生物質(zhì)清潔能源在密集烤房上的應(yīng)用

鐘平展

摘 要：本文介紹了采用生物質(zhì)燃料秸桿替代煤炭能源在煙葉密集烤房中的應(yīng)用。研究表明，采用生物質(zhì)能源可以降低不可再生能源的消耗，保證烤煙烘烤質(zhì)量和生產(chǎn)效率，并節(jié)省勞動(dòng)力和燃料的消耗，降低煙葉烘烤費(fèi)用，提升煙葉的品質(zhì)。

關(guān)鍵詞：生物質(zhì);清潔能源;顆粒燃料;密集烤房;煙葉

中圖分類號(hào)：TS44文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2020）04-0129-03

Abstract： This paper introduced the application of biomass fuel straw instead of coal energy in tobacco intensive curing house. The research shows that the use of biomass energy can reduce the consumption of non renewable energy， ensure the quality and production efficiency of flue-cured tobacco， save labor and fuel consumption， reduce the cost of flue-cured tobacco， and improve the quality of tobacco.

Keywords： biomass;clean energy;pellet fuel;a dense grill;tobacco

烘烤是煙葉生產(chǎn)最為關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，烘烤過(guò)程的好壞直接決定了煙葉品質(zhì)和煙葉產(chǎn)量，選擇合適的烘烤燃料有助于節(jié)約烘烤支出，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。煙葉烘烤的主要燃料一般是煤炭，燃煤費(fèi)用占烤煙生產(chǎn)成本的1/4以上，其燃燒所釋放的一氧化碳、二氧化硫、煙塵等污染物，會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)卮髿狻⑼寥赖茸匀画h(huán)境造成負(fù)面影響[1]。密集烤房中采用生物質(zhì)顆粒燃料比燒煤所烘烤出的煙葉費(fèi)用更低，并且提升了煙葉品質(zhì)。本文將對(duì)生物質(zhì)顆粒燃料這種清潔能源在密集烤房中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

1 生物質(zhì)顆粒燃料

生物質(zhì)顆粒燃料是由植物的莖、葉、果實(shí)殼等經(jīng)過(guò)再加工后形成的塊狀新能源燃燒產(chǎn)品。生物質(zhì)顆粒燃料由秸稈、稻草、花生殼、玉米芯、油茶殼、棉籽殼以及“三剩物”（采伐剩余物、造材剩余物、加工剩余物）組成，加工生產(chǎn)的生物質(zhì)顆粒大小通常為6～12 mm。

生物質(zhì)顆粒燃料具有再生性好、熱值高、燃料密度高、排放低、無(wú)污染、投料方便、減少烘烤師的勞動(dòng)強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)。在利用形式上，生物質(zhì)能源中的生物質(zhì)固化成型是常見(jiàn)形式，各種生物質(zhì)顆粒參數(shù)比較如表1所示[2]。

2 密集型烤房的發(fā)展

烤煙生產(chǎn)過(guò)程中，密集烤房是加工煙葉的核心設(shè)備，密集烤房的特點(diǎn)是裝煙密度大，裝煙密度是普通烤房的2～3倍[3]，密集烤房裝配有風(fēng)機(jī)，通過(guò)持續(xù)強(qiáng)制通風(fēng)和熱風(fēng)循環(huán)方式對(duì)裝煙室的煙葉進(jìn)行加熱，通過(guò)安裝的溫濕度控制系統(tǒng)進(jìn)行內(nèi)循環(huán)或內(nèi)外循環(huán)，以控制密集烤房升溫、穩(wěn)溫和排濕。而密集烤房建設(shè)形式一般采用板塊組裝或磚混結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的供熱方式普遍采用燃煤燃燒供熱。為進(jìn)一步減少煤炭燃燒對(duì)環(huán)境的污染，國(guó)家煙草專賣局于2018年出臺(tái)《密集烤房生物質(zhì)顆粒成型燃料燃燒機(jī)技術(shù)規(guī)范（試行）》，對(duì)生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范、建設(shè)和應(yīng)用推廣。

2.1 密集烤房工作原理

烤煙用的密集烤房主要由加熱室與裝煙室兩部分組成，兩部分之間用隔熱墻隔開(kāi)。加熱設(shè)備安裝在加熱室內(nèi)，燃料在加熱設(shè)備爐膛內(nèi)燃燒產(chǎn)生熱量加熱換熱器（立式爐膛）或散熱管（臥式爐膛），通過(guò)傳導(dǎo)和對(duì)流的方式將加熱室內(nèi)部的空氣由熱風(fēng)進(jìn)風(fēng)口傳入裝煙室中，均勻分散到煙層和煙葉間隙，促進(jìn)煙葉變化，蒸發(fā)煙葉水分。在冷風(fēng)門關(guān)閉狀態(tài)下，濕氣通過(guò)回風(fēng)口進(jìn)入加熱室內(nèi)再加熱;在冷風(fēng)門開(kāi)啟狀態(tài)下，一部分濕氣通過(guò)回風(fēng)口進(jìn)入加熱室內(nèi)進(jìn)行再加熱循環(huán)，另一部分通過(guò)排濕通道排至烤房外，直到煙葉烘烤達(dá)到目標(biāo)。

2.2 基本結(jié)構(gòu)和表現(xiàn)形式

密集烤房按照氣流運(yùn)動(dòng)方式分為氣流上升式密集烤房和氣流下降式密集烤房?jī)煞N。氣流上升式密集烤房的風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)由下向上傳輸，熱空氣自下而上運(yùn)動(dòng);氣流下降式密集烤房熱空氣由上向下輸送。加熱設(shè)備分為臥式爐膛或立式爐膛，裝煙形式分為煙夾、編竿、散葉、大箱等多種形式。熱源表現(xiàn)形式分為外置和內(nèi)置，本文主要闡述的是外置式生物顆粒燃燒設(shè)備。

2.3 生物質(zhì)顆粒燃料密集烤房

用于烤煙的外置式生物質(zhì)顆粒燃料密集烤房（見(jiàn)圖1）包括裝煙室、加熱室和生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)。加熱室與裝煙室通過(guò)上部的熱風(fēng)進(jìn)風(fēng)口和下部的回風(fēng)口相互連通，加熱室內(nèi)長(zhǎng)1.4 m、寬1.4 m、高3.5 m，設(shè)置有加熱設(shè)備、冷風(fēng)進(jìn)風(fēng)門和循環(huán)風(fēng)機(jī);裝煙室長(zhǎng)8 m、寬2.7 m、高3.5 m，設(shè)置有兩組溫濕度傳感器，分別掛置于距離隔熱墻2 m、距離右側(cè)墻1 m位置。所述加熱設(shè)備包括爐體、換熱器、外置式生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)。爐體為封閉的，其內(nèi)設(shè)有爐柵，將爐體分隔為爐膛和灰坑;爐頂左側(cè)為換熱器支撐架，右側(cè)為煙氣通道，共同將換熱器支撐在爐頂上方;外置式生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)由箱體、螺旋送料器、助燃風(fēng)機(jī)、爐膛等部分組成。將生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)爐膛插入原有供熱設(shè)備爐膛，進(jìn)行密封固定后，使用專用電纜與自動(dòng)供料機(jī)、助燃風(fēng)機(jī)、循環(huán)風(fēng)機(jī)、溫度傳感器和濕度傳感器電性連接[4-6]。

通過(guò)采用生物質(zhì)顆粒燃料替代煤炭能源，能降低不可再生能源的消耗;自動(dòng)控制裝煙室內(nèi)的溫度和濕度，能保證烤煙烘烤質(zhì)量和生產(chǎn)效率高;自動(dòng)供料機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加料，節(jié)省了勞動(dòng)力和燃料消耗。加熱設(shè)備通過(guò)采用上稀下密的雙層爐柵形成上下兩個(gè)燃燒室，燃燒時(shí)，燃料在上，火焰向下，灰燼自動(dòng)脫落于集塵室，上燃燒室未燃盡的燃料會(huì)落入下燃燒室，配合二次風(fēng)進(jìn)行充分燃燒，使氧化還原區(qū)有足夠的氧氣供給，利用熱氣流上升的原理，部分上升的熱氣流對(duì)燃料進(jìn)行預(yù)熱，將多余的水分蒸發(fā)，使燃料部分迅速升溫到燃點(diǎn)，使整個(gè)燃燒過(guò)程順利進(jìn)行，燃料燃燒完全。

3 生物質(zhì)清潔能源的社會(huì)環(huán)境效益

3.1 降低污染

相較于煤炭燃料，生物質(zhì)顆粒燃料燃燒基本不排放污染氣體，不污染大氣環(huán)境。相關(guān)應(yīng)用實(shí)踐表明，生物質(zhì)能源燃燒充分、熱效率高，只在燃燒初期有煙氣冒出，此后的煙氣、廢氣排放量較少，肉眼幾乎看不到，相較于傳統(tǒng)的燃煤方式，污染氣體排放顯著降低。

3.2 節(jié)能效果明顯

生物質(zhì)燃燒爐的燃燒熱效率為92%以上，節(jié)能40%以上;硫化氫零排放，一氧化碳減排23倍，二氧化硫減排近90倍[7]。

由于生物質(zhì)能源原料主要是廢棄的煙稈、玉米秸稈等植物莖稈，原料價(jià)格、生產(chǎn)成本相對(duì)較低。對(duì)比烘烤1kg煙葉所用燃料，使用生物質(zhì)燃料烘烤可節(jié)約用煤0.42kg左右，減少21%的燃料費(fèi)用。

3.3 節(jié)省人力成本

生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)烘烤能精確控制溫度，使人工烘烤成本明顯降低。根據(jù)2019年度某煙區(qū)推廣生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)情況統(tǒng)計(jì)，2名熟練的烘烤師日夜輪班可以同時(shí)控制20座烤房;而傳統(tǒng)煤炭烘烤，1名烘烤師最多可同時(shí)烘烤5座燃煤烤房，減少人工成本50%以上。

同時(shí)，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度也隨之降低。用煤烘烤，每隔2～3h就要加一次火，且需要大量清理煤渣，在整個(gè)烘烤期都需要工人值班;而生物質(zhì)能源烘烤實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，每天添加生物質(zhì)顆粒燃料的次數(shù)不超過(guò)4次，且不需要人工長(zhǎng)期值守。

3.4 提升烘烤品質(zhì)

生物質(zhì)清潔能源可以進(jìn)行精確烘烤，高精度的烘烤滿足了烘烤工藝的要求，使得煙葉質(zhì)量進(jìn)一步提高。相同品種的煙葉，在相同部位、成熟度一致的情況下，分別采用煤和生物質(zhì)燃料進(jìn)行烘烤，采用生物質(zhì)燃料烤出的煙葉具備更好的外觀品質(zhì)[7]。利用生物質(zhì)燃料進(jìn)行烘烤，能精確控制烘烤工藝，使煙葉中的化學(xué)物質(zhì)得到充分轉(zhuǎn)化，并且使煙葉的刺激性有所降低，提升了煙葉的香氣質(zhì)感，使其評(píng)吸質(zhì)量得到很大提升[8-9]。

此外，將廢棄的煙稈、玉米秸稈變廢為寶，在提高生物質(zhì)能利用率的同時(shí)，也有效減少了病蟲(chóng)害的發(fā)生。以往，煙稈都是遺棄在田間，其攜帶的病蟲(chóng)害也會(huì)隨之留在土壤里?，F(xiàn)在將煙稈從田間清除，清潔了地塊，大大降低了病蟲(chóng)災(zāi)害的發(fā)生。

4 結(jié)語(yǔ)

采用生物質(zhì)清潔能源燃燒爐烘烤煙葉，不但實(shí)現(xiàn)了煙葉的自動(dòng)精準(zhǔn)烘烤，提升了煙葉的烘烤品質(zhì)，而且燃燒過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生煙塵，排出的污染氣體量遠(yuǎn)少于煤炭，基本不會(huì)危害大氣，循環(huán)利用了煙稈、秸稈，在很大程度上保護(hù)了環(huán)境。今后，生物質(zhì)清潔能源的發(fā)展應(yīng)積極爭(zhēng)取政策支持，加強(qiáng)技術(shù)推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]王軍偉，鄭志云，趙文軍，等.清潔能源替代燃煤在密集烤房烘烤中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].價(jià)值工程，2019（3）：194-196.

[2]胡小東，晏飛，鄒聰明，等.清潔能源在烤煙密集烤房中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017（5）：140-146.

[3]周義和，典瑞麗.煙葉調(diào)制工專業(yè)知識(shí)[M].鄭州：河南科學(xué)技術(shù)出版社，2015.

[4]湯明，王芳.烤煙密集烘烤研究主要進(jìn)展[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2007（9）：190-191.

[5]譚青濤，程云吉，陳秀齋，等.外置式生物質(zhì)燃燒機(jī)在烤煙密集烘烤上應(yīng)用試驗(yàn)初報(bào)[J].農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)與裝備，2019（2）：125-126.

[6]王紫微，張海平，趙曉軍，等.新型生物質(zhì)烤房對(duì)煙葉致香物質(zhì)及內(nèi)在化學(xué)成分的影響[J].河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2018（3）：391-396.

[7]蔡海樂(lè)，王鑫，張彪，等.微波強(qiáng)化生物質(zhì)轉(zhuǎn)化制清潔能源的研究進(jìn)展[J].當(dāng)代化工，2018（7）：1523-1528.

[8]韋忠，高華軍，范東升，等.生物質(zhì)顆粒燃料烘烤煙葉的效果分析[J].南方農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2017（12）：2228-2233.

[9]葛川，魏光華，張瑞亞，等.不同能源烤房對(duì)煙葉的烘烤效果[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2019（8）：1490-1492.