大宗茶鲜叶杀青新型高效热风炉设计与试验
2018-01-25蒋建祥翁州姚戴惠亮汪彬
蒋建祥 翁州姚 戴惠亮 汪彬
摘要：针对目前国内的热风炉难以供应处理量大于500 kg/h的杀青机这一现象，时现有热风炉进行了全面的研究，通过重新设计燃烧系统，包括过滤器、比例阀、电磁阀、烧嘴、助燃风机、执行器等和燃烧炉体，并改变炉体出风口锥度，成功研制出了热风达到300℃以上且鲜叶杀青量达到1000 kg/h的新型热风炉，且比以前的热风炉杀青更匀更透，达到了既增加鲜叶杀青量，又可以不加重茶企负担的目的。
关键词：热风炉;大处理量;透彻：均匀
中图分类号：TF578
文献标识码：A
文章编号：1674-9944（2018）14-0205-02
1 引言
按杀青设备分，杀青方法有手工杀青和机械杀青之分。而机械杀青机又可分为锅式杀青机、滚筒式杀青机、网带式蒸汽杀青机、微波杀青机和热风式杀青等。其中热风杀青由于所用的是高温干燥热风，能够快速完成杀青作业，并且杀青匀、透，使杀青叶保持色泽翠绿，其按能源分有柴煤式、电热式和燃气式。燃气式由燃气和空气直接燃烧牛成超过300℃以上的高温热风对茶叶直接杀青，其优点为升温快、热效率高、环境污染少。
目前市场上产量最大的热风杀青机为500 kg/h鲜叶的处理量，当鲜叶杀青量大于500 kg/h时，就需要匹配两条生产线，极大的增加了设备成本，加重了茶企的负担，尤其是附加值本来就很低的大宗茶生产。如何解决即增加鲜叶杀青量又可以不加重茶企负担就成为一个很现实的供需问题，因此研发一种更大杀青量的热风杀青机和相匹配的热风炉就显得非常有必要。
2新型热风炉机械结构设计
2.1整体结构设计
本文设计的新型热风炉结构分为两部分：燃气系统和炉体，示意图如图1、图2所示。
2.2各部分优化设计
本文设计的新型热风炉较市面上的热风炉有较大的改变与创新，具体如下。
（1）风量的重新确定。
目前杀青量500 kg/h的杀青机滚筒直径为1m，直燃炉主风机流量为1131～2356 m3/h，配套杀青量达到1000 kg/h杀青机。因此本项目直燃炉主风机流量选择为2264～5268 m3/h。
（2）炉头型号的重新确定。
目前杀青量500 kg/h杀青机所配套直燃炉的燃烧炉头功率为320 kW，热值25万大卡，在杀青量和风量均增加一倍的情况下，其燃烧炉头功率和热值也应相应加大一倍才能保证热风的温度，因此本项目直燃炉的燃烧炉头功率和热值选择630 kW和50万大卡。
（3）燃气压力的重新确定。
燃气压力是指提供燃气稳定燃烧的一种压力，因此本项目热风炉燃气压力可以和杀青量500 kg/h杀青机所配套热风炉的燃气压力一致。
（4）燃气系统的重新确定。
因热风炉头燃气压力与杀青量500 kg/h杀青机所配套直燃炉的燃气压力一致，因此助燃风机也可一致，但又因燃气燃烧量增加一倍，因此执行器、过滤器、比例阀、电磁阀等均需增大。
（5）炉体结构的确定。
因风量增加，炉体的直径也相应加大，炉芯与中筒之间依旧采用6片螺旋形导风板，与杀青机连接的热风管内径与杀青机的风管内径一致，使进入杀青机的热风尽量稳定均匀。直简体与出风口间的锥度减小，以减少热风流动方向的阻力，避免引起热风的回流乃至燃气的回火等情况。
3新型热风炉使用寿命
3.1炉算子的材质选择
热风炉炉算子位于热风炉蓄热室下部。它为热风炉的进风提供通道，将高炉冷风均匀分布，并且承载格子砖的全部荷重。它具有承受载荷大、形位公差小、材质要求严、装配精度高、铸造工艺严格等特点。由于炉算子在较高温度下长期工作，其结构形式、材料性能能否满足工艺要求将直接影响热风炉的寿命。
当炉算子采用常规材料如普通耐热铸铁时，它的最高安全工作温度是350℃，超过该温度后，常规材料的抗弯强度、抗压强度等机械性能将显著下降。而热风炉在工作周期内，炉算子系统的工作温度波动较大，-般在400℃以内变化，显然常规材料不符合我们的温度要求。目前国内热风炉的炉算予系统的设计最高温度为450℃，使用最广泛的材料主要有：铬钼铸铁（GG25CrMo）、中硅铸铁（ RQTSi4Mo）、RTCr2等，经过材料比对试验，采用了中硅铸铁，能性价比很好地适用于新型热风炉。
3.2新型热风炉的维护与保养
现代热风炉的发展方向其中一条就是长寿命，争取一代寿命≥25年。众所周知，设备运行一段时间以后，其性能和状态将要发生一定变化，因此必须有计划地对设备进行预防性和恢复性的检修和检验，才能有效地延长热风炉的寿命。
3.2.1 定期进行检查与保养
燃气热风炉运行每隔2～3星期，应进行检查一次。
3.2.2 燃气热风炉运行每隔3～6个月后，应停炉进行
（1）对燃气热风炉内外进行检查，如受压部分的焊缝，钢板内外有无腐蚀现象，若发现在严重缺陷应及时修理，若缺陷并不严重亦待下次停炉时修理，如发现有可疑之处，但并不影响安全生产时，应作出记录以便日后参考。
（2）检查完毕后可在着水面涂热风炉底漆，以防腐蚀。
3.2.3燃气热风炉及热风炉底座每年至少油漆一次
燃气热风炉长期不用的保养方法：有干法和湿法两种，停炉一个月以上，应采干保养法，停炉一个月以下可采用湿保养法。
（1）湿保养法：热风炉停炉后放出炉水，将内部污垢彻底清除，冲洗干净，再新注入已处理的水至全满，将炉水加热到100℃，让水中的气体排出炉外，然后关闭所有阀门，气候寒冷的地方不可采用保湿养法，以免炉水结冰损坏热风炉。
（2）千保养法：热风炉停炉后放去炉水，将内部污垢彻底清除，冲洗干净，在炉膛内用微火烘干，然后将直径10～30 mm大小的块状生石灰分盘装好，放置在锅筒内，不使生石灰与金属接触，生石灰的重量，以锅筒容积8 kg/m3计算，然后将所有的入孔、管道阀门关闭，每三个月检查—次，如生石灰碎成粉状，需即更换，热风炉重新运行时应将生石灰和盘取出。
4新型热风炉研究试验
在2017年5月30日至6月20日新型热风炉研制期问，由于市场需求改变，制热风炉改配的热风杀青机滚筒直径调整为1m，为确保研制进程，对新型热风炉的热风管进行了缩小，新设计了变径管。另外由于执行器型号变大，而助燃风机没变，导致执行器和助燃风机无法连接，此处也做了一个变径管。图3、圖4分别为热风管增加变径图和整体实物图。上述应急改变经模拟分析，考虑到只会降低新型热风炉的实际效能，继而进行了多次研究试验，相关结果如表l所示。
5结论
（1）由上方实践数据可得：该新型热风炉运行功率只发挥了1/3便已供应上处理量为300 kg/h的杀青机，配套1000 kg/h的杀青量应该是可以满足的。同时新型热风炉温升迅速，点火2 min内电气箱温度达到355℃，杀青机的温度表显示410℃，因此对于温升情况是达到设计要求的。总的来说新型高效热风炉的研制基本达到热风温度300℃以上和鲜叶杀青量达到1000 kg/h的预期目标，能够较好地适应市场需求，减轻企业的压力。
（2）热风炉的维护保养一般分安装前、停炉后和定期维护保养三种。为确保该新型高效热风炉能够达到现代热风炉的目标之一——长寿命，除了本产品优良的硬件条件，还需要客户在使用时严格执行标准的检查与保养，以达到其最大利用价值。
