一直以来，在我国的广大农村，人们都是拿木柴、秸秆、稻草在灶具中直接燃烧的方式来炊事，这样不仅热利用效率低，还浪费了大量生物质能源，针对这种现状，河南农业大学的教授们在有关政府部门的大力支持下，完成了压缩成型机的研制和生物质专用改良灶、专用炉的推广，但目前使用的灶具还存在一个不能封火的问题。由于不能封火，每次炊事前都得置火，非常麻烦，而且每次点火也很浪费生物质资源。所以在原有的灶具设计基础上，提出了生物质灶具封火的设计方案，对优化广大农村地区的炊事燃料问题具有重要的意义。
1 生物质成型燃料的燃烧
生物质成型燃料燃烧属于静态渗透式扩散燃烧，从着火后开始其燃烧过程如下：1）生物质成型燃料表面可燃挥发物燃烧．进行可燃气体和氧气的放热化学反应，形成火焰；2）除生物质成型燃料表面可燃挥发物燃烧外，成型燃料表层部分的炭处于过渡燃烧区，形成较长火焰；3）生物质成型燃料表面仍有较少的挥发分燃烧，燃烧向成型燃料更深层渗透。焦炭的扩散燃烧，燃烧产物C02、CO及其它气体向外扩散，CO不断与02结合成C02，成型燃料表层生成薄灰壳，外层包围着火焰；4）生物质成型燃料进一步地向更深层发展，在层内主要进行碳燃烧（即C+O2一CO），在其表面进行一氧化碳的燃烧（即CO+O2一CO2），形成比较厚的灰壳，由于生物质的燃尽和热膨胀，灰层中呈现微孔组织或空隙通道甚至裂缝，较少的短火焰包围着成型块；5）燃烬壳不断加厚，可燃物基本燃尽，在没有强烈干扰的情况下，形成整体的灰球，灰球表面几乎看不出火焰，灰球变暗红色，至此完成整个燃烧过程。
2 生物质成型燃料灶具的设计
2.1生物质成型燃料灶具的设计原则
生物质成型燃料灶具的设计原则为：1）适应当地燃料要求，易点燃、上火速度快、省时间；2）结构合理，热效率高，比旧柴灶省柴；3）安全、卫生、热性能稳定；4）有辅锅和其它余热利用装置。
根据农村的实际情况，考虑技术和成本等因素，设计的生物质成型燃料灶具以燃烧效果相对较差的成型燃料为主，在河南农村地区推广的该灶具，主要是粒度为直径50～120 mm的实心圆柱秸秆成型燃料。有条件的地方，若能采用中空的成型燃料、颗粒成型燃料等其它燃烧效果相对较好的成型燃料，则使用效果更佳。
2.2生物质成型燃料灶具的结构
生物质成型燃料烛具由封火盖、灶膛、灶篦、辅锅、烟囱等部分组成，其结构简图如图1所示。
其中2既是出灰口，又是进风口，通过封火盖1可以调节进风量的大小；进料口3上安装有活动的带有观察口的挡板，这样不仅减少冷空气的潜入，而且还可以减少辐射热的损失；灶膛4为喇叭形，其内部空间较大，有利于放入足够多的成型燃料，也有利于进入足够多的空气，使燃料的燃烧能充分进行，这种灶膛的内壁对锅有聚热的反射作用，故灶膛温度较高，火力集中，提高了热利用率；为延长可燃气体或烟气在灶内停留时间及调整火焰和烟气流动方向，控制烟气流速，在灶膛4内设置拦火圈，拦火圈与灶膛表面抹光成一体，可以通过试验修改确定拦火圈的合适高度；灶蓖5用于支撑燃料并通风助燃，灶蓖5的安装，应保证空气进入顺利通畅，且分布均匀；烟囱9产生的抽力要能克服空气与烟气流动的阻力，使灶膛内稍有负压。
第一次使用时打开封火盖1和闸板8，检查进风口和出烟口是否畅通，须保证空气、烟气的顺利流通，先点燃引火柴，等引火柴烧旺后，加入少量成型燃料，关上进料口3上的挡板，等火烧旺后再加成型燃料，燃烧后形成的烟气流向辅锅6余热利用装置，然后通过出烟口7经烟囱9排出室外。炊事完毕，关上闸板8相封火盖1，无须加入新燃料即可封火。下次使用时不用引燃即可进行炊事，打开闸板8和封火盖l，过3 ~5 min，看到火着起后，打开进料口3上的活动挡板加入新燃料，通过出灰口2随时清理灶渣和烟灰‘列。
2.3灶具备参数的确定
2.3.1 燃料消耗量的确定燃料的消耗量按
（1）式计算：
BL= QL／（Qnet.arnr） （1）
式中：BL一每次炊事的燃料消耗量，kg；QL 为每次炊事所需的热量，kJ；Qnet.ar为成型燃料的收到基低位发热量，kj/kg；nr为成型燃料的热效率，%。
根据在河南商丘的测试与实验，BL直接取经验数值2 kg。
2.3.2灶膛容积的确定灶膛容积按(2)式计算：
VL= BLQnet.arnL/（qvmaxl） (2)
式中：VL为灶膛容积，m³；nL一灶膛设计的热效率，%；qvmax为灶膛的最大热容强度，kj/（h·m³）；t为每次炊事所需时间，h。
为延长可燃气体或烟气在灶内停留时间及调整火焰和烟气流动方向，控制烟气流速，在灶膛内设置拦火圈。拦火囤在最高处与锅之间的间距一般为5～10 mm。拦火圈与灶膛表面抹光成一体。拦火圈的高度是否合适，通过试验修改确定。烧
3 生物质成型燃料灶具热性能测试
结果
根据CB 4363 -1984《民用柴炉、柴灶热性能测试方法》，对设计的生物质成型燃料灶具进行热性能测试，试验燃料为液压成型玉米秸秆，粒度为Φ50 mm圆柱，密度为1.2t/m³，含水率为14%，收到基净发热量为15 474 kj/kg。
测试热效率为46.7%，升温速率为4. 69 ℃/min，蒸发速率为0.098 kg/min。封火10h后开始炊事，只需19 min即可烧开20公斤水。
4 结论
4.1由热性能测试结果可知，生物质成型燃料灶具的热效率达到并高于设计值，说明该灶具的设计是合理的。
4.2生物质成型燃料灶具的升温速度和蒸发速度都很高，说明该灶具具有很好的启动性能和持续加热性能。
4.3由热性能测试结果可知，生物质成型燃料灶具具有良好的封火性能。
生物质成型燃料灶具燃烧稳定、操作方便、使用安全、热效率高、成本低，适合在广大农村使用，在我国村镇有较好的推广应用前景。该灶具的研制为生物质成型燃料提供了配套的新型灶具，支持了生物质能资源的有效利用，为秸秆等生物质的合理利用寻找了一条新途径，具有显著的经济效益与社会效益。
三门峡富通新能源还生产销售颗粒机、秸秆压块机、木屑颗粒机、饲料颗粒机等生物质燃料饲料成型设备。
