电热式密集烤房与燃煤式密集烤房比较试验初探

汤若云，段美珍

（1.湖南省烟草专卖局（公司）质量监督检测站，湖南 长沙 410004；2.湖南省烟草公司长沙市分公司宁乡县公司，湖南 宁乡 410600）

近年来，密集烤房在国内烟区迅速推广并逐渐替代普通烤房成为烟叶烘烤的主要设备。密集式烤房以装烟密度大、烤房容量大为主要特点，采取强制通风和热风循环方式供热排湿，烘烤过程实现温湿度自动控制，相对普通烤房具有很大的优势[1-3]。随着国烟办418号文件的出台，密集式烤房的发展和推广已经走向规范化、标准化。特别是密集烤房群和烘烤工厂的建立，促进了烟叶生产的适度规模化，引领了现代烟草农业的建设发展。

但是，现有的燃煤烤房有几个重要的缺陷。首先，燃煤烤房带来了严重的环境问题。据测算一个20座规模的烤房群，整个烘烤季节排放烟尘约4~5 t，CO2约 160~220 t[4]，产生的 SO2约 3.4~5.6 t，NOX约1.6~2.8 t[5]。其次，烘烤是一项有技术含量的工作。在烘烤中煤的燃烧有滞后效应，需要提早控制加煤量来控制温度，需要较好的烧火技术，而烟农一般文化程度较低，掌握技术需要一个过程。第三，烘烤是一个需要体力的工作，在烘烤中需要烟农付出较多的工时。为能够较好地解决这些问题，已经有不少电热式烤房投入使用[6-8]。该研究引进了一套电能为加热能源、纳米陶瓷管发热的密集式烤房，与已经投入使用的其他燃煤式密集烤房一同进行烘烤测试。

1 试验设计与试验方法

1.1 供试烤房

1.1.1 散煤烤房 江苏科地现代农业有限公司生产的气流上升式密集烤房，采用金属炉膛供热，燃烧采用散煤燃烧，强制通风排湿，烘烤能力1.2~1.33 hm2。

1.1.2 型煤烤房 隧道式型煤炉膛大型气流上升式密集烤房，采用非金属炉膛，一次性加煤，供热采用型煤燃烧，强制通风排湿，烘烤能力1.2~1.33 hm2，生产厂家为湖南长沙鑫迪科技有限公司。

1.1.3 电热烤房 电能供热气流下降式密集烤房，采用纳米陶瓷发热新技术，烤房采用冷凝排湿系统，烘烤能力1.2~1.33 hm2，生产厂家为湖南郴州金源节能技术开发有限公司。

以上3种炉型均按照国烟办419号文件标准，装烟室均采用8 m×2.7 m×3.5 m内空规格，装烟梁统一采用方钢角铁材料，三层挂烟架，间距从底层起，各层间距分布统一为 1.3、0.8、0.8、0.4 m。3 种烤房理论装烟量相同，都为鲜烟4 500 kg以上，烘烤干烟500 kg以上。燃煤型密集烤房主体建设采用红砖混凝土结构，电热烤房采用彩钢板加隔热膜板房式设计，现场组装而成。

1.2 试验地点和供试品种

3种烤房的烘烤统一在宁乡县流沙河镇扶冲村，烟叶生产采用烟农合作服务社统一经营模式，烟叶烘烤中的物资和劳动力统一提供，折价计算。供试烟草品种为K326。

1.3 试验设计与方法

试验设计采用下二棚烟叶、腰叶、上二棚烟叶、顶叶4房烘烤进行测试。为保证试验效果，同时装房烘烤，每房装烟数相同，采用对比法进行试验分析。测试内容主要有：烤房性能测试，主要测试烤房空载升温性能、烤房平面温差和垂直温差；每公斤干烟耗煤量；每公斤干烟耗电量；用工统计与成本核算；温湿度控制精度测定；烟叶烘烤等级结构与产值效益。

2 结果与分析

2.1 升温性能测试

在烟叶烘烤前，3类烤房进行空载升温测试，比较3种烤房的升温性能（见表1）。燃煤烤房使用8号风机，转速940~1 450 r/min，风量24 000 m3/min，风压 220~290 Pa，功率 1.5~2.6 kW，采用 4/6极变极技术；纯电烤房采用7号风机，960~1 460 r/min，风量 21 000~26 000 m3/min，风压 200~280 Pa，功率1.5 kW，4/6极变极技术。

从表1中可以看出，电热烤房在46℃前升温速度为1℃/min，46℃后升温速度为0.63℃/min；散煤烤房升温速度 46℃前为 0.67℃/min，46℃后为0.24℃/min；型煤烤房升温速度46℃前为0.49℃/min，46℃后为0.19℃/min。从升温性能可以看出，电热烤房升温无滞后性，而燃煤烤房中，尤其是型煤烤房，燃烧有滞后性。同时说明，电热烤房的升温性能和保温性能能够满足烟叶烘烤的需求。

表1 烤房空载运行从室温升至稳温时间

2.2 烤房的平面温差和垂直温差

在烟叶烘烤的过程中，针对36℃、38℃、42℃、46℃、54℃几个关键温度点进行了平面温差和垂直温差的测试（干温）。平面温差采用5点测样法，即在四周距墙50 cm处按照对称分布布置4点，正中布置1点，分顶层和底层布置。测试结果见表2。

表2 不同烤房类型平面温差和垂直温差比较 （℃）

从比较结果来看，3种烤房的平面温差和垂直温差都较低，都能符合烟叶烘烤的要求。电热烤房的平面温差和垂直温差与其他两种燃煤型烤房相比，烘烤中整房烟叶的一致性较好。这是由于电热烤房在烘烤过程中，上、下棚水平温湿度均匀，烟叶生理变化基本同步，烤出的烟叶质量差异不大。在3种烤房烘烤时，控制仪设定目标干球温度、湿球温度与装烟室内实际干球温度、湿球温度差也略有差异，散煤烤房、型煤烤房、电热烤房内干球温差一般分别是1~2℃、1~3℃、0.3~0.5℃，湿球温差分别是0.5~1℃、0.5~1℃、0.2~0.4℃。电热式烤房实际干湿球温度与设定目标温度温差更小，说明电热式密集烤房在烟叶烘烤中温度控制精度更高，温湿度波动幅度更小，有利于烟叶的烘烤。

表3 3种烤房烘烤试验结果对比

2.3 成本分析

在烟叶烘烤过程中，该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，工资3 000元/（月·人），负责加煤烘烤，按照烘烤总房数平均分摊烘烤工资。烟叶烘烤季节，散煤烤房、型煤烤房共烘烤烟叶分别为71房、145房，历时分别为76 d、78 d。3种烤房的温湿度调节由烟草公司聘请的烟农辅导员统一调控，烟农和其他烘烤人员不操作。所以，对于烟农来说，电热烤房烘烤用工成本为零。各种烤房平均烘烤成本见表4。

表4 3种烤房平均效能比较

通过耗煤耗电和人工成本分析，1 kg干烟烘烤成本最低的是电热烤房，平均为1.81元/kg，成本最高的为散煤烤房，为2.34元/kg。由表4可知，电热烤房与两种燃煤烤房相比较，在各项综合成本中是最低的。

2.4 烟叶等级结构与综合效益

2.4.1 电热烤房的特性 第一，由于电热烤房采用冷凝排湿系统，装烟室与外界气体交换少于其他烤房，烤房密闭性能好，烟叶在烘烤中呼吸作用释放的CO2浓度聚集，有利于烟叶变黄和致香物质的形成[9]；第二，只需要调节温湿度，不需要加煤，出现操作失误的几率少于其他烤房；第三，升温灵敏，温度均匀，排湿顺畅，烟叶变黄一致，有利于提高烟叶品质；第四，由于减少了黄烟等青烟的时间，烘烤时间也能有效缩短。

2.4.2 烟叶等级结构与综合效益 烟叶外观评价显示，电热烤房烤出的烟叶明显好于散煤烤房，散煤烤房略好于型煤烤房。电热烤房烤出的烟叶正反色差小，烟叶颜色均匀，油分多，光泽强，多橘黄色，上等烟高于燃煤烤房，经济效益显著提高（表5）。综合比较3种烤房烟叶烘烤的成本和产值，综合效益为电热烤房＞型煤烤房＞散煤烤房。

表5 烤后烟叶产值比较

3 结论

3.1 散煤密集烤房

此类烤房装烟密度大；烟叶烘烤中升温能力强于型煤烤房，平面温差和垂直温差与型煤烤房相差不大；每公斤干烟耗煤量较低，较型煤烤房节省燃煤；用工较多，平均4 h需要换一次煤，烘烤劳动强度在3种烤房中最大；烤房内的温度波动幅度在3种烤房中最大，这可能影响烟叶的烘烤；烟叶烘烤质量总体较好，但综合经济效益在3种烤房中最低。

3.2 型煤密集烤房

该类烤房装烟密度大；烟叶烘烤中升温在3种烤房中最慢，但是能够达到1℃/h的升温最低要求；平面温差和垂直温差与散煤烤房相当，但低于电热烤房；在烟叶烘烤过程中一般加煤1～2次；烤房内的温度波动幅度较小，但是温度的滞后效应最明显，在达到烘烤所需温度的调节过程中，必须提前控制，烤房实际温度与设置温度差值最大；烟叶烘烤中煤电成本高于电热烤房和散煤烤房，人工耗费成本高于电热烤房、低于散煤烤房，烟叶烘烤质量总体较高，综合经济效益高于散煤烤房。

3.3 电热密集烤房

这类烤房装烟密度大；烟叶烘烤中升温稳温能力强于两种燃煤烤房，平面温差和垂直温差较小，略优于燃煤烤房；烘烤中劳动强度在3种烤房中最小，在烘烤中可以实现自动化操作，烘烤滞后效应小，能充分实现烘烤目标，烘烤出质量优异的烟叶；每公斤干烟烘烤成本最低，烟叶烘烤的综合经济效益在3种烤房中最高。

电热烤房与其他烤房的最大区别是使用清洁能源，减少了CO2和其他有害气体的排放，与国家节能减排的目标一致，实现了烟叶烘烤经济效益与社会效益的完美结合，真正体现了责任烟草科技烟草。

综上所述，3种密集式烤房都是成熟的烘烤设备，只需配以适当的烘烤工艺，都能烘烤出优质的烟叶。由于电热烤房使用清洁能源，自动化程度更高，能精准实现烘烤目标，是今后烘烤设备发展的方向。

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