密集烤房群余热利用对烟叶烘烤成本及烘烤质量影响的研究

王国平,向鹏华

(湖南省烟草公司衡阳市公司,衡阳 421000)

在烤烟生产中,一直广泛应用自然通风烤房。上世纪 50年代末,美国北卡罗来纳州立大学约翰逊(Johnson WH)等研制了热风循环密集烤房。 20世纪70年代密集烤房在美国、日本等发达国家迅速推广开来[1]。由于美国等发达国家生产的密集烤房建造成本太高,无法在我国推广应用,所以我国的科技工作者积极研究开发具有中国特色的密集烤房。上世纪 90年代,湖南农业大学聂荣邦研制成功低成本的燃煤式密集烤房[2]。进入21世纪后,我国出现了密集烤房研究开发的热潮[3]。目前,全国已基本实现了烤房的更新换代,大大小小的密集烤房群在各个产烟区建立起来。自然通风烤房热能经过一次性利用后直接排出烤房,热效率低。密集烤房进行热风循环,实现了部分热能的再利用,热效率有了一定的提高。目前我国推广建设的密集烤房均为燃煤式密集烤房,每公斤干烟耗煤量仍然在 1.5～3.0 kg范围,不但耗煤多,烟叶烘烤成本高,而且 CO2,SO2等有害气体排放量大,污染环境。本研究就是通过设计制作一个余热利用装置,将两座密集烤房联通,把上一座烤房排出的热空气送入下一座烤房,为提高密集烤房热能利用率提供依据。

1 材料与方法

试验在衡南县烟区进行,供试烤烟品种 K326,栽培管理按常规进行。试验处理为两座连体密集烤房,烤房与烤房之间,通过自主创新研制的余热利用装置连通。余热利用装置主要由供热风道和热交换器构成。供热风道的作用主要是把供热烤房排出的热空气送入热交换器。热交换器可以把送来的热空气的热量传递给进入受热烤房的冷空气,实现间接供热;也可以不进行热交换而直接供热。本试验设计处理为供热烤房干球温度升至40℃时开始向受体烤房间接供热,升至 48℃时开始向受体烤房直接供热。另选第三座烤房为对照烤房。烟样制备:每炕各处理编烟 9竿,标记,称鲜重,挂于装烟室中间上、中、下三棚各3竿。常规烘烤。烤后将样竿下炕,称干重,进行烟叶外观质量分析和烟叶分级,并取X2F,C3F,B2F各 1 kg进行化学成分分析。

2 结果与分析

2.1 余热传输过程烤房温湿度变化情况

烟叶烘烤过程中,详细观测记载供热和受热烤房内的干、湿球温度,供热烤房排湿窗出口干、湿球温度,交换供热受热烤房进风窗进口干、湿球温度和直接供热受热烤房进风窗进口干、湿球温度。结果列于表1。

由表1可以看出,当供热烤房温度达到 40℃以上时,向受热烤房间接供热,进入受热烤房的空气温度可达 36.2～41.2℃,与受热烤房内的 39.0～44.8℃仅差3℃左右,既有利于受热烤房的升温、稳温,又可降低受热烤房对热量的需求,达到省煤的效果。当供热烤房温度达到48℃以上时,向受热烤房直接供热,进入受热烤房的空气温度可达 40.4～52.5℃,更有利于受热烤房的升温、稳温,降低受热烤房对热量的需求,达到更好的省煤效果。

2.2 余热利用烤烟的节煤效果

烟叶烘烤过程中,详细观测记载供热、受热以及对照烤房的用煤情况,并计算煤耗成本,结果列于表2。

由表2可以看出,无论是烘烤下部、中部叶,还是烘烤上部叶,受热烤房都比供热烤房少用煤,也比对照烤房少用煤。烘烤下部叶,受热烤房公斤干烟耗煤量较供热烤房少0.32 kg,较对照烤房少0.45 kg;烘烤中部叶,受热烤房公斤干烟耗煤量较供热烤房少 0.57 kg,较对照烤房少 0.56 kg;烘烤上部叶,受热烤房公斤干烟耗煤量较供热烤房少 0.21 kg,较对照烤房少 0.23 kg;平均节煤达 25.3%和 27.8%。烘烤成本也分别降低了22.0%和24.4%。

表1 余热传输过程温湿度变化情况(℃)

表2 各处理烟叶烘烤煤耗成本

2.3 余热利用烤烟的烟叶烘烤质量

2.3.1 烟叶鲜干比及上中等烟比例

测定各处理烟叶鲜干比及上中等烟比例,结果列于表3。

表3 各处理烟叶鲜干比及上中等烟比例

由表3可以看出,各处理不同部位烟叶的鲜干比呈现自下而上逐渐降低的变化,这是由于随着部位升高,烟叶含水量降低而干物质含量增加的缘故;各处理相同部位烟叶的鲜干比则差异不显著,这说明余热利用没有对烟叶烘烤带来不利影响,能保证烟叶烘烤正常运行。从烤后烟叶的上中等烟比例来看,余热利用烘烤出来的烟叶,上中等烟比例不但没有下降,而且还有不同程度的提高。

2.3.2 各处理烟叶外观质量

观测各处理烟叶外观质量结果列于表4。

由表4可以看出,供热烤房和受热烤房烘烤出来的烟叶与对照烤房烘烤出来的烟叶进行外观质量比较,在颜色、身份、油分和弹性等方面还有所改善。

3 结 语

通过本研究,可以得出以下初步结论:

(1)密集烤房群可以采用余热利用技术,具体以烤房内温度 40～48℃进行间接供热,48～68℃进行直接供热较好。

(2)密集烤房群采用余热利用技术可以节能减排,降低烟叶烘烤成本。

(3)密集烤房群采用余热利用技术,操作得当,还可以改善烟叶烘烤质量。

表4 各处理烟叶外观质量

[1]聂荣邦.烤烟栽培与调制 [M].长沙:湖南科学技术出版社,1992.35-36.

[2]聂荣邦.烤烟新式烤房研究 Ⅱ.燃煤式密集烤房的研制[J].湖南农业大学学报,2000,(4):258-260.

[3]宫长荣.密集式烘烤 [M],北京:中国轻工业出版社,2007.5-6.