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    食用菌保温灭菌灶的研究

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    • 烧锅炉没人要

        食用菌产业是一个非常独特的产业,是新兴起的依靠生物技术提供营养丰富的优质食品。是典型的“白色农业”。如何把食用菌产业灭菌环节的节能降耗,省工、省时提高培养料的正品率。增加产值,是广大食用菌同行共同关注和期待的心愿。笔者从上世纪70年代末开始从事食用菌产业。前后10年间,先后使用过传统的灭菌灶、箱、桶和常压锅炉。实践中证明,这些菌设施的共同特点是:温度及灭菌效果不稳定,加水或火不旺时,温度明显下降,平均灭菌合格率90%左右,能耗高,灭菌耗能煤料比(干料)1:2.5~1:3,值班时间长,通常1昼夜。概括地讲是依靠耗能费工,打“消耗战”,完成灭菌环节,致使生产成本居高不下。本人从那时起就潜心于食用菌灭菌灶的创新研究,历经20多个春秋的难关攻坚,现成功研究出符合国家环保要求适用于工厂化生产,比传统缩短16h以上,值班和耗能时间节能省工80%,灭菌效果非常可靠的“食用菌保温灭菌灶” (以下简称“保温灭菌灶”)获国家专利,专利号:200720123717.0。以保温灭菌创新技术取代了传统“耗能稳温”的灭菌方法。
        
        1 总体结构设计
        
        1.1 建造材料

        加热器:用户按图找焊工焊接,数量多的基地县可委托加工单位制作。炉排、炉台板(铁板)、适量的砖(不能用水泥泥砖和沙砖)、沙(青沙、黄沙、河沙均可)、水泥、石灰(粉)、进出料活动保温门(按技术资料要求制作)。
        
        1.2 总体结构

        集供热、消烟除尘、储热、保温系统为一体。自动水位显示加水箱(砖砌)排气管、测温孔、活动控温板、除尘孔等。
        
        1.3 灶型容积
        
        
        2 供热系统
        
        2.1 灰糟设置

        灰糟置于炉排之下,宽与炉排相等,深度以70cm为度。
        
        2.2 炉排规格

        炉排尺寸是经过灶体容积、容料量。小时耗煤量和所需升温的时间换算出来的。炉条空距根据各地燃料种类决定,烟煤2cm~2.5cm,无烟煤1.5cm,烧柴1cm,长度比加热器短25cm。
        
        2.3 常压加热器

        加热器采用普通铁板。管道最好用无缝钢管,规格根据灶的容积换算,它既代替了炉堂又是盛水的容器,取代传统的铁锅或铁箱,结构紧凑,体积小,经久耐用,热效率是传统铁锅或铁箱的2.5倍。
        
        2.4 燃料的燃烧与利用

        2.4.1燃料的燃烧

        该灶所用的燃料以煤为主要燃料,它是根据煤的元素组成而设计的。进氧量与煤相匹配。决定热效率的高低,不仅要有合理的受热面,而且与燃烧温度有密切的关系。该灶燃烧火焰成麦黄色时温度最高,煤中的可燃烧物质有固定碳、氢、有机硫、黄矿铁硫,为使氢、硫得到充分燃烧,以此达到提高热量。

        2.4.2 热量利用

        炉堂主火用于加热器产生蒸汽为培养料增温提供主要热量,尾火及高温烟气经灶壁多级“弓”字型的烟道行程转换为灶壁储藏热,为封火后稳定培养料温度准备了充足的后备热源。有效保证灶内温度的稳定性,并且在升温阶段中灶壁不但不吸附蒸汽热。还释放出相应的辐射热。形成双重热传递传热,从而达到升温快,更节能、省时。
        
        3 消烟除尘系统
        
        烟与尘是2种不同的物质,黑烟是煤挥发分中的可燃物未得到充分燃烧。一氧化碳含量高所致。尘是煤中不燃烧灰分物质,随高温烟气的冲力作用,带入空中排放。本灶消烟、尾火是经过主燃室和副燃室2级充分燃烧后,达到消烟的目的。从排烟观测,基本成无烟状态,除尘是借助副燃室的烟气逆行力将尘沉降,进行1级除尘。再经“弓”字型烟道借用烟气的横走向使尘自沉,进行2级除尘。所以既不耗电能又不需安装除尘设备,依靠灶体的科学结构自动除尘。烟尘排放值大大优于1类区排放标准。
        
        4 储热系统
       
        4.1底部储热

        加热器左、右、后3方设有适度的空间,称为储热间0。加热器底部与储热间底部成l水平线,加热器外壳散发的热量储藏于储热问。预热灶底,对减少灶内培养料上下温差起着重要物理作用。
        
        4.2 灶壁储热

        炉堂排出的尾火热量占总耗能热量的28%左右,这部份热量经主、副燃室,至“弓”字型多级烟道。绝大部份热量被灶壁吸附,以1口8m3中型灶为例烟气形成长达22.5m。依次吸热,转换为灶壁储藏热。把排烟温度降到最低点。经测试,料温80℃以下时。排烟温度与料温基本相等。封火时,烟温仅高于料温12℃。平均排烟温度不到80℃。还有容易引起人们产生疑点的奥秘,封火后不耗燃料为何温度还能上升1℃~2℃,其原理封火时,灶壁温度略高于料温,这时灶壁开始释放部分热量加热灶内饱和蒸气,使料温与灶壁温度保持平衡。所以封火后料温不但不降,反还会上升1℃~2℃。
        
        5 保温系统
        
        保温系统包括灶壁保温层、底部储热间、顶部保温层,进出料活动保温门,均利用了强有力的保温方法。它对稳定料温、灶壁储藏热、培养料的内在温度。阻止灶壁储热散发起着关键性的作用。
        
        6 保温灭菌技术指标参数
        
        6.1 耗能标准

        1 000kg(干料/标准煤)70kg~80kg。
        
        6.2 温度稳定值

        封火后12h内料温平均值98℃~100℃。以后每小时下降0.3℃~1℃。
        
        6.3 灭菌耗工量

        每灭菌灶1人值班4h~6h(1人也可烧多灶)。
        
        6.4 升温阶段温度稳定值

        中途加水不降温。
        
        6.5 灭菌合格率

        封火后保温18h,灭菌合格率100%。
        
        6.6 环保参数

        烟气排放浓度(mk·m-3)<100,烟气黑度级(林格曼级)<1级。
        
        7 保温灭菌技术的定义与可靠性
        
        7.1 保温灭菌的定义

        保温灭菌灶是我国拥有自主知识产权的一项食用菌产业的一项创新技术,该灶的核心技术:料温达到计时温度时不需继续“耗能稳温”灭菌,利用稳定内在温度的热力作用,完成灭菌环节,传统的灭菌灶、灭菌箱、灭菌桶以及常压锅炉、料温达到计时温度时,必须继续耗能稳温、高压锅炉必须耗能稳压。显然形成了保温灭菌类别和耗能稳温灭菌的类别。
        
        7.2 保温灭菌技术的物理因素

        食用菌培养料灭菌是最关键的基础环节,它关系到整灶培养料的成败,物理灭菌是利用温度因素的热力作用。杀灭原料中的细菌和芽孢。灭菌效果取决于温度的稳定性能和相应的时间,保温灭菌技术在升温阶段中途加水不降温,使温度“一根笋”地直线上升,封火后温度始终高于传统灭菌温度,不仅灭菌效果达100%,而且它提高了粗纤维的软化程度,从而减少了菌丝对营养份的分解过程,同等条件下,提前3d~5d满袋,相应还可提高产量和质量。
        
        7.3 实践应用效果

        开县人民政府对本项目的示范应用,高度重视,推行一补一免的办法:(1)由政府补偿技术使用费; (2)免让栽培户使用技术的办法,实现“科技资源共享”,从而使菇农自觉地去旧建新,全县推广面已达到75%。经过120万袋实践应用表明,与传统相比,减少16h以上的值班耗能时间,节能省工80%,灭菌合格率100%,领导和用户双满意。
        
        8 结语
        
        保温灭菌技术是一项适合我国国情和产业需要,超前的创新技术,它解决了长期以来食用菌灭菌环节普遍存在的:能耗大、值班工作时间长、灭菌效果不稳定、烟尘排浓度高和灶体不耐用的难题。是一项成熟可行的创新技术,由于发明人水平有限。本项目难免有不足之处,在此,敬请广大专家、学者同行提出宝贵意见,以利于它更好地为食用菌产业节能、降耗、减排,为农业增效,菇农增收作贡献。(作者:廖昌国 摘自:中国食用菌)

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