生物質燃料智能烘烤系統在煙葉烘烤中的應用研究

唐徐紅 張志高 李紀寧

摘要? ? 為解決燃煤烤房烘烤煙葉長期以來存在的環境污染嚴重、勞動用工量多、自動化程度低、烘烤質量不高等問題，本文應用生物質燃料智能烘烤系統烘烤煙葉，與常規燃煤烘烤煙葉進行對比。結果表明，生物質燃料智能烘烤系統實現了自動上料供給、精準控制溫度、自動清理爐渣、煙塵排放達標，大幅度降低了煙農勞動強度，提高了煙葉烘烤質量。每烤次煙可節省用工1.5個，干球溫度控制在±0.2 ℃以內，濕球溫度控制在±0.1 ℃以內，準確執行了烘烤工藝，明顯提高了烘烤質量，平均每炕煙烘烤成本可減少16.36元。

關鍵詞? ? 生物質燃料;燃煤;烤煙;智能烘烤

中圖分類號? ? TS44+3? ? ? ? 文獻標識碼? ? A? ? ? ? 文章編號? ?1007-5739（2019）06-0210-01

傳統煙葉烘烤使用的燃料以燃煤居多，中國每年生產煙葉200萬t，就需要原煤754萬t[1]。而燃煤燃燒不穩定、升溫不均勻，不僅容易影響烤煙質量，而且無效能耗過高，易導致燃料浪費，排放大量的SO2、CO2、NOx和顆粒物等，常造成環境污染等多種問題[2]。生物質燃料壓縮或擠壓成為容積密度較大、熱效率較高、便于運輸和貯藏的固體成型燃料，其形狀和尺寸統一，使用方便，易于燃燒，是煤和薪柴優秀的替代燃料[3]。生物質顆粒燃料灰分含量<1.50%，硫含量和氯含量均<0.07%，氮含量<0.5%[4]。生物質顆粒燃料熱穩定性好、流動性好，適合煙葉自動化烘烤[5]。烤煙烘烤中應用生物質能源不僅有利于烤后煙葉品質的提升，降低烘烤成本，也能減少烤煙生產的烘烤污染[6]。本文對生物質燃料智能烘烤在煙葉烘烤中的應用進行了研究，以期提高煙葉烘烤效率、降低用工量、提高煙農收入，同時促進煙葉烘烤綠色發展。

1? ? 材料與方法

1.1? ? 試驗概況

試驗地點位于江西省撫州市樂安縣金農煙葉種植合作社烘烤工廠內。供試煙草品種為云煙。

1.2? ? 供試烤房和設備

供試烤房1座，為氣流下降式燃煤密集烤房。安裝外置式生物質燃燒一體機，由許昌同興現代農業科技有限公司提供。供試烤房原有供熱系統（燃煤爐和換熱器）不變，與外置式生物質燃燒一體機的加煤口簡單對接即可，原燃煤爐轉變為沉降裝置。外置式生物質燃燒一體機包括燃料自動上料裝置、自動控制燃燒供熱裝置、自動旋轉除渣裝置、火爐灰塵收集裝置等。

1.3? ? 試驗方法

在中上部煙葉成熟采烤期，共進行3次烘烤試驗。每一炕次對比試驗，處理烤房（生物質燃料智能烘烤系統烤房）與對照烤房（燃煤密集烤房）的煙葉部位、鮮煙裝煙量沒有顯著差異，確保試驗結果具有可比性，試驗設計見表1。

2? ? 結果與分析

2.1? ? 不同種類烤房烘烤成本比較

從表2可知，生物質燃料烤房平均每炕煙能耗814.64元，與對照（燃煤密集烤房）相比，每炕煙能耗成本增加163.64元。生物質燃料烤房平均每炕煙用工3.5個，與對照相比，每炕煙節省用工1.5個，每炕煙用工節省費用180元。以上合計，生物質燃料烤房平均每炕煙烘烤費用1 234.64元，與對照相比，平均每炕煙烘烤費用減少16.36元，減幅1.3%。

2.2? ? 不同種類烤房烘烤性能比較

從表3可以看出，生物質燃料烤房溫濕度控制明顯優于燃煤烤房。

2.3? ? 不同種類烤房烘烤質量比較

由表4可知，與對照相比，生物質燃料烤房平均每炕煙上等煙比例提高1個百分點，均價提高0.1元kg，煙葉烘烤質量明顯提高。

3? ? 結論與討論

傳統的燃煤烤房，單次加煤量超過20 kg，大量煤炭在爐膛內陰燃，升溫滯后，需要穩定溫度時容易沖高，干球溫度波動一般在±2 ℃以上，濕球溫度波動在±0.5 ℃以上。生物質燃料烤房每次加料準確，單次加料量最少約50 g，燃燒迅速，無陰燃、爆燃，干球溫度控制在±0.2 ℃以內，濕球溫度控制在±0.1 ℃以內，準確執行了烘烤工藝。

生物質燃料烤房采用自動上料，可一次加料100 kg，變黃期與干筋期加一次料可使用1 d以上，定色期大火時加一次料可供應12 h以上;生物質燃料灰分含量5%，一炕煙結渣、結灰50～60 kg，清一次灰渣即可，同時爐膛結渣可自動清除。因此，使用生物質燃料烤房大大降低了烘烤的勞動強度。

為便于推廣生物質燃料烤房設備，應在煙區以煙農合作社、烘烤工場為單位，建立生物質燃料加工廠，農作物秸稈、煙桿、樹枝等農業廢棄物，可就地加工成生物質燃料。這樣可進一步降低烘烤成本，同時為解決煙區環境污染、打造綠色煙草做出了貢獻。

本試驗對現有燃煤密集烤房進行改造，配備安裝外置式生物質燃燒一體機，包括自動上料裝置、精準控溫控濕燃燒供熱裝置、自動旋轉式除渣裝置、火爐灰塵收集裝置等，通過自動上料供給、精準控制溫度、自動清理爐渣，達到了烘烤全過程的智能化控制，大幅度降低了煙農勞動強度，提高了煙葉烘烤質量，實現了無人值守、精準烘烤、節能減排、減工降本。

4? ? 參考文獻

[1] 林偉，王鵬，陳賢龍，等.智能生物顆粒燃料燃燒機在煙葉烘烤中的應用效果研究[J].中國農學通報，2016，32（25）：170.

[2] 湯明.烤煙烘烤節能現狀與展望[J].安徽農業科學，2007，35（15）：4549-4500.

[3] 張霞，蔡宗壽，陳麗紅，等.生物質成型燃料加工方法與設備研究[J].農機化研究，2014，11（1）：214.

[4] 趙立欣，孟海波，姚宗路，等.中國生物質固體成型燃料技術和產業[J].中國工程科學，2011，13（2）：78.

[5] 楊飛，張霞，劉茵，等.生物質顆粒燃料燃燒機的煙草烘烤試驗研究[J].云南農業大學學報（自然科學），2017，32（5）：912-919.

[6] 蘭樹斌，馬瑩，陳維林，等.生物質源在烤煙烘烤中的應用研究進展[J].現代農業科學，2016（17）：153-155.