微晶無機保溫材料對提高烤房熱能利用率的影響

微晶無機保溫材料對提高烤房熱能利用率的影響

郭 婷1，耿素祥2，李 文1，李良勇3，彭 良4，劉小斌4，余金龍4

（1.湖南省煙草公司郴州市公司桂陽縣分公司，湖南 桂陽 424400；2.山東中煙工業有限責任公司，山東 濟南 250000；3.湖南省煙草公司，湖南 長沙 424200；4.湖南省煙草公司郴州市公司，湖南 郴州 423000）

采用單因素試驗設計，研究了微晶無機保溫材料在提高烤房熱能利用率、節約烤煙烘烤成本、提高烤后煙葉質量等方面的影響。結果表明：與對照相比，添加微晶無機保溫材料烘烤成本較低，烤后煙葉等級質量好、評吸質量好；在5個不同添加厚度和比例的處理中，以內墻厚度1.5 cm添加75%的微晶無機保溫材料的處理效果最好，具體表現為能耗較低，每烘烤1 kg干煙平均節煤0.20 kg，節煤率達14%以上；在經濟性狀方面，烤后煙葉的上等煙比例提高了4.6個百分點，煙葉均價平均提高2.0元/kg；感官評吸質量較高，化學品質均衡。

烤房；煙草；微晶無機保溫材料；能耗

密集烤房是當前煙葉烘烤推廣應用的主要烤房類型之一，因其具有裝煙量大、烘烤成本低、烤后煙葉外觀質量與內在品質好等特點，現已在全國各煙區得到迅速推廣［1-3］，但由于密集烤房墻體建造多采用導熱性能較強的紅磚，烘烤時能源損失問題依然存在。因此，如何減少密集烤房在烘烤過程中的能耗損失，提高熱能利用率，成為當前密集烤房節能研究關注的熱點和焦點。微晶無機保溫材料是國家建材院最新研制的新一代環保型保溫材料，具有保溫隔熱、強度高、整體無縫、耐老化（可與建筑物同壽命）、操作方便等特點。近幾年，我國在烤房保溫材料方面進行了較多研究［4-7］，且大多集中在生物質能、太陽能、熱泵、集中供熱、納米技術等應用上，取得了一定的成效。而關于微晶無機保溫材料在密集烤房中的應用研究尚未見報道。試驗創新性的將微晶無機保溫材料應用于密集烤房中，通過與普通烤房對比烘烤用時、能耗成本、烤煙質量等指標來說明該材料的性能，為該材料在煙葉烘烤上的應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地點及供試材料

試驗在桂陽縣仁義鎮仁義村和嘉禾縣坦坪鄉長溪村進行，供試烤房為12座金屬密集烤房，烤房規格為2.7 m×8 m，三棚掛煙梁，保溫材料為微晶無機保溫材料（郴州市嘉信防水保溫工程有限公司），供試烤煙品種為云煙87。

1.2 烤房設計

采取單因素試驗設計，主要考察微晶無機保溫材料對烤煙經濟性狀和品質的影響，共6個處理，分別為：處理1，內墻厚度1.0 cm+75%的微晶無機保溫材料；處理2，內墻厚度1.5 cm+75%的微晶無機保溫材料；處理3，內墻厚度1.0 cm+85%的微晶無機保溫材料；處理4，內墻厚度1.0 cm+80%的微晶無機保溫材料；處理5，內墻厚度1.0 cm+70%的微晶無機保溫材料；處理6（CK），未添加微晶無機保溫材料的烤房。

在試驗過程中，首先考察6種烤房對煙葉的烘烤效果，篩選出最佳處理，再考察該處理的保溫、升溫性能，并與對照進行比較驗證試驗。

微晶無機保溫材料的使用方法：先將微晶保溫漿料40～44袋（25 kg/袋）按1∶1的比例對水混合攪拌，均勻粉刷于裝煙室、加熱室墻體及頂部；然后將抗裂砂漿10袋（25 kg/袋）按1∶0.32的比例對水混合攪拌，均勻地粉刷于保溫砂漿界面。

1.3 煙葉烘烤試驗

1.3.1 供試煙葉和編裝煙標記 供試烤房所烤煙葉的品種、營養條件、部位、成熟度要均衡一致。為了確保試驗的準確性，要事先確定同樣素質的煙株并在田間作標記，第4～6葉位、第9～11葉位、第14～16葉位分別代表下部、中部和上部葉，作嚴格試驗記錄。煙葉成熟采收，編10竿代表性煙葉（同部位同房次的每竿鮮葉重量必須一致，鮮葉片數盡量一致），分別稱其鮮重并掛牌記錄，然后按每座烤房10竿分別掛置在供試烤房相對相同位置上。底層、中層、上層的中部左右各3、4、3竿。

1.3.2 烤房裝煙數量 按密集式烤房要求裝煙，所有供試烤房裝煙密度完全一致（同部位同房次的每座烤房裝煙竿數必須一致），每竿120～150片，竿距10～14 cm。

1.3.3 烘烤工藝 按當地常規工藝實施（三段式密集烘烤），相同部位的不同處理要采用相同的烘烤工藝，確保烘烤時間基本一致。

1.3.4 測定項目及記載 觀察測定煙葉鮮重、回潮煙葉干重、烘烤過程溫濕度記錄、煙葉外觀質量分析、經濟性狀調查、能耗（包括耗煤量和耗電量）及留取樣品（X2F、C3F、B2F等級，分別留取1 kg）。

1.4 驗證試驗

（1）升溫性能：點火燃燒穩定后以盡快速度升溫到68℃，每小時紀錄一次溫度。（2）保溫性能：當裝煙室溫度升至68℃后，清除爐膛余火并關停循環風機，記錄裝煙室溫度下降情況。（3）墻體的內外溫差：當裝煙室溫度升至68℃后，測定加熱室墻體的內外壁溫度。（4）測定項目：觀察測定最佳處理與對照處理升溫性能、保溫性能。

2 結果與分析

2.1 不同處理對烤煙能耗的影響

2.1.1 煙葉烘烤時間 由表1可知，粉刷了微晶無機保溫材料烤房的烘烤用時均比對照烤房用時少，其中烘烤下部葉節約5.4 h，中部葉節約5 h，上部葉節約5 h。與對照相比，5個處理的烤房烤完3個部位煙葉后按節約時間由長到短為：處理2＞處理3＞處理5＞處理1＞處理4；分別節約時長20、19、16、15、14 h。粉刷微晶無機保溫材料厚度和微晶無機保溫材料比例對烘烤用時長短有影響。

表1 各處理烘烤用時的比較 （h）

2.1.2 煙葉烘烤能耗成本 從表2可以看出，無論是烘烤下部葉、中部葉還是上部葉，微晶無機保溫材料處理與對照相比，其電耗、煤耗成本均有所降低。其中，處理3下部葉烘烤成本最低，比對照低0.20元/kg，烘烤成本降低12.66%；處理5的中部葉烘烤成本最低，比對照低0.28元/kg，烘烤成本降低18.42%，其次是處理2和處理3都比對照低0.22元/kg，烘烤成本降低14.47%；處理1上部葉烘烤成本最低，比對照低0.26元/kg，烘烤成本降低23.85%，其次是處理2比對照低0.22元/kg，烘烤成本降低20.18%。總體表明，粉刷了保溫材料的烤房可顯著降低能耗成本。

2.2 不同處理對烤后煙葉質量的影響

2.2.1 煙葉外觀質量 由表3可知，保溫材料烤房烤后煙葉比對照橘黃色煙增多，油份提高、色度增強，烘烤外觀質量更加均勻一致。

2.2.2 烤煙化學品質 國際型優質煙葉的化學成分表現為：總糖20%～24%、還原糖16%～22%、淀粉＜3.5%、煙堿1.5%～3.5%、鉀離子≥2%、氯離子0.3%～0.8%。由表4可知，保溫材料密集烤房除處理3的總糖、還原糖含量偏高外，其余處理烤后煙葉的總糖、還原糖、煙堿、總氮、鉀、氯的含量均在適宜范圍。其中，處理2的下部葉、中部葉總糖、還原糖含量比對照高，氯的含量比對照低，其他成分含量的差異不大。

2.2.3 烤后煙葉感官質量 從表5可以看出，6個處理煙葉的香氣特征均顯著，處理1～5的香氣質、香氣量、濃度、余味、灰色得分均高于處理6（CK），其排名為處理2＞處理3＞處理4＞處理5＞處理1＞處理6（CK）；其中，處理2的香氣質、香氣量最大，中部葉分別比對照高0.45、0.30分，上部葉均比對照高0.40分；處理1～5的刺激性和燃燒性均優于對照；處理1、2的雜氣優于對照，處理4比對照差，而處理3和處理5僅上部葉比對照差；在勁頭方面處理1、2優于對照，處理3、4、5比對照差。總體表明，粉刷了保溫材料的烤房對提高烤后煙葉的感官評吸質量有明顯作用。

表2 不同處理烤房能耗成本的比較

表3 不同處理烤后煙葉外觀質量評價的比較

表4 不同處理烤后煙葉主要化學成分含量的比較（%）

2.2.4 烤后煙葉等級質量 由表6可知，保溫材料烤房整體比對照烤房上等煙比例要高，其中，處理2的上等煙比例最高，比對照高4.6個百分點；在均價方面，處理2＞處理3＞處理5＞處理1＞處理4＞處理6（CK）。

表5 不同處理煙葉感官質量評價的比較

表6 不同處理烤后煙葉等級質量及均價的比較

2.3 烘烤用時驗證試驗結果

綜合以上結果可知，處理2綜合性狀優于其他處理。由此，對處理2進行驗證試驗，對比對照烤房考察升溫、保溫情況，結果如表7所示。保溫材料烤房（處理2）71 m in便升到68℃，升溫速度是對照烤房的2倍，達到指定溫度比對照烤房節約50.69%的時間。在降至相同溫度過程中，保溫材料烤房比對照烤房多保溫3.5 h，高出46.67%。由此可見，涂了微晶無機保溫材料的密集烤房比傳統烤房有明顯的升溫和保溫優勢。

表7 烤房升溫、保溫情況表

3 結論與討論

杜超凡等［8］對微孔無機保溫材料在密集烤房上的應用研究結果顯示，安裝保溫材料的密集烤房能夠節約煤炭、電耗，提高上等煙比例，有較為顯著的節能增產提質效果。張麗英等［9］在密集烤房中使用膠粉聚苯顆粒保溫材料時，發現該材料可縮短烘烤時間、節約能耗、提高煙質。該試驗中，微晶無機保溫材料在密集烤房上應用后，可以使烤房升溫更靈敏、更快捷，保溫效果更好，明顯縮短了烘烤時間，節煤省電降低了煙葉烘烤成本，提高了煙葉等級質量，提高了烤后橘黃煙比例，提升了烤后煙葉的感官評吸質量，表現出明顯的節能降耗和增產提質增香效果。同時，該材料也有利于提高烤房整體溫度，使烤房內溫度均勻一致，煙葉干筋充分，從而避免氣流上升式烤房距房頂20～30 cm處溫度相對偏低而導致最上層煙葉基部難以完全干筋的現象。

盧軍等［10］研究指出泡沫保溫材料在密集烤房中能夠一定程度地降低黑槽煙和掛灰煙比例，能有效阻止烤青煙的出現。將微晶無機保溫材料應用于加熱室，可防止因溫度過高導致的加熱室墻壁開裂，預計可保10 a左右。在裝煙室頂部粉刷保溫材料，可防止烤房頂部開裂滲水和小水珠的形成，從而減少掛灰煙的比例。此外，因其施工工藝簡單，操作方便，推廣成本低，一座烤房一次性投入成本約3 000元，而煙葉等級增加收入和節約煤炭資金相加約5 000元，投入成本僅為增加收入的60%，建議大面積推廣應用。

結合烘烤能耗、經濟性狀及烤煙質量等指標可知，粉刷了微晶無機保溫材料的烤房與對照烤房相比，優勢明顯。具體表現為更加節能、節約成本、提高烤煙質量、增加煙葉香氣質和香氣量。在6個處理中，以處理2（即厚度1.5 cm添加75%的微晶無機保溫材料）的經濟效益最高，明顯優于其他處理，平均烘烤成本1.13元/kg干煙，上等煙比例達到73.3%，均價為30.8元/kg。在對處理2進行驗證試驗時，處理2烤房的烘烤性能高、升溫快、保溫時間長，可相對減少能耗。就添加保溫材料的5個處理所表現出的效果參考文獻：

來說，粉刷厚度對烤房能耗等因素影響明顯，但添加比例影響尚不明顯。建議在后期的研究中可以側重研究不同粉刷厚度對烘烤的影響。

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（責任編輯：成 平）

Effect of M icrocrystal Inorganic Heat Preservation M aterial on Im proving the Utilization Rate of Heat Energy of Curing Barn

GUO Ting1，GENG Su-xiang2，LI Wen1，LI Liang-yong3，PENG Liang4，LIU Xiao-bin2，YU Jin-long4
（1. Guiyang Branch of Chenzhou Tobacco Company， Hunan Tobacco Cooperation， Guiyang 424400， PRC； 2. China Tobacco Shandong Industry Co.， Ltd.， Jinan 250000， PRC； 3. Hunan Tobacco Cooperation， Changsha 424200， PRC； 4. Chenzhou tobacco company， Hunan Tobacco Cooperation， Chenzhou 423000， PRC； ）

Single factor experiment design was used to study the effect of m icrocrystal inorganic heat preservation material on improving the utilization rate of heat energy of curing barn， saving the cost of fue cured tobacco and im proving the quality of the cured tobacco leaves. The results showed that： compared with the control， the lower cost of f ue cured tobacco with adding microcrystal inorganic heat preservation material， the quality of cured tobacco leaves was good， and the quality of smoking was good； from 5 different adding thickness and proportion of processing， treatment effect of the inner w all thickness of 1.5 cm add 75% m icrocrystal inorganic heat preservation material was the best， the specif c performance of the energy consumption was low， and the average coal consumption of 1 kg dry tobacco was 0.20 kg， and the coal saving rate was more than 14%； in terms of econom ic traits， the proportion of the f rst class tobacco leaf of cured tobacco increased by 4.6 percentage points， the average price increase of 2.0 yuan/kg（RMB） of tobacco； high quality of sensory evaluation，balanced chemical quality.

curing barn； tobacco； microcrystal inorganic heat preservation material； energy consumption

TS44+3

A

1006-060X（2016）09-0081-04

10.16498/j.cnki.hnnykx.2016.09.023

2016-06-12

郴煙辦綜（［2014］37號）

郭 婷（1988-），女，湖南常德市人，農藝師，主要從事煙草科學研究。

余金龍