密集烤房熱能高效利用裝置研究

張勇　王錫金　劉濤

摘要 為提高密集烤房熱能利用率，試驗進行了烤房熱能高效利用裝置研究。結果表明：使用熱能高效利用裝置的烤房節能降本明顯，熱能利用率高，烤后中、上等煙比例及均價較高，可明顯改善煙葉質量。

關鍵詞 密集烤房；熱能高效利用；節能

中圖分類號 S572；S220.39 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）03-0154-02

近幾年，伴隨著現代煙草農業的快速發展，植煙大戶、煙葉農場不斷增加，密集烤房得以大面積推廣應用。然而，密集烤房在應用過程中存在煙囪煙氣及排濕氣流余熱未得到充分利用等問題[1-3]。本研究通過對現有的烤房構造，研究排濕氣流及煙囪煙氣高效利用的有效措施，對排濕氣流余熱及煙氣余熱進行高效利用，以提高燃煤利用效率、節省能源、保護環境。

1 材料與方法

1.1 試驗概況

試驗安排在山東省高密市柴溝鎮董家莊烘烤工場進行，所用烤房為氣流上升式密集烤房，供試烤煙品種為NC55。

1.2 熱能高效利用裝置

1.2.1 排濕氣流余熱利用裝置。使用水循環，通過集熱器對排濕氣流中的余熱進行回收利用，并且通過太陽能輔助加熱，使熱能高效利用，排濕氣流余熱高效利用裝置具體見圖1。

排濕口集熱器由水箱1及冷凝管3組成，冷凝管3為272根直徑1.5 cm不銹鋼管交叉排列的陣列，兩側開口焊接在水箱上，集熱器放置于排濕口外側，尺寸與排濕口相同，均為40 cm×40 cm，工作時將300 L水箱裝滿水，排濕開關連通水泵開關，排濕氣流排出時水泵即開始工作，排濕氣流經過冷凝管時冷凝，排濕氣流中的水分經過冷凝管時析出，然后通過集熱器下方的接水槽排到排濕通道4的外側，然后水分含量少的氣流經過排濕通道回到冷風門處。太陽能輔助加熱設施由菲涅爾透鏡陣列5、水箱1、水泵9、散熱器6組成，水箱1中的水通過菲涅爾透鏡加熱后，由水泵帶動形成循環，水泵開關與冷風門開關一致，冷風門開啟時，進入烤房中的冷風經過散熱器6進行加熱后再進入烤房。

1.2.2 排出煙氣熱能回收利用裝置。使用水循環，通過集熱器對煙氣余熱進行回收，煙氣熱能回收利用裝置具體見圖2。

該裝置由集熱部分和散熱部分組成，集熱部分包括豎向集熱管2，下端為封閉結構，下探至煙囪最底端，上段開口連接集熱器4，斜向集熱管3包括多根，圍繞在煙囪外側，環狀排列，2根之間間距為2～3 cm，下端為封閉結構，斜靠在煙囪外側，上段開口連接集熱器6，集熱器6由支撐架12支撐在煙囪1頂端，兩端各有出水口4和回水口5，出水口連接熱水泵7，熱水泵7連接輸水管8，輸水管8和回水管11連接的是散熱部分，輸水管8連接左側散熱器水箱9，2個散熱器水箱中間焊接散熱管10，右側散熱器水箱連接回水管11，回水管11與集熱器4經回水口5聯通。豎向集熱管2、斜向集熱管3為不銹鋼管，集熱器4為圓柱狀，底面直徑大于煙囪內徑，底面距離煙囪頂部有一定的距離，散熱器水箱為長方體不銹鋼水箱，散熱管10為叉狀排列，散熱部分的長度及高度略小于冷風門。烤房冷風門向外拓展80 cm，將散熱器水箱9及散熱管10置于冷風門內側，將豎向集熱管2、斜向集熱管3、集熱器6、輸水管8、散熱器水箱9、散熱管10，回水管11內注滿水，烤房點火后，烤房煙囪排出的煙氣熱量便可以加熱豎向集熱管2、斜向集熱管3、集熱器6中的水，開啟熱水泵7，集熱器6中的熱水便可以輸送至散熱器水箱9及散熱管10，冷風門進風時，散熱管10便對進入的空氣進行加熱，使煙囪煙氣熱量得到有效的回收利用。

利用太陽能加熱的裝置與煙氣熱能回收利用裝置為并聯結構。

1.3 試驗方法

使用掛竿裝煙方式，以上述安裝余熱回收利用裝置的烤房作為處理，以當地常規氣流上升式密集烤房作為對照，用2種烤房分別烘烤下、中、上3個部位鮮煙素質相近的煙葉，并分別記錄烘烤時間、能耗成本、煙葉鮮干比、等級結構及烤后煙葉外觀特征。

2 結果與分析

2.1 改造成本

經過詳細統計，當地單座密集烤房的建設成本為22 410元，增加余熱回收利用裝置的烤房，投入成本則為5 620元。

2.2 烘烤時間

由表1可知，與常規對照相比，使用余熱回收利用裝置的烤房，變黃及定色期烘烤時間較長，干筋期時間短，總烘烤時間要長于對照。

2.3 能耗成本

由表2可知，與對照相比，使用余熱回收利用裝置的烤房，煤耗明顯降低，平均烤出每千克干煙可節省煤耗0.14 kg，尤其是烘烤上部煙葉，單爐煤耗可節省19.5%。電耗略有增加。烤出每千克下、中、上部煙葉可分別節省能耗成本0.08、0.03、0.18元。

2.4 煙葉鮮干比

由表3可知，與對照相比，使用余熱回收利用裝置的烤房，鮮干比增加，下部、中部單葉重小，上部單葉重增加。鮮干比減小。

2.5 烤后煙葉等級結構

由表4可知，與對照相比，使用余熱回收利用裝置的烤房，中、上部烤后煙葉均價增加，上等煙增加比例明顯。

2.6 烤后煙葉外觀特征

由表5可知，與對照相比較，使用余熱回收利用裝置的烤房，烤后煙葉桔色明顯比較多，色度比較強，這表明使用該余熱回收利用裝置，對煙葉的烘烤質量具有一定的提升作用。

3 結論與討論

密集烤房排濕氣流余熱及煙氣余熱利用有諸多措施[4]，肖建國等[5]發明了一種烤煙密集烤房水循環冷凝排濕裝置，使用水噴淋降溫器對冷凝器循環水進行降溫，可有效降低煤耗；謝良文等[6]設計了一種煙草密集烤房煙囪余熱回收利用裝置，利用鋁制逆流換熱管，回收煙囪煙氣余熱，并對排濕時通過冷風門的空氣進行加熱，對降低煤耗起到了一定作用。本研究通過使用水循環，使用集熱管回收排濕氣流及煙囪余熱，并將回收的熱量輸送至置于冷風門處的散熱器中，烤房排濕冷空氣進入冷風門時，散熱管對冷空氣進行預熱后再進入熱風循環，投入成本較低，烤出每千克干煙可節省煤耗0.14 kg[7-8]，且烤后煙葉等級結構較高、外觀質量較好，為研究密集烤房余熱回收利用措施、增加能源利用率、 緩解環境污染壓力具有推進意義[9-12]。

4 參考文獻

[1] 云南省煙草農業科學研究院.烤煙密集型自動化烤房及烘烤工藝技術[M].北京：科學出版社，2012.

[2] 宮長榮，潘建斌，宋朝鵬.我國煙葉烘烤設備的演變與研究進展[J].煙草科技，2005（11）：34-36.

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[4] 宋朝鵬，賀帆，王戰義，等.提高烤房熱能利用率的途徑初探[J].安徽農業科學，2008，36（18）：7743-7744.

[5] 肖建國，朱江濤，郭磊，等.烤煙密集烤房水循環冷凝排濕裝置：中國，201120462526.3[P].2012-07-25.

[6] 謝良文，伍仁軍，張隆偉，等.一種煙草密集烤房煙囪余熱回收利用裝置：中國，201420830549.9[P].2015-05-06.

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[9] 程聯雄.密集烤房熱能回收再利用研究與應用[D].長沙：湖南農業大學，2013.

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[11] 鄧勇.不同烤房類型的煙草烘制效果研究[D].長沙：湖南農業大學，2012.

[12] 陳付軍.密集烤房供熱系統性能比較的研究[D].鄭州：河南農業大學，2008.