密集烤房存在问题与优化分析

左业华，雷 庭，王远辉，刘会忠，卢顺友

(贵州省烟草公司瓮安县分公司，贵州瓮安550400)

近年来，我国密集烤房的建设与推广发展迅速，不仅有效提高了烟叶烘烤效率，也满足了烟叶规模种植和生产模式变化的需求［1］。密集烤房的主要特点是:装烟密度大，热风循环，强制通风，有利于智能化控制。烘烤工作原理是:燃烧煤加热散热管、并加热供热室内空气，利用风机将热风通过进风口强制送入装烟室，再通过烟叶层加热烟叶，经回风口，一部分经排湿窗排出，大部分与进气口进入的新鲜空气混合并重新送入供热室，再被散热管加热后送入装烟室。如此循环，直至烟叶被烤干［2］。然而，在密集烤房推广应用的过程中，也存在供能效率和热能利用率较低、设备更新维护不到位、智能化控制程度低、环境污染较大等问题［3-4］。笔者拟借鉴各烟区的研发、应用成果，对密集烤房推广应用过程中存在的问题进行剖析，并逐一分析评价不同优化方式的效益水平，为烤房建设的高效、低碳发展提供借鉴。

1 密集烤房存在的问题

1.1 烤房的热能利用率亟待提高 目前，国内密集烤房的供热设备以燃煤热风炉为主。燃煤热风炉主要由加热炉、烟气-空气换热器、烟囱组成，置于与装烟室相邻的加热室内。来自装烟室的空气经换热器加热后，通过循环风机送入装烟室内，以干燥装烟室内的烟叶。经测算，国内密集烤房供热设备的有效能耗普遍较低，仅占燃料低位发热量的20%～35%，在烟叶烘烤过程中，每排除1 kg水分所需要的理论耗热量为2 559.5～2 580.3 kJ。我国各主要烟区的新鲜烟叶含水量大多为80%～90%。以烟煤的低位发热量为20 809 kJ/kg计算，每1 kg干烟叶的理论耗煤量为0.423～0.952 kg，由此可见，密集烤房存在巨大的节能潜力［5］。由于密集烤房的换热方式简单，控热方式粗放，大量的节能措施还没有完全应用到密集烘烤上，通过综合考虑烤房的热效率、利用率、容积率，系统设计烤房建设布局，我国烤房的节能潜力接近10亿元/年［6］。

1.2 关键设备更新速度较慢 目前密集烤房在加热设备、风机电机配置、温湿度自控和编烟机械等方面已取得重大突破和创新，但一些设备仍表现出故障率高、稳定性差等问题，特别是供能设备的材料与规格、自动控制的稳定性和精准性方面存在缺陷。例如，云南省的部分烤房加热设备出现了“积灰”现象，导致烤房升温困难，降低了烘烤效率和烟叶质量的问题［7］。同时，在推广应用过程中，受到来自交通运输、基础设施或电力供应等方面的限制因素，难以实现大面积安装运用。

1.3 烘烤期间排放污染严重 据测算，每燃烧1 kg标准煤，将排放二氧化碳2.6 kg，二氧化硫0.024 kg，氮氧化物0.007 kg［8］，烟叶烘烤作业中煤炭、生物质能源等燃烧释放的粉尘、碳氧化合物、硫化物和多环芳烃等也给周围环境带来较大的污染。硫生成的SO2或硫酸会对燃烧设备的金属表面造成腐蚀，空气中的SO2会严重影响农作物的生长发育和产质量，同时对烘烤技术人员健康构成威胁［9］。研究发现，烘烤排放的废气中主要包含了CO2、NO、NO2、SO2，其中SO2的最高浓度可达2 218.40 mg/m3，超出国家标准1 200 mg/m3［10］。降低烤烟生产期间对环境的污染，减少废气、废物排放，已成为现代烟草农业的发展目标。

2 密集烤房的优化途径分析

2.1 安装空气能热泵设备辅助烘烤 空气能高温热泵作为新型烟叶烘干设备，能利用热泵蒸发器吸收外界空气中的热量，经过压缩机做功，将能量转移到烤房中加热空气，不再燃烧煤炭，烘烤过程节能环保，能降低劳动强度与烘烤成本。根据贵州省瓮安县的经验数据可知:安装空气能高温热泵的烤房每炕次比改造前的能源成本降低60.8%;每公斤干烟烘烤成本比改造前同比减少55.1%;每公斤干烟收益同比超出改造前22.8%。可见，空气能高温热泵设备能提高烘烤期间的能源利用率、降低供能和管理成本，但较高的购置成本和电力供应需求，成为限制空气能设备推广应用的主要因素［11］。

2.2 安装太阳能加热室提供辅助热源 通过在烤房屋顶安装太阳能加热室，吸收太阳能并加热太阳能加热室内的空气，高温空气通过内循环管道与烤房的加热室、装烟室连通，提供辅助热源。借助温差控制器控制太阳能循环风机，达到利用太阳能替代部分燃煤的目的。云南省文山州的经验数据显示:在天气晴朗的情况下，仅用太阳能提供的热量，可把装烟室的温度升高到38℃以上，满足烟叶烘烤前期的需要，每公斤干烟的耗能比改造前降低20%～24%，烤后烟叶质量与普通密集烤房所烤烟叶的质量相当［12］。由此可见，太阳能加热室的安装工艺简单，能较好的降低能源消耗，但易受光照强度、时长等天气因素的影响，节能效益的稳定性较差。

2.3 烤房热湿回收利用设备 其工作目标是减少排湿过程中的有效热耗散和无效热损失，设备类型包括以下5种:部分热风循环、热湿空气梯级利用、换热器回收热湿空气、热泵回收热湿空气以及烤房群烘烤系统。由于起步较晚，目前国内对热湿回收利用设备的关注度较低、投资少、应用窄，研发提升的潜力空间较大，可从以下几个方面进行改进:①降低换热回收器的成本，提高热回收的效率;②提高烟叶自动化控制程度和控制准确性;③提高烤房的密闭性，以便减少烤房中热空气的泄漏量，增加通过热回收器的热湿空气量，从而提高烤房的热效率［13］。

2.4 烤房结构优化 根据山东省潍坊市的经验数据，优化烤房结构，改进建设材料，建设保温型密集烤房，以实现烤房保温、节能的作用。保温型密集烤房的墙体需建成空芯保温墙，用混合砂浆抹光;房顶增加保温层和防渗层;地面铺设保温材料。每炕次干烟耗煤费用可减少210元［14］。

2.5 烤房内结构“3改4”处理 根据山东省日照市的经验数据，密集烤房内结构“3改4”处理方法是:原3层密集烤房第1层离地面120 cm保持不变，原第3层距房顶距离不变，原第1层与第3层之间的层距按均分法改为2层，形成总挂烟层数“3层改4层”。改造后的烤房装烟量同比提高23.5%，干烟成本由改造前的1.94元/kg降至1.76元/kg，烘烤时间增长24 h，烤后烟叶产值同比提高了3.8%［15］。由于“3改4”的改装成本低、工艺简单，有利于推广应用，但同时应加强针对提升供热设备效率、烟叶间空气流动量的研发与应用。

3 结论

根据国家烟草专卖局的要求，烤房建设需要“起点要高、定位要准、规模推进、系统设计、流程生产、标准作业、规范管理、创新发展”［16］。发展现代烟草农业，高标准、高效率、低耗能、低污染的烤房是关键因素。通过综合分析发现，密集烤房现存的主要问题是热能利用率低、关键设备更新较慢以及烘烤期间污染严重。各烟区的优化途径包括:安装空气能高温热泵设备、太阳能加热室设备、热湿回收利用设备、优化烤房结构(即对烤房内结构进行“3改4”处理)。其中，空气能高温热泵和太阳能加热室作为新兴的烘烤辅助设备，节能效果明显，能提高烤后烟叶产值，但安装和维护成本较高，同时易受到基础设施或自然条件的限制;烤房结构优化和烤房内结构改造，实施过程工艺简单、成本较低，利于推广应用，但节能效果较差，经济效益提升不明显。由此可见，密集烤房的优化改造，需要综合考虑配套设施布局，因地制宜，探索适当的优化方式，统一管理维护，积极研发和借鉴先进的科学技术成果，并在充分调研、决策的基础上，调动充足资金进行扶持。

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