微型反烧炉
马翠忠
摘? 要：只有一个燃烧室是反烧炉微型化的关键，燃烧室双向供氧，体积小，功率大。通过改变烟气排出通道的位置，形成了一正一反2个燃烧层，燃料经过预热、干馏，挥发份与空气混合后下降到高温区得以充分燃烧，环保节能。炉体受热面大，高温烟气排出路径长，热效率高。水套下部温度高，有利于供暖系统热水的自然循环。供暖管道、暖气片提高安装位置，不占用房间面积，自然循环动力强。
关键词：微型;反烧炉;烟囱
中图分类号：TK229? ? ? ? ? ? ? ? ? 文献标志码：A
常规反烧锅炉有双层炉排、2个燃烧室，燃料从上部燃烧室加入。上部燃烧室主要完成对燃料的预热，为不完全燃烧，未燃尽的燃料掉入下部燃烧室后继续燃烧。
烟囱效应使下部燃烧室内为负压，吸引上部燃烧室内的气体穿过上层炉排向下运动，即所谓反烧。气流中的挥发份及碳微粒经过下部燃烧室的高温区得以充分燃烧，环保节能，得到广泛应用。
家用燃煤炉由于体积太小，不可能设计2个独立的燃烧室，否则必然导致体积的增大。
目前市场上号称微型反烧炉的大体可分为两类：一类为直烧炉，只是烟气从燃烧室外部下返、增加了炉体的吸热面积而已。另一类为水平排列的2个燃烧室（图1），对于家庭使用来说，体积略显大，结构复杂、成本高。
燃烧室的水平排列虽然可以实现反烧，但由于燃料进入第二燃烧室的动力不足，只有很少一部分燃料能到达第二燃烧室，大部分燃料还未到达第二燃烧室就已经从炉排掉下，不能进入第二燃烧室的燃料供氧严重不足，燃烧不充分。同时由于第二燃烧室内燃料少，通风条件好，负压不大，反烧动力不足。
如何利用一个燃烧室，实现真正的反烧，该文提供了3套解决方案，他们的共同特点是：从物理空间上看只有一个燃烧室，但由于改变了其烟气排出通道的位置，形成了一正一反2个燃烧层，其燃烧过程与常规反烧炉完全一致。
1? 取暖专用微型反烧炉
结构如图2所示，炉体为长方形，外层水套包裹了整个炉体，“U”形水套倒扣在炉体内，其内部至炉排的空间为燃烧室，其外侧与炉体内壁的夹缝为烟气排出通道。
燃烧室只有一层炉排，与直烧炉不同的是其烟气出口在燃烧室下部1/3处，位于燃料层的中部高温区。由于烟囱效应产生的强大吸力，使上部燃料层内的气流向下流动，从而实现反烧，气流中的碳微粒经过高温区得以充分燃烧。
炉体顶部左右两侧分别设置有观察窗口，其作用有3个。1）观察炉内燃烧情况。2）当烟道不畅时清理灰尘。3）在封火时打开窗口盖，内外相通以降低炉内负压，延长封火时间。
由于特殊的炉体结构，人手不能深到燃烧室底部，当炉火意外熄灭时，残煤无法取出。炉排如图3所示，由2组活动炉排和一根活动炉条组成。中间的炉条可以抽出，用以排出未燃尽的残煤。
本炉适宜无烟煤或生物质颗粒燃料，使用烟煤时烟气通道易堵塞。由于方形结构不耐压，只适宜2层以下建筑或在2层以内使用，否则炉体将有明显变形。
2 暖炊两用微型反烧炉
结构如图4所示，由炉体、炉胆、反烧盖构成其基本结构，另外还有炉盖、盖圈、炉排和粉煤筒等配件。炉体为圆形，内壁有导流板，以使环形通道内烟气流量均匀，同时可以增加吸热面积。炉胆为耐火保温材料制作，是本炉型实现反烧的核心元件。反烧盖是暖、炊功能转换元件。
炉胆将炉膛分为3个功能区，下部为主燃烧室，炉胆内部为燃料预热室，炉胆外侧与炉体内壁的夹缝为烟气排出通道。在烟囱效应产生的负压吸引下，预热室内燃料析出的挥发份及细颗粒物与空气混合后的气流向下流动，从而实现反烧，气流经过下部的高温区得以充分燃烧。
反烧盖的使用与否决定两用炉的工作状态。取暖状态时，反烧盖连接炉体与炉胆，高温烟气沿炉胆与炉体的环形缝隙向上运动，完成对循环水的加热，然后汇集到反烧盖与炉体形成的环形通道经烟囱排出。炊事状态时，待新加入的燃料全部点燃后取下反烧盖，炉火直接向上燃烧，成为普通直烧炉。
粉煤筒专门为使用粉状或细颗粒燃料而设计，主要目的是为空气提供通道。使用无烟煤块时取出粉煤筒，使用粉状煤炭或颗粒较小时，安装粉煤筒，煤炭在筒中，空气沿筒与炉胆之间的空隙下行。
两用炉的主要特点有4个。1）结构简单，体积小，重量轻。2）上部加煤，使用方便，燃料适应范围广，块煤、粉煤、秸秆均能使用。3）加煤口气流向下，加煤时煤粉不会向空中飘散，干净卫生。4）取暖、炊事功能转换方便。5）结构可拆卸，烟道堵塞易清理。
3 简易反烧取暖炉
简易取暖炉完全依靠自身和烟囱的热辐射向外散热，在农村地区仍有大量使用，主要特点就是体积小巧，价格低廉，各种燃料均能使用，兼具炊事功能。其缺点也是显而易见的：燃料燃烧不充分，冒黑烟，污染环境;烟囱容易堵塞，需要经常清理。简易反烧取暖炉结构如图5所示，是两用炉的简化缩小版，结构原理与之相同，不再赘述。
4 微型反烧炉的特点
微型反烧炉有4个特点。1）燃烧室双向供氧，体积小，功率大。上部低温燃料层为反烧，煤炭或其他燃料经过预热、干馏，挥发份与空气混合后下降到高温区得以充分燃烧，环保节能。燃烧过程供氧充足，燃料燃烧完全，火力强。2）炉体受热面大，高温烟气排出路径长，有充足的时间进行热交换，热效率高。3）由于高温烟气从燃烧室的中部以下排出，因此水套下部温度高，有利于供暖系统热水的自然循环。4）随着燃烧的进行，下层燃料体积逐渐缩小，上部的燃料依靠自身重力自动下落补充，因此一次可以添加大量煤炭，具有懒汉炉的特点，不再要求少量勤加燃料，管理轻松，封火时间长。
5 家用取暖系统安装的改进
随着建筑物的跨度越来越大，内部结构的复杂程度增加，供暖管道过门的情况必然出现（图6），如何做到供暖性能与美观兼顾成为必须解决的问题。
家庭独立供暖一般按自然循环安装，传统安装方法把暖气片放在地上，供水管在上部，回水管在下部，如圖6虚线部分，这种方法的缺点主要有3个。1）暖气片与炉子的高差小，自然循环动力不足，往往需要强制循环。2）回水管无法过门。3）管道及暖气片均占用房间的使用面积。
为了克服上述缺点，主要采取2点措施。1）供、回水管全部走房门的上部，适合楼房及带套间的房屋。2）提高暖气片的位置，暖气片悬挂在墙壁上，离地面1.2 m左右。
这样做的好处一是加大了暖气片与炉子的高差，循环动力大。二是由于管道及暖气片均在高处，不占用房间的有效面积。
安装注意事项：管道按上坡（2∶100）安装，以使气体排出的方向与热水的流向一致，以减小水流阻力。各暖气片高度应随管道逐步抬高，逐步提高其循环动力以抵消其沿程阻力，使各暖气片温度基本保持一致，避免近端热远端凉。
参考文献
[1]中国轻工业联合会.民用燃煤取暖炉安全通用技术条件：GB 32438—2015[S].北京：中国标准出版社，2018：1.
[2]中华人民共和国农业农村部.民用水暖煤炉通用技术条件：GB 16154—2018[S]. 北京：中国标准出版社，2018：2.
[3]中华人民共和国农业农村部.民用水暖煤炉性能试验方法：GB/T 16155—2018[S].北京：中国标准出版社，2018：2.
