生物質顆粒燃燒機在豐都煙區的應用研究

趙龍杰 羅鈞釗

摘 要：為尋求烤煙煤炭替代能源，對生物質顆粒燃燒機與傳統煤炭進行了對比試驗。結果表明，與傳統煤炭相比，生物質顆粒煙葉鮮干比差異不明顯，經濟性狀明顯高于傳統煤炭烘烤，用工成本明顯降低;生物質顆粒燃燒機容易操作，加料、出渣節約時間，爐渣量少，對環境影響小。

關鍵詞：生物質顆粒;豐都;烤煙

中圖分類號 TK6文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2020）04-0126-02

1 引言

煙葉烘烤是一個大量耗熱的過程，每1kg干煙葉的耗煤量一般為1.5～2.0kg，熱能利用率較低，每年烤煙消耗煤炭350～450萬t，燃煤排放CO2約為838萬t、SO2約為2.56萬t、NO2約為2.37萬t[1]，而豐都煙區烤煙種植面積在1666.7hm2左右，年度烤煙用煤7500t左右，年均產生CO2約為2萬t，SO2約為63.75t，爐渣約1500t，而SO2對烘烤設施設備的腐蝕損壞，增加了維修維護成本，給豐都煙區生態環境和煙葉可持續發展帶來極大挑戰。為積極推動豐都煙區生態環境保護，貫徹落實烤煙綠色發展的生產理念，延長烤房烘烤設施設備使用壽命，降低烘烤人員勞動強度，改善烘烤操作環境，提升烤房控溫穩溫能力，尋求煤炭替代能源迫在眉睫。太陽能、電能等新型替代能源已經進行了較多應用[2-3]，但存在電能技改成本高，太陽能本地化不適合等原因，為尋求新的解決路徑，本試驗通過研究生物質顆粒燃燒機在豐都煙區的應用情況，旨在助力豐都煙區烘烤環節節工降本、提質增效。

2 材料與方法

2.1 試驗材料 試驗于2018年在豐都縣太平壩鄉進行，供試品種云煙87。按照當地優質煙葉生產技術規范進行種植，試驗田地田間管理保持一致，選取正常成熟的中部煙葉（8～12葉位）進行試驗。供試煙葉要求同一天采摘、編竿、入炕和點火。供試烤房為2.7m×8.0m×3.5m的氣流下降式密集烤房。

2.2 試驗設計 試驗共設計2個處理：處理T：生物質顆粒燃燒爐直接對接原烤房金屬加熱設備，不改變原有加熱設備，燃料為生物質顆粒;對照CK：原有烘烤設施設備，燃料為煤炭。采用煙竿編煙，每爐裝煙360竿左右;單竿重量11kg左右。烘烤工藝按照重慶市三段六步式烘烤工藝[4]進行。

2.3 測定項目及方法 烘烤過程測定不同處理煙葉鮮干比;按照烤煙國家標準GB2635-92對烤后煙葉進行分級，根據2018年收購價格測算經濟性;測定燃料使用量以及燃料預處理、加料、除渣時間，并測定實際用工情況;對比預處理、加料、除渣操作難易程度;對比烘烤過程對烘烤作業環境的影響情況。

3 結果與分析

3.1 對烤后煙葉鮮干比的影響 由表1可知，處理T在單爐竿數、單竿鮮煙重、單爐鮮重與CK基本一致的情況下，烤后單竿干重、單爐干重分別為1.48kg和526.88kg，處理T鮮干比與CK僅減少0.1，說明處理T與CK對于烤煙的鮮干比影響差異性不明顯。

3.2 對烘烤能耗的影響 由表2可知，處理T燃料用量比CK多80kg，每kg干煙燃料比CK的燃料成本增加0.7元，燃料成本增加51%;處理T單爐烤煙比CK減少12kW·h·kg，干煙耗電成本比CK減少0.02元/kg;總體而言，處理T能耗成本2.26元/kg，CK能耗成本為1.58元/kg，處理T能耗比CK能耗增加0.68元/kg，增加比例為43%。說明生物質顆粒燃燒機燃料成本投入較大，增加了煙農投入。

3.3 對經濟性狀的影響 由表3可知，處理T上等煙比例為63.96%，CK上等煙比例為59.53%，處理T上等煙比例比CK提高了4.43個百分點;處理T中等煙比例33.59%，CK中等煙比例37.35%，處理T比CK的中等煙比例降低了3.76%;處理T下等煙比例2.45%，CK下等煙比例3.12%，處理T比CK下等煙比例減少了0.16%;處理T均價為28.55元/kg，CK均價為27.93%，處理T均價比CK增加了0.62元/kg，以處理T為例，因均價提升，單爐產值增加326.67元。說明生物質顆粒燃燒機烘烤后煙葉經濟價值提升明顯。

3.4 對用工情況的影響 由表4可知，處理T燃料前處理時間為20min，而CK燃料前處理時間為175min，處理T燃料前處理時間比CK減少155min;處理T加料時間為40min，而CK加料時間為150min，處理T加料時間比CK減少110min;處理T除渣時間為20min，而CK除渣時間為50min，處理T除渣時間比CK減少30min;處理T用工總時間為80min，而CK用工總時間為375min，處理T總時間比CK減少295min，數據說明處理T比CK減工降本效果明顯。

3.5 對烘烤作業環境的影響 由表5可知，處理T爐渣量為45kg/爐，CK爐渣量為202kg/爐，處理T較CK減少爐渣157kg/爐;處理T無刺激性氣味，操作（除渣時）稍有粉塵，刺激性氣體含量、烘烤作業環境、烘烤加料操作時粉塵污染等方面明顯好于CK。

4 結論與討論

采用生物質顆粒燃燒機烘烤，煙葉鮮干比與傳統煤炭烘烤差異不明顯，經濟性狀明顯高于傳統煤炭烘烤，用工成本明顯降低，這主要是由于生物質顆粒燃燒機進行烘烤，穩溫升溫控制更加精準，避免了因加煤操作導致的溫度波動，從而減少了烤壞煙葉發生的機率。采用生物質顆粒燃燒機烘烤，燃料前處理時間短，燃料添加次數少，燃料添加技術要求低，容易操作，且爐渣量少、除渣時間短。刺激性氣體含量、烤房周圍環境、烘烤加料操作時粉塵污染等方面明顯改善，且生物質顆粒燃燒產生的灰分可直接施加到煙田，實現了循環利用。

但是，采用生物質顆粒燃燒機烘烤，能耗成本高于傳統煤炭烘烤，生物質顆粒燃燒機采購成本和生物質顆粒燃料成本高。根據統計，重慶市豐都縣2018年生物質顆粒燃燒機采購成本為7700元/臺，生物質顆粒采購成本為1136元/t，如果沒有政策扶持，煙農投入成本過高，推廣難度勢必較大。且生物質顆粒燃燒機除渣系統存在損壞現象，原因為生物顆粒燃燒過程中產生焦油，導致除渣系統出現結焦現象，損壞除渣系統，成為生物質顆粒燃燒機推廣的制約因素之一。同時，生物質顆粒燃燒機在38℃之前容易出現燃料燃燒不充分和偏溫現象。煙農對生物質顆粒燃料質量難以把控，生物質顆粒的熱值、含水率、密度、灰分、含硫量等指標，難以通過感官進行鑒定，對于區縣鑒別質量指標難以把握。因此，建議給予設備和燃料一定比例的補貼，降低生物質顆粒燃料使用成本，或者對于建立生物質顆粒加工場的地區給予一定的政策補貼，降低生物質顆粒成本，保障烘烤過程生物質顆粒的可持續供應;成立行業專職生物質顆粒檢驗人員，對生物質顆粒的各項質量標準進行追蹤檢驗，保證生物質顆粒熱值、水分、含硫量、密度等重要指標達標。同時，引入生物質顆粒不合格供應廠家黑名單，對于產品質量不合格的廠家直接拉入黑名單，有力震懾和打擊信譽不良生物質顆粒生產廠家。

參考文獻

[1]蔣篤忠，陳洪浪，何陽，等.生物質顆粒燃燒爐在密集烤房上的應用[EB/OL].中國新能源網，2017-12-28.

[2]宋朝鵬，李常軍，楊超，等.生物質能在煙葉烘烤中的應用前景[J].河北農業科學，2008，12（12）：58-60.

[3]王文超，賀帆，徐成龍，等.煙葉烘烤節能技術研究進展[J].南方農業學報，2011，42（10）：1267-1270.

[4]汪伯軍，江厚龍，王紅峰，等.三段六步式烘烤工藝研究及應用初報[J].西南大學學報（自然科學版），2014，（8）36：189-193.

（責編：張 麗）