密集烤房熱能高效利用裝置研究

張勇　王錫金　劉濤

摘要 為提高密集烤房熱能利用率，試驗(yàn)進(jìn)行了烤房熱能高效利用裝置研究。結(jié)果表明：使用熱能高效利用裝置的烤房節(jié)能降本明顯，熱能利用率高，烤后中、上等煙比例及均價(jià)較高，可明顯改善煙葉質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 密集烤房；熱能高效利用；節(jié)能

中圖分類號(hào) S572；S220.39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2017）03-0154-02

近幾年，伴隨著現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，植煙大戶、煙葉農(nóng)場(chǎng)不斷增加，密集烤房得以大面積推廣應(yīng)用。然而，密集烤房在應(yīng)用過程中存在煙囪煙氣及排濕氣流余熱未得到充分利用等問題[1-3]。本研究通過對(duì)現(xiàn)有的烤房構(gòu)造，研究排濕氣流及煙囪煙氣高效利用的有效措施，對(duì)排濕氣流余熱及煙氣余熱進(jìn)行高效利用，以提高燃煤利用效率、節(jié)省能源、保護(hù)環(huán)境。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)概況

試驗(yàn)安排在山東省高密市柴溝鎮(zhèn)董家莊烘烤工場(chǎng)進(jìn)行，所用烤房為氣流上升式密集烤房，供試烤煙品種為NC55。

1.2 熱能高效利用裝置

1.2.1 排濕氣流余熱利用裝置。使用水循環(huán)，通過集熱器對(duì)排濕氣流中的余熱進(jìn)行回收利用，并且通過太陽能輔助加熱，使熱能高效利用，排濕氣流余熱高效利用裝置具體見圖1。

排濕口集熱器由水箱1及冷凝管3組成，冷凝管3為272根直徑1.5 cm不銹鋼管交叉排列的陣列，兩側(cè)開口焊接在水箱上，集熱器放置于排濕口外側(cè)，尺寸與排濕口相同，均為40 cm×40 cm，工作時(shí)將300 L水箱裝滿水，排濕開關(guān)連通水泵開關(guān)，排濕氣流排出時(shí)水泵即開始工作，排濕氣流經(jīng)過冷凝管時(shí)冷凝，排濕氣流中的水分經(jīng)過冷凝管時(shí)析出，然后通過集熱器下方的接水槽排到排濕通道4的外側(cè)，然后水分含量少的氣流經(jīng)過排濕通道回到冷風(fēng)門處。太陽能輔助加熱設(shè)施由菲涅爾透鏡陣列5、水箱1、水泵9、散熱器6組成，水箱1中的水通過菲涅爾透鏡加熱后，由水泵帶動(dòng)形成循環(huán)，水泵開關(guān)與冷風(fēng)門開關(guān)一致，冷風(fēng)門開啟時(shí)，進(jìn)入烤房中的冷風(fēng)經(jīng)過散熱器6進(jìn)行加熱后再進(jìn)入烤房。

1.2.2 排出煙氣熱能回收利用裝置。使用水循環(huán)，通過集熱器對(duì)煙氣余熱進(jìn)行回收，煙氣熱能回收利用裝置具體見圖2。

該裝置由集熱部分和散熱部分組成，集熱部分包括豎向集熱管2，下端為封閉結(jié)構(gòu)，下探至煙囪最底端，上段開口連接集熱器4，斜向集熱管3包括多根，圍繞在煙囪外側(cè)，環(huán)狀排列，2根之間間距為2～3 cm，下端為封閉結(jié)構(gòu)，斜靠在煙囪外側(cè)，上段開口連接集熱器6，集熱器6由支撐架12支撐在煙囪1頂端，兩端各有出水口4和回水口5，出水口連接熱水泵7，熱水泵7連接輸水管8，輸水管8和回水管11連接的是散熱部分，輸水管8連接左側(cè)散熱器水箱9，2個(gè)散熱器水箱中間焊接散熱管10，右側(cè)散熱器水箱連接回水管11，回水管11與集熱器4經(jīng)回水口5聯(lián)通。豎向集熱管2、斜向集熱管3為不銹鋼管，集熱器4為圓柱狀，底面直徑大于煙囪內(nèi)徑，底面距離煙囪頂部有一定的距離，散熱器水箱為長(zhǎng)方體不銹鋼水箱，散熱管10為叉狀排列，散熱部分的長(zhǎng)度及高度略小于冷風(fēng)門?？痉坷滹L(fēng)門向外拓展80 cm，將散熱器水箱9及散熱管10置于冷風(fēng)門內(nèi)側(cè)，將豎向集熱管2、斜向集熱管3、集熱器6、輸水管8、散熱器水箱9、散熱管10，回水管11內(nèi)注滿水，烤房點(diǎn)火后，烤房煙囪排出的煙氣熱量便可以加熱豎向集熱管2、斜向集熱管3、集熱器6中的水，開啟熱水泵7，集熱器6中的熱水便可以輸送至散熱器水箱9及散熱管10，冷風(fēng)門進(jìn)風(fēng)時(shí)，散熱管10便對(duì)進(jìn)入的空氣進(jìn)行加熱，使煙囪煙氣熱量得到有效的回收利用。

利用太陽能加熱的裝置與煙氣熱能回收利用裝置為并聯(lián)結(jié)構(gòu)。

1.3 試驗(yàn)方法

使用掛竿裝煙方式，以上述安裝余熱回收利用裝置的烤房作為處理，以當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)氣流上升式密集烤房作為對(duì)照，用2種烤房分別烘烤下、中、上3個(gè)部位鮮煙素質(zhì)相近的煙葉，并分別記錄烘烤時(shí)間、能耗成本、煙葉鮮干比、等級(jí)結(jié)構(gòu)及烤后煙葉外觀特征。

2 結(jié)果與分析

2.1 改造成本

經(jīng)過詳細(xì)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)?shù)貑巫芗痉康慕ㄔO(shè)成本為22 410元，增加余熱回收利用裝置的烤房，投入成本則為5 620元。

2.2 烘烤時(shí)間

由表1可知，與常規(guī)對(duì)照相比，使用余熱回收利用裝置的烤房，變黃及定色期烘烤時(shí)間較長(zhǎng)，干筋期時(shí)間短，總烘烤時(shí)間要長(zhǎng)于對(duì)照。

2.3 能耗成本

由表2可知，與對(duì)照相比，使用余熱回收利用裝置的烤房，煤耗明顯降低，平均烤出每千克干煙可節(jié)省煤耗0.14 kg，尤其是烘烤上部煙葉，單爐煤耗可節(jié)省19.5%。電耗略有增加?？境雒壳Э讼?、中、上部煙葉可分別節(jié)省能耗成本0.08、0.03、0.18元。

2.4 煙葉鮮干比

由表3可知，與對(duì)照相比，使用余熱回收利用裝置的烤房，鮮干比增加，下部、中部單葉重小，上部單葉重增加。鮮干比減小。

2.5 烤后煙葉等級(jí)結(jié)構(gòu)

由表4可知，與對(duì)照相比，使用余熱回收利用裝置的烤房，中、上部烤后煙葉均價(jià)增加，上等煙增加比例明顯。

2.6 烤后煙葉外觀特征

由表5可知，與對(duì)照相比較，使用余熱回收利用裝置的烤房，烤后煙葉桔色明顯比較多，色度比較強(qiáng)，這表明使用該余熱回收利用裝置，對(duì)煙葉的烘烤質(zhì)量具有一定的提升作用。

3 結(jié)論與討論

密集烤房排濕氣流余熱及煙氣余熱利用有諸多措施[4]，肖建國(guó)等[5]發(fā)明了一種烤煙密集烤房水循環(huán)冷凝排濕裝置，使用水噴淋降溫器對(duì)冷凝器循環(huán)水進(jìn)行降溫，可有效降低煤耗；謝良文等[6]設(shè)計(jì)了一種煙草密集烤房煙囪余熱回收利用裝置，利用鋁制逆流換熱管，回收煙囪煙氣余熱，并對(duì)排濕時(shí)通過冷風(fēng)門的空氣進(jìn)行加熱，對(duì)降低煤耗起到了一定作用。本研究通過使用水循環(huán)，使用集熱管回收排濕氣流及煙囪余熱，并將回收的熱量輸送至置于冷風(fēng)門處的散熱器中，烤房排濕冷空氣進(jìn)入冷風(fēng)門時(shí)，散熱管對(duì)冷空氣進(jìn)行預(yù)熱后再進(jìn)入熱風(fēng)循環(huán)，投入成本較低，烤出每千克干煙可節(jié)省煤耗0.14 kg[7-8]，且烤后煙葉等級(jí)結(jié)構(gòu)較高、外觀質(zhì)量較好，為研究密集烤房余熱回收利用措施、增加能源利用率、 緩解環(huán)境污染壓力具有推進(jìn)意義[9-12]。

4 參考文獻(xiàn)

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