密集烤房群余熱利用對(duì)煙葉烘烤成本及烘烤質(zhì)量影響的研究

王國平,向鵬華

(湖南省煙草公司衡陽市公司,衡陽 421000)

在烤煙生產(chǎn)中,一直廣泛應(yīng)用自然通風(fēng)烤房。上世紀(jì) 50年代末,美國北卡羅來納州立大學(xué)約翰遜(Johnson WH)等研制了熱風(fēng)循環(huán)密集烤房。 20世紀(jì)70年代密集烤房在美國、日本等發(fā)達(dá)國家迅速推廣開來[1]。由于美國等發(fā)達(dá)國家生產(chǎn)的密集烤房建造成本太高,無法在我國推廣應(yīng)用,所以我國的科技工作者積極研究開發(fā)具有中國特色的密集烤房。上世紀(jì) 90年代,湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)聶榮邦研制成功低成本的燃煤式密集烤房[2]。進(jìn)入21世紀(jì)后,我國出現(xiàn)了密集烤房研究開發(fā)的熱潮[3]。目前,全國已基本實(shí)現(xiàn)了烤房的更新?lián)Q代,大大小小的密集烤房群在各個(gè)產(chǎn)煙區(qū)建立起來。自然通風(fēng)烤房熱能經(jīng)過一次性利用后直接排出烤房,熱效率低。密集烤房進(jìn)行熱風(fēng)循環(huán),實(shí)現(xiàn)了部分熱能的再利用,熱效率有了一定的提高。目前我國推廣建設(shè)的密集烤房均為燃煤式密集烤房,每公斤干煙耗煤量仍然在 1.5～3.0 kg范圍,不但耗煤多,煙葉烘烤成本高,而且 CO2,SO2等有害氣體排放量大,污染環(huán)境。本研究就是通過設(shè)計(jì)制作一個(gè)余熱利用裝置,將兩座密集烤房聯(lián)通,把上一座烤房排出的熱空氣送入下一座烤房,為提高密集烤房熱能利用率提供依據(jù)。

1 材料與方法

試驗(yàn)在衡南縣煙區(qū)進(jìn)行,供試烤煙品種 K326,栽培管理按常規(guī)進(jìn)行。試驗(yàn)處理為兩座連體密集烤房,烤房與烤房之間,通過自主創(chuàng)新研制的余熱利用裝置連通。余熱利用裝置主要由供熱風(fēng)道和熱交換器構(gòu)成。供熱風(fēng)道的作用主要是把供熱烤房排出的熱空氣送入熱交換器。熱交換器可以把送來的熱空氣的熱量傳遞給進(jìn)入受熱烤房的冷空氣,實(shí)現(xiàn)間接供熱;也可以不進(jìn)行熱交換而直接供熱。本試驗(yàn)設(shè)計(jì)處理為供熱烤房干球溫度升至40℃時(shí)開始向受體烤房間接供熱,升至 48℃時(shí)開始向受體烤房直接供熱。另選第三座烤房為對(duì)照烤房。煙樣制備:每炕各處理編煙 9竿,標(biāo)記,稱鮮重,掛于裝煙室中間上、中、下三棚各3竿。常規(guī)烘烤?？竞髮痈拖驴?稱干重,進(jìn)行煙葉外觀質(zhì)量分析和煙葉分級(jí),并取X2F,C3F,B2F各 1 kg進(jìn)行化學(xué)成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 余熱傳輸過程烤房溫濕度變化情況

煙葉烘烤過程中,詳細(xì)觀測(cè)記載供熱和受熱烤房內(nèi)的干、濕球溫度,供熱烤房排濕窗出口干、濕球溫度,交換供熱受熱烤房進(jìn)風(fēng)窗進(jìn)口干、濕球溫度和直接供熱受熱烤房進(jìn)風(fēng)窗進(jìn)口干、濕球溫度。結(jié)果列于表1。

由表1可以看出,當(dāng)供熱烤房溫度達(dá)到 40℃以上時(shí),向受熱烤房間接供熱,進(jìn)入受熱烤房的空氣溫度可達(dá) 36.2～41.2℃,與受熱烤房內(nèi)的 39.0～44.8℃僅差3℃左右,既有利于受熱烤房的升溫、穩(wěn)溫,又可降低受熱烤房對(duì)熱量的需求,達(dá)到省煤的效果。當(dāng)供熱烤房溫度達(dá)到48℃以上時(shí),向受熱烤房直接供熱,進(jìn)入受熱烤房的空氣溫度可達(dá) 40.4～52.5℃,更有利于受熱烤房的升溫、穩(wěn)溫,降低受熱烤房對(duì)熱量的需求,達(dá)到更好的省煤效果。

2.2 余熱利用烤煙的節(jié)煤效果

煙葉烘烤過程中,詳細(xì)觀測(cè)記載供熱、受熱以及對(duì)照烤房的用煤情況,并計(jì)算煤耗成本,結(jié)果列于表2。

由表2可以看出,無論是烘烤下部、中部葉,還是烘烤上部葉,受熱烤房都比供熱烤房少用煤,也比對(duì)照烤房少用煤。烘烤下部葉,受熱烤房公斤干煙耗煤量較供熱烤房少0.32 kg,較對(duì)照烤房少0.45 kg;烘烤中部葉,受熱烤房公斤干煙耗煤量較供熱烤房少 0.57 kg,較對(duì)照烤房少 0.56 kg;烘烤上部葉,受熱烤房公斤干煙耗煤量較供熱烤房少 0.21 kg,較對(duì)照烤房少 0.23 kg;平均節(jié)煤達(dá) 25.3%和 27.8%。烘烤成本也分別降低了22.0%和24.4%。

表1 余熱傳輸過程溫濕度變化情況(℃)

表2 各處理煙葉烘烤煤耗成本

2.3 余熱利用烤煙的煙葉烘烤質(zhì)量

2.3.1 煙葉鮮干比及上中等煙比例

測(cè)定各處理煙葉鮮干比及上中等煙比例,結(jié)果列于表3。

表3 各處理煙葉鮮干比及上中等煙比例

由表3可以看出,各處理不同部位煙葉的鮮干比呈現(xiàn)自下而上逐漸降低的變化,這是由于隨著部位升高,煙葉含水量降低而干物質(zhì)含量增加的緣故;各處理相同部位煙葉的鮮干比則差異不顯著,這說明余熱利用沒有對(duì)煙葉烘烤帶來不利影響,能保證煙葉烘烤正常運(yùn)行。從烤后煙葉的上中等煙比例來看,余熱利用烘烤出來的煙葉,上中等煙比例不但沒有下降,而且還有不同程度的提高。

2.3.2 各處理煙葉外觀質(zhì)量

觀測(cè)各處理煙葉外觀質(zhì)量結(jié)果列于表4。

由表4可以看出,供熱烤房和受熱烤房烘烤出來的煙葉與對(duì)照烤房烘烤出來的煙葉進(jìn)行外觀質(zhì)量比較,在顏色、身份、油分和彈性等方面還有所改善。

3 結(jié) 語

通過本研究,可以得出以下初步結(jié)論:

(1)密集烤房群可以采用余熱利用技術(shù),具體以烤房內(nèi)溫度 40～48℃進(jìn)行間接供熱,48～68℃進(jìn)行直接供熱較好。

(2)密集烤房群采用余熱利用技術(shù)可以節(jié)能減排,降低煙葉烘烤成本。

(3)密集烤房群采用余熱利用技術(shù),操作得當(dāng),還可以改善煙葉烘烤質(zhì)量。

表4 各處理煙葉外觀質(zhì)量

[1]聶榮邦.烤煙栽培與調(diào)制 [M].長沙:湖南科學(xué)技術(shù)出版社,1992.35-36.

[2]聶榮邦.烤煙新式烤房研究 Ⅱ.燃煤式密集烤房的研制[J].湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2000,(4):258-260.

[3]宮長榮.密集式烘烤 [M],北京:中國輕工業(yè)出版社,2007.5-6.