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生物质燃料智能烘烤系统在烟叶烘烤中的应用研究

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  摘要    为解决燃煤烤房烘烤烟叶长期以来存在的环境污染严重、劳动用工量多、自动化程度低、烘烤质量不高等问题,本文应用生物质燃料智能烘烤系统烘烤烟叶,與常规燃煤烘烤烟叶进行对比。结果表明,生物质燃料智能烘烤系统实现了自动上料供给、精准控制温度、自动清理炉渣、烟尘排放达标,大幅度降低了烟农劳动强度,提高了烟叶烘烤质量。每烤次烟可节省用工1.5个,干球温度控制在±0.2 ℃以内,湿球温度控制在±0.1 ℃以内,准确执行了烘烤工艺,明显提高了烘烤质量,平均每炕烟烘烤成本可减少16.36元。
  关键词    生物质燃料;燃煤;烤烟;智能烘烤
  中图分类号    TS44+3        文献标识码    A        文章编号   1007-5739(2019)06-0210-01
  传统烟叶烘烤使用的燃料以燃煤居多,中国每年生产烟叶200万t,就需要原煤754万t[1]。而燃煤燃烧不稳定、升温不均匀,不仅容易影响烤烟质量,而且无效能耗过高,易导致燃料浪费,排放大量的SO2、CO2、NOx和颗粒物等,常造成环境污染等多种问题[2]。生物质燃料压缩或挤压成为容积密度较大、热效率较高、便于运输和贮藏的固体成型燃料,其形状和尺寸统一,使用方便,易于燃烧,是煤和薪柴优秀的替代燃料[3]。生物质颗粒燃料灰分含量<1.50%,硫含量和氯含量均<0.07%,氮含量<0.5%[4]。生物质颗粒燃料热稳定性好、流动性好,适合烟叶自动化烘烤[5]。烤烟烘烤中应用生物质能源不仅有利于烤后烟叶品质的提升,降低烘烤成本,也能减少烤烟生产的烘烤污染[6]。本文对生物质燃料智能烘烤在烟叶烘烤中的应用进行了研究,以期提高烟叶烘烤效率、降低用工量、提高烟农收入,同时促进烟叶烘烤绿色发展。
  1    材料与方法
  1.1    试验概况
  试验地点位于江西省抚州市乐安县金农烟叶种植合作社烘烤工厂内。供试烟草品种为云烟。
  1.2    供试烤房和设备
  供试烤房1座,为气流下降式燃煤密集烤房。安装外置式生物质燃烧一体机,由许昌同兴现代农业科技有限公司提供。供试烤房原有供热系统(燃煤炉和换热器)不变,与外置式生物质燃烧一体机的加煤口简单对接即可,原燃煤炉转变为沉降装置。外置式生物质燃烧一体机包括燃料自动上料装置、自动控制燃烧供热装置、自动旋转除渣装置、火炉灰尘收集装置等。
  1.3    试验方法
  在中上部烟叶成熟采烤期,共进行3次烘烤试验。每一炕次对比试验,处理烤房(生物质燃料智能烘烤系统烤房)与对照烤房(燃煤密集烤房)的烟叶部位、鲜烟装烟量没有显著差异,确保试验结果具有可比性,试验设计见表1。
  2    结果与分析
  2.1    不同种类烤房烘烤成本比较
  从表2可知,生物质燃料烤房平均每炕烟能耗814.64元,与对照(燃煤密集烤房)相比,每炕烟能耗成本增加163.64元。生物质燃料烤房平均每炕烟用工3.5个,与对照相比,每炕烟节省用工1.5个,每炕烟用工节省费用180元。以上合计,生物质燃料烤房平均每炕烟烘烤费用1 234.64元,与对照相比,平均每炕烟烘烤费用减少16.36元,减幅1.3%。
  2.2    不同种类烤房烘烤性能比较
  从表3可以看出,生物质燃料烤房温湿度控制明显优于燃煤烤房。
  2.3    不同种类烤房烘烤质量比较
  由表4可知,与对照相比,生物质燃料烤房平均每炕烟上等烟比例提高1个百分点,均价提高0.1元kg,烟叶烘烤质量明显提高。
  3    结论与讨论
  传统的燃煤烤房,单次加煤量超过20 kg,大量煤炭在炉膛内阴燃,升温滞后,需要稳定温度时容易冲高,干球温度波动一般在±2 ℃以上,湿球温度波动在±0.5 ℃以上。生物质燃料烤房每次加料准确,单次加料量最少约50 g,燃烧迅速,无阴燃、爆燃,干球温度控制在±0.2 ℃以内,湿球温度控制在±0.1 ℃以内,准确执行了烘烤工艺。
  生物质燃料烤房采用自动上料,可一次加料100 kg,变黄期与干筋期加一次料可使用1 d以上,定色期大火时加一次料可供应12 h以上;生物质燃料灰分含量5%,一炕烟结渣、结灰50~60 kg,清一次灰渣即可,同时炉膛结渣可自动清除。因此,使用生物质燃料烤房大大降低了烘烤的劳动强度。
  为便于推广生物质燃料烤房设备,应在烟区以烟农合作社、烘烤工场为单位,建立生物质燃料加工厂,农作物秸秆、烟杆、树枝等农业废弃物,可就地加工成生物质燃料。这样可进一步降低烘烤成本,同时为解决烟区环境污染、打造绿色烟草做出了贡献。
  本试验对现有燃煤密集烤房进行改造,配备安装外置式生物质燃烧一体机,包括自动上料装置、精准控温控湿燃烧供热装置、自动旋转式除渣装置、火炉灰尘收集装置等,通过自动上料供给、精准控制温度、自动清理炉渣,达到了烘烤全过程的智能化控制,大幅度降低了烟农劳动强度,提高了烟叶烘烤质量,实现了无人值守、精准烘烤、节能减排、减工降本。
  4    参考文献
  [1] 林伟,王鹏,陈贤龙,等.智能生物颗粒燃料燃烧机在烟叶烘烤中的应用效果研究[J].中国农学通报,2016,32(25):170.
  [2] 汤明.烤烟烘烤节能现状与展望[J].安徽农业科学,2007,35(15):4549-4500.
  [3] 张霞,蔡宗寿,陈丽红,等.生物质成型燃料加工方法与设备研究[J].农机化研究,2014,11(1):214.
  [4] 赵立欣,孟海波,姚宗路,等.中国生物质固体成型燃料技术和产业[J].中国工程科学,2011,13(2):78.
  [5] 杨飞,张霞,刘茵,等.生物质颗粒燃料燃烧机的烟草烘烤试验研究[J].云南农业大学学报(自然科学),2017,32(5):912-919.
  [6] 兰树斌,马莹,陈维林,等.生物质源在烤烟烘烤中的应用研究进展[J].现代农业科学,2016(17):153-155.
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