生物质颗粒燃烧机在丰都烟区的应用研究
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摘 要：为寻求烤烟煤炭替代能源，对生物质颗粒燃烧机与传统煤炭进行了对比试验。结果表明，与传统煤炭相比，生物质颗粒烟叶鲜干比差异不明显，经济性状明显高于传统煤炭烘烤，用工成本明显降低;生物质颗粒燃烧机容易操作，加料、出渣节约时间，炉渣量少，对环境影响小。
关键词：生物质颗粒;丰都;烤烟
中图分类号 TK6 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2020）04-0126-02
1 引言
烟叶烘烤是一个大量耗热的过程，每1kg干烟叶的耗煤量一般为1.5～2.0kg，热能利用率较低，每年烤烟消耗煤炭350～450万t，燃煤排放CO2约为838万t、SO2约为2.56万t、NO2约为2.37万t[1]，而丰都烟区烤烟种植面积在1666.7hm2左右，年度烤烟用煤7500t左右，年均产生CO2约为2万t，SO2约为63.75t，炉渣约1500t，而SO2对烘烤设施设备的腐蝕损坏，增加了维修维护成本，给丰都烟区生态环境和烟叶可持续发展带来极大挑战。为积极推动丰都烟区生态环境保护，贯彻落实烤烟绿色发展的生产理念，延长烤房烘烤设施设备使用寿命，降低烘烤人员劳动强度，改善烘烤操作环境，提升烤房控温稳温能力，寻求煤炭替代能源迫在眉睫。太阳能、电能等新型替代能源已经进行了较多应用[2-3]，但存在电能技改成本高，太阳能本地化不适合等原因，为寻求新的解决路径，本试验通过研究生物质颗粒燃烧机在丰都烟区的应用情况，旨在助力丰都烟区烘烤环节节工降本、提质增效。
2 材料与方法
2.1 试验材料 试验于2018年在丰都县太平坝乡进行，供试品种云烟87。按照当地优质烟叶生产技术规范进行种植，试验田地田间管理保持一致，选取正常成熟的中部烟叶（8～12叶位）进行试验。供试烟叶要求同一天采摘、编竿、入炕和点火。供试烤房为2.7m×8.0m×3.5m的气流下降式密集烤房。
2.2 试验设计 试验共设计2个处理：处理T：生物质颗粒燃烧炉直接对接原烤房金属加热设备，不改变原有加热设备，燃料为生物质颗粒;对照CK：原有烘烤设施设备，燃料为煤炭。采用烟竿编烟，每炉装烟360竿左右;单竿重量11kg左右。烘烤工艺按照重庆市三段六步式烘烤工艺[4]进行。
2.3 测定项目及方法 烘烤过程测定不同处理烟叶鲜干比;按照烤烟国家标准GB2635-92对烤后烟叶进行分级，根据2018年收购价格测算经济性;测定燃料使用量以及燃料预处理、加料、除渣时间，并测定实际用工情况;对比预处理、加料、除渣操作难易程度;对比烘烤过程对烘烤作业环境的影响情况。
3 结果与分析
3.1 对烤后烟叶鲜干比的影响 由表1可知，处理T在单炉竿数、单竿鲜烟重、单炉鲜重与CK基本一致的情况下，烤后单竿干重、单炉干重分别为1.48kg和526.88kg，处理T鲜干比与CK仅减少0.1，说明处理T与CK对于烤烟的鲜干比影响差异性不明显。
3.2 对烘烤能耗的影响 由表2可知，处理T燃料用量比CK多80kg，每kg干烟燃料比CK的燃料成本增加0.7元，燃料成本增加51%;处理T单炉烤烟比CK减少12kW·h·kg，干烟耗电成本比CK减少0.02元/kg;总体而言，处理T能耗成本2.26元/kg，CK能耗成本为1.58元/kg，处理T能耗比CK能耗增加0.68元/kg，增加比例为43%。说明生物质颗粒燃烧机燃料成本投入较大，增加了烟农投入。
3.3 对经济性状的影响 由表3可知，处理T上等烟比例为63.96%，CK上等烟比例为59.53%，处理T上等烟比例比CK提高了4.43个百分点;处理T中等烟比例33.59%，CK中等烟比例37.35%，处理T比CK的中等烟比例降低了3.76%;处理T下等烟比例2.45%，CK下等烟比例3.12%，处理T比CK下等烟比例减少了0.16%;处理T均价为28.55元/kg，CK均价为27.93%，处理T均价比CK增加了0.62元/kg，以处理T为例，因均价提升，单炉产值增加326.67元。说明生物质颗粒燃烧机烘烤后烟叶经济价值提升明显。
3.4 对用工情况的影响 由表4可知，处理T燃料前处理时间为20min，而CK燃料前处理时间为175min，处理T燃料前处理时间比CK减少155min;处理T加料时间为40min，而CK加料时间为150min，处理T加料时间比CK减少110min;处理T除渣时间为20min，而CK除渣时间为50min，处理T除渣时间比CK减少30min;处理T用工总时间为80min，而CK用工总时间为375min，处理T总时间比CK减少295min，数据说明处理T比CK减工降本效果明显。
3.5 对烘烤作业环境的影响 由表5可知，处理T炉渣量为45kg/炉，CK炉渣量为202kg/炉，处理T较CK减少炉渣157kg/炉;处理T无刺激性气味，操作（除渣时）稍有粉尘，刺激性气体含量、烘烤作业环境、烘烤加料操作时粉尘污染等方面明显好于CK。
4 结论与讨论
采用生物质颗粒燃烧机烘烤，烟叶鲜干比与传统煤炭烘烤差异不明显，经济性状明显高于传统煤炭烘烤，用工成本明显降低，这主要是由于生物质颗粒燃烧机进行烘烤，稳温升温控制更加精准，避免了因加煤操作导致的温度波动，从而减少了烤坏烟叶发生的机率。采用生物质颗粒燃烧机烘烤，燃料前处理时间短，燃料添加次数少，燃料添加技术要求低，容易操作，且炉渣量少、除渣时间短。刺激性气体含量、烤房周围环境、烘烤加料操作时粉尘污染等方面明显改善，且生物质颗粒燃烧产生的灰分可直接施加到烟田，实现了循环利用。
但是，采用生物质颗粒燃烧机烘烤，能耗成本高于传统煤炭烘烤，生物质颗粒燃烧机采购成本和生物质颗粒燃料成本高。根据统计，重庆市丰都县2018年生物质颗粒燃烧机采购成本为7700元/台，生物质颗粒采购成本为1136元/t，如果没有政策扶持，烟农投入成本过高，推广难度势必较大。且生物质颗粒燃烧机除渣系统存在损坏现象，原因为生物颗粒燃烧过程中产生焦油，导致除渣系统出现结焦现象，损坏除渣系统，成为生物质颗粒燃烧机推广的制约因素之一。同时，生物质颗粒燃烧机在38℃之前容易出现燃料燃烧不充分和偏温现象。烟农对生物质颗粒燃料质量难以把控，生物质颗粒的热值、含水率、密度、灰分、含硫量等指标，难以通过感官进行鉴定，对于区县鉴别质量指标难以把握。因此，建议给予设备和燃料一定比例的补贴，降低生物质颗粒燃料使用成本，或者对于建立生物质颗粒加工场的地区给予一定的政策补贴，降低生物质颗粒成本，保障烘烤过程生物质颗粒的可持续供应;成立行业专职生物质颗粒检验人员，对生物质颗粒的各项质量标准进行追踪检验，保证生物质颗粒热值、水分、含硫量、密度等重要指标达标。同时，引入生物质颗粒不合格供应厂家黑名单，对于产品质量不合格的厂家直接拉入黑名单，有力震慑和打击信誉不良生物质颗粒生产厂家。
参考文献
[1]蒋笃忠，陈洪浪，何阳，等.生物质颗粒燃烧炉在密集烤房上的应用[EB/OL].中国新能源网，2017-12-28.
[2]宋朝鹏，李常军，杨超，等.生物质能在烟叶烘烤中的应用前景[J].河北农业科学，2008，12（12）：58-60.
[3]王文超，贺帆，徐成龙，等.烟叶烘烤节能技术研究进展[J].南方农业学报，2011，42（10）：1267-1270.
[4]汪伯军，江厚龙，王红峰，等.三段六步式烘烤工艺研究及应用初报[J].西南大学学报（自然科学版），2014，（8）36：189-193.
（责编：张 丽）
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