余熱共享密集烤房的開發(fā)

宗樹林，侯躍亮，杜傳印*，郭全偉，李建磊，劉中慶，劉 劍，溫 亮，譚清濤

（1.山東濰坊煙草有限公司，山東 濰坊 261061；2.山東臨沂煙草有限公司蒙陰分公司，山東 蒙陰 276200；3.山東臨沂煙草有限公司沂水分公司，山東 沂水 276200）

在目前的煙葉烘烤中，無論是烤房群組還是單個烤房，干筋期形成的高溫余熱和排濕期形成的大量水汽濕熱都是以直排方式[1]直接排向室外，熱能得不到合理的循環(huán)利用，造成能源較大浪費。

為響應國家節(jié)能減排的號召，本研究以“余熱共享、節(jié)能降耗、提高質量”為目標，本著“改進設計、提高性能、增加效益”的原則，在不斷總結當前密集烤房使用經驗的基礎上，設計開發(fā)了“WLQ增效節(jié)能余熱共享密集烤房”。烘烤對比試驗結果表明，該新型烤房在合理利用能源、降低建筑成本和烘烤成本、提高煙葉烘烤質量方面具有良好效果。

1 余熱共享烤房的原理及建造方法

1.1 原理

余熱共享烤房的基本原理是：通過連體烤房群間的相互作用，將單體烤房干筋期產生的高溫熱氣和定色排濕期形成的水汽濕熱進行循環(huán)利用，改變單體烤房將該部分熱量直接排向烤煙室外造成的能源浪費，達到合理利用能源的目的。使用該新型烤房時，將每組烤煙室的裝煙與烘烤時間按早、中、晚3種類型錯開，可有效達到以下目的：①利用不同烤煙室的烘烤時期差異，將干筋期烤煙室排出的剩余熱量輸送到新裝鮮煙的烤煙室，為鮮煙葉加熱，滿足煙葉烘烤前期變黃溫、濕度需求；②利用干筋期烤煙室排出的帶有一定濕氣的高溫熱氣，滿足干旱煙葉和秋后水分小的煙葉變黃期對濕度的需求，有效提高烘烤質量；③將排濕期烤煙室排出的濕氣輸送到烘烤干燥后的烤煙室對煙葉進行回潮，以克服以往密集烘烤煙葉烘干后回潮難度大的問題，有效減少煙葉破碎損耗。

1.2 建造方法

該烤房并排建造4個裝煙室，規(guī)格為2.8 m×8.5 m×（3.1～3.5） m，與單體密集烤房的裝煙室規(guī)格完全一致。各裝煙室中間用墻壁隔開，形成連體烤房組。在烤煙室的中部位置，用余熱共享通道相串聯(lián)。連體裝煙室烤房比原來的單體烤房減少 2個加熱室門，中間裝煙室減少一側墻體，減少房頂砼澆筑面積8×0.6 m2，改原先的6個自動排濕百頁窗為2個或1個。只增加排濕地溝和余熱共享通道（可為半地溝式）。

余熱共享通道建造方法：在各烤煙室內靠近加熱爐一側2.3 m處，橫向建造寬50～60 cm、高40～50 cm余熱共享通道（或地溝）；在余熱共享通道上方每個烤煙室的中間位置設一個50 cm×40 cm或60 cm×30 cm的進（出）風口，進（出）風口開啟的大小由烘烤自控器控制。

該烤房采用烘烤自動控制設備實現(xiàn)自動進煤、控溫、排濕、報警；配置1.5～2.2 kW變極電機1臺；循環(huán)風機為國標7#風機，低速風量10 500 m3/h，高速風量20 800 m3/h。

2 材料與方法

2.1 試驗材料

WLQ增效節(jié)能余熱共享密集烤房和全自動進煤密集烤房。試驗品種為中煙100、云煙87。

2.2 試驗方法

為準確驗證余熱共享密集烤房的使用性能和作用效果，按照單一差異原則[2]，與自動進煤密集烤房進行烘烤對比試驗，采用三段式烘烤工藝。從第1爐次開始，采收長勢相同田間煙葉，裝入相同竿數(shù)，分別對用煤、用電、烤后質量進行記錄。

3 結 果

3.1 烘烤成本

試驗中對 30爐次（含對照）的烘烤數(shù)據進行了記錄，其中余熱共享烤房烘烤 24爐次，平均每爐裝煙330竿，平均80束/竿，平均鮮重9.94 kg/竿，烤后1.2 kg/竿（回潮后），每爐烤出干煙396 kg；自動進煤密集烤房烘烤6爐次，平均每爐裝煙330竿，平均80束/竿，平均鮮重9.86 kg/竿，烤后1.175 kg/竿（回潮后），每爐烤出干煙388 kg。

試驗結果表明，余熱共享烤房平均每爐比單體密集烤房干煙節(jié)省用煤費用 0.38元/kg，節(jié)省用電費用0.19元/kg，烘烤成本降低0.57元/kg，單爐烘烤成本較對照爐降低202元（表1）。

表1 單爐煙葉烘烤費用對比Table 1 Flue cured cost

3.2 烤后煙葉等級

從烤后煙葉等級比較看（表2），余熱共享烤房烤出的煙葉上中等煙比例較高，均價也略有提高。

表2 烤后煙葉等級比較Table2 The cured leaf grade

3.3 煙葉化學成分及評吸結果

分別選取烤后代表性煙葉樣品X2F、C3F、B2F進行化學成分檢測及感官評吸質量鑒定（表3、4）。結果表明，余熱共享烘烤方式較對照糖含量較高，還原糖增加，兩糖差減小，整體質量提高；總氮、鉀含量較低，總植物堿、氯含量無明顯變化；化學成分總體比較協(xié)調。感官評吸質量總體上都中間香型突出，中部葉、上部葉余熱共享烘烤方式較對照得分高，但同部位煙葉的總體質量檔次相同。

表3 煙葉化學成分分析 %Table Chemical components of leaves

4 討 論

本試驗開發(fā)的WLQ增效節(jié)能余熱共享密集烤房通過烤房群組的相互作用，利用干筋期烤煙室排出的剩余熱量，為新裝鮮煙的烤煙室加熱，有效滿足烘烤前期煙葉變黃溫濕度需求。在使用操作上，打開相鄰處于干筋期的烤煙室的余熱共享進（出）風口，關閉排濕階段烤煙室內的余熱共享進（出）風口，利用干筋室循環(huán)風機產生的動能，使其排出的剩余熱量通過余熱共享通道進入新裝鮮煙的烤煙室內，給煙葉加熱。這一時期要每間隔 2～3 h，使新裝煙烤房的風機運轉20～30 min左右，以利于烤煙室內煙葉受熱均衡。利用干筋階段的烤煙室排出的余熱為變黃階段烤煙室加熱，在變黃烤煙室火爐未生火情況下，可從室溫最高升至45.6℃；有效加熱速度達到 1～2.4 ℃/h。實際升溫速度由該烤煙室的余熱共享進風口開啟的大小進行控制（通過自動熱風門或手動拖板實施控制）。其余變黃烤煙室則根據該烤煙室內烘烤溫度的需要控制其進（出）風口的開啟大小。

本試驗初步結果表明，利用余熱共享烤房烤煙可提高熱能利用率 20%，干煙烘烤成本降低 0.57元/kg，烤后橘黃煙葉比例提高，上中等煙葉比例較對照提高2.2 %，干煙均價提高0.66元/kg。同時，采用連體結構，簡化了烤房建筑，實現(xiàn)了節(jié)約用地，建設成本降低；排濕結構的改進，使烤煙室內平面溫濕度更加均勻，提高了烘烤質量一致性；實現(xiàn)了加煤、控溫、控濕和余熱共享自動控制，減輕了司爐人員勞動強度和烘烤用工量。

另外，試驗中還成功利用定色期烤煙室排出的濕熱水汽為干燥后的煙葉回潮，即打開排濕期烤煙室內的余熱共享進（出）風口，利用循環(huán)風機產生的動能，使其排出的濕熱水汽進入余熱共享通道；再開啟煙葉已干燥停爐的烤煙室內的余熱共享進（出）風口，讓濕汽進入；其余烤煙室內的進（出）風口保持關閉狀態(tài)，就能順利實現(xiàn)煙葉加濕或回潮。與現(xiàn)行人工回潮或回潮機回潮相比，干煙回潮平均成本可降低0.1元/kg，每667m2可降低回潮成本14元，有效降低了煙葉回潮的費用。

在目前煙葉規(guī)?；洜I不斷發(fā)展形勢下，該新型烤房達到了合理利用能源、降低建筑成本和烘烤成本、提高煙葉烘烤質量、提高煙農植煙效益的目的，符合“減本降工、增加效益、提高質量”的現(xiàn)代煙草農業(yè)發(fā)展要求，具有較好的推廣應用前景。

[1]宮長榮 周義和 楊煥文.烤煙三段式烘烤導論[M].北京：科學出版社，2006.

[2]盛聚，謝式千，潘承毅.概率論與數(shù)理統(tǒng)計[M].北京：高等教育出版社，1995.