可移動煙草秸稈催化燃燒設備研發應用

付忠杰 張富軍 譚青濤

（1山東臨沂煙草有限公司莒南分公司，山東莒南 276600；2山東臨沂煙草有限公司，山東臨沂 276003）

目前煙葉烘烤的主要燃料是煤炭，隨著碳達峰時間臨近，煙葉烘烤急需尋找替代熱源。實踐發現，可以利用烤煙秸稈、廢棄煙葉、作物秸稈、樹葉、樹枝等生物質作為煤炭替代能源。為深入貫徹落實煙草行業對煙葉生產綠色、生態、特色、優質、安全的工作要求，解決煤炭烘烤污染重、成本高等問題，實現煙草秸稈的資源化利用，達到以煙養煙目標[1]，開展了可移動煙草秸稈催化燃燒設備研發工作。該試驗在設備供風方式和保溫等方面進行改進，燃料充分燃燒，滿足煙葉烘烤需求。通過可移動煙草秸稈催化燃燒設備的研發及應用，取得了顯著的效益。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗設備所用燃料主要是粉碎的煙草秸稈、樹皮、樹枝、棉稈、花生殼、鋸末、煤炭等。

1.2 試驗方法

1.2.1 可移動煙草秸稈催化燃燒設備設計?？梢苿訜煵萁斩挻呋紵O備由燃燒爐、集裝箱兩大部分組成，具體構造見圖1。

燃燒爐采用“燃燒室二次催化燃燒”原理，設計獨特的二次燃燒室結構，將初次燃燒室內未燃盡的煙塵送入二次燃燒室催化再燃，能夠有效提高熱值利用率，顯著減少煙塵產生和有害氣體排放（圖2）。

1.2.2 可移動煙草秸稈催化燃燒設備的性能和效益。從性能指標以及效益指標方面比較可移動煙草秸稈催化燃燒設備與普通燃煤立式爐的區別。

2 結果與分析

2.1 性能

通過1年的研發和推廣應用，可移動煙草秸稈催化燃燒爐具有以下幾方面性能。①燃料來源?？梢苿訜煵萁斩挻呋紵O備主要以粉碎的煙草秸稈為燃料，也可以使用粉碎的樹皮、樹枝、棉稈或者花生殼、鋸末、煤炭等，解決了傳統燃燒爐原料單一問題。②熱值利用率。設備爐體采用二次催化燃燒結構，熱值利用率達到93%，而傳統燃煤爐的熱值利用率一般為78%～85%，熱值利用率顯著提高。推廣數據顯示，可實現上年度0.08 hm2煙草秸稈、烘烤本年度0.07 hm2煙葉的燃料需求。③清潔無污染?？梢苿訜煵萁斩挻呋紵隣t研發成功后，由第三方專業機構對環保指標進行檢測，結果見表1?？芍梢苿訜煵萁斩挻呋紵隣t在廢氣和煙塵排放方面顯著優于普通燃煤立式爐，更符合環保要求。④設備可移動。設備使用廢舊冷藏集裝箱作房體，烤房容量與普通烤房差異不大，且可根據煙葉布局調整進行遷移，改變了傳統烤房無法移動的缺點，實現了資源有效調配利用[2]，節約了重復建設成本。⑤保溫性能好。設備配套的集裝箱用厚65 mm聚氨酯夾芯板制成，防腐性能好，強度高，壽命可達30年，導熱系數≤0.020，絕熱性能是普通磚混墻體的30倍，保溫保濕性能好。

表1 不同設備煙塵排放物檢測結果

2.2 效益

2.2.1 經濟效益。2020年，試驗安裝可移動煙草秸稈催化設備10座，承擔面積13.3 hm2。7月20日開始裝爐，9月2日烘烤結束，共烘烤52爐次，累計節約0.51萬元。烤后煙葉色度和油分較普通烤房明顯提高，上等煙比例提高2.6%，收入58 729.2元/hm2（不含補貼），比全縣單位面積收入57 440.4元/hm2高1 288.8元/hm2；公斤干煙耗煙草秸稈2.38 kg左右。

設備使用不同燃料成本見表2。可見，使用煙草秸稈的成本最低，符合煙農生產需求。同等條件下，以燃燒煤炭和生物質壓塊的燃燒爐為對照，對煙葉烘烤成本（不含人工）進行比較可知，配套可移動煙草秸稈催化燃燒爐的烤房烘烤成本明顯低于其他烤房。

表2 不同類型燃料應用成本對比

2.2.2 生態效益。一是設備擺脫了對煤炭的依賴，探索出了秸稈資源化利用路子，燃料就地取材，加快了新舊動能轉換；二是設備主要以煙草秸稈為燃料，顯著提高了煙農及時拔除、收集秸稈的積極性，在一定程度上減少了因秸稈拔除過晚造成的土壤養分過度消耗；三是及時拔除煙草秸稈，有利于減少病蟲害的田間越冬寄主，降低次年病蟲害發生概率。

2.2.3 社會效益。一是解決了煙草秸稈和其他作物秸稈收獲后私存亂放帶來的環境污染和火災隱患問題，符合美麗鄉村建設要求；二是有效降低了煙葉烘烤季節的煙塵和二氧化硫排放，社會反響好。

3 結論與討論

綜上所述，使用可移動煙草秸稈催化燃燒設備，取得了顯著的經濟效益、生態效益和社會效益。一方面，節約了成本，提高了烤后煙葉色度、油分以及上等煙比例[3-4]；另一方面，探索出了秸稈資源化利用路子，減少了煙田次年病蟲害發生概率，降低了煙葉烘烤季節的煙塵和二氧化硫排放量，減輕了環境污染。

根據當地實際，應高點定位、提前謀劃，從燃料儲備、綠色防控、精準烘烤、灰分還田等方面進一步強化措施，著力推進環境友好型煙葉烘烤。①燃料儲備。采用3種方式儲備燃料。一是針對小戶，在供給煙草秸稈催化燃燒爐的同時，配套相應的煙秸粉碎機，引導煙農自己收集自家煙秸、自己粉碎，自給自足。二是針對大戶和烘烤工場，建立固定的秸稈粉碎場所，免費為煙農提供來料加工服務，粉碎的秸稈同樣滿足自己來年使用需求。三是針對專業化烘烤工場，一方面收購煙農的秸稈，專業收集、統籌使用，另一方面讓煙農交售秸稈充抵烘烤費用；同時，改進粉碎機械，探索降低秸稈沙土率方法，減少燃燒結焦現象發生。②綠色防控。將可移動煙草秸稈催化設備烘烤和綠色防控相結合，積極引導煙農及時拔除煙草秸稈，清除病株殘體并將其清理出煙田，有效減少初侵染源；結合拔稈適時冬耕將煙田土地翻曬，減少土壤中越冬病蟲，減少農藥使用，提高煙葉安全性。③精準烘烤。積極探索配套使用方法，采取精準技術培訓，實現煙葉固柔增香。加強烘烤技術培訓，提高技術員的綜合能力。根據品種特性、煙田長勢和烤房特點等因素，制定不同烤煙方案，保證煙葉烤軟烤香。④灰分還田。煙秸燃燒后能產生5%～8%的灰分，其富含多種微量元素[5-6]，是傳統的煙田肥料。在烘烤期間及時將灰分收集起來，用于煙田肥料，變廢為寶，能有效增加土壤肥力，為下一季煙苗生長提供綠色肥料，減少煙農投入，促進煙葉生產可持續發展。