茶葉生產(chǎn)工藝中高效供熱系統(tǒng)的研制與應(yīng)用

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茶葉生產(chǎn)工藝中高效供熱系統(tǒng)的研制與應(yīng)用

張龍?jiān)?，陳 文1，劉 玲2，吳 陵1

（1.重慶市涪陵區(qū)農(nóng)業(yè)委員會(huì)，重慶408000，2.西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶 400716）

摘要：醇基燃料熱風(fēng)爐為涪陵地區(qū)自主研制的新型供熱系統(tǒng)，以空氣為加熱介質(zhì)，采用燃燒醇基（甲醇加催化劑）為主體配置燃料，以火焰間接加熱方式，可通過(guò)電腦界面控制，燃燒室與換熱器合為一體。通過(guò)在茶葉殺青、干燥、提香工茶葉生產(chǎn)工藝中的應(yīng)用，取得了明顯效果。該系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單、成本低廉、無(wú)環(huán)境污染危害，提升產(chǎn)品質(zhì)量，綜合經(jīng)濟(jì)效益提高26%以上，并已獲得國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利。

關(guān)鍵詞：茶葉；高效；供熱

熱風(fēng)爐在各個(gè)行業(yè)中應(yīng)用廣泛，能源消耗量也在年年快速增長(zhǎng)，尤其是燃煤熱風(fēng)爐污染嚴(yán)重、熱效率低，加之受環(huán)境政策限制，已處于逐漸收縮狀態(tài)。目前熱風(fēng)爐更多的是采用柴油、液化石油氣、天然氣及電作為能源，由于這些能源不僅價(jià)格高，而且往往不能保證持續(xù)供應(yīng)，導(dǎo)致企業(yè)生產(chǎn)不穩(wěn)定，因此市場(chǎng)對(duì)使用方便新能源的高效熱風(fēng)爐已迫在眉睫，這也正適應(yīng)了茶葉清潔化生產(chǎn)加工無(wú)害化安全的需要[1,2]，在此背景下，我們歷時(shí)多年精心研制，獨(dú)創(chuàng)了具有熱效率高、成本低、無(wú)污染的醇基燃料熱風(fēng)爐。

圖1　電腦控制界面1

1　醇基燃料熱風(fēng)爐構(gòu)造

1.1熱風(fēng)爐控制系統(tǒng)

圖2　電腦控制界面2

系統(tǒng)采用穩(wěn)定可靠的西門(mén)子PLC為控制核心，用西門(mén)子觸摸屏為顯示單元，電腦控制面版功能完善，畫(huà)面顯示直觀（如圖1、圖2），操作簡(jiǎn)單。重大舉措，對(duì)提高夏秋茶資源的利用，增加武當(dāng)?shù)啦杌ㄉ贩N，提高茶園效益，增加茶農(nóng)收入具有重要意義。在品種選擇、工藝優(yōu)化、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)等問(wèn)題上有待進(jìn)一步研究，本文觀點(diǎn)僅供參考。

〔參考文獻(xiàn)〕

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（責(zé)任編輯：蔣文倩）

1.2熱風(fēng)爐內(nèi)外構(gòu)造

熱風(fēng)爐采用間接式，燃燒煙氣與熱風(fēng)完全分離，可以獲得干凈的熱風(fēng)。具體由以下部件組成：燃燒器、燃燒室、換熱器、高壓點(diǎn)火裝置、溫度傳感器、溫控儀、自動(dòng)控制系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)、殼體、保溫層等組成（如圖3、圖4）。其關(guān)鍵技術(shù)是醇基燃料熱風(fēng)爐燃燒器和燃燒自動(dòng)控制系統(tǒng)（如圖5）。

圖3　熱風(fēng)爐內(nèi)部構(gòu)造

圖4　熱風(fēng)爐外觀構(gòu)造

圖5　熱風(fēng)爐控制系統(tǒng)

2　醇基燃料熱風(fēng)爐工作原理

打開(kāi)電源按鈕后，控制系統(tǒng)開(kāi)始工作，按照設(shè)定的程序依次打開(kāi)燃燒系統(tǒng)的各個(gè)燃料電磁閥，燃燒系統(tǒng)開(kāi)始工作，對(duì)換熱器進(jìn)行加熱，同時(shí)鼓風(fēng)機(jī)把空氣吹送到換熱器內(nèi)部，令冷空氣從換熱器內(nèi)部均勻通過(guò)，從而使出風(fēng)口的風(fēng)溫升高。出風(fēng)口處的熱電偶及時(shí)將探測(cè)到的出風(fēng)溫度反饋到溫控儀，儀表根據(jù)設(shè)定的溫度監(jiān)測(cè)工作的實(shí)際溫度，并將溫度信息傳遞回繼電器（電腦控制系統(tǒng)）進(jìn)而自動(dòng)控制燃燒器的工作狀態(tài)。

3　醇基燃料熱風(fēng)爐的技術(shù)特點(diǎn)

本研究采用間接式換熱，主要是使用了耐高溫?fù)Q熱器（耐高溫金屬材質(zhì)和陶瓷）為核心部件，燃料（甲醇加催化劑）在燃燒室內(nèi)充分燃燒：其燃燒反應(yīng)式為：CH3OH+O2→CO2+H2O，燃燒后的熱空氣，經(jīng)過(guò)換熱器，把熱量換給新鮮的冷空氣，可使新鮮空氣溫度達(dá)到1000℃以上。其關(guān)鍵技術(shù)是運(yùn)用了恒溫氣化技術(shù)和無(wú)風(fēng)機(jī)的自適應(yīng)配風(fēng)技術(shù)，達(dá)到了燃燒火力猛、火焰溫度高和智能可控的目的，節(jié)能減排效果明顯；很好地解決了積碳堵塞氣化裝置和噴嘴的行業(yè)技術(shù)難題，研制的“使用醇基液體燃料的間接式熱風(fēng)爐”獲得國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利，其專(zhuān)利授權(quán)號(hào)為zl201210541941.7，在國(guó)內(nèi)尚屬首創(chuàng)。

4　醇基燃料供熱系統(tǒng)在茶葉加工上的應(yīng)用效果

4.1茶葉殺青工藝應(yīng)用

試驗(yàn)采用常規(guī)40、70型滾筒殺青機(jī)下方安裝醇基燃料裝置提供熱源的方式（如圖6），與對(duì)照常規(guī)用燃燒標(biāo)準(zhǔn)煤、電阻絲提供熱源的方式進(jìn)行茶葉殺青。

圖6　滾筒殺青機(jī)

試驗(yàn)在相同時(shí)間、相同茶鮮葉等級(jí)的情況下，對(duì)比不同熱源對(duì)茶鮮葉殺青效果的評(píng)估。結(jié)果顯示：用醇基燃料裝置提供熱源的殺青溫度（240℃）穩(wěn)定、殺青效果良好；且每殺青100kg茶鮮葉需要22.6kg醇基燃料，折算人民幣45.2元；而用電阻絲提供熱源殺青100kg茶鮮葉則需要54.8度電，折算人民幣54.8元；用燃燒標(biāo)準(zhǔn)煤供熱源殺青100kg茶鮮葉則需要80kg煤，折算人民幣40.0元。

4.2茶葉干燥工藝應(yīng)用

利用醇基燃料熱風(fēng)爐提供熱源（如圖7），按上述殺青試驗(yàn)方式：在相同時(shí)間、相同揉捻茶葉等級(jí)的情況下，通過(guò)烘二青、烘三青到足烘，對(duì)比不同熱源對(duì)揉捻茶葉干燥效果的評(píng)估，結(jié)果顯示：用醇基燃料裝置提供熱源的干燥溫度（70到150℃）穩(wěn)定、干燥效果良好；且每干燥100kg茶原料需要46.5kg醇基燃料，折算人民幣93.0元；而用電阻絲提供熱源干燥100kg茶原料則需要106.0度電，折算人民幣106.0元；用燃燒煤供熱源干燥100kg茶原料則需要150kg標(biāo)準(zhǔn)煤，折算人民幣75.0元。

圖7　醇基燃料熱風(fēng)爐為滾筒殺青機(jī)提供熱源

4.3茶葉提香工藝應(yīng)用

采取殺青、干燥試驗(yàn)方式：在相同時(shí)間、相同干度茶葉原料的情況下，對(duì)比不同熱源對(duì)已干燥的茶葉進(jìn)行提香效果評(píng)估，結(jié)果顯示：用醇基燃料裝置提供熱源的提香溫度（180℃）穩(wěn)定、提香效果良好無(wú)異味；且每提香100kg干燥茶原料需要7.5kg醇基燃料，折算人民幣15.0元；而用電阻絲提供熱源提香100kg茶原料則需要26.0度電，折算人民幣26.0元；用燃燒煤供熱源提香100kg茶原料則需要50kg標(biāo)準(zhǔn)煤，折算人民幣25.0元。

5　醇基燃料供熱系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)

通過(guò)醇基燃料供熱系統(tǒng)在茶葉殺青、干燥、提香工藝上的應(yīng)用，對(duì)于提高茶葉品質(zhì)和節(jié)能減排效果明顯；制成的干茶（涪陵白茶：榮獲全國(guó)第九屆中茶杯名茶評(píng)比一等獎(jiǎng)，重慶市第八屆三峽杯名茶金獎(jiǎng)），并且比用煤、電制成的干茶經(jīng)濟(jì)效益提高26%；與用電相比可節(jié)約直接成本21.7%，與用煤比較僅增加成本9.4%（但除去燒煤用工費(fèi)支出，仍節(jié)約成本15%以上）。而且操作簡(jiǎn)單，方便省力、流程高效連續(xù)。

目前該系統(tǒng)已應(yīng)用在糧食干燥，茶葉加工，以及有色金屬熔煉、鑄造和煙葉烘烤、養(yǎng)殖業(yè)雞舍、豬舍升溫等領(lǐng)域，效果良好。

[1]倪德江,封曉峰,陳玉瓊,等. 進(jìn)風(fēng)式滾筒連續(xù)殺青機(jī)的研制[J]. 中國(guó)茶葉,2007,(3):30.

[2]湯曉美. 茶葉清潔化加工技術(shù)路線(xiàn)探討[J]. 中國(guó)茶葉,2014,(8):29- 30.

（責(zé)任編輯：蔣文倩）

〔作者簡(jiǎn)介〕張龍?jiān)?1965- )，男，重慶市涪陵區(qū)農(nóng)業(yè)委員會(huì)信息中心主任，研究員。從事茶葉、蔬菜等經(jīng)濟(jì)作物技術(shù)推廣與研究工作。

〔收稿日期〕2014- 09- 18

文章編號(hào)：1006-5768(2015)02-0077-03

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：S571.1