熱水型空氣源熱泵移動烤房與燃煤密集烤房烘烤效果比較試驗

朱文格　何振峰　朱志軍　彭健強　丁怡　周胡根　周華斌　王行　張敏堅

摘要 以烤煙品種云煙87煙葉為試驗材料，燃煤密集烤房掛竿烘烤為對照，對熱水型空氣源熱泵氣流上升式移動烤房散葉（限位插針）烘烤（Q1處理）、掛竿烘烤（Q2處理）的效果進行比較。結果表明，用Q1、Q2裝炕烘烤鮮煙葉，烤后中部和上二棚煙葉經濟性狀均優于CK（燃煤氣流下降式密集烤房，掛竿裝煙），其中，Q1對比CK，原煙上等煙比例和均價分別增加16.9個百分點和2.5元/kg，水平差異極顯著；Q2對比CK，原煙上等煙比例、中上等煙比例和均價分別增加16.9個百分點、2.43個百分點和2.82元/kg，水平差異極顯著；Q1對比Q2，上二棚煙葉的中上等煙比例減少了0.8個百分點，水平差異極顯著。烘烤下二棚煙葉，Q1不如Q2、CK，其中，Q1對比CK，均價水平差異顯著，降低了0.6元/kg；Q1對比Q2，上中等煙比率水平差異極顯著，均價水平差異顯著，分別降低了4.8個百分點和1.35元/kg；Q2和CK無顯著性差異。烘烤1 kg煙葉：Q1、Q2和CK上二棚煙葉費用分別為1.38、1.18、1.80元，Q1、Q2分別比CK節省23.33%、34.44%；Q1、Q2和CK下二棚煙葉費用分別為1.96、1.76、2.40元，比CK分別節省18.33%、26.67%；另外，烘烤中部和下二棚煙葉，Q1比Q2費用分別增加31.36%、11.36%。烘烤1 kg干煙人工費，Q1比Q2和CK分別少了0.38、0.44元，分別節約了26.38%、29.33%。1 kg干煙綜合效益，Q1、Q2比CK增加2.19、2.60元，增加比例分別是9.89%、11.74%。Q1、Q2原煙化學成分協調性得到改善，評吸結果表明，煙葉質量與對照烘烤的煙葉質量無明顯差異。

關鍵詞 熱水型空氣源熱泵；散葉烘烤；普通密集烤房；掛竿烘烤；效果

中圖分類號 TS44 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2018）20-0232-03

隨著密集烤房及相關烘烤工藝在全國的推廣應用，降低了烘烤難度，減輕了勞動強度，節約了烘烤成本，提高了整體烘烤質量，為穩定產區規模、推進“卷煙上水平”提供了強有力的支撐，取得了良好的社會效益和經濟效益[1]，但這些應用是以燃燒煤炭為主，使用中產生的SO2、粉塵、CO2等是大氣污染和溫室氣體的主要來源[2]。羅 勇等[3-6]研究認為，應用散葉（插簽堆放等）可以大幅降低煤炭、電力消耗，以及烘烤環節用工成本；同時，采用太陽能、電能和生物質能等新能源輔助烘烤，以減少污染氣體的排放，降低能耗、減少用工、提高經濟效益和煙葉質量等方面的研究[7-13]也有大量報道。筆者于2014年用熱水型空氣源熱泵移動烤房作散葉（插簽）和掛竿裝煙模式烘烤與燃煤密集烤房掛竿烘烤作比對試驗，摸索符合國家能源應用方向[2]和適于現代煙草農業發展需要的烘烤設備及裝煙方式等，以期為“省工、節能、環保、高效、安全”為主旨的煙草烘烤技術創新提供可靠的技術依據[14-17]。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2014年在乳源縣大橋鎮紅云煙站舊址進行。供試烤房：熱水型空氣源熱泵氣流上升式移動烤房（以下稱Q，一種利用電能，通過熱泵采集空氣中熱量制造高溫熱水，然后再將熱水傳輸到加熱室，通過散熱器加熱而烘干裝煙室內煙葉的集成設施），房體板墻為100 mm聚氨酯彩鋼夾心制作，裝煙室長×寬為6 m×2 m，裝煙3層（高3 m）；配備山大烤煙控制儀1臺；發熱室長×寬1 m×2 m，配備6#2.2 kW雙速正反轉風機1臺、5p熱泵2臺、1 000 L儲水罐1個；燃煤氣流下降式密集烤房（以下稱R）：裝煙室長×寬8.0 m×2.7 m，掛煙3層，配備山大烤煙控制儀1臺；發熱室長×寬1.2 m×2.7 m，配備7#2.2 kW雙速風機1臺。供試品種為云煙87，烘烤煙葉為成熟一致的下二棚、中部、上二棚煙葉。

1.2 試驗設計

試驗設3個處理，分別為Q1烤房，散葉（限位插簽）裝煙；Q2烤房，掛竿裝煙；R烤房（CK），掛竿裝煙。

每個處理烘烤下二棚、腰葉和上二棚煙葉各1房（炕）。Q1：距隔熱墻1.5、3.0、4.5 m處，上、中、下3層，標記3個散葉限位段（每段約30 cm）（共9段）；Q2：距隔熱墻1.5、3.0、4.5 m處，上、中、下3層，標記6竿煙（共18竿，竿長2 m，一路掛放）；CK：距隔熱墻2.0、4.0、6.0 m處，上、中、下3層，標記6竿煙（共18竿，竿長1.5 m，左右兩路掛放）。各處理所標記的煙葉要求盡量相似，靠門后觀察窗位置也擺放類似煙葉。

1.3 測定項目和方法

數據采集：采集各處理煙葉的等級數量，測算中上等煙比例、均價、耗煤量、耗電量、總能耗；煙樣檢測：由廣東煙草南雄科學研究所進行煙葉樣品評吸和化學成分檢測。

1.3.1 煙葉等級比例及產值統計。每個處理每次烤后取標記煙葉進行統一初分級、打包，勿與其他烤次煙葉摻混，統一由當地煙草公司評級員定級。由抽樣煙葉樣本推算總體煙葉樣本，記錄每烤煙葉的各個等級比例及重量，根據當地煙葉收購價格，統計每烤產值。

1.3.2 煙葉外觀質量測定。由當地煙草公司評級員根據煙葉顏色、成熟度、葉片結構、身份、油分、色度等分級因素，參照烤煙國家分級標準（GB2635-—1992）評價煙葉整體外觀質量。

1.3.3 煙葉常規化學成分的測定。淀粉參照YC/T 216—2007測定；總糖和還原糖參照YC/T 159—2002測定；總氮參照YC/T 161—2002測定；煙堿參照YC/T 160—2002中煙草及煙草制品總植物堿的測定方法；鉀含量參照YC/T 217—2002中煙草及煙草制品鉀的測定方法；氯含量參照YC/T 162—2002中煙草及煙草制品氯的測定方法。

1.3.4 數據處理。利用SPSS、Excel軟件進行分析、整理及歸類。

2 結果與分析

2.1 不同處理對煙葉經濟性狀及節能效果的影響

2.1.1 不同處理對煙葉經濟性狀的影響。從表1可以看出，Q1、Q2烤后中部和上二棚煙葉經濟性狀均優于CK。其中，Q1對比CK，原煙上等煙比例和均價分別增加16.9個百分點和2.5元/kg，水平差異極顯著；Q2對比CK，原煙上等煙比例、中上等煙比例和均價分別增加16.9個百分點、2.43個百分點和2.82元/kg，水平差異極顯著；Q1對比Q2，上二棚煙葉的中上等煙比例減少了0.8個百分點，水平差異極顯著。烘烤下二棚煙葉，Q1不如Q2、CK，其中，Q1對比CK，均價水平差異顯著，降低了0.6元/kg；Q1對比Q2，上中等煙比率水平差異極顯著，均價水平差異顯著，分別降低了4.8個百分點和1.35元/kg；Q2和CK無顯著性差異。說明采用熱水型空氣能熱泵烤后煙葉經濟性狀好于燃煤密集烤房；采用掛竿烘烤煙葉經濟性狀好于散葉上烤方式處理，特別是下部煙葉采用掛竿上烤效果更好；總體上采用熱水型空氣能熱泵烘烤的煙葉效果更好。

2.1.2 不同處理對煙葉烘烤能耗的影響。從表2可以看出，Q1、Q2烤房只用電能，CK煤、電混用，折算成費用，各處理上、中、下3個部位煙葉的烘烤費用呈現逐級下降的趨勢，烘烤1 kg煙葉：Q1、Q2和CK上二棚煙葉費用分別為1.38、1.18、1.80元，Q1、Q2分別比CK節省23.33%、34.44%；Q1、Q2和CK下二棚煙葉費用分別為1.96、1.76、2.40元，Q1、Q2比CK分別節省18.33%、26.67%，說明采用熱水型空氣能熱泵烘烤能夠降低煙葉烘烤能耗，起到了降低成本的作用。另外，烘烤中部和下二棚煙葉，Q1比Q2費用分別增加31.36%、11.36%，說明掛竿裝煙較散葉裝煙更節省成本。

2.1.3 不同處理對勞動用工的影響。從表3可以看出，烘烤1 kg干煙人工費，Q1比Q2、CK分別減少了0.38、0.44元，分別節約了26.38%、29.33%，說明散葉比掛竿裝煙更節省人工。

2.1.4 不同處理對綜合效益的影響。從表4可以看出，1 kg干煙綜合效益，Q1、Q2比CK分別增加2.19、2.60元，增幅分別為9.89%、11.74%，即50 kg中部煙，收入分別增加了109.5、130.0元，說明熱水型空氣能熱泵烤房比普通燃煤密集烤房具有較明顯的增值效應。

2.2 不同處理對不同部位等級煙葉化學成分的影響

從表5可以看出，每個處理的中部煙和上部葉化學成分變化不大。說明采用熱水型空氣能熱泵烤房烘烤煙葉對煙葉的化學成分影響不大。

2.3 不同處理對煙葉感官質量的影響

各處理的煙葉香型都屬于濃香型（表6），Q1比Q2、CK的煙葉香氣量稍低，雜氣和刺激性稍高，余味和舒適度有所下降，但影響很小，說明采用熱水型空氣能熱泵烤房和散葉模式烘烤煙葉，對煙葉的感官質量影響不大。

3 結論與討論

3.1 經濟效益與化學成分

熱水型空氣源熱泵氣流上升式移動烤房，采用散葉（插簽）或掛竿裝煙模式，烘烤出的煙葉顏色桔黃、色澤強、結構疏松，外觀均勻一致，上等煙比例、均價以及綜合效益與燃煤氣流下降式密集烤房掛竿烘烤相比有較大提高，而化學成分和感官評吸質量與傳統掛竿烘烤的煙葉無明顯差異。

3.2 烘烤成本與人工成本

密集烘烤不同的上烤方式表明，掛竿比散葉（插簽）裝煙節省烘烤成本。其中，中部葉節省31.8%、上部葉節省16.95%；但散葉（插簽）比掛竿裝煙能減少人工，使用人工平均減少26.38%～29.33%，特別是烘烤下部煙葉，掛竿烤后均價顯著高于散葉。

3.3 板房結構便利性

熱水型空氣源熱泵密集烤房因為使用板材搭建可以做成移動烤房，彌補煙區烤房不足，實現就近烘烤。

3.4 烤房綜合利用

熱水型空氣源熱泵密集烤房是先采集空氣中熱量制造高溫熱水，再供熱烤房加工煙葉的模型，與儲能式太陽能系統可以輕松耦合，有利于方便和更省能地實現烤房群等場所的集中供熱；同時，應用熱泵反向原理，又可以輕松地將烤房群變為冷庫群，實現烘烤設備與烤房群的高效綜合利用。

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