電熱式密集烤房與燃煤式密集烤房比較試驗初探

湯若云，段美珍

（1.湖南省煙草專賣局（公司）質量監(jiān)督檢測站，湖南 長沙 410004；2.湖南省煙草公司長沙市分公司寧鄉(xiāng)縣公司，湖南 寧鄉(xiāng) 410600）

近年來，密集烤房在國內煙區(qū)迅速推廣并逐漸替代普通烤房成為煙葉烘烤的主要設備。密集式烤房以裝煙密度大、烤房容量大為主要特點，采取強制通風和熱風循環(huán)方式供熱排濕，烘烤過程實現溫濕度自動控制，相對普通烤房具有很大的優(yōu)勢[1-3]。隨著國煙辦418號文件的出臺，密集式烤房的發(fā)展和推廣已經走向規(guī)范化、標準化。特別是密集烤房群和烘烤工廠的建立，促進了煙葉生產的適度規(guī)模化，引領了現代煙草農業(yè)的建設發(fā)展。

但是，現有的燃煤烤房有幾個重要的缺陷。首先，燃煤烤房帶來了嚴重的環(huán)境問題。據測算一個20座規(guī)模的烤房群，整個烘烤季節(jié)排放煙塵約4~5 t，CO2約 160~220 t[4]，產生的 SO2約 3.4~5.6 t，NOX約1.6~2.8 t[5]。其次，烘烤是一項有技術含量的工作。在烘烤中煤的燃燒有滯后效應，需要提早控制加煤量來控制溫度，需要較好的燒火技術，而煙農一般文化程度較低，掌握技術需要一個過程。第三，烘烤是一個需要體力的工作，在烘烤中需要煙農付出較多的工時。為能夠較好地解決這些問題，已經有不少電熱式烤房投入使用[6-8]。該研究引進了一套電能為加熱能源、納米陶瓷管發(fā)熱的密集式烤房，與已經投入使用的其他燃煤式密集烤房一同進行烘烤測試。

1 試驗設計與試驗方法

1.1 供試烤房

1.1.1 散煤烤房 江蘇科地現代農業(yè)有限公司生產的氣流上升式密集烤房，采用金屬爐膛供熱，燃燒采用散煤燃燒，強制通風排濕，烘烤能力1.2~1.33 hm2。

1.1.2 型煤烤房 隧道式型煤爐膛大型氣流上升式密集烤房，采用非金屬爐膛，一次性加煤，供熱采用型煤燃燒，強制通風排濕，烘烤能力1.2~1.33 hm2，生產廠家為湖南長沙鑫迪科技有限公司。

1.1.3 電熱烤房 電能供熱氣流下降式密集烤房，采用納米陶瓷發(fā)熱新技術，烤房采用冷凝排濕系統(tǒng)，烘烤能力1.2~1.33 hm2，生產廠家為湖南郴州金源節(jié)能技術開發(fā)有限公司。

以上3種爐型均按照國煙辦419號文件標準，裝煙室均采用8 m×2.7 m×3.5 m內空規(guī)格，裝煙梁統(tǒng)一采用方鋼角鐵材料，三層掛煙架，間距從底層起，各層間距分布統(tǒng)一為 1.3、0.8、0.8、0.4 m。3 種烤房理論裝煙量相同，都為鮮煙4 500 kg以上，烘烤干煙500 kg以上。燃煤型密集烤房主體建設采用紅磚混凝土結構，電熱烤房采用彩鋼板加隔熱膜板房式設計，現場組裝而成。

1.2 試驗地點和供試品種

3種烤房的烘烤統(tǒng)一在寧鄉(xiāng)縣流沙河鎮(zhèn)扶沖村，煙葉生產采用煙農合作服務社統(tǒng)一經營模式，煙葉烘烤中的物資和勞動力統(tǒng)一提供，折價計算。供試煙草品種為K326。

1.3 試驗設計與方法

試驗設計采用下二棚煙葉、腰葉、上二棚煙葉、頂葉4房烘烤進行測試。為保證試驗效果，同時裝房烘烤，每房裝煙數相同，采用對比法進行試驗分析。測試內容主要有：烤房性能測試，主要測試烤房空載升溫性能、烤房平面溫差和垂直溫差；每公斤干煙耗煤量；每公斤干煙耗電量；用工統(tǒng)計與成本核算；溫濕度控制精度測定；煙葉烘烤等級結構與產值效益。

2 結果與分析

2.1 升溫性能測試

在煙葉烘烤前，3類烤房進行空載升溫測試，比較3種烤房的升溫性能（見表1）。燃煤烤房使用8號風機，轉速940~1 450 r/min，風量24 000 m3/min，風壓 220~290 Pa，功率 1.5~2.6 kW，采用 4/6極變極技術；純電烤房采用7號風機，960~1 460 r/min，風量 21 000~26 000 m3/min，風壓 200~280 Pa，功率1.5 kW，4/6極變極技術。

從表1中可以看出，電熱烤房在46℃前升溫速度為1℃/min，46℃后升溫速度為0.63℃/min；散煤烤房升溫速度 46℃前為 0.67℃/min，46℃后為0.24℃/min；型煤烤房升溫速度46℃前為0.49℃/min，46℃后為0.19℃/min。從升溫性能可以看出，電熱烤房升溫無滯后性，而燃煤烤房中，尤其是型煤烤房，燃燒有滯后性。同時說明，電熱烤房的升溫性能和保溫性能能夠滿足煙葉烘烤的需求。

表1 烤房空載運行從室溫升至穩(wěn)溫時間

2.2 烤房的平面溫差和垂直溫差

在煙葉烘烤的過程中，針對36℃、38℃、42℃、46℃、54℃幾個關鍵溫度點進行了平面溫差和垂直溫差的測試（干溫）。平面溫差采用5點測樣法，即在四周距墻50 cm處按照對稱分布布置4點，正中布置1點，分頂層和底層布置。測試結果見表2。

表2 不同烤房類型平面溫差和垂直溫差比較 （℃）

從比較結果來看，3種烤房的平面溫差和垂直溫差都較低，都能符合煙葉烘烤的要求。電熱烤房的平面溫差和垂直溫差與其他兩種燃煤型烤房相比，烘烤中整房煙葉的一致性較好。這是由于電熱烤房在烘烤過程中，上、下棚水平溫濕度均勻，煙葉生理變化基本同步，烤出的煙葉質量差異不大。在3種烤房烘烤時，控制儀設定目標干球溫度、濕球溫度與裝煙室內實際干球溫度、濕球溫度差也略有差異，散煤烤房、型煤烤房、電熱烤房內干球溫差一般分別是1~2℃、1~3℃、0.3~0.5℃，濕球溫差分別是0.5~1℃、0.5~1℃、0.2~0.4℃。電熱式烤房實際干濕球溫度與設定目標溫度溫差更小，說明電熱式密集烤房在煙葉烘烤中溫度控制精度更高，溫濕度波動幅度更小，有利于煙葉的烘烤。

表3 3種烤房烘烤試驗結果對比

2.3 成本分析

在煙葉烘烤過程中，該研究采用合作社的形式，散煤烤房10座2人值班，型煤烤房20座2人值班，工資3 000元/（月·人），負責加煤烘烤，按照烘烤總房數平均分攤烘烤工資。煙葉烘烤季節(jié)，散煤烤房、型煤烤房共烘烤煙葉分別為71房、145房，歷時分別為76 d、78 d。3種烤房的溫濕度調節(jié)由煙草公司聘請的煙農輔導員統(tǒng)一調控，煙農和其他烘烤人員不操作。所以，對于煙農來說，電熱烤房烘烤用工成本為零。各種烤房平均烘烤成本見表4。

表4 3種烤房平均效能比較

通過耗煤耗電和人工成本分析，1 kg干煙烘烤成本最低的是電熱烤房，平均為1.81元/kg，成本最高的為散煤烤房，為2.34元/kg。由表4可知，電熱烤房與兩種燃煤烤房相比較，在各項綜合成本中是最低的。

2.4 煙葉等級結構與綜合效益

2.4.1 電熱烤房的特性 第一，由于電熱烤房采用冷凝排濕系統(tǒng)，裝煙室與外界氣體交換少于其他烤房，烤房密閉性能好，煙葉在烘烤中呼吸作用釋放的CO2濃度聚集，有利于煙葉變黃和致香物質的形成[9]；第二，只需要調節(jié)溫濕度，不需要加煤，出現操作失誤的幾率少于其他烤房；第三，升溫靈敏，溫度均勻，排濕順暢，煙葉變黃一致，有利于提高煙葉品質；第四，由于減少了黃煙等青煙的時間，烘烤時間也能有效縮短。

2.4.2 煙葉等級結構與綜合效益 煙葉外觀評價顯示，電熱烤房烤出的煙葉明顯好于散煤烤房，散煤烤房略好于型煤烤房。電熱烤房烤出的煙葉正反色差小，煙葉顏色均勻，油分多，光澤強，多橘黃色，上等煙高于燃煤烤房，經濟效益顯著提高（表5）。綜合比較3種烤房煙葉烘烤的成本和產值，綜合效益為電熱烤房＞型煤烤房＞散煤烤房。

表5 烤后煙葉產值比較

3 結論

3.1 散煤密集烤房

此類烤房裝煙密度大；煙葉烘烤中升溫能力強于型煤烤房，平面溫差和垂直溫差與型煤烤房相差不大；每公斤干煙耗煤量較低，較型煤烤房節(jié)省燃煤；用工較多，平均4 h需要換一次煤，烘烤勞動強度在3種烤房中最大；烤房內的溫度波動幅度在3種烤房中最大，這可能影響煙葉的烘烤；煙葉烘烤質量總體較好，但綜合經濟效益在3種烤房中最低。

3.2 型煤密集烤房

該類烤房裝煙密度大；煙葉烘烤中升溫在3種烤房中最慢，但是能夠達到1℃/h的升溫最低要求；平面溫差和垂直溫差與散煤烤房相當，但低于電熱烤房；在煙葉烘烤過程中一般加煤1～2次；烤房內的溫度波動幅度較小，但是溫度的滯后效應最明顯，在達到烘烤所需溫度的調節(jié)過程中，必須提前控制，烤房實際溫度與設置溫度差值最大；煙葉烘烤中煤電成本高于電熱烤房和散煤烤房，人工耗費成本高于電熱烤房、低于散煤烤房，煙葉烘烤質量總體較高，綜合經濟效益高于散煤烤房。

3.3 電熱密集烤房

這類烤房裝煙密度大；煙葉烘烤中升溫穩(wěn)溫能力強于兩種燃煤烤房，平面溫差和垂直溫差較小，略優(yōu)于燃煤烤房；烘烤中勞動強度在3種烤房中最小，在烘烤中可以實現自動化操作，烘烤滯后效應小，能充分實現烘烤目標，烘烤出質量優(yōu)異的煙葉；每公斤干煙烘烤成本最低，煙葉烘烤的綜合經濟效益在3種烤房中最高。

電熱烤房與其他烤房的最大區(qū)別是使用清潔能源，減少了CO2和其他有害氣體的排放，與國家節(jié)能減排的目標一致，實現了煙葉烘烤經濟效益與社會效益的完美結合，真正體現了責任煙草科技煙草。

綜上所述，3種密集式烤房都是成熟的烘烤設備，只需配以適當的烘烤工藝，都能烘烤出優(yōu)質的煙葉。由于電熱烤房使用清潔能源，自動化程度更高，能精準實現烘烤目標，是今后烘烤設備發(fā)展的方向。

[1]肖艷松，趙 鵬，黨軍政，等.不同類型烤房的烘烤效果比較[J].煙草科技，2009，（2）：61-63.

[2]周德英，鄧滿成，朱列書，等.普通烤房密集化改造對煙葉質量的影響[J].湖南農業(yè)科學，2009，（4）：103-105.

[3]成瓊松，陳和春，蔣篤忠.密集烤房應用研究Ⅰ.密集烤房與普通烤房應用效果對比[J].湖南農業(yè)科學，2009，9（9）：114-116.

[4]宮長榮，陳江華，吳洪田，等.密集烤房[M].北京：科學出版社，2010.

[5]王 剛，何 兵，谷仁杰，等.貴州烤煙太陽能熱泵密集烤房效果研究[J].耕作與栽培，2010，（1）：10-12.

[6]宮長榮，潘建斌.熱泵型煙葉自控設備的研究[J].農業(yè)工程學報，2003，（1）：155-158.

[7]孫培和，王先偉，王法懿，等.高溫熱泵煙葉烤房的研究與應用[J].現代農業(yè)科技，2010，（1）：252-253，26.

[8]聶榮邦.烤煙新式烤房研究Ⅰ.微電熱密集烤房的研究[J].湖南農業(yè)大學學報，1999，25（6）：446-448.

[9]韓錦峰，宮長榮，賈琪光.改善烘烤環(huán)境的氣體成分對烘烤的效應[J].河南農業(yè)大學學報，1986，（4）：389-396.