近在研究柴火爐,順便做了點(diǎn)實(shí)驗(yàn),結(jié)合網(wǎng)上找到的資料寫(xiě)點(diǎn)心得
提示:出門(mén)在外應(yīng)該盡量減少對(duì)自然環(huán)境的沖擊和破壞,所以,柴火能少燒就少燒,能不燒就不燒。
一下討論是基于小型/微型柴火爐
先說(shuō)兩個(gè)概念:
燃燒——燃燒是一種同時(shí)伴有放熱和發(fā)光效應(yīng)的激烈的化學(xué)反應(yīng)。放熱、發(fā)光、生成新物質(zhì)(如木料燃燒后生成二氧化碳和水份并剩下碳和灰)是燃燒現(xiàn)象的三個(gè)特征。
干餾——干餾是在隔絕空氣的條件下,對(duì)木材、煤加強(qiáng)熱使之分解的一種加工處理方法。干餾后,原料的成分和聚集狀態(tài)都將發(fā)生變化,產(chǎn)物中固態(tài)、氣態(tài)和液態(tài)物質(zhì)都有。對(duì)木材干餾可得木炭、木焦油、木煤氣。
柴火爐的分類(lèi):
基本上可以分作2類(lèi),第一類(lèi)是直接燃燒木柴的柴火爐(wood stove)
工作原理就是木柴在燃燒室內(nèi)通過(guò)加熱點(diǎn)燃之后自行燃燒的過(guò)程。這種爐子結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,如下圖所示(可以有不同的變形,但原理相同),點(diǎn)火是從燃料下方開(kāi)始點(diǎn)火,只要加入的燃料(木柴)比較干燥,能夠獲得比較理想的火力輸出。缺點(diǎn)是,通常燃燒不充分,燃燒過(guò)程會(huì)產(chǎn)生煙,而且想要獲得比較好的燃燒效果,只能使用一定長(zhǎng)度,枝條狀的燃料能在燃燒室內(nèi)保持豎直。這個(gè)就不細(xì)說(shuō)了。
第二種是木煤氣爐,或者叫木柴氣化爐(woodgas stove)
工作原理跟前一類(lèi)爐子略有不同,這類(lèi)爐子點(diǎn)火是從燃料上方開(kāi)始點(diǎn)火,最上方的燃料在燃燒之后會(huì)產(chǎn)生一層高溫的碳,這些碳對(duì)在他下方燃料進(jìn)行加熱,這個(gè)過(guò)程其實(shí)就是類(lèi)似干餾的一個(gè)過(guò)程,下方燃料受熱之后主要會(huì)分解成為新的碳以及一些氣態(tài)物質(zhì),這種氣態(tài)物質(zhì)是木煤氣,也就是我們平常所說(shuō)的煙(這種表達(dá)不是特別準(zhǔn)確),木煤氣在產(chǎn)生之后會(huì)向上流動(dòng)(熱空氣上升),穿過(guò)上方的高溫碳層,跟空氣接觸,燃燒產(chǎn)生火焰,這個(gè)過(guò)程一直持續(xù)到最底部燃料,最后在爐膛內(nèi)所剩余的都是燃燒的木炭。
此類(lèi)爐子的結(jié)構(gòu)如圖所示
這里要提示一下,填充燃料可以是小木塊、木削或者其他碎木渣、樹(shù)枝或者樹(shù)葉,你所使用的燃料能量密度越大,燃燒時(shí)間和輸出功率也會(huì)相應(yīng)增加。在填充燃料的時(shí)候,在最上層,盡量填充一些松散、干燥,比較易燃的燃料,這樣一來(lái)比較容易在表面很快產(chǎn)生一片高溫碳,以便完成進(jìn)一步反應(yīng)。
大家可以注意一下,在最下方有個(gè)空氣調(diào)節(jié)閥,這個(gè)閥門(mén)的作用是用作在燃料全部被碳化之后,將其關(guān)閉,爐內(nèi)的碳因?yàn)槿紵怀浞郑瑫?huì)繼續(xù)產(chǎn)生一氧化碳等可燃?xì)?,在二次供氧的通風(fēng)口跟空氣混合之后完全燃燒,產(chǎn)生二氧化碳和水。
使用這種爐子的最大優(yōu)點(diǎn)我們從原理和工作過(guò)程可以看出來(lái),就是在燃燒過(guò)程當(dāng)中不會(huì)產(chǎn)生煙(不包括最初的預(yù)熱階段),而且對(duì)使用的燃料沒(méi)有太多講究。爐體本身對(duì)熱量的損失是相當(dāng)大的(不利于內(nèi)部燃料的干餾過(guò)程),所以在有的木煤氣爐的爐體上使用了耐溫保暖材料,但是在使用小型或者是微型的爐體的時(shí)候,使用上這些材料并不是太合適。因此,出現(xiàn)了很多不同的變形。
幾種不同結(jié)構(gòu)的爐子
在以的工作描述中,我們可以看出來(lái),小型/微型柴火爐在使用上有他的先天不足,主要表現(xiàn)是2點(diǎn):爐體自身熱損失太大;供給空氣不能在爐膛內(nèi)很好的混合,造成燃燒不充分。所以基于這方面的考慮,演變出不同的柴火氣化爐。
上圖所示的就是一種簡(jiǎn)單變體,整體是雙層結(jié)構(gòu),通過(guò)在燃燒室外層再包覆第二層爐壁,在之間形成夾層,通過(guò)內(nèi)壁來(lái)對(duì)夾層內(nèi)的空氣加熱,提高夾層中的空氣流速以及溫度,使之在燃燒室內(nèi)更好的燃燒,增加效率。這里要注意一下,燃燒室內(nèi)雖然有熱空氣助燃,但是燃燒仍然是不完全的,還有部分可燃物在接觸到外界空氣之后才會(huì)燃燒,所以這種爐子的鍋架不能太低,否則煙也會(huì)比較大。
還是為了解決熱損失和空氣混合問(wèn)題,下邊這個(gè)爐子結(jié)構(gòu)就要更復(fù)雜一點(diǎn),三層結(jié)構(gòu)(爐子享有美國(guó)專(zhuān)利權(quán),專(zhuān)利號(hào):US6615821b1)
仔細(xì)觀(guān)察,大家就可以發(fā)現(xiàn),這個(gè)爐子的結(jié)構(gòu)更類(lèi)似于柴火氣化爐,原理就不再闡述了,可以參看前邊木煤氣爐工作過(guò)程。
對(duì)這個(gè)爐子的工作過(guò)程有必要要稍微說(shuō)明一下,燃料位于24的位置,吸入空氣分兩部分走,一部分往上,一部分往下。這兩部分空氣都會(huì)收到爐壁的加溫??赡苡型瑢W(xué)會(huì)說(shuō),被加熱的空氣都是往上走的,為什么要讓他往下走呢?這勢(shì)必會(huì)抵消掉一部分能量,而且空氣流速也不會(huì)很快?。恐拔覀?cè)谡f(shuō)木煤氣爐工作過(guò)程的時(shí)候有說(shuō)到,這種爐子的工作原理就是讓燃料燃燒不完全產(chǎn)生可燃?xì)猓谌剂仙戏降谝淮稳紵a(chǎn)生的熱空氣上升的同時(shí)會(huì)從下方進(jìn)氣口吸入新的空氣,也是因?yàn)槲氲臒峥諝馐窍蛳?#8220;反向”進(jìn)來(lái)的,這會(huì)減緩吸入空氣的流量,也正是如此,能讓燃料在能夠持續(xù)產(chǎn)生溫度對(duì)剩余燃料干餾的同時(shí)讓所產(chǎn)生的可燃?xì)庠谶@個(gè)地方不會(huì)馬上燒光,也就是個(gè)“不完全燃燒”階段。等可燃?xì)獾竭_(dá)上方進(jìn)氣口與被加熱向上走的熱空氣(最上方的50)混合之后,進(jìn)行完全燃燒。
這里三層結(jié)構(gòu)的作用在于:1、更好的保溫能力;2、對(duì)于進(jìn)入的空氣能夠加溫
以上我們看到的爐子都是沒(méi)有額外供氧裝置的,為了獲得更好的空氣混合,以便燃燒更為充分,有些設(shè)計(jì)采用了外部供氧裝置,通常使用的是風(fēng)扇。
以下這個(gè)爐子就是典型
使用2級(jí)送風(fēng),一個(gè)高檔一個(gè)低檔,剛點(diǎn)火的時(shí)候用低檔助燃,之后使用高檔加熱,官方數(shù)據(jù)是使用低檔輸出1.5kw,高檔3kw。
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好了,寫(xiě)到這里基本也就差不多了,希望我寫(xiě)的這些東西能夠?qū)Υ蛩阕约篋IY柴火/木煤氣爐的同學(xué)有所幫助。
以上寫(xiě)的東西是基于本人對(duì)所搜集的資料以及一些所做實(shí)驗(yàn)的理解,如果有什么錯(cuò)誤,歡迎大家指出,最后還有個(gè)附件,里邊有如何是木柴燒的更好的一些小竅門(mén),希望大家喜歡。