微型反燒爐

馬翠忠

摘? 要：只有一個燃燒室是反燒爐微型化的關鍵，燃燒室雙向供氧，體積小，功率大。通過改變煙氣排出通道的位置，形成了一正一反2個燃燒層，燃料經(jīng)過預熱、干餾，揮發(fā)份與空氣混合后下降到高溫區(qū)得以充分燃燒，環(huán)保節(jié)能。爐體受熱面大，高溫煙氣排出路徑長，熱效率高。水套下部溫度高，有利于供暖系統(tǒng)熱水的自然循環(huán)。供暖管道、暖氣片提高安裝位置，不占用房間面積，自然循環(huán)動力強。

關鍵詞：微型;反燒爐;煙囪

中圖分類號：TK229? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

常規(guī)反燒鍋爐有雙層爐排、2個燃燒室，燃料從上部燃燒室加入。上部燃燒室主要完成對燃料的預熱，為不完全燃燒，未燃盡的燃料掉入下部燃燒室后繼續(xù)燃燒。

煙囪效應使下部燃燒室內為負壓，吸引上部燃燒室內的氣體穿過上層爐排向下運動，即所謂反燒。氣流中的揮發(fā)份及碳微粒經(jīng)過下部燃燒室的高溫區(qū)得以充分燃燒，環(huán)保節(jié)能，得到廣泛應用。

家用燃煤爐由于體積太小，不可能設計2個獨立的燃燒室，否則必然導致體積的增大。

目前市場上號稱微型反燒爐的大體可分為兩類：一類為直燒爐，只是煙氣從燃燒室外部下返、增加了爐體的吸熱面積而已。另一類為水平排列的2個燃燒室（圖1），對于家庭使用來說，體積略顯大，結構復雜、成本高。

燃燒室的水平排列雖然可以實現(xiàn)反燒，但由于燃料進入第二燃燒室的動力不足，只有很少一部分燃料能到達第二燃燒室，大部分燃料還未到達第二燃燒室就已經(jīng)從爐排掉下，不能進入第二燃燒室的燃料供氧嚴重不足，燃燒不充分。同時由于第二燃燒室內燃料少，通風條件好，負壓不大，反燒動力不足。

如何利用一個燃燒室，實現(xiàn)真正的反燒，該文提供了3套解決方案，他們的共同特點是：從物理空間上看只有一個燃燒室，但由于改變了其煙氣排出通道的位置，形成了一正一反2個燃燒層，其燃燒過程與常規(guī)反燒爐完全一致。

1? 取暖專用微型反燒爐

結構如圖2所示，爐體為長方形，外層水套包裹了整個爐體，“U”形水套倒扣在爐體內，其內部至爐排的空間為燃燒室，其外側與爐體內壁的夾縫為煙氣排出通道。

燃燒室只有一層爐排，與直燒爐不同的是其煙氣出口在燃燒室下部1/3處，位于燃料層的中部高溫區(qū)。由于煙囪效應產(chǎn)生的強大吸力，使上部燃料層內的氣流向下流動，從而實現(xiàn)反燒，氣流中的碳微粒經(jīng)過高溫區(qū)得以充分燃燒。

爐體頂部左右兩側分別設置有觀察窗口，其作用有3個。1）觀察爐內燃燒情況。2）當煙道不暢時清理灰塵。3）在封火時打開窗口蓋，內外相通以降低爐內負壓，延長封火時間。

由于特殊的爐體結構，人手不能深到燃燒室底部，當爐火意外熄滅時，殘煤無法取出。爐排如圖3所示，由2組活動爐排和一根活動爐條組成。中間的爐條可以抽出，用以排出未燃盡的殘煤。

本爐適宜無煙煤或生物質顆粒燃料，使用煙煤時煙氣通道易堵塞。由于方形結構不耐壓，只適宜2層以下建筑或在2層以內使用，否則爐體將有明顯變形。

2 暖炊兩用微型反燒爐

結構如圖4所示，由爐體、爐膽、反燒蓋構成其基本結構，另外還有爐蓋、蓋圈、爐排和粉煤筒等配件。爐體為圓形，內壁有導流板，以使環(huán)形通道內煙氣流量均勻，同時可以增加吸熱面積。爐膽為耐火保溫材料制作，是本爐型實現(xiàn)反燒的核心元件。反燒蓋是暖、炊功能轉換元件。

爐膽將爐膛分為3個功能區(qū)，下部為主燃燒室，爐膽內部為燃料預熱室，爐膽外側與爐體內壁的夾縫為煙氣排出通道。在煙囪效應產(chǎn)生的負壓吸引下，預熱室內燃料析出的揮發(fā)份及細顆粒物與空氣混合后的氣流向下流動，從而實現(xiàn)反燒，氣流經(jīng)過下部的高溫區(qū)得以充分燃燒。

反燒蓋的使用與否決定兩用爐的工作狀態(tài)。取暖狀態(tài)時，反燒蓋連接爐體與爐膽，高溫煙氣沿爐膽與爐體的環(huán)形縫隙向上運動，完成對循環(huán)水的加熱，然后匯集到反燒蓋與爐體形成的環(huán)形通道經(jīng)煙囪排出。炊事狀態(tài)時，待新加入的燃料全部點燃后取下反燒蓋，爐火直接向上燃燒，成為普通直燒爐。

粉煤筒專門為使用粉狀或細顆粒燃料而設計，主要目的是為空氣提供通道。使用無煙煤塊時取出粉煤筒，使用粉狀煤炭或顆粒較小時，安裝粉煤筒，煤炭在筒中，空氣沿筒與爐膽之間的空隙下行。

兩用爐的主要特點有4個。1）結構簡單，體積小，重量輕。2）上部加煤，使用方便，燃料適應范圍廣，塊煤、粉煤、秸稈均能使用。3）加煤口氣流向下，加煤時煤粉不會向空中飄散，干凈衛(wèi)生。4）取暖、炊事功能轉換方便。5）結構可拆卸，煙道堵塞易清理。

3 簡易反燒取暖爐

簡易取暖爐完全依靠自身和煙囪的熱輻射向外散熱，在農(nóng)村地區(qū)仍有大量使用，主要特點就是體積小巧，價格低廉，各種燃料均能使用，兼具炊事功能。其缺點也是顯而易見的：燃料燃燒不充分，冒黑煙，污染環(huán)境;煙囪容易堵塞，需要經(jīng)常清理。簡易反燒取暖爐結構如圖5所示，是兩用爐的簡化縮小版，結構原理與之相同，不再贅述。

4 微型反燒爐的特點

微型反燒爐有4個特點。1）燃燒室雙向供氧，體積小，功率大。上部低溫燃料層為反燒，煤炭或其他燃料經(jīng)過預熱、干餾，揮發(fā)份與空氣混合后下降到高溫區(qū)得以充分燃燒，環(huán)保節(jié)能。燃燒過程供氧充足，燃料燃燒完全，火力強。2）爐體受熱面大，高溫煙氣排出路徑長，有充足的時間進行熱交換，熱效率高。3）由于高溫煙氣從燃燒室的中部以下排出，因此水套下部溫度高，有利于供暖系統(tǒng)熱水的自然循環(huán)。4）隨著燃燒的進行，下層燃料體積逐漸縮小，上部的燃料依靠自身重力自動下落補充，因此一次可以添加大量煤炭，具有懶漢爐的特點，不再要求少量勤加燃料，管理輕松，封火時間長。

5 家用取暖系統(tǒng)安裝的改進

隨著建筑物的跨度越來越大，內部結構的復雜程度增加，供暖管道過門的情況必然出現(xiàn)（圖6），如何做到供暖性能與美觀兼顧成為必須解決的問題。

家庭獨立供暖一般按自然循環(huán)安裝，傳統(tǒng)安裝方法把暖氣片放在地上，供水管在上部，回水管在下部，如圖6虛線部分，這種方法的缺點主要有3個。1）暖氣片與爐子的高差小，自然循環(huán)動力不足，往往需要強制循環(huán)。2）回水管無法過門。3）管道及暖氣片均占用房間的使用面積。

為了克服上述缺點，主要采取2點措施。1）供、回水管全部走房門的上部，適合樓房及帶套間的房屋。2）提高暖氣片的位置，暖氣片懸掛在墻壁上，離地面1.2 m左右。

這樣做的好處一是加大了暖氣片與爐子的高差，循環(huán)動力大。二是由于管道及暖氣片均在高處，不占用房間的有效面積。

安裝注意事項：管道按上坡（2∶100）安裝，以使氣體排出的方向與熱水的流向一致，以減小水流阻力。各暖氣片高度應隨管道逐步抬高，逐步提高其循環(huán)動力以抵消其沿程阻力，使各暖氣片溫度基本保持一致，避免近端熱遠端涼。

參考文獻

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[3]中華人民共和國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部.民用水暖煤爐性能試驗方法：GB/T 16155—2018[S].北京：中國標準出版社，2018：2.