密集烤房存在問題與優化分析

摘要 密集烤房是我國烤煙生產的重要組成部分，近幾年的推廣應用取得了一定成效，但仍存在熱能利用效率低、設備更新慢等問題。該文逐一分析各煙區的烤房優化方式，評價改造效果，以期為烤房建設的高效、低碳發展提供借鑒。

關鍵詞 密集烤房；存在問題；優化分析

中圖分類號 S572 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）25-08745-02

Abstract Intensive curing barn is an important component of fluecured tobacco production in China， with progress made. However， problems still exist， such as lower heat energy utilization efficiency and slow equipment update. In the research， optimization ways of tobacco barn were analyzed in fluecured tobacco production regions， and assessment was made on improvement effects， in order to provide references for highlyefficient and lowcarbon development of curing barn.

Key words Intensive curing barn； Existing problems； Optimization analysis

近年來，我國密集烤房的建設與推廣發展迅速，不僅有效提高了煙葉烘烤效率，也滿足了煙葉規模種植和生產模式變化的需求[1]。密集烤房的主要特點是：裝煙密度大，熱風循環，強制通風，有利于智能化控制。烘烤工作原理是：燃燒煤加熱散熱管、并加熱供熱室內空氣，利用風機將熱風通過進風口強制送入裝煙室，再通過煙葉層加熱煙葉，經回風口，一部分經排濕窗排出，大部分與進氣口進入的新鮮空氣混合并重新送入供熱室，再被散熱管加熱后送入裝煙室。如此循環，直至煙葉被烤干[2]。然而，在密集烤房推廣應用的過程中，也存在供能效率和熱能利用率較低、設備更新維護不到位、智能化控制程度低、環境污染較大等問題[3-4]。筆者擬借鑒各煙區的研發、應用成果，對密集烤房推廣應用過程中存在的問題進行剖析，并逐一分析評價不同優化方式的效益水平，為烤房建設的高效、低碳發展提供借鑒。

1 密集烤房存在的問題

1.1 烤房的熱能利用率亟待提高

目前，國內密集烤房的供熱設備以燃煤熱風爐為主。燃煤熱風爐主要由加熱爐、煙氣-空氣換熱器、煙囪組成，置于與裝煙室相鄰的加熱室內。來自裝煙室的空氣經換熱器加熱后，通過循環風機送入裝煙室內，以干燥裝煙室內的煙葉。經測算，國內密集烤房供熱設備的有效能耗普遍較低，僅占燃料低位發熱量的20%～35%，在煙葉烘烤過程中，每排除1 kg水分所需要的理論耗熱量為2 559.5～2 580.3 kJ。我國各主要煙區的新鮮煙葉含水量大多為80%～90%。以煙煤的低位發熱量為20 809 kJ/kg計算，每1 kg干煙葉的理論耗煤量為0.423～0.952 kg，由此可見，密集烤房存在巨大的節能潛力[5]。由于密集烤房的換熱方式簡單，控熱方式粗放，大量的節能措施還沒有完全應用到密集烘烤上，通過綜合考慮烤房的熱效率、利用率、容積率，系統設計烤房建設布局，我國烤房的節能潛力接近10億元/年[6]。

1.2 關鍵設備更新速度較慢

目前密集烤房在加熱設備、風機電機配置、溫濕度自控和編煙機械等方面已取得重大突破和創新，但一些設備仍表現出故障率高、穩定性差等問題，特別是供能設備的材料與規格、自動控制的穩定性和精準性方面存在缺陷。例如，云南省的部分烤房加熱設備出現了“積灰”現象，導致烤房升溫困難，降低了烘烤效率和煙葉質量的問題[7]。同時，在推廣應用過程中，受到來自交通運輸、基礎設施或電力供應等方面的限制因素，難以實現大面積安裝運用。

1.3 烘烤期間排放污染嚴重

據測算，每燃燒1 kg標準煤，將排放二氧化碳2.6 kg，二氧化硫0.024 kg，氮氧化物0.007 kg[8]，煙葉烘烤作業中煤炭、生物質能源等燃燒釋放的粉塵、碳氧化合物、硫化物和多環芳烴等也給周圍環境帶來較大的污染。硫生成的SO2或硫酸會對燃燒設備的金屬表面造成腐蝕，空氣中的SO2會嚴重影響農作物的生長發育和產質量，同時對烘烤技術人員健康構成威脅[9]。研究發現，烘烤排放的廢氣中主要包含了CO2、NO、NO2、SO2，其中SO2的最高濃度可達2 218.40 mg/m3，超出國家標準1 200 mg/m3[10]。降低烤煙生產期間對環境的污染，減少廢氣、廢物排放，已成為現代煙草農業的發展目標。

2 密集烤房的優化途徑分析

2.1 安裝空氣能熱泵設備輔助烘烤

空氣能高溫熱泵作為新型煙葉烘干設備，能利用熱泵蒸發器吸收外界空氣中的熱量，經過壓縮機做功，將能量轉移到烤房中加熱空氣，不再燃燒煤炭，烘烤過程節能環保，能降低勞動強度與烘烤成本。根據貴州省甕安縣的經驗數據可知：安裝空氣能高溫熱泵的烤房每炕次比改造前的能源成本降低60.8%；每公斤干煙烘烤成本比改造前同比減少55.1%；每公斤干煙收益同比超出改造前22.8%。可見，空氣能高溫熱泵設備能提高烘烤期間的能源利用率、降低供能和管理成本，但較高的購置成本和電力供應需求，成為限制空氣能設備推廣應用的主要因素[11]。

2.2 安裝太陽能加熱室提供輔助熱源

通過在烤房屋頂安裝太陽能加熱室，吸收太陽能并加熱太陽能加熱室內的空氣，高溫空氣通過內循環管道與烤房的加熱室、裝煙室連通，提供輔助熱源。借助溫差控制器控制太陽能循環風機，達到利用太陽能替代部分燃煤的目的。云南省文山州的經驗數據顯示：在天氣晴朗的情況下，僅用太陽能提供的熱量，可把裝煙室的溫度升高到38 ℃以上，滿足煙葉烘烤前期的需要，每公斤干煙的耗能比改造前降低20%～24%，烤后煙葉質量與普通密集烤房所烤煙葉的質量相當[12]。由此可見，太陽能加熱室的安裝工藝簡單，能較好的降低能源消耗，但易受光照強度、時長等天氣因素的影響，節能效益的穩定性較差。

2.3 烤房熱濕回收利用設備

其工作目標是減少排濕過程中的有效熱耗散和無效熱損失，設備類型包括以下5種：部分熱風循環、熱濕空氣梯級利用、換熱器回收熱濕空氣、熱泵回收熱濕空氣以及烤房群烘烤系統。由于起步較晚，目前國內對熱濕回收利用設備的關注度較低、投資少、應用窄，研發提升的潛力空間較大，可從以下幾個方面進行改進：①降低換熱回收器的成本，提高熱回收的效率；②提高煙葉自動化控制程度和控制準確性；③提高烤房的密閉性，以便減少烤房中熱空氣的泄漏量，增加通過熱回收器的熱濕空氣量，從而提高烤房的熱效率[13]。

2.4 烤房結構優化

根據山東省濰坊市的經驗數據，優化烤房結構，改進建設材料，建設保溫型密集烤房，以實現烤房保溫、節能的作用。保溫型密集烤房的墻體需建成空芯保溫墻，用混合砂漿抹光；房頂增加保溫層和防滲層；地面鋪設保溫材料。每炕次干煙耗煤費用可減少210元[14]。

2.5 烤房內結構“3改4”處理

根據山東省日照市的經驗數據，密集烤房內結構“3改4”處理方法是：原3層密集烤房第1層離地面120 cm保持不變，原第3層距房頂距離不變，原第1層與第3層之間的層距按均分法改為2層，形成總掛煙層數“3層改4層”。改造后的烤房裝煙量同比提高23.5%，干煙成本由改造前的1.94元/kg降至1.76元/kg，烘烤時間增長24 h，烤后煙葉產值同比提高了3.8%[15]。由于“3改4”的改裝成本低、工藝簡單，有利于推廣應用，但同時應加強針對提升供熱設備效率、煙葉間空氣流動量的研發與應用。

3 結論

根據國家煙草專賣局的要求，烤房建設需要“起點要高、定位要準、規模推進、系統設計、流程生產、標準作業、規范管理、創新發展”[16]。發展現代煙草農業，高標準、高效率、低耗能、低污染的烤房是關鍵因素。通過綜合分析發現，密集烤房現存的主要問題是熱能利用率低、關鍵設備更新較慢以及烘烤期間污染嚴重。各煙區的優化途徑包括：安裝空氣能高溫熱泵設備、太陽能加熱室設備、熱濕回收利用設備、優化烤房結構（即對烤房內結構進行“3改4”處理）。其中，空氣能高溫熱泵和太陽能加熱室作為新興的烘烤輔助設備，節能效果明顯，能提高烤后煙葉產值，但安裝和維護成本較高，同時易受到基礎設施或自然條件的限制；烤房結構優化和烤房內結構改造，實施過程工藝簡單、成本較低，利于推廣應用，但節能效果較差，經濟效益提升不明顯。由此可見，密集烤房的優化改造，需要綜合考慮配套設施布局，因地制宜，探索適當的優化方式，統一管理維護，積極研發和借鑒先進的科學技術成果，并在充分調研、決策的基礎上，調動充足資金進行扶持。

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