热泵与燃煤密集烤房烘烤效益对比与研究

田效园, 李许涛*, 高相彬, 周硕野, 冀德红, 曹晓涛　(.河南省烟草公司, 河南郑州 5008; .河南省农业科学院烟草研究所, 河南许昌 6000;.许昌市烟草公司,河南许昌 6000;.许昌市烟草公司襄城县分公司，河南许昌 5670)



热泵与燃煤密集烤房烘烤效益对比与研究

田效园1, 李许涛1*, 高相彬2, 周硕野1, 冀德红3, 曹晓涛4(1.河南省烟草公司, 河南郑州 450018; 2.河南省农业科学院烟草研究所, 河南许昌 461000;3.许昌市烟草公司,河南许昌 461000;4.许昌市烟草公司襄城县分公司，河南许昌 452670)

摘要[目的]探索热泵密集烤房在河南烟区的烘烤效益优势。[方法]进行密集烘烤试验，对热泵烤房与燃煤烤房在减工降本、节能环保、提质增效等方面进行对比分析。[结果]热泵烤房较燃煤烤房具有较大优势，每座热泵烤房每年可节约用工成本2 756.00元,节约能耗324.80元，减少碳排放节约395.60元，烟叶等级提升增收2 800.00元。[结论]热泵密集烤房烘烤效益显著，对于烟农增收具有重要作用。

关键词河南；烤烟；热泵烤房；燃煤烤房；烘烤效益

The Comparative Study of Benefits between Air Source Heat Pump and Coal Curing Barn

TIAN Xiao-yuan1, LI Xu-tao1*, GAO Xiang-bin2et al

(1.Henan Province Tobacco Company, Zhengzhou, Henan 450018; 2.Tobacco Institute of Henan Academy of Agricultural Sciences, Xuchang, Henan 461000)

Abstract [Objective] The aim was to research the benefit advantage of air source heat pump curing barn in Henan tobacco area.[Method] The experiments of tobacco flue-curing were carried out, air source heat pump curing barn and coal curing barn were compared from aspects of labor reducing and cost reducing, energy-saving and environment protection, quality and efficiency improvement.[Result] Air source heat pump curing barn had more advantages compared with coal curing barn, every air source heat pump curing barn could decrease the cost of 2 756.00 yuan in reducing labor, decrease 324.80 yuan in energy, decrease 395.60 yuan in carbon emissions, and increase 2 800.00 yuan in higher quality of tobacco leaf.[Conclusion] Air source heat pump curing barn significantly increases the benefits of flue-curing, and plays an important role in income increasing for tobacco growers.

Key wordsHenan; Flue-cured tobacco; Air source heat pump curing barn; Coal source curing barn; Flue-curing benefit

烤房是烟草农业发展的重要基础设施，是发展现代烟草农业的设施载体。密集烤房代表了我国烤烟烘烤设备发展的整体方向[1]。2009年，国家烟草专卖局对密集烤房的建造、使用等进行了全面规范，但在燃煤密集烤房的推广应用过程中，也暴露出许多问题，例如烘烤用工量大、环境污染较重等[2-3]。近年来，烟草科研工作者试图通过改变装烟方式[4-5]、寻找新能源[2,6-10]等方式来弥补燃煤烤房的不足，并取得了显著成效。散叶堆积、烟夹夹烟等装烟方式节省了用工投入，太阳能、热泵等新型供热方式减少了燃煤使用，保护了环境。

河南烟区从2013年开始示范应用热泵密集烤房，笔者旨在通过对热泵烤房与燃煤烤房在减工降本、节能环保、提质增效等方面的对比分析，为热泵烤房的推广应用提供数据参考。

1材料与方法

1.1材料供试烤烟品种为各参试烟区主栽品种。热泵密集烤房(热泵烤房)为河南省烟草公司与河南佰衡节能技术有限公司联合研制产品，以电为供热能源，装烟室规格8.0 m×2.7 m×3.0 m，采用烟夹夹烟；对照烤房为普通燃煤密集烤房(燃煤烤房)，采用挂竿装烟。

1.2试验设计试验于河南省许昌、平顶山、漯河、南阳、洛阳、驻马店、周口市烘烤工场进行，选取部位、成熟度基本一致的烟叶作为供试样品，对密集烤房装烟量、烘烤用工、烘烤能耗、烤后烟叶等级等进行对比分析。

1.3数据处理采用Excel 2007软件对数据进行处理，除烤后烟叶等级外，其余数据以豫中典型浓香型产区数据为例。

2结果与分析

2.1装烟容量分析由表1可以看出，热泵烤房的装烟量和单炕干烟重等指标均高于燃煤烤房，不同部位间规律一致。与燃煤烤房相比，热泵烤房下部鲜烟增加560 kg/炕、干烟增加56 kg/炕，中部鲜烟增加440 kg/炕、干烟增加59 kg/炕，上部鲜烟增加320 kg/炕、干烟增加52 kg/炕。热泵烤房单个烟夹的烟叶重量均大于燃煤烤房绑竿单竿重量，下部和中部增加2 kg、上部叶增加1 kg；但热泵烤房的装烟夹数量低于或等于燃煤烤房的装烟竿数量，下部和中部均减少20竿，上部数量一致。尽管单炕装烟夹数量低于燃煤烤房，但由于单烟夹夹持量高于单竿绑烟量，仍然是热泵烤房单炕鲜烟叶和干烟叶重量均高于燃煤烤房。单炕装烟量的增加，也即意味着烘烤环节单位质量干烟叶所耗费的用工数量减少，起到了减工的效果。

2.2烘烤用工分析由表2可以看出，利用热泵烤房进行烘烤减少了上竿、装炕、烘烤过程、解竿等各个环节的用工量。烟叶上竿过程用工7.95个/hm2，较燃煤烤房减少10.50个/hm2；装炕过程用工1.95个/hm2，较燃煤烤房减少0.30个/hm2；烘烤过程用工4.95个/hm2，较燃煤烤房减少10.05个/hm2；解竿过程用工1.50个/hm2，较燃煤烤房减少5.10个/hm2；烘烤全程共减少25.95个/hm2，降幅为61.30%，按每个工80元计算，共减少用工成本2 067.00元/hm2。以单座烤房烘烤烟叶面积1.33 hm2计算，每座热泵烤房每年减少用工2 756.00元。

2.3烘烤能耗分析由表3可以看出，热泵烤房1 kg干烟叶耗电1.6 kW·h，按0.58元/(kW·h)计算，1 kg干烟叶耗能0.93元，单位面积烟叶烘烤耗能2 436.00元/hm2；燃煤烤房1 kg干烟叶耗煤1.38 kg、耗电0.38 kW·h，合计1 kg干烟叶耗能1.02元，单位面积烟叶烘烤耗能2 679.60元/hm2。热泵烤房显著降低了烟叶烘烤的能耗成本，较燃煤烤房减少243.60元/hm2,降幅达到9.09%，以每座烤房烘烤烟叶面积1.33 hm2计算，每座热泵烤房每年减少能源消耗324.80元。

表1　热泵与燃煤烤房装烟量对比

表2　热泵与燃煤烤房烟叶烘烤用工对比

注：每个工按80元计。

Note: Every labor was calculated by 80 yuan.

表3　热泵与燃煤烤房单位面积烟叶烘烤能耗对比

注：煤价580元/t，电价0.58元/(kW·h)，单产按2 625.00 kg/hm2。

Note: Coal price was 580 yuan/t, electricity price was 0.58 yuan/(kw·h), per unit yield was calculated by 2 625.00 kg/hm2.

2.4减排效果分析热泵烤房以电为能源，无需煤碳等其他能源，因此热泵烤房实现了烟叶烘烤的CO2零排放，起到了显著的环保作用。燃煤烤房烘烤1 kg干烟叶需燃烧1.38 kg煤炭，产生5.06 kg CO2，以单产2 625.00 kg/hm2计算，1 hm2烟叶烘烤共产生13 282.50 kg CO2。以2015年全国碳交易平均价22.34元/t计算，1 hm2烟叶节省碳排放费用296.50 kg，以每座烤房烘烤面积1.33 hm2计算，每座热泵烤房每年减少碳排放费用395.60元。

2.5烤后烟叶等级分析由表4可以看出，热泵烤房较燃煤烤房提高了上等烟、上中等烟比例以及烟叶均价，8个地市规律一致。按单产2 625.00 kg/hm2计算，8个地市平均增收2 100.00元/hm2，以平顶山增收最多达3 176.25元/hm2，周口最少达551.25元/hm2。以单座烤房烘烤烟叶面积1.33 hm2计算，每座热泵烤房每年因等级提升可平均增收2 800.00元。

表4　热泵与燃煤烤房烟叶等级结构对照

2.6综合效益分析表5为烟叶烘烤各环节降本增效情况。由表5可以看出，热泵烤房在用工、能耗、碳排放、提质提价等各方面具有明显优势。与燃煤烤房相比，烘烤用工节支2 067.00元/hm2、能耗节支243.60元/hm2、碳排放节支296.70元/hm2、提质增收2 100.00元/hm2，合计单位面积烟田共降本增效4 707.30元/hm2。以每座烤房烘烤面积1.33 hm2计算，每座热泵烤房每年可降本增效6 276.40元。

表5烟叶烘烤各环节降本增效情况

Table 5Cost decreasing and efficiency increasing in each link of flue-cured tobacco flue-curing

元/hm2

注：单产按2 625.00 kg/hm2。

Note: Per unit yield was calculated by 2 625.00 kg/hm2.

3结论与讨论

自20世纪60年代开始，我国已开始进行密集烤房的引进、消化和吸收，并且取得了一系列的技术成果[11]。同时，密集烤房在减轻劳动强度、提高烤烟烘烤质量、适应烤烟生产规模化发展等方面具有较大优势[12]。但随着社会及科技的发展，当前以燃煤为主的密集烤房也表现出诸多不足，例如粉尘、碳氧化合物、硫化物污染严重等问题[2-3]，也制约了烤烟生产的发展。电能是一种清洁、无污染的稳定能源，可解决燃煤所带来的环境问题。近年来烟草工作者对于空气源热泵烤房也进行了卓有成效的研究开发。该研究结果也表明，热泵烤房使用烟夹夹烟明显提高了烤房容量，同时，显著降低了上竿、解竿等烘烤环节的用工量；以电为能源，综合能耗较燃煤烤房明显降低；烤后烟叶等级也显著提升。总之，热泵烤房较燃煤烤房在减工降本、节能环保、提质增效方面具有明显优势,表现出巨大的烘烤效益。

参考文献

[1] 宫长荣.密集烤房[M].北京: 科学出版社, 2010: 1-3.

[2] 张家征, 徐天养, 向成高,等.烤烟太阳能烤房与普通密集烤房的烘烤对比试验[J].湖南农业科学, 2011(18): 33-34.

[3] 田海宏.燃煤污染及控制措施分析[J].应用能源技术, 2004(2): 35-36.

[4] 谢已书, 冯勇刚, 田必文,等.烤烟散叶密集烤房的研究[J].安徽农业科学, 2008, 36(26): 11394-11396.

[5] 周初跃, 姚忠达, 王传义,等.烟夹密集烤房配套烘烤工艺研究[J].安徽农业科学, 2011, 39(32): 20041-20043, 20046.

[6] 陆新莉, 徐增汉, 吴邦元，等.气流上升式太阳能密集烤房烘烤烟叶的研究[J].安徽农业科学, 2011, 39(15): 9460-9461, 9464.

[7] 潘建斌, 王卫峰, 宋朝鹏，等.热泵型烟叶自控密集烤房的应用研究[J].西北农林科技大学学报, 2006, 34(1): 25-29.

[8] 王刚, 何兵, 谷仁杰，等.贵州烤烟太阳能热泵密集型烤房烘烤效果研究[J].耕作与栽培, 2010(1):10-11.

[9] 和智君, 罗会龙, 钟浩，等.烟叶烘烤密集型烤房节能技术途径分析[J].中国农学通报, 2010, 26(8): 334-340.

[10] 王国平,向鹏华.烘烤中不同功能处理对烤烟质量的影响研究[J].中国农学通报, 2011， 27(2):434-438.

[11] 徐秀红, 孙福山, 王永，等.我国密集烤房研究应用现状及发展方向探讨[J].中国烟草科学, 2008, 29(4): 54-56,61.

[12] 任杰, 孙福山, 刘治清，等.天然气水暖集中供热密集烤房设备的研究[J].中国烟草学报, 2013, 19(3): 35-40.

中图分类号S 509.2

文献标识码A

文章编号0517-6611(2016)06-106-03

收稿日期2016-02-14

作者简介田效园(1982- )，男，河南济源人，硕士，从事烟草栽培研究。*通讯作者，硕士，从事烟草栽培研究。