密集烤房存在問題與優(yōu)化分析

摘要 密集烤房是我國烤煙生產(chǎn)的重要組成部分，近幾年的推廣應(yīng)用取得了一定成效，但仍存在熱能利用效率低、設(shè)備更新慢等問題。該文逐一分析各煙區(qū)的烤房優(yōu)化方式，評價改造效果，以期為烤房建設(shè)的高效、低碳發(fā)展提供借鑒。

關(guān)鍵詞 密集烤房；存在問題；優(yōu)化分析

中圖分類號 S572 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）25-08745-02

Abstract Intensive curing barn is an important component of fluecured tobacco production in China， with progress made. However， problems still exist， such as lower heat energy utilization efficiency and slow equipment update. In the research， optimization ways of tobacco barn were analyzed in fluecured tobacco production regions， and assessment was made on improvement effects， in order to provide references for highlyefficient and lowcarbon development of curing barn.

Key words Intensive curing barn； Existing problems； Optimization analysis

近年來，我國密集烤房的建設(shè)與推廣發(fā)展迅速，不僅有效提高了煙葉烘烤效率，也滿足了煙葉規(guī)模種植和生產(chǎn)模式變化的需求[1]。密集烤房的主要特點(diǎn)是：裝煙密度大，熱風(fēng)循環(huán)，強(qiáng)制通風(fēng)，有利于智能化控制。烘烤工作原理是：燃燒煤加熱散熱管、并加熱供熱室內(nèi)空氣，利用風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)通過進(jìn)風(fēng)口強(qiáng)制送入裝煙室，再通過煙葉層加熱煙葉，經(jīng)回風(fēng)口，一部分經(jīng)排濕窗排出，大部分與進(jìn)氣口進(jìn)入的新鮮空氣混合并重新送入供熱室，再被散熱管加熱后送入裝煙室。如此循環(huán)，直至煙葉被烤干[2]。然而，在密集烤房推廣應(yīng)用的過程中，也存在供能效率和熱能利用率較低、設(shè)備更新維護(hù)不到位、智能化控制程度低、環(huán)境污染較大等問題[3-4]。筆者擬借鑒各煙區(qū)的研發(fā)、應(yīng)用成果，對密集烤房推廣應(yīng)用過程中存在的問題進(jìn)行剖析，并逐一分析評價不同優(yōu)化方式的效益水平，為烤房建設(shè)的高效、低碳發(fā)展提供借鑒。

1 密集烤房存在的問題

1.1 烤房的熱能利用率亟待提高

目前，國內(nèi)密集烤房的供熱設(shè)備以燃煤熱風(fēng)爐為主。燃煤熱風(fēng)爐主要由加熱爐、煙氣-空氣換熱器、煙囪組成，置于與裝煙室相鄰的加熱室內(nèi)。來自裝煙室的空氣經(jīng)換熱器加熱后，通過循環(huán)風(fēng)機(jī)送入裝煙室內(nèi)，以干燥裝煙室內(nèi)的煙葉。經(jīng)測算，國內(nèi)密集烤房供熱設(shè)備的有效能耗普遍較低，僅占燃料低位發(fā)熱量的20%～35%，在煙葉烘烤過程中，每排除1 kg水分所需要的理論耗熱量為2 559.5～2 580.3 kJ。我國各主要煙區(qū)的新鮮煙葉含水量大多為80%～90%。以煙煤的低位發(fā)熱量為20 809 kJ/kg計(jì)算，每1 kg干煙葉的理論耗煤量為0.423～0.952 kg，由此可見，密集烤房存在巨大的節(jié)能潛力[5]。由于密集烤房的換熱方式簡單，控?zé)岱绞酱址牛罅康墓?jié)能措施還沒有完全應(yīng)用到密集烘烤上，通過綜合考慮烤房的熱效率、利用率、容積率，系統(tǒng)設(shè)計(jì)烤房建設(shè)布局，我國烤房的節(jié)能潛力接近10億元/年[6]。

1.2 關(guān)鍵設(shè)備更新速度較慢

目前密集烤房在加熱設(shè)備、風(fēng)機(jī)電機(jī)配置、溫濕度自控和編煙機(jī)械等方面已取得重大突破和創(chuàng)新，但一些設(shè)備仍表現(xiàn)出故障率高、穩(wěn)定性差等問題，特別是供能設(shè)備的材料與規(guī)格、自動控制的穩(wěn)定性和精準(zhǔn)性方面存在缺陷。例如，云南省的部分烤房加熱設(shè)備出現(xiàn)了“積灰”現(xiàn)象，導(dǎo)致烤房升溫困難，降低了烘烤效率和煙葉質(zhì)量的問題[7]。同時，在推廣應(yīng)用過程中，受到來自交通運(yùn)輸、基礎(chǔ)設(shè)施或電力供應(yīng)等方面的限制因素，難以實(shí)現(xiàn)大面積安裝運(yùn)用。

1.3 烘烤期間排放污染嚴(yán)重

據(jù)測算，每燃燒1 kg標(biāo)準(zhǔn)煤，將排放二氧化碳2.6 kg，二氧化硫0.024 kg，氮氧化物0.007 kg[8]，煙葉烘烤作業(yè)中煤炭、生物質(zhì)能源等燃燒釋放的粉塵、碳氧化合物、硫化物和多環(huán)芳烴等也給周圍環(huán)境帶來較大的污染。硫生成的SO2或硫酸會對燃燒設(shè)備的金屬表面造成腐蝕，空氣中的SO2會嚴(yán)重影響農(nóng)作物的生長發(fā)育和產(chǎn)質(zhì)量，同時對烘烤技術(shù)人員健康構(gòu)成威脅[9]。研究發(fā)現(xiàn)，烘烤排放的廢氣中主要包含了CO2、NO、NO2、SO2，其中SO2的最高濃度可達(dá)2 218.40 mg/m3，超出國家標(biāo)準(zhǔn)1 200 mg/m3[10]。降低烤煙生產(chǎn)期間對環(huán)境的污染，減少廢氣、廢物排放，已成為現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)的發(fā)展目標(biāo)。

2 密集烤房的優(yōu)化途徑分析

2.1 安裝空氣能熱泵設(shè)備輔助烘烤

空氣能高溫?zé)岜米鳛樾滦蜔熑~烘干設(shè)備，能利用熱泵蒸發(fā)器吸收外界空氣中的熱量，經(jīng)過壓縮機(jī)做功，將能量轉(zhuǎn)移到烤房中加熱空氣，不再燃燒煤炭，烘烤過程節(jié)能環(huán)保，能降低勞動強(qiáng)度與烘烤成本。根據(jù)貴州省甕安縣的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：安裝空氣能高溫?zé)岜玫目痉棵靠淮伪雀脑烨暗哪茉闯杀窘档?0.8%；每公斤干煙烘烤成本比改造前同比減少55.1%；每公斤干煙收益同比超出改造前22.8%。可見，空氣能高溫?zé)岜迷O(shè)備能提高烘烤期間的能源利用率、降低供能和管理成本，但較高的購置成本和電力供應(yīng)需求，成為限制空氣能設(shè)備推廣應(yīng)用的主要因素[11]。

2.2 安裝太陽能加熱室提供輔助熱源

通過在烤房屋頂安裝太陽能加熱室，吸收太陽能并加熱太陽能加熱室內(nèi)的空氣，高溫空氣通過內(nèi)循環(huán)管道與烤房的加熱室、裝煙室連通，提供輔助熱源。借助溫差控制器控制太陽能循環(huán)風(fēng)機(jī)，達(dá)到利用太陽能替代部分燃煤的目的。云南省文山州的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示：在天氣晴朗的情況下，僅用太陽能提供的熱量，可把裝煙室的溫度升高到38 ℃以上，滿足煙葉烘烤前期的需要，每公斤干煙的耗能比改造前降低20%～24%，烤后煙葉質(zhì)量與普通密集烤房所烤煙葉的質(zhì)量相當(dāng)[12]。由此可見，太陽能加熱室的安裝工藝簡單，能較好的降低能源消耗，但易受光照強(qiáng)度、時長等天氣因素的影響，節(jié)能效益的穩(wěn)定性較差。

2.3 烤房熱濕回收利用設(shè)備

其工作目標(biāo)是減少排濕過程中的有效熱耗散和無效熱損失，設(shè)備類型包括以下5種：部分熱風(fēng)循環(huán)、熱濕空氣梯級利用、換熱器回收熱濕空氣、熱泵回收熱濕空氣以及烤房群烘烤系統(tǒng)。由于起步較晚，目前國內(nèi)對熱濕回收利用設(shè)備的關(guān)注度較低、投資少、應(yīng)用窄，研發(fā)提升的潛力空間較大，可從以下幾個方面進(jìn)行改進(jìn)：①降低換熱回收器的成本，提高熱回收的效率；②提高煙葉自動化控制程度和控制準(zhǔn)確性；③提高烤房的密閉性，以便減少烤房中熱空氣的泄漏量，增加通過熱回收器的熱濕空氣量，從而提高烤房的熱效率[13]。

2.4 烤房結(jié)構(gòu)優(yōu)化

根據(jù)山東省濰坊市的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，優(yōu)化烤房結(jié)構(gòu)，改進(jìn)建設(shè)材料，建設(shè)保溫型密集烤房，以實(shí)現(xiàn)烤房保溫、節(jié)能的作用。保溫型密集烤房的墻體需建成空芯保溫墻，用混合砂漿抹光；房頂增加保溫層和防滲層；地面鋪設(shè)保溫材料。每炕次干煙耗煤費(fèi)用可減少210元[14]。

2.5 烤房內(nèi)結(jié)構(gòu)“3改4”處理

根據(jù)山東省日照市的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，密集烤房內(nèi)結(jié)構(gòu)“3改4”處理方法是：原3層密集烤房第1層離地面120 cm保持不變，原第3層距房頂距離不變，原第1層與第3層之間的層距按均分法改為2層，形成總掛煙層數(shù)“3層改4層”。改造后的烤房裝煙量同比提高23.5%，干煙成本由改造前的1.94元/kg降至1.76元/kg，烘烤時間增長24 h，烤后煙葉產(chǎn)值同比提高了3.8%[15]。由于“3改4”的改裝成本低、工藝簡單，有利于推廣應(yīng)用，但同時應(yīng)加強(qiáng)針對提升供熱設(shè)備效率、煙葉間空氣流動量的研發(fā)與應(yīng)用。

3 結(jié)論

根據(jù)國家煙草專賣局的要求，烤房建設(shè)需要“起點(diǎn)要高、定位要準(zhǔn)、規(guī)模推進(jìn)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、流程生產(chǎn)、標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)、規(guī)范管理、創(chuàng)新發(fā)展”[16]。發(fā)展現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)，高標(biāo)準(zhǔn)、高效率、低耗能、低污染的烤房是關(guān)鍵因素。通過綜合分析發(fā)現(xiàn)，密集烤房現(xiàn)存的主要問題是熱能利用率低、關(guān)鍵設(shè)備更新較慢以及烘烤期間污染嚴(yán)重。各煙區(qū)的優(yōu)化途徑包括：安裝空氣能高溫?zé)岜迷O(shè)備、太陽能加熱室設(shè)備、熱濕回收利用設(shè)備、優(yōu)化烤房結(jié)構(gòu)（即對烤房內(nèi)結(jié)構(gòu)進(jìn)行“3改4”處理）。其中，空氣能高溫?zé)岜煤吞柲芗訜崾易鳛樾屡d的烘烤輔助設(shè)備，節(jié)能效果明顯，能提高烤后煙葉產(chǎn)值，但安裝和維護(hù)成本較高，同時易受到基礎(chǔ)設(shè)施或自然條件的限制；烤房結(jié)構(gòu)優(yōu)化和烤房內(nèi)結(jié)構(gòu)改造，實(shí)施過程工藝簡單、成本較低，利于推廣應(yīng)用，但節(jié)能效果較差，經(jīng)濟(jì)效益提升不明顯。由此可見，密集烤房的優(yōu)化改造，需要綜合考慮配套設(shè)施布局，因地制宜，探索適當(dāng)?shù)膬?yōu)化方式，統(tǒng)一管理維護(hù)，積極研發(fā)和借鑒先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)成果，并在充分調(diào)研、決策的基礎(chǔ)上，調(diào)動充足資金進(jìn)行扶持。

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