煙葉烘烤集中供熱及熱能循環利用研究

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(1 湖南農業大學農學院，長沙 41000; 2 鄭州市煙草公司登封市分公司，河南鄭州 452470; 3 河南省農業科學院煙草研究所，許昌 461000 )

2012-06-12

王省偉(1971—)，男，河南洛陽人，碩士研究生，Email:wangshengweiw@163.com。

煙葉烘烤集中供熱及熱能循環利用研究

王省偉1, 2，高相彬3，孟智勇3

(1 湖南農業大學農學院，長沙 41000; 2 鄭州市煙草公司登封市分公司，河南鄭州 452470; 3 河南省農業科學院煙草研究所，許昌 461000 )

從節能、降耗、環保的角度，提出了煙葉烘烤集中供熱及熱能循環利用的技術思路并對其進行了系統設計，針對新系統在烘烤過程中可能出現的問題提出了具體的解決辦法。

煙葉；烘烤；密集烤房；集中供熱；熱循環

烘烤設備是影響烤煙最終產質量的關鍵因素之一。近年來密集式烤房在減輕勞動強度，降低煙葉烘烤成本，提高烘烤質量等方面均取得了一定成效[1]。但以前建造的煙葉烘烤工場大多為單個密集烤房的集群加附屬設施，每座烤房配備獨立的加熱系統，烘烤供熱效率不高，熱能不能循環利用，操作耗費大量人力成本，與我國現階段現代煙草農業全面推進不相適應[2～9]。因此，設計一定規模烤房群的集中供熱系統，配套適宜的除塵、脫硫系統，研究群內烤房間余熱、余濕循環利用系統，把烤房排出的熱濕空氣再次用作其它烤房的供熱和回潮，對于進一步降低煙葉烘烤耗煤量，降低烘烤成本，減少廢渣、廢氣排放，提高烘烤集約化、現代化水平，促進煙區協調穩定可持續發展具有重大的現實意義[10～15]。

1 烘烤集中供熱及熱能循環利用系統

1.1 設計思路

按照密集烤房技術規范，根據河南烘烤實際測算，建造加熱室相對的兩個5座連體烤房(10座密集烤房)為一個集中供熱、除塵脫硫、熱濕循環利用、太陽能輔助加熱的系統單元。項目通過減少熱能損失、提高供熱效率解決集中供熱成本過高的問題，通過熱濕循環利用減少單個密集烤房排濕即排熱過量，降低煤耗量，克服后期回潮困難的問題。集中供熱成本較高的問題通過以下3個措施解決：熱風直接向烤房供熱以減少二次能量轉換造成的熱能損失；采用造價較高的供暖管道材料和標準施工輸送熱風，減少熱風爐到烤房的熱量損耗；使用簡單實用的太陽能輔助加熱(圖1)。

圖1 集中供熱及熱能循環利用系統單元設計圖

1.2 系統設計

1.2.1 集中供熱系統

集中供熱系統包括專用熱風爐、熱風管道和控制系統。采用現有熱風爐產品和密集烤房加熱設備最新研究成果，設計專用熱風爐，要求其供熱能力為現有單體火爐的4.5～5倍，以此優化爐柵面積、爐膛容積和爐體形狀；參照密集烤房技術規范關于火爐的標準和國家關于熱風爐的技術標準(規范)選用材料，就高不就低；采用負壓鼓風、側向燃燒等技術，提高燃燒效率；采用現行供暖管道設備與標準設計熱風管道；設計控制系統。

1.2.2 除塵脫硫系統

按現行相關產品標準進行設計并制作樣機，要求除塵、脫硫率達80%以上，單座烤房平均價控制500元以內。

1.2.3 濕熱循環利用系統

根據河南烘烤實際和濕熱能量測算，確定每個熱濕循環利用系統單元為10座密集烤房，兩個5座并連體烤房為一個熱濕循環利用單元。分步設計圖如下(圖2-圖10)：

圖2 熱濕利用管道拐彎剖面圖 圖3 熱濕利用管道正剖圖 圖4 熱濕利用管道俯剖圖

圖5 熱濕控制門平剖圖 圖6 熱濕利用管道正剖圖

圖7 熱濕利用管道剖面圖 圖8 熱濕循環利用阻斷門側剖圖

圖9 冷凝水聚集池剖面圖 圖10 冷凝水接水池剖面圖

1.2.4 控制系統

自控系統的設計與使用按以下幾個步驟進行：選用、優化進排風門和阻斷門的配套電機，在原單個烤房自控儀面板上添加兩個按鈕，根據工藝需要安裝控制門的開關；在供熱管道上設置控制門，將溫度自控的執行器的助燃鼓風機改為控制門；設計熱風爐自控儀，在供熱管道內安裝溫度探頭，設定溫度100～110℃，自動控制的執行機構為負壓風機；待整個系統運轉正常時設計計算機中央控制系統。

2 問題及對策

2.1 配套技術問題

熱濕循環系統目前只能用于氣流下降式的密集烤房；關鍵在于順序裝煙、烘烤；烘烤過程中必須有1座烤房的阻斷門關閉，保證循環氣流從高溫到低溫、從低濕到高濕流動；必須有未烘烤的1～2座烤房(正在裝煙或回潮的烤房)的進排風門大開，并大開裝煙室門和冷進風門，保證系統內所有烤房排濕的正常進行。烤房原有排濕口必須控制使用，以提高余熱、余濕利用效率。

2.2 與自控系統配套問題

目前仍然沿用原自控系統，系統安裝、調試、使用依照密集烤房技術規范(國煙辦〔2009〕418號文件)進行；以助燃鼓風機作為控制溫度高低的執行機構；以冷進風門作為控制濕球溫度高低的執行機構，冷進風門開度越大，進風量越大，通過熱濕循環系統排濕量越多。

2.3 烤房排濕口改造與控制使用

在加熱室端的排濕口，留縫隙15～20 cm，其余封閉嚴密。烘烤開始時預留縫隙用磚蓋住，泥巴糊嚴；當出現濕度超限、自控儀報警時逐步打開，向烤房外排濕；大多時間通過循環通道排濕。通過排濕口向烤房外排濕的時間因烘烤季節、外界空氣濕度、煙葉含水量不同有很大差異。秋后空氣干燥煙區烘烤上部煙葉時全程密封。

2.4 系統的操控

目前熱濕循環系統只能人工操控。進排風門用金屬板材加工制作，裝炕操作者踏之不變形；也可另制作保護蓋板，裝炕時蓋上；在適當位置焊制兩個圓環，用細繩在裝煙室門或回風口拉線開關；一般烘烤開始即可打開。阻斷門一般大開，在回潮開始(溫度低于48℃)時嚴密關閉，且必須有一座烤房的阻斷門處于關閉狀態。

2.5 排濕階段烤房排濕不暢

處于大量排濕階段若排濕不暢可能嚴重影響烘烤質量。如果發現有烤房濕球溫度過高，首先檢查整個系統的排氣量，使每個烤房的進排風門都大開；若不能有效降低，可適當開啟烤房進風門，并加大供熱量，提高整個系統的排氣量；直至稍開烤房排濕口，保持濕球溫度適宜、穩定。

2.6 系統排氣量不足

溫度最高的烤房可能不需要大量進風就能使干筋階段的濕球溫度適宜，單靠一座烤房進風可能無法滿足整個系統的排濕和循環需要。這時需要下游的一座、兩座、甚至三座烤房都適量進風，在保證自身溫濕度條件適宜的同時，保證系統供熱和排濕的需要。

2.7 系統的循環

系統運行的關鍵在于循環。先決條件是沿一個方向順序裝煙、依次點火，兩座、甚至三座烤房可以同一天裝炕，但點火時間應按序、錯時4 h以上。停火烤房在回潮前必須關嚴阻斷門，這樣在整個系統單元(子系統)內，阻斷門依次關閉，最高溫度烤房依次輪換，回潮、裝炕、點火及烘烤各階段均在各烤房間依次輪回進行，確保系統正常運行。

3 結語

我國密集烤房在推廣應用過程中仍存在著一些現實問題：一是煙葉烤香問題。受“重外觀輕內在”思想影響，對煙葉烤香技術缺乏深入研究。二是過量通風問題。三是節能、減排、降本問題。隨著烘烤工場數量的增加及規模的擴大，這已引起社會的廣泛關注[16～19]。針對上述問題，今后一個時期，我國密集烤房的發展和研究方向應主要集中在以下三個方面：一是使用清潔能源，重視節能減耗；二是借助人工模擬，完善烤房性能；三是充分挖掘工藝節能潛力。本研究通過以密集烤房群為單位，對其供熱及通風排濕系統進行系統設計，以期在煙葉烘烤的節能減耗方面有所進展或突破。

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UtilizationofCentralHeatingandThermalRecyclinginTobaccoLeafCuring

WANGSheng-wei1,2，GAOXiang-bin3,MENGZhi-yong3

(1 College of Agronomy, Hunan Agricultural University, Changsha, Hunan 410000, China; 2 Dengfeng Branch of Zhengzhou Tobacco Company, Zhengzhou, Henan 452470, China; 3 Tobacco Institute of Henan Academy of Agriculture Science, Xuchang, Henan 461000,China)

This paper reviewed the status of research and development in tobacco bulk curing bam all the world, and analyzed the development trends of bulk-curing in china. Based on the current situation of bulk curing to consider the factors of saving energy, reducing consumption and environmental protection, we conceived and system designed new technical ideas of central heating and thermal recycling in curing. Meanwhile, we thought about the problems that may occur in bulk curing and proposed specific solutions for them.

Tobacco leaf; Curing; Bulk curing barn；Central heating; Thermal recycling

S572.092

A

1001-5280(2012)07-0096-04

10.3969/j.issn.1001-5280.2012.07.27

責任編輯：黃燕妮