煙稈秸稈壓塊在煙葉烘烤中的應(yīng)用研究初報

宋春宇，張體高，朱晉熙，蔣海峰，李慶武，施文軍，鄒 陽，柴云霞（云南省煙草公司楚雄州公司，云南 楚雄 675000）

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煙稈秸稈壓塊在煙葉烘烤中的應(yīng)用研究初報

宋春宇，張體高，朱晉熙，蔣海峰，李慶武，施文軍，鄒 陽，柴云霞
（云南省煙草公司楚雄州公司，云南 楚雄 675000）

摘 要：以節(jié)能智能型生物質(zhì)顆料燃料供熱密集烤煙工藝設(shè)備為試驗設(shè)備，研究了煙稈秸稈壓塊作為固體燃料在楚雄煙葉烘烤中的應(yīng)用情況。結(jié)果表明：秸稈壓塊作為燃料替代煤炭在密集烤房中運用在技術(shù)上是完全可行的，秸稈壓塊點火容易、升溫快、火力強、溫度調(diào)節(jié)靈敏度高，可以滿足烤煙烘烤工藝要求；秸稈壓塊烤煙雖然燃料成本有所增加，但可降低烘烤用工成本，總體上可節(jié)約成本，且秸稈壓塊烘烤煙葉的外觀質(zhì)量及常規(guī)化學(xué)成分與用煤烘烤的煙葉無明顯區(qū)別。

關(guān)鍵詞：煙稈秸稈壓塊；替代燃料；煙葉烘烤；成本

秸稈是農(nóng)田的剩余物質(zhì)，如玉米秸、高梁秸、豆秸等，是作物生產(chǎn)的副產(chǎn)物，屬于可再生清潔資源。秸稈壓塊技術(shù)，就是將秸稈粉碎后，根據(jù)生物質(zhì)的結(jié)構(gòu)特性采用專用機械設(shè)備將其壓縮成塊狀或顆粒狀的一種技術(shù)。壓塊秸稈既可作為動物飼料，也可作為固體燃料［1］，用于密集烤房煙葉烘烤。目前，楚雄烤煙生產(chǎn)上普遍用煤做熱源，隨著煤炭價格的不斷上漲，烘烤成本日漸增加，而采用秸稈壓塊技術(shù)，一方面可以開發(fā)利用豐富的秸稈類生物質(zhì)能源［2］，減輕秸稈焚燒對環(huán)境造成的污染，降低帶菌帶蟲秸稈滯留大田引發(fā)病蟲害的幾率；另一方面可減少煤的使用量，降低烘烤成本，提高煙農(nóng)經(jīng)濟效益和種煙積極性。前人已經(jīng)驗證了秸稈壓塊技術(shù)應(yīng)用于煙葉初烤的可行性［3-5］。

云南省楚雄州屬于滇中高原烤煙區(qū)，州內(nèi)海拔高度1 400～2 300 m之間均有烤煙種植［6-7］，是全國優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)的大煙區(qū)和云南省煙葉出口重要基地之一，目前該煙區(qū)尚未應(yīng)用秸稈壓塊技術(shù)，為此2014年在楚雄市法邑烘烤工場進行了秸稈壓塊烤煙試驗，以期為該技術(shù)的進一步推廣使用提供理論支持，為楚雄煙葉清潔化烘烤提供思路。

1　材料與方法

1.1試驗材料

1.1.1供試煙葉 供試煙葉為成熟度較好、長勢一致的K326中部和上部煙葉。

1.1.2壓塊秸稈 秸稈壓塊是以農(nóng)林固體廢棄物為原料，經(jīng)粉碎加壓，增密成型的新型固體燃料。據(jù)產(chǎn)品廠家提供的資料顯示，其密度為1.0～1.2 t/m3，熱值在15 880～17 550 kJ/kg之間，灰份在5%左右，含硫量在5‰以下，揮發(fā)份約70%，固定碳為18%～20%。秸稈壓塊燃燒既具有氣體粉料的燃燒特性，又具有固體燃料的燃燒特性。200℃時，其揮發(fā)份開始析出；300～350℃時，支鏈開始燃燒，此時燃燒生成的熱能較低。當(dāng)與二次空氣相遇時，揮發(fā)份進行二次燃燒，釋放出大量熱能，此時火力強度達1 100℃左右。秸稈壓塊中固定炭在500℃的條件才開始著火燃燒，在合理配風(fēng)的條件下，其火力強度亦可達1 100℃。

1.1.3試驗設(shè)備 試驗設(shè)備為云南華意科技有限公司研發(fā)的“節(jié)能智能型生物質(zhì)顆料燃料供熱密集烤煙工藝設(shè)備”，該設(shè)備以換熱器、燃燒機為核心，輔以自動送料裝置、供氧送風(fēng)裝置、烘烤房及智能控制器組成的生物質(zhì)顆料燃燒烤煙工藝設(shè)備。對照設(shè)備為江蘇科地公司生產(chǎn)的KH-1型氣流下降式密集型烘烤設(shè)備。試驗與對照烤房均為氣流下降式密集烤房。

1.2試驗設(shè)計

試驗在楚雄市法邑烘烤工場進行。選擇4間密集烤房，2間以秸稈壓塊成型替代煤炭作為烘烤燃料，（HY，編號為HY1、HY2）；2間為試驗對照（CK，編號為CK1、CK2），以當(dāng)?shù)厣a(chǎn)上常用的煤炭（楚雄呂合煤礦生產(chǎn)）作為煙葉烘烤燃料。試驗及對照中部煙葉和上部煙葉各1爐。4間烤房均采用梳式煙夾裝煙，裝煙量均為320竿，同時起火，工藝參照楚雄州K326品種優(yōu)質(zhì)煙葉烘烤工藝執(zhí)行。

1.3測定項目及方法

烘烤成本比較，測算并比較秸稈壓塊和煤炭使用量和費用。

煙葉化學(xué)成分由云南省煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)院檢測中心分析測試，煙葉化學(xué)成分包括總糖（%）、還原糖（%）、總氮（%）、煙堿（%）、氯（%）、淀粉（%）和鉀（%）等7個指標(biāo)，并計算糖堿比（總糖/煙堿）、氮堿比（總氮/煙堿）和兩糖差（總糖—還原糖）。

2　結(jié)果與分析

2.1煙稈秸稈壓塊情況

按照鮮煙樣1.11 kg/竿，16 500竿/hm2測算，鮮煙葉采收后田間剩余煙稈為18 315 kg，按照鮮干比4.98（實地試驗所得）計算，曬干后可得3 678 kg干煙稈，壓制過程中損失20%，則可以制成秸稈壓塊燃料2 942 kg，按照干煙葉秸稈壓塊用量1.26 kg/kg，可以烘烤鮮煙葉2 358 kg，折合0.8～1.3 hm2，與王漢文等［3］的研究結(jié)論比較接近。

2.2烘烤成本分析

秸稈壓塊與煤炭烘烤成本比較見表1。從表1中可以看出，中部葉烘烤過程中，秸稈壓塊和煤炭的用量分別為1.32和1.45 kg/kg，按照秸稈壓塊0.88元/ kg和煤炭0.64元/kg折算，生產(chǎn)1 kg干煙葉，需秸稈壓塊和煤炭的費用分別為1.16和0.93元。上部葉烘烤過程中，秸稈壓塊和煤炭的用量分別為1.19和1.38 kg，則生產(chǎn)1 kg干煙葉，需秸稈壓塊和煤炭的費用分別為1.05和0.88元。平均來看，生產(chǎn)1 kg干煙葉，秸稈壓塊和煤炭的用量分別為1.26和1.42 kg，分別需要費用1.11和0.91元。比較而言，利用秸稈壓塊烘烤，成本增加0.20元/kg，按當(dāng)?shù)豄326單產(chǎn)1 830 kg/hm2測算，燃料成本增加366元/hm2。

表1　不同處理中部、上部煙葉烘烤成本比較

根據(jù)郭仕平等［4］的研究，烘烤中秸稈壓塊由于燃燒速率快，每次添加量比煤炭少，導(dǎo)致添加次數(shù)增多，是煤炭的6.5 倍。該試驗中，由于試驗設(shè)備具有模糊邏輯控制功能，自動化程度高，同時還可自動送料、電氣延時點火、自動調(diào)節(jié)供氧等，可省略許多人工操作。具體而言，秸稈壓塊成品包裝成25 kg/袋，一次加料2袋合計50 kg，烘烤一爐煙葉加料17～18次；試驗用煤平均每次加煤12.5 kg，需要加煤80～88次（因柴煤型狀大小不一、燃燒值較低）。比較而言，燃料添加次數(shù)可減少60次以上。因此用工數(shù)量下降，從而總體烘烤成本有所降低。

表2　不同處理中部、上部初烤煙葉常規(guī)化學(xué)成分比較

2.3初烤煙葉常規(guī)化學(xué)成分分析

由表2可知，試驗初烤煙葉化學(xué)成分含量比較適宜，比例協(xié)調(diào)。處理與對照相比，中部煙葉除煙堿、氯和淀粉偏高外，總體差異不明顯，上部煙葉總體差異不明顯。就該試驗而言，采用不同的烘烤燃料對初烤煙葉常規(guī)化學(xué)成分無明顯影響。王漢文等［3］的研究認為，經(jīng)秸稈燃燒烘烤的煙葉，其總糖和還原糖含量高于煤燃料烘烤的煙葉，且總糖與還原糖的差值小于煤燃料烘烤的煙葉。而該試驗結(jié)果顯示，秸稈壓塊和煤炭調(diào)制出的初烤煙常規(guī)葉化學(xué)成分差異不明顯，且無數(shù)據(jù)能證明為燃料導(dǎo)致。

3　結(jié)論與討論

試驗發(fā)現(xiàn)，秸稈壓塊作為燃料替代煤炭在密集烤房中運用在技術(shù)上是完全可行的，秸稈壓塊點火容易，升溫快，火力強，溫度調(diào)節(jié)靈敏度高，可以滿足煙葉烘烤工藝要求；同時，秸稈壓塊作燃料烤煙雖然燃料成本有所增加，但可降低烘烤用工成本，總體上可節(jié)約成本；另外，與煤炭作燃料的對照相比，秸稈壓塊烘烤煙葉的外觀質(zhì)量及常規(guī)化學(xué)成分無明顯區(qū)別。

秸稈壓塊具有長期低溫燃燒不熄滅，燃燒功率調(diào)節(jié)范圍大等特點，適應(yīng)烤煙烘烤工藝的需求，但在前人的研究中，提出秸稈壓塊烤煙穩(wěn)溫困難、添加燃料次數(shù)偏多、穩(wěn)溫效果差、二次燃燒不足等問題［8］，這些問題均在該試驗中一一被解決，試驗采用的烘烤設(shè)備具有模糊邏輯控制功能，同時改進了供氧送風(fēng)裝置，自動化程度高，另外還具備自動送料、電氣延時點火、自動調(diào)節(jié)供氧等功能，無需人工判斷和添加燃料，可較大程度地降低工人勞動強度。

吳正舜等［9］研究發(fā)現(xiàn)，生物質(zhì)燃料長時間燃燒產(chǎn)生的焦油較多，該試驗設(shè)備改進后解決了焦渣累積、焦油粘堵的問題。秸稈壓塊技術(shù)所需原料、設(shè)備和物流成本需煙農(nóng)投資，成本壓力較大，前人研究多考慮秸稈壓塊技術(shù)所需設(shè)備和秸稈原料的費用，對長期使用的原料回收和成品分發(fā)及其中間過程的物流成本考慮不多。此外，若要解決自動化和除焦兩方面問題需對現(xiàn)有密集烤房進行改進，其費用將大幅度增加。

試驗所用秸稈壓塊成品價格為0.88元/kg，與其他地區(qū)的成品價格有一定差異。這個成品價格是在種煙鄉(xiāng)鎮(zhèn)建設(shè)有固定“秸稈壓塊”加工廠的前提下，考慮其生產(chǎn)成本、物流成本和勞動力成本等綜合核算出來的，適合大規(guī)模連片種植的煙區(qū)，但是隨著植煙區(qū)域由壩區(qū)向山區(qū)半山區(qū)轉(zhuǎn)移，該技術(shù)的推廣將面臨較大的交通壓力。秸稈壓塊簡易工藝為“原料切碎—調(diào)濕—喂料—壓塊—成品輸送”［10］。張弋春等［8］建議秸稈壓塊實行“本地化”，筆者認為可以將秸稈壓塊“田間化”，將工廠內(nèi)的部分工藝如“切碎—調(diào)濕”所需設(shè)備移植在農(nóng)機上，在田間完成，從而降低物流成本，促進秸稈壓塊技術(shù)推廣。

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（責(zé)任編輯：成 平）

Application of Compressed Tobacco Straw Stalk in Tobacco Leaf Curing Process

SONG Chun-yu，ZHANG Ti-gao，ZHU Jin-xi，JIANG Hai-feng，LI Qing-wu，SHI Wen-jun，ZOU Yang，CHAI Yun-xia
（Chuxiong Company of Yunnan Provincial Tobacco Corporation， Chuxiong 675000， PRC）

Abstract：With intelligent energy-saving tobacco bulk curing equipment as the experimental equipment which using biomass particles as the fuel， the paper studied the application of compressed tobacco straw stalk as the solid fuel in tobacco leaf curing process in Chuxiong. The results showed that using compressed straw stalk instead of coal as the fuel in tobacco bulk curing process was feasible in technology. Compressed straw stalk was easy to ignite， could heat up rapidly， was of strong firepower and highly sensitive to temperature adjustment，and thus could meet the requirements of tobacco leaf curing technology. Although using compressed straw stalk as the fuel would increase the cost of fuel， it could reduce tobacco curing labor costs， so it could save the cost as a whole. Appearance quality and conventional chemical composition of flue-cured tobacco leaves were not significantly different between using compressed straw stalk and coal as the fuel.

Key words：compressed tobacco straw stalk； substitute fuel； tobacco leaf curing； cost

中圖分類號：TS49

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1006-060X（2016）03-0082-03

DOI：10.16498/j.cnki.hnnykx.2016.03.025

收稿日期：2016-01-18

基金項目：云南省煙草公司科技計劃項目（2014YN27）

作者簡介：宋春宇（1964-），男，云南楚雄州人，農(nóng)藝師，主要從事煙葉生產(chǎn)技術(shù)研發(fā)和推廣工作。

通訊作者：鄒 陽