烟叶烘烤集中供热及热能循环利用研究

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(1 湖南农业大学农学院，长沙 41000; 2 郑州市烟草公司登封市分公司，河南郑州 452470; 3 河南省农业科学院烟草研究所，许昌 461000 )

2012-06-12

王省伟(1971—)，男，河南洛阳人，硕士研究生，Email:wangshengweiw@163.com。

烟叶烘烤集中供热及热能循环利用研究

王省伟1, 2，高相彬3，孟智勇3

(1 湖南农业大学农学院，长沙 41000; 2 郑州市烟草公司登封市分公司，河南郑州 452470; 3 河南省农业科学院烟草研究所，许昌 461000 )

从节能、降耗、环保的角度，提出了烟叶烘烤集中供热及热能循环利用的技术思路并对其进行了系统设计，针对新系统在烘烤过程中可能出现的问题提出了具体的解决办法。

烟叶；烘烤；密集烤房；集中供热；热循环

烘烤设备是影响烤烟最终产质量的关键因素之一。近年来密集式烤房在减轻劳动强度，降低烟叶烘烤成本，提高烘烤质量等方面均取得了一定成效[1]。但以前建造的烟叶烘烤工场大多为单个密集烤房的集群加附属设施，每座烤房配备独立的加热系统，烘烤供热效率不高，热能不能循环利用，操作耗费大量人力成本，与我国现阶段现代烟草农业全面推进不相适应[2～9]。因此，设计一定规模烤房群的集中供热系统，配套适宜的除尘、脱硫系统，研究群内烤房间余热、余湿循环利用系统，把烤房排出的热湿空气再次用作其它烤房的供热和回潮，对于进一步降低烟叶烘烤耗煤量，降低烘烤成本，减少废渣、废气排放，提高烘烤集约化、现代化水平，促进烟区协调稳定可持续发展具有重大的现实意义[10～15]。

1 烘烤集中供热及热能循环利用系统

1.1 设计思路

按照密集烤房技术规范，根据河南烘烤实际测算，建造加热室相对的两个5座连体烤房(10座密集烤房)为一个集中供热、除尘脱硫、热湿循环利用、太阳能辅助加热的系统单元。项目通过减少热能损失、提高供热效率解决集中供热成本过高的问题，通过热湿循环利用减少单个密集烤房排湿即排热过量，降低煤耗量，克服后期回潮困难的问题。集中供热成本较高的问题通过以下3个措施解决：热风直接向烤房供热以减少二次能量转换造成的热能损失；采用造价较高的供暖管道材料和标准施工输送热风，减少热风炉到烤房的热量损耗；使用简单实用的太阳能辅助加热(图1)。

图1 集中供热及热能循环利用系统单元设计图

1.2 系统设计

1.2.1 集中供热系统

集中供热系统包括专用热风炉、热风管道和控制系统。采用现有热风炉产品和密集烤房加热设备最新研究成果，设计专用热风炉，要求其供热能力为现有单体火炉的4.5～5倍，以此优化炉栅面积、炉膛容积和炉体形状；参照密集烤房技术规范关于火炉的标准和国家关于热风炉的技术标准(规范)选用材料，就高不就低；采用负压鼓风、侧向燃烧等技术，提高燃烧效率；采用现行供暖管道设备与标准设计热风管道；设计控制系统。

1.2.2 除尘脱硫系统

按现行相关产品标准进行设计并制作样机，要求除尘、脱硫率达80%以上，单座烤房平均价控制500元以内。

1.2.3 湿热循环利用系统

根据河南烘烤实际和湿热能量测算，确定每个热湿循环利用系统单元为10座密集烤房，两个5座并连体烤房为一个热湿循环利用单元。分步设计图如下(图2-图10)：

图2 热湿利用管道拐弯剖面图 图3 热湿利用管道正剖图 图4 热湿利用管道俯剖图

图5 热湿控制门平剖图 图6 热湿利用管道正剖图

图7 热湿利用管道剖面图 图8 热湿循环利用阻断门侧剖图

图9 冷凝水聚集池剖面图 图10 冷凝水接水池剖面图

1.2.4 控制系统

自控系统的设计与使用按以下几个步骤进行：选用、优化进排风门和阻断门的配套电机，在原单个烤房自控仪面板上添加两个按钮，根据工艺需要安装控制门的开关；在供热管道上设置控制门，将温度自控的执行器的助燃鼓风机改为控制门；设计热风炉自控仪，在供热管道内安装温度探头，设定温度100～110℃，自动控制的执行机构为负压风机；待整个系统运转正常时设计计算机中央控制系统。

2 问题及对策

2.1 配套技术问题

热湿循环系统目前只能用于气流下降式的密集烤房；关键在于顺序装烟、烘烤；烘烤过程中必须有1座烤房的阻断门关闭，保证循环气流从高温到低温、从低湿到高湿流动；必须有未烘烤的1～2座烤房(正在装烟或回潮的烤房)的进排风门大开，并大开装烟室门和冷进风门，保证系统内所有烤房排湿的正常进行。烤房原有排湿口必须控制使用，以提高余热、余湿利用效率。

2.2 与自控系统配套问题

目前仍然沿用原自控系统，系统安装、调试、使用依照密集烤房技术规范(国烟办〔2009〕418号文件)进行；以助燃鼓风机作为控制温度高低的执行机构；以冷进风门作为控制湿球温度高低的执行机构，冷进风门开度越大，进风量越大，通过热湿循环系统排湿量越多。

2.3 烤房排湿口改造与控制使用

在加热室端的排湿口，留缝隙15～20 cm，其余封闭严密。烘烤开始时预留缝隙用砖盖住，泥巴糊严；当出现湿度超限、自控仪报警时逐步打开，向烤房外排湿；大多时间通过循环通道排湿。通过排湿口向烤房外排湿的时间因烘烤季节、外界空气湿度、烟叶含水量不同有很大差异。秋后空气干燥烟区烘烤上部烟叶时全程密封。

2.4 系统的操控

目前热湿循环系统只能人工操控。进排风门用金属板材加工制作，装炕操作者踏之不变形；也可另制作保护盖板，装炕时盖上；在适当位置焊制两个圆环，用细绳在装烟室门或回风口拉线开关；一般烘烤开始即可打开。阻断门一般大开，在回潮开始(温度低于48℃)时严密关闭，且必须有一座烤房的阻断门处于关闭状态。

2.5 排湿阶段烤房排湿不畅

处于大量排湿阶段若排湿不畅可能严重影响烘烤质量。如果发现有烤房湿球温度过高，首先检查整个系统的排气量，使每个烤房的进排风门都大开；若不能有效降低，可适当开启烤房进风门，并加大供热量，提高整个系统的排气量；直至稍开烤房排湿口，保持湿球温度适宜、稳定。

2.6 系统排气量不足

温度最高的烤房可能不需要大量进风就能使干筋阶段的湿球温度适宜，单靠一座烤房进风可能无法满足整个系统的排湿和循环需要。这时需要下游的一座、两座、甚至三座烤房都适量进风，在保证自身温湿度条件适宜的同时，保证系统供热和排湿的需要。

2.7 系统的循环

系统运行的关键在于循环。先决条件是沿一个方向顺序装烟、依次点火，两座、甚至三座烤房可以同一天装炕，但点火时间应按序、错时4 h以上。停火烤房在回潮前必须关严阻断门，这样在整个系统单元(子系统)内，阻断门依次关闭，最高温度烤房依次轮换，回潮、装炕、点火及烘烤各阶段均在各烤房间依次轮回进行，确保系统正常运行。

3 结语

我国密集烤房在推广应用过程中仍存在着一些现实问题：一是烟叶烤香问题。受“重外观轻内在”思想影响，对烟叶烤香技术缺乏深入研究。二是过量通风问题。三是节能、减排、降本问题。随着烘烤工场数量的增加及规模的扩大，这已引起社会的广泛关注[16～19]。针对上述问题，今后一个时期，我国密集烤房的发展和研究方向应主要集中在以下三个方面：一是使用清洁能源，重视节能减耗；二是借助人工模拟，完善烤房性能；三是充分挖掘工艺节能潜力。本研究通过以密集烤房群为单位，对其供热及通风排湿系统进行系统设计，以期在烟叶烘烤的节能减耗方面有所进展或突破。

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UtilizationofCentralHeatingandThermalRecyclinginTobaccoLeafCuring

WANGSheng-wei1,2，GAOXiang-bin3,MENGZhi-yong3

(1 College of Agronomy, Hunan Agricultural University, Changsha, Hunan 410000, China; 2 Dengfeng Branch of Zhengzhou Tobacco Company, Zhengzhou, Henan 452470, China; 3 Tobacco Institute of Henan Academy of Agriculture Science, Xuchang, Henan 461000,China)

This paper reviewed the status of research and development in tobacco bulk curing bam all the world, and analyzed the development trends of bulk-curing in china. Based on the current situation of bulk curing to consider the factors of saving energy, reducing consumption and environmental protection, we conceived and system designed new technical ideas of central heating and thermal recycling in curing. Meanwhile, we thought about the problems that may occur in bulk curing and proposed specific solutions for them.

Tobacco leaf; Curing; Bulk curing barn；Central heating; Thermal recycling

S572.092

A

1001-5280(2012)07-0096-04

10.3969/j.issn.1001-5280.2012.07.27

责任编辑：黄燕妮