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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