生物質清潔能源在密集烤房上的應用

鐘平展

摘 要：本文介紹了采用生物質燃料秸桿替代煤炭能源在煙葉密集烤房中的應用。研究表明，采用生物質能源可以降低不可再生能源的消耗，保證烤煙烘烤質量和生產效率，并節省勞動力和燃料的消耗，降低煙葉烘烤費用，提升煙葉的品質。

關鍵詞：生物質;清潔能源;顆粒燃料;密集烤房;煙葉

中圖分類號：TS44文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）04-0129-03

Abstract： This paper introduced the application of biomass fuel straw instead of coal energy in tobacco intensive curing house. The research shows that the use of biomass energy can reduce the consumption of non renewable energy， ensure the quality and production efficiency of flue-cured tobacco， save labor and fuel consumption， reduce the cost of flue-cured tobacco， and improve the quality of tobacco.

Keywords： biomass;clean energy;pellet fuel;a dense grill;tobacco

烘烤是煙葉生產最為關鍵的一個環節，烘烤過程的好壞直接決定了煙葉品質和煙葉產量，選擇合適的烘烤燃料有助于節約烘烤支出，實現節能減排。煙葉烘烤的主要燃料一般是煤炭，燃煤費用占烤煙生產成本的1/4以上，其燃燒所釋放的一氧化碳、二氧化硫、煙塵等污染物，會對當地大氣、土壤等自然環境造成負面影響[1]。密集烤房中采用生物質顆粒燃料比燒煤所烘烤出的煙葉費用更低，并且提升了煙葉品質。本文將對生物質顆粒燃料這種清潔能源在密集烤房中的應用進行分析。

1 生物質顆粒燃料

生物質顆粒燃料是由植物的莖、葉、果實殼等經過再加工后形成的塊狀新能源燃燒產品。生物質顆粒燃料由秸稈、稻草、花生殼、玉米芯、油茶殼、棉籽殼以及“三剩物”（采伐剩余物、造材剩余物、加工剩余物）組成，加工生產的生物質顆粒大小通常為6～12 mm。

生物質顆粒燃料具有再生性好、熱值高、燃料密度高、排放低、無污染、投料方便、減少烘烤師的勞動強度等優點。在利用形式上，生物質能源中的生物質固化成型是常見形式，各種生物質顆粒參數比較如表1所示[2]。

2 密集型烤房的發展

烤煙生產過程中，密集烤房是加工煙葉的核心設備，密集烤房的特點是裝煙密度大，裝煙密度是普通烤房的2～3倍[3]，密集烤房裝配有風機，通過持續強制通風和熱風循環方式對裝煙室的煙葉進行加熱，通過安裝的溫濕度控制系統進行內循環或內外循環，以控制密集烤房升溫、穩溫和排濕。而密集烤房建設形式一般采用板塊組裝或磚混結構，傳統的供熱方式普遍采用燃煤燃燒供熱。為進一步減少煤炭燃燒對環境的污染，國家煙草專賣局于2018年出臺《密集烤房生物質顆粒成型燃料燃燒機技術規范（試行）》，對生物質顆粒燃燒機進行統一規范、建設和應用推廣。

2.1 密集烤房工作原理

烤煙用的密集烤房主要由加熱室與裝煙室兩部分組成，兩部分之間用隔熱墻隔開。加熱設備安裝在加熱室內，燃料在加熱設備爐膛內燃燒產生熱量加熱換熱器（立式爐膛）或散熱管（臥式爐膛），通過傳導和對流的方式將加熱室內部的空氣由熱風進風口傳入裝煙室中，均勻分散到煙層和煙葉間隙，促進煙葉變化，蒸發煙葉水分。在冷風門關閉狀態下，濕氣通過回風口進入加熱室內再加熱;在冷風門開啟狀態下，一部分濕氣通過回風口進入加熱室內進行再加熱循環，另一部分通過排濕通道排至烤房外，直到煙葉烘烤達到目標。

2.2 基本結構和表現形式

密集烤房按照氣流運動方式分為氣流上升式密集烤房和氣流下降式密集烤房兩種。氣流上升式密集烤房的風機將熱風由下向上傳輸，熱空氣自下而上運動;氣流下降式密集烤房熱空氣由上向下輸送。加熱設備分為臥式爐膛或立式爐膛，裝煙形式分為煙夾、編竿、散葉、大箱等多種形式。熱源表現形式分為外置和內置，本文主要闡述的是外置式生物顆粒燃燒設備。

2.3 生物質顆粒燃料密集烤房

用于烤煙的外置式生物質顆粒燃料密集烤房（見圖1）包括裝煙室、加熱室和生物質顆粒燃燒機。加熱室與裝煙室通過上部的熱風進風口和下部的回風口相互連通，加熱室內長1.4 m、寬1.4 m、高3.5 m，設置有加熱設備、冷風進風門和循環風機;裝煙室長8 m、寬2.7 m、高3.5 m，設置有兩組溫濕度傳感器，分別掛置于距離隔熱墻2 m、距離右側墻1 m位置。所述加熱設備包括爐體、換熱器、外置式生物質顆粒燃燒機。爐體為封閉的，其內設有爐柵，將爐體分隔為爐膛和灰坑;爐頂左側為換熱器支撐架，右側為煙氣通道，共同將換熱器支撐在爐頂上方;外置式生物質顆粒燃燒機由箱體、螺旋送料器、助燃風機、爐膛等部分組成。將生物質顆粒燃燒機爐膛插入原有供熱設備爐膛，進行密封固定后，使用專用電纜與自動供料機、助燃風機、循環風機、溫度傳感器和濕度傳感器電性連接[4-6]。

通過采用生物質顆粒燃料替代煤炭能源，能降低不可再生能源的消耗;自動控制裝煙室內的溫度和濕度，能保證烤煙烘烤質量和生產效率高;自動供料機實現自動加料，節省了勞動力和燃料消耗。加熱設備通過采用上稀下密的雙層爐柵形成上下兩個燃燒室，燃燒時，燃料在上，火焰向下，灰燼自動脫落于集塵室，上燃燒室未燃盡的燃料會落入下燃燒室，配合二次風進行充分燃燒，使氧化還原區有足夠的氧氣供給，利用熱氣流上升的原理，部分上升的熱氣流對燃料進行預熱，將多余的水分蒸發，使燃料部分迅速升溫到燃點，使整個燃燒過程順利進行，燃料燃燒完全。

3 生物質清潔能源的社會環境效益

3.1 降低污染

相較于煤炭燃料，生物質顆粒燃料燃燒基本不排放污染氣體，不污染大氣環境。相關應用實踐表明，生物質能源燃燒充分、熱效率高，只在燃燒初期有煙氣冒出，此后的煙氣、廢氣排放量較少，肉眼幾乎看不到，相較于傳統的燃煤方式，污染氣體排放顯著降低。

3.2 節能效果明顯

生物質燃燒爐的燃燒熱效率為92%以上，節能40%以上;硫化氫零排放，一氧化碳減排23倍，二氧化硫減排近90倍[7]。

由于生物質能源原料主要是廢棄的煙稈、玉米秸稈等植物莖稈，原料價格、生產成本相對較低。對比烘烤1kg煙葉所用燃料，使用生物質燃料烘烤可節約用煤0.42kg左右，減少21%的燃料費用。

3.3 節省人力成本

生物質顆粒燃燒機烘烤能精確控制溫度，使人工烘烤成本明顯降低。根據2019年度某煙區推廣生物質顆粒燃燒機情況統計，2名熟練的烘烤師日夜輪班可以同時控制20座烤房;而傳統煤炭烘烤，1名烘烤師最多可同時烘烤5座燃煤烤房，減少人工成本50%以上。

同時，工人的勞動強度也隨之降低。用煤烘烤，每隔2～3h就要加一次火，且需要大量清理煤渣，在整個烘烤期都需要工人值班;而生物質能源烘烤實現了自動化，每天添加生物質顆粒燃料的次數不超過4次，且不需要人工長期值守。

3.4 提升烘烤品質

生物質清潔能源可以進行精確烘烤，高精度的烘烤滿足了烘烤工藝的要求，使得煙葉質量進一步提高。相同品種的煙葉，在相同部位、成熟度一致的情況下，分別采用煤和生物質燃料進行烘烤，采用生物質燃料烤出的煙葉具備更好的外觀品質[7]。利用生物質燃料進行烘烤，能精確控制烘烤工藝，使煙葉中的化學物質得到充分轉化，并且使煙葉的刺激性有所降低，提升了煙葉的香氣質感，使其評吸質量得到很大提升[8-9]。

此外，將廢棄的煙稈、玉米秸稈變廢為寶，在提高生物質能利用率的同時，也有效減少了病蟲害的發生。以往，煙稈都是遺棄在田間，其攜帶的病蟲害也會隨之留在土壤里。現在將煙稈從田間清除，清潔了地塊，大大降低了病蟲災害的發生。

4 結語

采用生物質清潔能源燃燒爐烘烤煙葉，不但實現了煙葉的自動精準烘烤，提升了煙葉的烘烤品質，而且燃燒過程中不會產生煙塵，排出的污染氣體量遠少于煤炭，基本不會危害大氣，循環利用了煙稈、秸稈，在很大程度上保護了環境。今后，生物質清潔能源的發展應積極爭取政策支持，加強技術推廣應用。

參考文獻：

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