密集烤房群余熱利用對煙葉烘烤成本及烘烤質(zhì)量影響的研究

王國平,向鵬華

(湖南省煙草公司衡陽市公司,衡陽 421000)

在烤煙生產(chǎn)中,一直廣泛應(yīng)用自然通風(fēng)烤房。上世紀(jì) 50年代末,美國北卡羅來納州立大學(xué)約翰遜(Johnson WH)等研制了熱風(fēng)循環(huán)密集烤房。 20世紀(jì)70年代密集烤房在美國、日本等發(fā)達國家迅速推廣開來[1]。由于美國等發(fā)達國家生產(chǎn)的密集烤房建造成本太高,無法在我國推廣應(yīng)用,所以我國的科技工作者積極研究開發(fā)具有中國特色的密集烤房。上世紀(jì) 90年代,湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)聶榮邦研制成功低成本的燃煤式密集烤房[2]。進入21世紀(jì)后,我國出現(xiàn)了密集烤房研究開發(fā)的熱潮[3]。目前,全國已基本實現(xiàn)了烤房的更新?lián)Q代,大大小小的密集烤房群在各個產(chǎn)煙區(qū)建立起來。自然通風(fēng)烤房熱能經(jīng)過一次性利用后直接排出烤房,熱效率低。密集烤房進行熱風(fēng)循環(huán),實現(xiàn)了部分熱能的再利用,熱效率有了一定的提高。目前我國推廣建設(shè)的密集烤房均為燃煤式密集烤房,每公斤干煙耗煤量仍然在 1.5～3.0 kg范圍,不但耗煤多,煙葉烘烤成本高,而且 CO2,SO2等有害氣體排放量大,污染環(huán)境。本研究就是通過設(shè)計制作一個余熱利用裝置,將兩座密集烤房聯(lián)通,把上一座烤房排出的熱空氣送入下一座烤房,為提高密集烤房熱能利用率提供依據(jù)。

1 材料與方法

試驗在衡南縣煙區(qū)進行,供試烤煙品種 K326,栽培管理按常規(guī)進行。試驗處理為兩座連體密集烤房,烤房與烤房之間,通過自主創(chuàng)新研制的余熱利用裝置連通。余熱利用裝置主要由供熱風(fēng)道和熱交換器構(gòu)成。供熱風(fēng)道的作用主要是把供熱烤房排出的熱空氣送入熱交換器。熱交換器可以把送來的熱空氣的熱量傳遞給進入受熱烤房的冷空氣,實現(xiàn)間接供熱;也可以不進行熱交換而直接供熱。本試驗設(shè)計處理為供熱烤房干球溫度升至40℃時開始向受體烤房間接供熱,升至 48℃時開始向受體烤房直接供熱。另選第三座烤房為對照烤房。煙樣制備:每炕各處理編煙 9竿,標(biāo)記,稱鮮重,掛于裝煙室中間上、中、下三棚各3竿。常規(guī)烘烤。烤后將樣竿下炕,稱干重,進行煙葉外觀質(zhì)量分析和煙葉分級,并取X2F,C3F,B2F各 1 kg進行化學(xué)成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 余熱傳輸過程烤房溫濕度變化情況

煙葉烘烤過程中,詳細(xì)觀測記載供熱和受熱烤房內(nèi)的干、濕球溫度,供熱烤房排濕窗出口干、濕球溫度,交換供熱受熱烤房進風(fēng)窗進口干、濕球溫度和直接供熱受熱烤房進風(fēng)窗進口干、濕球溫度。結(jié)果列于表1。

由表1可以看出,當(dāng)供熱烤房溫度達到 40℃以上時,向受熱烤房間接供熱,進入受熱烤房的空氣溫度可達 36.2～41.2℃,與受熱烤房內(nèi)的 39.0～44.8℃僅差3℃左右,既有利于受熱烤房的升溫、穩(wěn)溫,又可降低受熱烤房對熱量的需求,達到省煤的效果。當(dāng)供熱烤房溫度達到48℃以上時,向受熱烤房直接供熱,進入受熱烤房的空氣溫度可達 40.4～52.5℃,更有利于受熱烤房的升溫、穩(wěn)溫,降低受熱烤房對熱量的需求,達到更好的省煤效果。

2.2 余熱利用烤煙的節(jié)煤效果

煙葉烘烤過程中,詳細(xì)觀測記載供熱、受熱以及對照烤房的用煤情況,并計算煤耗成本,結(jié)果列于表2。

由表2可以看出,無論是烘烤下部、中部葉,還是烘烤上部葉,受熱烤房都比供熱烤房少用煤,也比對照烤房少用煤。烘烤下部葉,受熱烤房公斤干煙耗煤量較供熱烤房少0.32 kg,較對照烤房少0.45 kg;烘烤中部葉,受熱烤房公斤干煙耗煤量較供熱烤房少 0.57 kg,較對照烤房少 0.56 kg;烘烤上部葉,受熱烤房公斤干煙耗煤量較供熱烤房少 0.21 kg,較對照烤房少 0.23 kg;平均節(jié)煤達 25.3%和 27.8%。烘烤成本也分別降低了22.0%和24.4%。

表1 余熱傳輸過程溫濕度變化情況(℃)

表2 各處理煙葉烘烤煤耗成本

2.3 余熱利用烤煙的煙葉烘烤質(zhì)量

2.3.1 煙葉鮮干比及上中等煙比例

測定各處理煙葉鮮干比及上中等煙比例,結(jié)果列于表3。

表3 各處理煙葉鮮干比及上中等煙比例

由表3可以看出,各處理不同部位煙葉的鮮干比呈現(xiàn)自下而上逐漸降低的變化,這是由于隨著部位升高,煙葉含水量降低而干物質(zhì)含量增加的緣故;各處理相同部位煙葉的鮮干比則差異不顯著,這說明余熱利用沒有對煙葉烘烤帶來不利影響,能保證煙葉烘烤正常運行。從烤后煙葉的上中等煙比例來看,余熱利用烘烤出來的煙葉,上中等煙比例不但沒有下降,而且還有不同程度的提高。

2.3.2 各處理煙葉外觀質(zhì)量

觀測各處理煙葉外觀質(zhì)量結(jié)果列于表4。

由表4可以看出,供熱烤房和受熱烤房烘烤出來的煙葉與對照烤房烘烤出來的煙葉進行外觀質(zhì)量比較,在顏色、身份、油分和彈性等方面還有所改善。

3 結(jié) 語

通過本研究,可以得出以下初步結(jié)論:

(1)密集烤房群可以采用余熱利用技術(shù),具體以烤房內(nèi)溫度 40～48℃進行間接供熱,48～68℃進行直接供熱較好。

(2)密集烤房群采用余熱利用技術(shù)可以節(jié)能減排,降低煙葉烘烤成本。

(3)密集烤房群采用余熱利用技術(shù),操作得當(dāng),還可以改善煙葉烘烤質(zhì)量。

表4 各處理煙葉外觀質(zhì)量

[1]聶榮邦.烤煙栽培與調(diào)制 [M].長沙:湖南科學(xué)技術(shù)出版社,1992.35-36.

[2]聶榮邦.烤煙新式烤房研究 Ⅱ.燃煤式密集烤房的研制[J].湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2000,(4):258-260.

[3]宮長榮.密集式烘烤 [M],北京:中國輕工業(yè)出版社,2007.5-6.