熱泵與燃煤密集烤房烘烤效益對(duì)比與研究

田效園, 李許濤*, 高相彬, 周碩野, 冀德紅, 曹曉濤　(.河南省煙草公司, 河南鄭州 5008; .河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所, 河南許昌 6000;.許昌市煙草公司,河南許昌 6000;.許昌市煙草公司襄城縣分公司，河南許昌 5670)

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熱泵與燃煤密集烤房烘烤效益對(duì)比與研究

田效園1, 李許濤1*, 高相彬2, 周碩野1, 冀德紅3, 曹曉濤4(1.河南省煙草公司, 河南鄭州 450018; 2.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所, 河南許昌 461000;3.許昌市煙草公司,河南許昌 461000;4.許昌市煙草公司襄城縣分公司，河南許昌 452670)

摘要[目的]探索熱泵密集烤房在河南煙區(qū)的烘烤效益優(yōu)勢(shì)。[方法]進(jìn)行密集烘烤試驗(yàn)，對(duì)熱泵烤房與燃煤烤房在減工降本、節(jié)能環(huán)保、提質(zhì)增效等方面進(jìn)行對(duì)比分析。[結(jié)果]熱泵烤房較燃煤烤房具有較大優(yōu)勢(shì)，每座熱泵烤房每年可節(jié)約用工成本2 756.00元,節(jié)約能耗324.80元，減少碳排放節(jié)約395.60元，煙葉等級(jí)提升增收2 800.00元。[結(jié)論]熱泵密集烤房烘烤效益顯著，對(duì)于煙農(nóng)增收具有重要作用。

關(guān)鍵詞河南；烤煙；熱泵烤房；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

烤房是煙草農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施，是發(fā)展現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)的設(shè)施載體。密集烤房代表了我國(guó)烤煙烘烤設(shè)備發(fā)展的整體方向[1]。2009年，國(guó)家煙草專(zhuān)賣(mài)局對(duì)密集烤房的建造、使用等進(jìn)行了全面規(guī)范，但在燃煤密集烤房的推廣應(yīng)用過(guò)程中，也暴露出許多問(wèn)題，例如烘烤用工量大、環(huán)境污染較重等[2-3]。近年來(lái)，煙草科研工作者試圖通過(guò)改變裝煙方式[4-5]、尋找新能源[2,6-10]等方式來(lái)彌補(bǔ)燃煤烤房的不足，并取得了顯著成效。散葉堆積、煙夾夾煙等裝煙方式節(jié)省了用工投入，太陽(yáng)能、熱泵等新型供熱方式減少了燃煤使用，保護(hù)了環(huán)境。

河南煙區(qū)從2013年開(kāi)始示范應(yīng)用熱泵密集烤房，筆者旨在通過(guò)對(duì)熱泵烤房與燃煤烤房在減工降本、節(jié)能環(huán)保、提質(zhì)增效等方面的對(duì)比分析，為熱泵烤房的推廣應(yīng)用提供數(shù)據(jù)參考。

1材料與方法

1.1材料供試烤煙品種為各參試煙區(qū)主栽品種。熱泵密集烤房(熱泵烤房)為河南省煙草公司與河南佰衡節(jié)能技術(shù)有限公司聯(lián)合研制產(chǎn)品，以電為供熱能源，裝煙室規(guī)格8.0 m×2.7 m×3.0 m，采用煙夾夾煙；對(duì)照烤房為普通燃煤密集烤房(燃煤烤房)，采用掛竿裝煙。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)于河南省許昌、平頂山、漯河、南陽(yáng)、洛陽(yáng)、駐馬店、周口市烘烤工場(chǎng)進(jìn)行，選取部位、成熟度基本一致的煙葉作為供試樣品，對(duì)密集烤房裝煙量、烘烤用工、烘烤能耗、烤后煙葉等級(jí)等進(jìn)行對(duì)比分析。

1.3數(shù)據(jù)處理采用Excel 2007軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，除烤后煙葉等級(jí)外，其余數(shù)據(jù)以豫中典型濃香型產(chǎn)區(qū)數(shù)據(jù)為例。

2結(jié)果與分析

2.1裝煙容量分析由表1可以看出，熱泵烤房的裝煙量和單炕干煙重等指標(biāo)均高于燃煤烤房，不同部位間規(guī)律一致。與燃煤烤房相比，熱泵烤房下部鮮煙增加560 kg/炕、干煙增加56 kg/炕，中部鮮煙增加440 kg/炕、干煙增加59 kg/炕，上部鮮煙增加320 kg/炕、干煙增加52 kg/炕。熱泵烤房單個(gè)煙夾的煙葉重量均大于燃煤烤房綁竿單竿重量，下部和中部增加2 kg、上部葉增加1 kg；但熱泵烤房的裝煙夾數(shù)量低于或等于燃煤烤房的裝煙竿數(shù)量，下部和中部均減少20竿，上部數(shù)量一致。盡管單炕裝煙夾數(shù)量低于燃煤烤房，但由于單煙夾夾持量高于單竿綁煙量，仍然是熱泵烤房單炕鮮煙葉和干煙葉重量均高于燃煤烤房。單炕裝煙量的增加，也即意味著烘烤環(huán)節(jié)單位質(zhì)量干煙葉所耗費(fèi)的用工數(shù)量減少，起到了減工的效果。

2.2烘烤用工分析由表2可以看出，利用熱泵烤房進(jìn)行烘烤減少了上竿、裝炕、烘烤過(guò)程、解竿等各個(gè)環(huán)節(jié)的用工量。煙葉上竿過(guò)程用工7.95個(gè)/hm2，較燃煤烤房減少10.50個(gè)/hm2；裝炕過(guò)程用工1.95個(gè)/hm2，較燃煤烤房減少0.30個(gè)/hm2；烘烤過(guò)程用工4.95個(gè)/hm2，較燃煤烤房減少10.05個(gè)/hm2；解竿過(guò)程用工1.50個(gè)/hm2，較燃煤烤房減少5.10個(gè)/hm2；烘烤全程共減少25.95個(gè)/hm2，降幅為61.30%，按每個(gè)工80元計(jì)算，共減少用工成本2 067.00元/hm2。以單座烤房烘烤煙葉面積1.33 hm2計(jì)算，每座熱泵烤房每年減少用工2 756.00元。

2.3烘烤能耗分析由表3可以看出，熱泵烤房1 kg干煙葉耗電1.6 kW·h，按0.58元/(kW·h)計(jì)算，1 kg干煙葉耗能0.93元，單位面積煙葉烘烤耗能2 436.00元/hm2；燃煤烤房1 kg干煙葉耗煤1.38 kg、耗電0.38 kW·h，合計(jì)1 kg干煙葉耗能1.02元，單位面積煙葉烘烤耗能2 679.60元/hm2。熱泵烤房顯著降低了煙葉烘烤的能耗成本，較燃煤烤房減少243.60元/hm2,降幅達(dá)到9.09%，以每座烤房烘烤煙葉面積1.33 hm2計(jì)算，每座熱泵烤房每年減少能源消耗324.80元。

表1　熱泵與燃煤烤房裝煙量對(duì)比

表2　熱泵與燃煤烤房煙葉烘烤用工對(duì)比

注：每個(gè)工按80元計(jì)。

Note: Every labor was calculated by 80 yuan.

表3　熱泵與燃煤烤房單位面積煙葉烘烤能耗對(duì)比

注：煤價(jià)580元/t，電價(jià)0.58元/(kW·h)，單產(chǎn)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減排效果分析熱泵烤房以電為能源，無(wú)需煤碳等其他能源，因此熱泵烤房實(shí)現(xiàn)了煙葉烘烤的CO2零排放，起到了顯著的環(huán)保作用。燃煤烤房烘烤1 kg干煙葉需燃燒1.38 kg煤炭，產(chǎn)生5.06 kg CO2，以單產(chǎn)2 625.00 kg/hm2計(jì)算，1 hm2煙葉烘烤共產(chǎn)生13 282.50 kg CO2。以2015年全國(guó)碳交易平均價(jià)22.34元/t計(jì)算，1 hm2煙葉節(jié)省碳排放費(fèi)用296.50 kg，以每座烤房烘烤面積1.33 hm2計(jì)算，每座熱泵烤房每年減少碳排放費(fèi)用395.60元。

2.5烤后煙葉等級(jí)分析由表4可以看出，熱泵烤房較燃煤烤房提高了上等煙、上中等煙比例以及煙葉均價(jià)，8個(gè)地市規(guī)律一致。按單產(chǎn)2 625.00 kg/hm2計(jì)算，8個(gè)地市平均增收2 100.00元/hm2，以平頂山增收最多達(dá)3 176.25元/hm2，周口最少達(dá)551.25元/hm2。以單座烤房烘烤煙葉面積1.33 hm2計(jì)算，每座熱泵烤房每年因等級(jí)提升可平均增收2 800.00元。

表4　熱泵與燃煤烤房煙葉等級(jí)結(jié)構(gòu)對(duì)照

2.6綜合效益分析表5為煙葉烘烤各環(huán)節(jié)降本增效情況。由表5可以看出，熱泵烤房在用工、能耗、碳排放、提質(zhì)提價(jià)等各方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。與燃煤烤房相比，烘烤用工節(jié)支2 067.00元/hm2、能耗節(jié)支243.60元/hm2、碳排放節(jié)支296.70元/hm2、提質(zhì)增收2 100.00元/hm2，合計(jì)單位面積煙田共降本增效4 707.30元/hm2。以每座烤房烘烤面積1.33 hm2計(jì)算，每座熱泵烤房每年可降本增效6 276.40元。

表5煙葉烘烤各環(huán)節(jié)降本增效情況

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

元/hm2

注：?jiǎn)萎a(chǎn)按2 625.00 kg/hm2。

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

3結(jié)論與討論

自20世紀(jì)60年代開(kāi)始，我國(guó)已開(kāi)始進(jìn)行密集烤房的引進(jìn)、消化和吸收，并且取得了一系列的技術(shù)成果[11]。同時(shí)，密集烤房在減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、提高烤煙烘烤質(zhì)量、適應(yīng)烤煙生產(chǎn)規(guī)模化發(fā)展等方面具有較大優(yōu)勢(shì)[12]。但隨著社會(huì)及科技的發(fā)展，當(dāng)前以燃煤為主的密集烤房也表現(xiàn)出諸多不足，例如粉塵、碳氧化合物、硫化物污染嚴(yán)重等問(wèn)題[2-3]，也制約了烤煙生產(chǎn)的發(fā)展。電能是一種清潔、無(wú)污染的穩(wěn)定能源，可解決燃煤所帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題。近年來(lái)煙草工作者對(duì)于空氣源熱泵烤房也進(jìn)行了卓有成效的研究開(kāi)發(fā)。該研究結(jié)果也表明，熱泵烤房使用煙夾夾煙明顯提高了烤房容量，同時(shí)，顯著降低了上竿、解竿等烘烤環(huán)節(jié)的用工量；以電為能源，綜合能耗較燃煤烤房明顯降低；烤后煙葉等級(jí)也顯著提升。總之，熱泵烤房較燃煤烤房在減工降本、節(jié)能環(huán)保、提質(zhì)增效方面具有明顯優(yōu)勢(shì),表現(xiàn)出巨大的烘烤效益。

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中圖分類(lèi)號(hào)S 509.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)0517-6611(2016)06-106-03

收稿日期2016-02-14

作者簡(jiǎn)介田效園(1982- )，男，河南濟(jì)源人，碩士，從事煙草栽培研究。*通訊作者，碩士，從事煙草栽培研究。