一種基于熱泵式循環流化床型殺青機

李超凡 任懌

摘? 要：茶類產品是我國重要的農產品，用茶樹的嫩葉炒制而成。如今的茶葉由手工炒制和機械炒制而成，手工炒制的茶葉質量好，但效率低，易碎，浪費原材料。原始機械殺青的炒制速度快，但茶葉質量低，且耗能較大。本產品利用熱泵系統提供熱源，并采用循環流化床型結構，使茶葉在熱風中循環流動，干燥效率高，對茶葉損害較小，干燥效果明顯，節能環保。

關鍵詞：節能環保;熱泵;循環流化床;旋風分離器;PLC控制系統

一、研究背景及其意義

1、研究背景

隨著人們對茶類產品需求的逐年提高，制茶必然面臨著升級換代。當今制茶方法主要有手工炒制和機械炒制。手工炒制的茶葉雖然質量好，但效率低，易碎，原材料浪費情況很嚴重;原始機械殺青炒制的速度雖快，但茶葉質量低，且耗能較大，同時對環境有一定的污染。

針對現有的殺青機，殺青過程茶葉含水量控制精度不高，熱效率低，炒出茶葉質量不高，產品附加值低等問題，本產品以熱泵作為熱源，采用循環流化床型結構。熱泵具有高效、清潔、無污染和方便、易控制等優點;流化床具有氣固接觸面積大、傳熱傳質速率高、適合于散狀物料干燥的特點。兩者結合起來比較適合茶葉的烘干，節能環保，干燥效率高。有效解決了我國現有的茶葉加工技術含量低，質量不高，影響到產業的可持續發展等一系列問題。

2、國內外研究現狀

從國內來看，品茶、喝茶已成為多數中國人的一種生活習慣。眾所周知，新茶葉從樹上采摘下來，需要進行炒制加工后才能上市。隨著殺青設備的不斷更新，半自動小型殺青機日漸普及，給廣大茶農帶來了便捷的殺青方式，因此采用全新的機械殺青方法便成為當前本行業提升競爭力的主要途徑。

二、使用說明

熱泵式循環流化床型殺青機工作原理如圖1，整個系統通過旋風分離器與密閉循環風道，將熱泵與循環流化床有機的結合在一起，使其成為一個高效節能的干燥系統。該系統的工作過程為：熱泵產生的70℃-80℃的高溫干燥空氣，在循環風機的推動下進入循環流化床;在循環流化床中，高溫干燥空氣將茶葉吹起進行熱濕交換，高溫干燥空氣吸收茶葉中的水分，并且與茶葉一起進入旋風分離器中進行氣固分離;旋風分離器將茶葉與濕空氣分離后，茶葉返回物料倉繼續烘干;而分離后70℃-80℃的高溫干燥空氣變成60℃-70℃的中溫濕空氣，流經熱泵蒸發器;在蒸發器中溫濕空氣被冷卻到露點溫度一下，使其析出從茶葉中水分，變成低溫干燥空氣，進入熱泵冷凝器中;在熱泵冷凝器中重新加熱到70℃-80℃的高溫干燥空氣，在循環風機的推動下再次進入循環流化床，進行下一個循環。茶葉在物料倉中的循環流動與空氣在密閉管道中的循環流動，實現茶葉的循環干燥，從而達到更高的干燥效率。

三、技術關鍵

1.熱泵部分

本產品采用熱泵系統提供熱源，以逆循環方式迫使熱量從低溫空氣流向高溫空氣，壓縮機及風機等輔助設備消耗少量的電能，就可以得到較大的供熱量，可以有效利用難以應用的低品位熱能達到節能目的。

2.流化床部分

本產品采用循環流化床型結構，使茶葉懸浮于熱風之中，從而使茶葉具有流體的某些特征，實現固體流態化。在氣流速度大于茶葉的自由沉降速度下，茶葉進行流化，茶葉被氣流帶出，把空氣與茶葉分離后，茶葉返回床層中進行再次循環。通過此方法可使茶葉在熱風中循環流動，干燥效率高，對茶葉損害較小，干燥效果明顯。

3.PLC控制系統

系統采用西門子企業的S7-1200 PLC作為主控制器，通過溫濕度傳感器采集實時溫度和濕度并轉換成模擬量信號，經模擬量溫度混合模塊采集經PLC，將溫度和濕度的測量值分別與設定值進行比較并控制壓縮機，冷凝器，回熱器，循環風機，旋風分離器執行相應操作，計算機控制中心實現實時操作和顯示系統狀態。

四、創新性和先進性

1.本產品采用熱泵為高溫熱源，可以有效節能，同時干燥效率高、干燥效果好。

2.本產品采用循環流化床型結構，使茶葉懸浮于熱風之中，從而使茶葉具有流體的某些特征，實現固體流態化。與傳統機械殺青機相比，通過此方法可使茶葉在熱風中循環流動，茶葉與空氣的熱濕交換效率高、干燥效果明顯，同時對茶葉損害較小、炒出的茶葉品質好。

3.本產品采用溫濕度實時檢測系統，在旋風分離器和熱泵蒸發器的管道之間與熱泵冷凝器各裝有一個空氣濕度檢測裝置，通過對經旋風分離器分離后空氣的濕度實時檢測，通過計算從而得到茶葉的濕度。

五、應用前景

1.茶類種植戶。茶葉采摘后，可以通過殺青機及時進行茶葉的初步加工。

2.茶類和葉片類中草藥批發商。由于儲存不當和天氣原因會導致茶類和中草藥受潮，不僅影響其品質而且也會給批發商造成一定的經濟損失。而我們的殺青機恰好能很好的幫助解決這個問題，滿足批發商對于茶類和葉片類中草藥受潮時的烘干需求。

參考文獻

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