太陽能與化石能聯合供熱煙葉烘烤工場研制及其烘烤效果

韋建玉，聶榮邦，胡亞杰，黃崇峻，王 政，賈海江，首安發，盤維權，劉慧生

(1 廣西中煙工業有限責任公司，南寧 530001； 2 湖南農業大學農學院，長沙 410128; 3 賀州市煙草公司，廣西賀州 542800； 4 賀州市煙草公司富川縣分公司，廣西富川 542700)

太陽能與化石能聯合供熱煙葉烘烤工場研制及其烘烤效果

韋建玉1，聶榮邦2，胡亞杰1，黃崇峻1，王 政1，賈海江1，首安發3，盤維權4，劉慧生4

(1 廣西中煙工業有限責任公司，南寧 530001； 2 湖南農業大學農學院，長沙 410128; 3 賀州市煙草公司，廣西賀州 542800； 4 賀州市煙草公司富川縣分公司，廣西富川 542700)

在煙葉烘烤工場密集烤房群的房頂上，安裝太陽能空氣加熱系統，將太陽能加熱了的空氣送進烤房的加熱室內，與煤燃燒加熱的空氣融為一體，聯合供熱，完成煙葉烘烤，成功建成了太陽能與化石能聯合供熱煙葉烘烤工場。煙葉烘烤試驗結果表明，上升式或下降式太陽能和化石能聯合供熱的密集烤房，均能順利完成煙葉烘烤；只要烘烤工藝運用得當，煙葉烘烤質量還可以得到提高，上等煙葉比例可以提高；同時，節能減排效果十分顯著，在光照良好的條件下，省煤可達到40%以上。

烤煙；密集烤房；太陽能；化石能；供熱；烘烤

目前，我國廣大煙區的煙葉烘烤普遍采用化石能加熱空氣，以提供煙葉烘烤過程所需的熱能，這不但使煙葉的烘烤成本居高不下，而且碳排放量大，污染環境。為了降低煙葉烘烤成本，節能減排，近些年，我國的煙草科技工作者致力于將太陽能利用到煙葉烘烤中來，并已經取得一定進展[1,2,3]。不過，過去的研究局限于一座烤房配一套太陽能設備，這對于以往獨座建設的密集烤房是可行的。可是，近年我國新建的密集烤房均改為連體密集烤房，幾十座甚至幾百座密集烤房連在一起，形成密集烤房群，并把一處密集烤房群稱為一處煙葉烘烤工場。

本試驗擬通過研究，打造升級版的太陽能與化石能聯合供熱煙葉烘烤工場，首先研究適用于煙葉烘烤工場的太陽能空氣加熱系統，然后將太陽能空氣加熱系統與煙葉烘烤工場的密集烤房群有機結合起來，并實現化石能空氣加熱系統與太陽能空氣加熱系統聯合供熱，順利完成煙葉烘烤，達到節能減排，降低煙葉烘烤成本，提高煙葉烘烤質量的目的。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

富川縣麥嶺鎮煙葉烘烤工場。

1.2 供試品種

云煙87。

1.3 試驗設計

(1)供試烤房。該煙葉烘烤工場共有20座密集烤房，其中8座配備太陽能供熱系統。太陽能供熱系統采用最新式的內導流真空集熱管為主導集熱元件，元件之間通過聯箱連通，在內導流真空集熱管內被加熱的空氣經過聯箱進入保溫風管，然后用導流風機將熱風送入密集烤房的通風排濕系統。同時每座烤房上方均設有閥門，通過閥門的啟閉，可以將一行聯箱或者數行聯箱的熱風送入一座烤房之中。另外，本煙葉烘烤工場有18座為氣流下降式密集烤房，兩座為氣流上升式密集烤房。

(2)烘烤試驗設計。此次煙葉烘烤試驗共設4個處理：T1.氣流上升式太陽能密集烤房，利用1行聯箱的太陽能加熱的空氣；T2.氣流上升式太陽能密集烤房，利用2行聯箱的太陽能加熱的空氣；T3.氣流下降式太陽能密集烤房，利用3行聯箱的太陽能加熱的空氣；T4.沒有安裝太陽能的燃煤式密集烤房，作為對照。

2 結果與分析

2.1 太陽能與化石能聯合供熱煙葉烘烤工場創建

在太陽能供熱系統建成并與原有燃煤式密集烤房藕合成功后，于2015年5月28日，對已經創建成功的太陽能與化石能聯合供熱煙葉烘烤工場進行空載試驗。用照度計測定光照強度，用紅外溫度計測定溫度。9:00測定光照強度、太陽能保溫風管內空氣溫度和裝煙室內空氣溫度；11:30再次測定光照強度、太陽能保溫風管內空氣溫度和裝煙室內溫度，然后，關閉烤房門窗，風機開高檔；12：30又一次測定光照強度、太陽能保溫風管內空氣溫度和裝煙室內溫度，結果列入表1。

表1 太陽能供熱系統供熱效果

從表1可以看出，在光照強度還只有45 000 Lx的時候，太陽能保溫風管內的溫度就超過了100℃。當關閉烤房門窗，開動風機1 h之后，裝煙室里的溫度就由25.7℃升到了34.2℃，升高了8.5℃，說明太陽能系統供熱能力是很強的。至此，太陽能與化石能聯合供熱煙葉烘烤工場創建成功。

2.2 煙葉烘烤試驗結果

2015年6月15日開始，進行中部煙葉烘烤試驗；2015年6月26日開始，進行上部煙葉烘烤試驗，各處理情況如表2、3。

表2 各處理中部煙葉烘烤試驗情況

表3 各處理上部煙葉烘烤試驗情況

各處理中、上部煙葉烘烤試驗均獲得成功。各處理分別取煙樣1 kg, 送廣西中煙工業有限責任公司技術中心作化學成分分析和評吸試驗。

2.2.1 煙葉分級結果

對各處理煙葉進行分級，結果如表4。

表4 各處理煙葉分級結果(%)

從表4可以看出，太陽能密集烤房烤出的煙葉，無論是上等煙比例，還是上中等煙比例，均高于化石能密集烤房，上等煙比例平均高出3.67個百分點，上中等煙比例平均高出4.57個百分點。

2.2.2 煙葉外觀質量

廣西中煙工業有限責任公司技術中心對各處理煙樣的外觀質量進行評價打分，結果如表5。

從表5可以看出，各處理煙葉成熟度均達到成熟，身份均為中等，油分均為有，葉片結構中部葉均為疏松，上部葉為尚疏松-疏松。可見各處理煙葉的外觀質量無顯著差異。

表5 各處理煙葉外觀質量評價結果

2.2.3 煙葉內在質量

廣西中煙工業有限責任公司技術中心評吸各處理煙樣的內在質量，結果如表6。

由表6可以看出，T1的香氣質、香氣量等多項指標均最好，對照(T4)的多項指標則較差。可見采用太陽能結合化石能的密集烤房烘烤煙葉，只要烘烤技術得當，可以提高煙葉的內在質量。

表6 各處理煙葉的內在質量評價結果

2.2.4 煙葉化學成分

廣西中煙工業有限責任公司技術中心評吸各處理煙樣的化學成分，結果如表7。

由表7可以看出，各處理煙葉的化學成分都尚未達到很理想的狀態，比如淀粉含量偏高等，不過T1、T2的淀粉含量都比CK低，這是可喜的[5]。

表7 各處理煙葉常規化學成分(%)

2.2.5 烘烤能耗成本

記載各處理煙葉的烘烤能耗成本列于表8。

從表8可以明顯地看出，上中部煙單位煤耗、上中部煙單位煤耗成本、上中部煙單位能耗總成本，均是對照高于各處理，說明太陽能加化石能密集烤房節能減排效果顯著。其中，T2是利用了2行聯箱的太陽能加熱的空氣，T3是利用了3行聯箱的太陽能加熱的空氣，它們的省煤效果又比只利用1行聯箱的太陽能加熱空氣的T1強。

表8 各處理煙葉烘烤能耗成本

3 小結與討論

(1)本試驗太陽能供熱系統不僅與氣流上升式燃煤密集烤房成功藕合對接，而且與氣流下降式燃煤密集烤房成功藕合對接，這表明在全國各個煙區各種密集烤房均可配備太陽能供熱系統，形成太陽能和化石能聯合供熱的煙葉烘烤工場。

(2)本試驗的煙葉烘烤結果表明，無論是氣流上升式太陽能和化石能聯合供熱的密集烤房，還是氣流下降式太陽能和化石能聯合供熱的密集烤房，都能順利完成煙葉烘烤，只要烘烤工藝運用得當，煙葉烘烤質量可以得到提高，上等煙比例可以提高。

(3)本試驗結果表明，利用太陽能加化石能密集烤房進行煙葉烘烤，節能減排效果十分顯著，在光照良好的條件下，省煤可達到40%以上。

(4)對于太陽能和化石能聯合供熱的煙葉烘烤工場，由于太陽能供熱系統可以通過聯箱、保溫風管、閥門和導流風機的管控和分配，實現對各個密集烤房的供熱調節，節能減排效果更好。

(5)鑒于南方煙區在煙葉烘烤季常常陰雨天較多，在很大程度上限制了太陽能的利用，而太陽能的采集、運用、儲存、轉化技術日新月異，選擇更好的太陽能利用方式值得進一步探討。

[1] 聶榮邦，張光利，于少林. 智能化太陽能密集烤房節能效果研究[J]. 作物研究，2010，24(3)：181-183.

[2] 宋朝鵬，陳江華，許自成，等. 我國烤房的建設現狀與發展方向[J]. 中國煙草學報，2009(6)：83-85.

[3] 韋建玉，聶榮邦，金亞波，等. 密集烘烤煙葉變黃程度對煙葉工業可用性質量的影響[J]. 廣東農業科學，2012(21)：33-36.

[4] 劉 強. 密集烤房建造成本及烘烤效果研究[J]. 作物研究，2009,23(2)：115-116，119.

[5] 李春艷，聶榮邦. 密集烤房烘烤過程中煙葉淀粉含量的動態變化[J]. 作物研究，2007，21(2)：120-121.

2016-06-27

韋建玉(1966-)，女，博士，研究員，長期從事煙葉生產技術研究和管理工作。

廣西中煙工業有限責任公司科技項目。

TS44+1

A

1001-5280(2016)06-0722-04

10.16848/j.cnki.issn.1001-5280.2016.06.28