说点有关柴火炉的研究心得

近在研究柴火炉，顺便做了点实验，结合网上找到的资料写点心得

提示：出门在外应该尽量减少对自然环境的冲击和破坏，所以，柴火能少烧就少烧，能不烧就不烧。

一下讨论是基于小型/微型柴火炉

先说两个概念：

燃烧——燃烧是一种同时伴有放热和发光效应的激烈的化学反应。放热、发光、生成新物质（如木料燃烧后生成二氧化碳和水份并剩下碳和灰）是燃烧现象的三个特征。

干馏——干馏是在隔绝空气的条件下，对木材、煤加强热使之分解的一种加工处理方法。干馏后，原料的成分和聚集状态都将发生变化，产物中固态、气态和液态物质都有。对木材干馏可得木炭、木焦油、木煤气。


柴火炉的分类：

基本上可以分作2类，第一类是直接燃烧木柴的柴火炉（wood stove）
工作原理就是木柴在燃烧室内通过加热点燃之后自行燃烧的过程。这种炉子结构比较简单，如下图所示（可以有不同的变形，但原理相同），点火是从燃料下方开始点火，只要加入的燃料（木柴）比较干燥，能够获得比较理想的火力输出。缺点是，通常燃烧不充分，燃烧过程会产生烟，而且想要获得比较好的燃烧效果，只能使用一定长度，枝条状的燃料能在燃烧室内保持竖直。这个就不细说了。

第二种是木煤气炉，或者叫木柴气化炉（woodgas stove）
工作原理跟前一类炉子略有不同，这类炉子点火是从燃料上方开始点火，最上方的燃料在燃烧之后会产生一层高温的碳，这些碳对在他下方燃料进行加热，这个过程其实就是类似干馏的一个过程，下方燃料受热之后主要会分解成为新的碳以及一些气态物质，这种气态物质是木煤气，也就是我们平常所说的烟（这种表达不是特别准确），木煤气在产生之后会向上流动（热空气上升），穿过上方的高温碳层，跟空气接触，燃烧产生火焰，这个过程一直持续到最底部燃料，最后在炉膛内所剩余的都是燃烧的木炭。

此类炉子的结构如图所示

这里要提示一下，填充燃料可以是小木块、木削或者其他碎木渣、树枝或者树叶，你所使用的燃料能量密度越大，燃烧时间和输出功率也会相应增加。在填充燃料的时候，在最上层，尽量填充一些松散、干燥，比较易燃的燃料，这样一来比较容易在表面很快产生一片高温碳，以便完成进一步反应。

大家可以注意一下，在最下方有个空气调节阀，这个阀门的作用是用作在燃料全部被碳化之后，将其关闭，炉内的碳因为燃烧不充分，会继续产生一氧化碳等可燃气，在二次供氧的通风口跟空气混合之后完全燃烧，产生二氧化碳和水。

使用这种炉子的最大优点我们从原理和工作过程可以看出来，就是在燃烧过程当中不会产生烟（不包括最初的预热阶段），而且对使用的燃料没有太多讲究。炉体本身对热量的损失是相当大的（不利于内部燃料的干馏过程），所以在有的木煤气炉的炉体上使用了耐温保暖材料，但是在使用小型或者是微型的炉体的时候，使用上这些材料并不是太合适。因此，出现了很多不同的变形。

几种不同结构的炉子

在以的工作描述中，我们可以看出来，小型/微型柴火炉在使用上有他的先天不足，主要表现是2点：炉体自身热损失太大；供给空气不能在炉膛内很好的混合，造成燃烧不充分。所以基于这方面的考虑，演变出不同的柴火气化炉。

上图所示的就是一种简单变体，整体是双层结构，通过在燃烧室外层再包覆第二层炉壁，在之间形成夹层，通过内壁来对夹层内的空气加热，提高夹层中的空气流速以及温度，使之在燃烧室内更好的燃烧，增加效率。这里要注意一下，燃烧室内虽然有热空气助燃，但是燃烧仍然是不完全的，还有部分可燃物在接触到外界空气之后才会燃烧，所以这种炉子的锅架不能太低，否则烟也会比较大。

还是为了解决热损失和空气混合问题，下边这个炉子结构就要更复杂一点，三层结构（炉子享有美国专利权，专利号：US6615821b1）

仔细观察，大家就可以发现，这个炉子的结构更类似于柴火气化炉，原理就不再阐述了，可以参看前边木煤气炉工作过程。

对这个炉子的工作过程有必要要稍微说明一下，燃料位于24的位置，吸入空气分两部分走，一部分往上，一部分往下。这两部分空气都会收到炉壁的加温。可能有同学会说，被加热的空气都是往上走的，为什么要让他往下走呢？这势必会抵消掉一部分能量，而且空气流速也不会很快啊？之前我们在说木煤气炉工作过程的时候有说到，这种炉子的工作原理就是让燃料燃烧不完全产生可燃气，在燃料上方第一次燃烧产生的热空气上升的同时会从下方进气口吸入新的空气，也是因为吸入的热空气是向下“反向”进来的，这会减缓吸入空气的流量，也正是如此，能让燃料在能够持续产生温度对剩余燃料干馏的同时让所产生的可燃气在这个地方不会马上烧光，也就是个“不完全燃烧”阶段。等可燃气到达上方进气口与被加热向上走的热空气（最上方的50）混合之后，进行完全燃烧。

这里三层结构的作用在于：1、更好的保温能力；2、对于进入的空气能够加温

以上我们看到的炉子都是没有额外供氧装置的，为了获得更好的空气混合，以便燃烧更为充分，有些设计采用了外部供氧装置，通常使用的是风扇。

以下这个炉子就是典型