面材料厚薄調(diào)節(jié)炕面溫度。炕頭部位首先接觸高溫?zé)煔猓粶鼐透哂谄渌课弧楦纳七@一狀況，可采取兩項(xiàng)措施：

一是架空炕在搭炕底板時(shí)，使炕梢略高于炕頭20毫米，而在搭炕面板時(shí)，又使炕頭略高于炕梢20毫米，這樣使炕內(nèi)從炕頭到炕梢就形成炕頭空間大、炕梢空間小的一個(gè)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(huì)出現(xiàn)不好燒的現(xiàn)象。

二是在抹炕面泥時(shí)，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(shè)置的炕洞阻隔，使換熱過(guò)程在整個(gè)炕體內(nèi)而不是在各個(gè)局部炕洞內(nèi)進(jìn)行，消除了炕洞之間溫度不均勻的問(wèn)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(shè)置阻煙墻，保證了煙氣充滿整個(gè)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(jié)能架空炕由于炕體內(nèi)部為一空腔，由灶門(mén)、喉眼、排煙口和煙囪形成一個(gè)沒(méi)有阻擋的通暢煙道，如不采取技術(shù)措施，停火后炕體所獲得的熱量就會(huì)以對(duì)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(mén)處安裝鐵灶門(mén)。當(dāng)停火后關(guān)閉煙插板和鐵灶門(mén)，使整個(gè)炕體形成一個(gè)封閉的熱力系統(tǒng)。這樣，停火后系統(tǒng)只允許通過(guò)炕體上下面板及前炕墻向室內(nèi)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(shí)，炕內(nèi)靠近冷墻部位，在搭砌火炕時(shí)又增設(shè)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(guò)抹炕面材料厚度來(lái)調(diào)節(jié)熱容量的大小。炕體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(jù)理論計(jì)算和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證實(shí)，抹炕面厚度平均在50毫米為最佳，如太薄會(huì)出現(xiàn)火炕“熱得快、涼得也快”的現(xiàn)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(jié)煤爐灶炕發(fā)展趨勢(shì)

隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和農(nóng)民生活水平的不斷提高，農(nóng)民在房屋建筑及室內(nèi)環(huán)境上必然有更高的要求。在這種新農(nóng)村環(huán)境下，當(dāng)前推廣的省柴節(jié)煤爐灶炕先進(jìn)技術(shù)要是再由技工進(jìn)行手工砌筑，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了實(shí)際的需求，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化生產(chǎn)，多種類型、美觀大方、節(jié)能低碳、清潔衛(wèi)生的爐灶炕新產(chǎn)品，將成為今后省柴節(jié)煤爐灶炕升級(jí)換代的新趨勢(shì)。

（一）節(jié)能減排目標(biāo)為爐灶炕升級(jí)換代指明了行動(dòng)方向

2009年我國(guó)政府明確提出“到2020年我國(guó)單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40%～45%”的行動(dòng)目標(biāo)。國(guó)家“十二五”規(guī)劃綱要進(jìn)一步提出要“深入推進(jìn)節(jié)能減排全民行動(dòng)”，明確要“加強(qiáng)省柴節(jié)煤爐灶炕改造”。農(nóng)業(yè)部韓長(zhǎng)賦部長(zhǎng)2010年明確提出要“籌劃實(shí)施新一輪農(nóng)村省柴節(jié)煤爐灶炕升級(jí)工程，推廣高效低排放省柴節(jié)煤爐具，使熱效率平均提高10個(gè)百分點(diǎn)”。這些行動(dòng)綱領(lǐng)和重要部署為農(nóng)村節(jié)能設(shè)施的建設(shè)提供了行動(dòng)指南，并形成規(guī)劃實(shí)施的巨大推動(dòng)力。

（二）技術(shù)人才儲(chǔ)備為爐灶炕升級(jí)換代提供了保障

雖然目前國(guó)家沒(méi)有專項(xiàng)投入，但仍有一批科研和推廣機(jī)構(gòu)堅(jiān)持不懈地持續(xù)開(kāi)展研究和推廣工作，使省柴節(jié)煤爐灶炕的技術(shù)水平不斷提升，新產(chǎn)品不斷推出，商品化程度不斷提高，開(kāi)發(fā)并儲(chǔ)備了一系列高效低排商品化爐灶炕。新型節(jié)能灶進(jìn)一步改進(jìn)灶膛結(jié)構(gòu)，增加攔火圈和灶門(mén)，提高煙囪高度，設(shè)置灶膛開(kāi)水器，熱效率由25%提高到35%以上。生物質(zhì)爐具進(jìn)一步改進(jìn)燃燒室結(jié)構(gòu)，提高了對(duì)各種燃料的適應(yīng)性，熱效率由35%提高到50%以上。節(jié)能架空炕進(jìn)一步完善炕體和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，新開(kāi)發(fā)了架空炕、可移動(dòng)床式節(jié)能架空炕，熱效率由45%提高到70%以上。同時(shí)，農(nóng)業(yè)部組織制定了一系列有關(guān)省柴節(jié)煤爐灶炕的技術(shù)、產(chǎn)品和性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，將“農(nóng)村節(jié)能員”納入《國(guó)家職業(yè)分類大典》，并開(kāi)展了職業(yè)技能培訓(xùn)和鑒定，已培訓(xùn)36.8萬(wàn)人次，有4756人持有農(nóng)村節(jié)能員職業(yè)資格證書(shū)。技術(shù)和人才儲(chǔ)備都為“十二五”時(shí)期技術(shù)的升級(jí)換代提供了強(qiáng)有力的基礎(chǔ)支撐。

（三）農(nóng)民生活質(zhì)量的改善為爐灶炕升級(jí)換代打開(kāi)了需求市場(chǎng)

伴隨經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，提高生活質(zhì)量和健康水平成為未來(lái)農(nóng)民努力的方向，改善廚房衛(wèi)生條件、提高室內(nèi)空氣質(zhì)量以及提升家庭健康狀況已成為新時(shí)代農(nóng)民最為迫切的訴求。農(nóng)民更高層次的新需要將成為今后省柴節(jié)煤爐灶炕升級(jí)換代的強(qiáng)大動(dòng)力。