楊志國， 沈新明

（江蘇泰達(dá)機(jī)電設(shè)備有限責(zé)任公司，南京 210000）

1 高原環(huán)境特點(diǎn)及對(duì)裝備的影響

1）高原地區(qū)環(huán)境特點(diǎn)［1-2］。高原環(huán)境地形復(fù)雜、氣候惡劣，大氣的主要特點(diǎn)為氣壓低、溫度低、含氧量低。海拔4500 m的條件下的環(huán)境指標(biāo)比平原地區(qū)有明顯變化，其中對(duì)炊事作業(yè)有直接影響的環(huán)境指標(biāo)變化情況為：年平均氣壓為57.5 kPa比平原下降43%；水沸點(diǎn)為87.5℃比平原下降12.5%；空氣含氧量184.2 g/m3比平原下降43%（20℃）；年平均溫度為2.5℃比平原下降87.5%。

2）高原環(huán)境對(duì)炊事作業(yè)的影響。由于氣壓低造成水沸點(diǎn)降低，引起炊事作業(yè)困難，米飯、饅頭、燉菜等成熟困難，易造成夾生?？諝夂趿肯陆?3%，氣溫下降影響灶具燃燒系統(tǒng)的燃燒效率和點(diǎn)火、續(xù)火能力。低氣壓也影響炊事車的電氣系統(tǒng)，造成絕緣強(qiáng)度、絕緣電阻、滅弧性能降低。

2 高原燃燒技術(shù)

2.1 存在的問題

1）高原缺氧導(dǎo)致燃燒不充分、火焰不穩(wěn)定、燃油可燃性降低。2）因高原空氣稀薄導(dǎo)致同性能助燃風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓降低，進(jìn)而導(dǎo)致半封閉狀態(tài)下的燃燒氧量不足和因排煙受阻易造成悶火、熄火現(xiàn)象的發(fā)生。3）高原通常伴隨著低溫，低溫使燃油的流動(dòng)性、霧化性減弱，助燃空氣焓值降低，導(dǎo)致點(diǎn)火困難甚或不能正常點(diǎn)燃。

2.2 采取的技術(shù)措施

1）選用大風(fēng)量高風(fēng)壓風(fēng)機(jī)。選用大風(fēng)量風(fēng)機(jī)（原風(fēng)量70～90 m3/h增加到140～200 m3/h），可有效改善因高原氣壓低導(dǎo)致的空氣稀薄含氧量少，而造成的一定油耗下單位時(shí)間內(nèi)所需氧量不足的狀態(tài)；選用高風(fēng)壓風(fēng)機(jī)（原風(fēng)壓70～80 Pa增加到140～220 Pa），有助于燃燒產(chǎn)生的煙氣順暢排放，避免因煙阻而造成的熄火。

2）3次布風(fēng)的應(yīng)用及風(fēng)量的合理分配。燃燒器提供的助燃風(fēng)通過配風(fēng)盤后被分為3股不同流向的風(fēng)。一是通過配風(fēng)盤中心孔噴出的風(fēng)稱為心部風(fēng)；二是通過配風(fēng)盤葉片噴出的風(fēng)稱為旋流風(fēng)；三是通過配風(fēng)盤外圓與噴火筒內(nèi)側(cè)環(huán)形縫隙噴出的風(fēng)稱為外圍風(fēng)，見圖1。心部風(fēng)過大會(huì)破壞旋流風(fēng)形成的旋流場(chǎng)降低霧化油與空氣的混合程度，過小會(huì)降低點(diǎn)火時(shí)火焰的傳播，不利于點(diǎn)火。旋流風(fēng)的大小影響油氣的混合程度。外圍風(fēng)風(fēng)量的大小一則控制火焰的形狀，二則間接影響心部風(fēng)與旋流風(fēng)的風(fēng)量，此點(diǎn)也決定了灶膛設(shè)計(jì)時(shí)燃燒空間的取值。配風(fēng)盤如圖1所示。3股風(fēng)合理的分布、風(fēng)量的合理分配，才能有助于點(diǎn)火、燃燒充分和火焰穩(wěn)定。

圖1 3次風(fēng)的分布圖

3）選用多瓣配風(fēng)盤。常規(guī)燃燒器配風(fēng)盤為4或5瓣，其形成的旋流風(fēng)強(qiáng)度不足，進(jìn)而影響油氣混合，不利于缺氧狀態(tài)下的充分燃燒。高原型燃燒器選用6瓣配風(fēng)盤，可增強(qiáng)旋流風(fēng)強(qiáng)度、改善3次風(fēng)的形成及風(fēng)量分布，可使油氣混合均勻有利于心部、中部、外部霧化油的充分燃燒。

4）異型噴火筒。常規(guī)噴火筒形狀一般為直筒形或直筒縮口形，此形狀不利于混合油氣渦流的形成。噴火筒與配風(fēng)盤之間的環(huán)形縫隙也直接影響3次風(fēng)量的分布比例。改為直筒突擴(kuò)收縮形，此形狀和改進(jìn)后的配風(fēng)盤組合，較為有效地改善了油氣的混合，有利于缺氧狀態(tài)下的燃燒。

圖2 油嘴類型圖

5）選用空心H型油嘴。油嘴的形式選用空心H見圖2。由于高原燃燒反應(yīng)速度同平原相比有所減緩，從而使火焰長(zhǎng)度增加，采用空心H型油嘴有效地減小火焰長(zhǎng)度，從而有利于減小灶膛的空間尺寸，避免因火焰碰壁燃燒造成燃燒不充分，此點(diǎn)對(duì)燃燒充分、減小煙氣黑度十分重要。

6）低溫啟動(dòng)。高原通常伴隨著低溫，低溫使燃油的流動(dòng)性、霧化性減弱，助燃空氣焓值降低，導(dǎo)致點(diǎn)火困難甚或不能正常點(diǎn)燃。

7）機(jī)電分離。將燃燒器上的控制部分與燃燒器殼體分開，使控制部分遠(yuǎn)離高溫區(qū)，提高控制部分的穩(wěn)定性和使用壽命。

8）燃燒室及煙道結(jié)構(gòu)優(yōu)化。燃燒器產(chǎn)生的火焰及高溫?zé)煔庖詢煞N形式向鍋并通過鍋壁向食物傳熱，一種形式是輻射換熱，主要發(fā)生在鍋底，一種形式是對(duì)流，主要發(fā)生在高溫?zé)煔獾牧鞯溃鹧嫦蝈伒纵椛浼訜?，并通過結(jié)構(gòu)獨(dú)特的燃燒室結(jié)構(gòu)，使鍋底比較均勻地接受輻射熱。在燃燒室的出口處，高溫?zé)煔饨?jīng)流道加熱鍋壁板，由于煙氣流道的結(jié)構(gòu)，使灶壁板不會(huì)產(chǎn)生死角，大部分灶壁板均為有效的傳熱面積，在煙道的出口處，煙氣進(jìn)入煙囪，排入大氣，煙道的設(shè)計(jì)確保煙氣的排放溫度比較低，有效地提高了熱效率。

圖3 燃燒室及煙道

灶采用中心回焰，多流程煙道設(shè)計(jì)，增大了受熱面積，提高了傳熱效率，降低了排煙溫度（排煙溫度低于 200℃）；燃燒室與燃燒器的火焰匹配性好，燃燒安全充分，避免積碳等缺陷發(fā)生；灶膛材料經(jīng)耐高溫氧化表面處理，提高了灶膛的使用壽命，見圖3。

3 壓力鍋安全控制

主食灶和副食灶的燉菜灶設(shè)計(jì)均為壓力鍋，工作壓力 0～0.055 MPa，安全壓力 0.11 MPa。

為了保證主食灶和燉菜灶的工作安全性，其鍋體設(shè)置了4重安全機(jī)構(gòu)的壓力鍋安全系統(tǒng)，即開啟鍋蓋安全聯(lián)鎖裝置、限壓閥、安全閥、斷電?；?。

壓力鍋安全系統(tǒng)由開啟鍋蓋安全聯(lián)鎖裝置和限壓閥、安全閥、斷電?；饍纱蟛糠纸M成。當(dāng)鍋內(nèi)尚有壓力時(shí)，鍋蓋安全聯(lián)鎖裝置鎖死鍋蓋，只有當(dāng)鍋內(nèi)無壓力時(shí)，聯(lián)鎖裝置松開，方能開啟手輪，打開鍋蓋。當(dāng)鍋內(nèi)壓力到達(dá)設(shè)計(jì)工作壓力時(shí)限壓閥工作排氣，當(dāng)限壓閥出現(xiàn)意外堵塞時(shí)，鍋內(nèi)壓力繼續(xù)升高。到一定值時(shí)，安全閥強(qiáng)行放氣。為避免意外，當(dāng)壓力到達(dá)一定限值，可通過預(yù)先設(shè)定的壓力傳感值強(qiáng)行斷電?；?，保證人員和設(shè)備安全，如圖4所示。

圖4 鍋蓋示意圖

壓力控制分為壓力監(jiān)視和壓力調(diào)控兩部分，鍋內(nèi)壓力通過壓力變送器將壓力遠(yuǎn)距離傳送至顯示器。作業(yè)時(shí)，可根據(jù)操作地域的海拔高度，食物種類，為保證安全，預(yù)先設(shè)定壓力值，當(dāng)達(dá)到該壓力值，限壓閥尚未開啟時(shí)，便強(qiáng)行斷電?；?，以達(dá)到較好的烹飪效果。

該壓力鍋的設(shè)計(jì)充分吸收了目前國內(nèi)外壓力鍋的優(yōu)點(diǎn)，集旋合式壓力鍋、壓蓋式壓力鍋、落蓋式壓力鍋、夾鉗式壓力鍋的特點(diǎn)于一體，將開蓋安全聯(lián)鎖裝置運(yùn)用于壓蓋式壓力鍋的設(shè)計(jì)上［3］。

鍋蓋采用壓緊機(jī)構(gòu)手輪和壓力鎖定壓緊機(jī)構(gòu)四點(diǎn)鎖緊加強(qiáng)密封性，內(nèi)部設(shè)有壓力自鎖裝置，當(dāng)鍋內(nèi)產(chǎn)生壓力時(shí)自鎖裝置被頂起，鍋蓋壓緊手柄無法轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)鍋蓋不能正常開起，保障操作安全。

自動(dòng)放氣閥作用是當(dāng)鍋內(nèi)壓力達(dá)到0.055 MPa重力閥被自動(dòng)頂起達(dá)到排氣目的。

壓力傳感器接口是連接壓力傳感器的連接裝置。工作原理是通過壓力傳感器檢測(cè)鍋內(nèi)壓力控制燃燒器的工作狀態(tài)。

安全閥的作用是當(dāng)排氣閥和和壓力傳感器發(fā)生故障時(shí)（重力閥卡死、排氣管道堵塞、傳感器失靈），鍋內(nèi)壓力超過0.11 MPa安全閥被頂起釋放鍋內(nèi)壓力，從而達(dá)到安全保護(hù)的作用。

鍋蓋骨架四周采用2 mm厚不銹鋼板折彎而成，中間加有38 mm×25 mm×2.5 mm不銹鋼無縫矩形鋼管，增加其強(qiáng)度。鍋蓋內(nèi)殼裝有硅橡膠密封膠條保障鍋內(nèi)蒸汽不外泄，鍋蓋開起扭力裝置使開起鍋蓋時(shí)更加輕松。

［1］ 許翔，周廣猛，鄭智，等.高原環(huán)境對(duì)保障裝備的影響及適應(yīng)性研究［J］.裝備環(huán)境工程，2010（5）：100-103.

［2］ 后勤裝備高原環(huán)境適應(yīng)性通用技術(shù)要求：GJB7251-2011［S］.

［3］ 陳伯芳.基于FNN的電壓力鍋控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)［D］.武漢：華中科技大學(xué)，2011：21-24.