炉灶本身结构简陋、工艺条件差、燃烧工况不稳定;而广大农村发展相对滞后、经济欠发达、农民相对贫困、交通不便、文化程度也相对较低。炉灶改革必须采用综合的、低投资、低运行费、高效益的适合国情的技术。而没有科学理论指导下的实践是盲目的实践,只有依靠科学技术才能迅速地、高效地进行炉灶改革。
5.1 分清炉灶三膛 炉膛是让燃料完全燃烧释放出热量的场所,是炉灶的心脏;风膛是炉膛下面的一截灶体,它既是灶体的支撑,又主要是进风向炉膛供氧的部位。同时又是炉膛燃烧产生灰渣的暂停处,故又被称为灰膛;炉膛口以上便是让燃烧的火焰、高温烟气在锅底上均匀分配火力并进行充分接触,让饭锅尽可能多吸收热量的地方,谓之锅膛。风膛和锅膛一般变化不大,而炉膛则随炉内热负荷的大小、燃料的种类及烟囱抽力的变化而成为改灶的关键部位。
5.2 确定炉灶的功率 饭锅的锅底就是炉灶加热的受热面,其受热量与受热面积成正比。所以要根据锅的底面积来设计炉内的热负荷;而锅底面积则可按其相似的某种或几种组合的几何图形外表面积计算公式来进行计算。
根据锅底面积就可以估算出炉灶的功率、燃料消耗量、燃烧空气需要量及不同热效率时锅内的热加工能力。
5.3 烟囱高度 炉灶从炉排下吸入助燃空气和及时排出烟气,一般炉灶都靠烟囱产生的负压(俗称抽力)来完成。烟囱抽力的大小决定于囟内外的温差(严格地说是气体的重度差)及其垂直高度。为了节能降低排烟温度,便应增加烟囱高度;而为了避免烟气对人呼吸带的空气污染也应该尽可能地升高烟囱。
空气中含 氧量随海拔高度的升高而降低,高海拔地区炉灶燃烧的空气需要量就要增加。这就要增加烟囱高度或加大进风面积(即炉排缝的总面积)。
5.4 针对燃料特性设计炉膛结构
5.4.1燃料粒度 燃料粒度越大其间隙就大,进风阻力就小;反之,进风阻力就大。而燃料层阻力是炉灶烟风系统最大的阻力。所以应相应设计好燃料层厚度和进风速度(按炉排缝进风面积进行调控),否则就不能保证适量进风。
5.4.2 挥发分 固体燃料热解释出的挥发分是一种可燃气体,应组织好燃烧。要围绕保证高温、足氧、充分混和、足够燃烧时间等完全燃烧的四大要素进行结构设计。
5.4.3 结渣性 容易结大渣的煤应设计为易出渣炉膛结构。
抓住了上述几个关键因素,就能科学地设计和快速准确地改灶。
20世纪80年代,中国大规模地改炉改灶,研发出许多经济适用的优秀灶型。按上述关键因素的变化进行放大、缩小,便可使任何灶型在任何地方推广应用。