生物質(zhì)顆粒燃料密集烤房節(jié)能減排效果研究

肖志新++劉芮++彭堅(jiān)強(qiáng)++段德明++李麗++曹娜++林躍平

摘要 針對煙葉烘烤氣體污染物排放問題，引進(jìn)生物質(zhì)顆粒燃料替代常規(guī)燃料，進(jìn)行生物質(zhì)顆粒燃料密集烤房與煤柴混合燃料密集烤房煙葉烘烤對比試驗(yàn)，委托第三方進(jìn)行工業(yè)分析和元素分析檢測，通過煙葉烘烤能耗及推算烤房煙囪處氣體排放量對比，評價(jià)其節(jié)能減排效果。結(jié)果表明：采用生物質(zhì)顆粒燃料，整個(gè)烘烤工藝燃燒輸入烤房總熱量、單位時(shí)間耗燃料量、1 kg干煙消耗熱量、1 kg水分蒸發(fā)消耗熱量分別較煤柴混合烘烤降低32.5%、32.2%、31.8%、16.1%；1 kg干煙主要污染物排放總量較煤柴混合烘烤降低27.1%，其中CO2 、CO、SO2分別降低24.41%、95.91%、98.15%，NO排放量提高22.4%。因此，生物質(zhì)顆粒燃料密集烤房節(jié)能減排效果明顯。

關(guān)鍵詞 生物質(zhì)顆粒燃料；密集烤房；能耗；氣體污染物；節(jié)能減排

中圖分類號 S572 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）24-0177-03

Energy Savings and Emission Reduction Effect of Biomass Pellet Fuel Curing Barn

XIAO Zhi-xin LIU Rui PENG Jian-qiang * DUAN De-ming LI Li CAO Na LIN Yue-ping

（Baoshan City Branch of Yunnan Provincial Tobacco Company，Baoshan Yunnan 678000）

Abstract Aiming at pollutant emissions of tobacco curing gaseous，biomass pellet fuel was introduced to replace the conventional fuels. The tobacco leaves curing comparison test between biomass pellet fuel curing barn and coal and diesel blended fuel curing barn was conducted，and industrial analysis and elemental analysis detection were carried out by the third party. The energy saving and emission reduction effects were evaluated by comparing energy consumption of tobacco curing and calculated flue gas emission from curing barn. The results showed that using the biomass pellet fuel in the whole baking process，combustion enter barn total calories，fuel consumed amount per unit time.1 kg dry tobacco burns calories，1 kg evaporation burn calories reduced by 32.5%，32.2%，31.8%，16.1%，respectively，comparing with coal and diesel blended fuel curing；1 kg dry tobacco major pollutants reduced by 27.1%，emissions of CO2，CO and SO2 decreased by 24.41%，95.91%，98.15%，respectively.NO emissions increased by 22.4%.Therefore，energy saving effect of biomass pellet fuel curing barn was obvious.

Key words biomass pellet fuel；curing barn；energy consumption；gaseous pollutants；energy saving and emission reduction

密集烤房裝煙量大、節(jié)能、智能化控制、操作簡便[1-3]，以及專業(yè)化烘烤組織形式帶來的“減工、降本、增效”[4-5]等優(yōu)點(diǎn)逐漸凸顯，在烤煙生產(chǎn)中得到了快速發(fā)展。但我國密集烤房的應(yīng)用仍處于發(fā)展初期，煙葉烘烤過程中高能耗、高污染的烘烤現(xiàn)狀并沒有得到根本改變。云南省作為我國重要的煙葉原料生產(chǎn)基地，據(jù)統(tǒng)計(jì)全省每年煙葉烘烤耗煤達(dá)100～150 t。煙葉烘烤燃煤燃燒后會(huì)釋放大量的CO2、CO、NOx、SO2和粉塵等大氣污染物[6]，對大氣污染及環(huán)境惡化存在潛在危險(xiǎn)。我國烘烤領(lǐng)域科研工作者正致力于替代能源密集烤房的研究，相繼出現(xiàn)了用油氣燃料供熱[7]、太陽能發(fā)電[8]、熱泵空氣源[9-10]等高新技術(shù)烤房，但都因?yàn)樵O(shè)備的各種技術(shù)原因或由于制造成本過高推廣應(yīng)用難度較大。隨著現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)建設(shè)的深入推進(jìn)，人類環(huán)保意識不斷增強(qiáng)，在當(dāng)前推行低碳經(jīng)濟(jì)的形勢下，唯有走綠色能源的道路才是未來煙草烘烤的必然之路。生物質(zhì)燃料作為一種可再生能源，資源儲量大，是繼石油、天然氣、煤之后的第四大燃料資源。近年來，我國開始將生物質(zhì)燃料應(yīng)用于煙葉烘烤中，現(xiàn)處于探索試驗(yàn)階段，研究多集中在減工降本、提質(zhì)增效等方面[11-13]，在節(jié)能減排方面報(bào)道較少。本文以生物質(zhì)顆粒燃料密集烤房與常規(guī)燃料（煤/柴混合）密集烤房進(jìn)行節(jié)能減排對比研究，綜合評價(jià)替代能源密集烤房的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，為我國替代能源密集烤房的推廣與應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為烤煙品種K326中部煙葉；供試能源為生物質(zhì)顆粒和煤/柴混合，對常規(guī)燃料密集烤房燃燒系統(tǒng)進(jìn)行改造，并配備相應(yīng)的燃燒機(jī)。2015年8—9月在騰沖西康河烘烤工場進(jìn)行對比試驗(yàn)。

生物質(zhì)燃燒機(jī)主要技術(shù)參數(shù)：供電電源及容量AC 220 V/10 A；額定滿負(fù)荷耗料25 kg/h；燃燒溫度800 ℃以上；使用燃料外徑Φ8～12的生物質(zhì)顆粒；平均功率0.09 kW；燃燒效率>90%；溫度控制精度±0.5 ℃；燒嘴高度可調(diào)范圍200 mm。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

處理1（CK）：常規(guī)燃燒系統(tǒng)，燃料為煤/柴混合（煤為保山地區(qū)褐煤，柴為松樹干枝條）。處理2：生物質(zhì)顆粒燃燒系統(tǒng)，燃料為生物質(zhì)顆粒（80%煙桿與20%鋸末通過冷壓生產(chǎn)工藝制備）。

1.3 檢測項(xiàng)目與方法

對不同燃料進(jìn)行工業(yè)分析和全元素分析，對比其基礎(chǔ)特性；對不同燃料烘烤能耗進(jìn)行分析，對比其節(jié)能效果；對不同燃料烤房煙囪處煙氣進(jìn)行分析（主要污染物CO、SO2、NOX、H2S），對比其減排效果。污染物排放檢測：委托云南省能源技術(shù)中心，依據(jù)《節(jié)能監(jiān)測技術(shù)通則》（GB/T 15316—2009）、《評價(jià)企業(yè)合理用熱技術(shù)通則》（GB/T 3486—1993）、《工業(yè)鍋爐節(jié)能監(jiān)測方法》（GB/T 15371—2009），分別對不同能源密集烤房整個(gè)烘烤過程的排放進(jìn)行監(jiān)測。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，煙氣排放量計(jì)算公式如下：

過量空氣系數(shù)：apy（煤/柴混合）=

3 結(jié)論與討論

3.1 生物質(zhì)顆粒燃料密集烤房節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益

生物質(zhì)顆粒燃料密集烤采用自動(dòng)化燃燒機(jī)，燃料燃燒充分，熱能利用率可以達(dá)燃料低位發(fā)熱量50%左右，而以燃煤為主密集烤房熱能利用率僅僅為20%～35%[14-15]，生物質(zhì)密集烤房熱能利用率得到明顯提高。同時(shí)，在整個(gè)烘烤工藝過程中自動(dòng)添加料，大幅度降低烘烤管理人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和用工數(shù)量；生物質(zhì)顆粒燃料市場單價(jià)較高（1 000元/t左右），但是通過初步統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，采用生物質(zhì)顆粒燃料密集烤房烤后煙葉中上等煙比例、均價(jià)都有一定程度的提高，這些均與劉 芮等[11]的試驗(yàn)結(jié)果相符。采用生物質(zhì)顆粒燃料密集烤房烘烤的綜合成本略有升高，但是如果實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)顆粒燃料生產(chǎn)的本地化，將生物質(zhì)顆粒燃料單價(jià)控制在800元/t以下，可以較好地實(shí)現(xiàn)煙葉烘烤減工降本、提質(zhì)增效的目的。

3.2 生物質(zhì)顆粒燃料密集烤房減排環(huán)境效益

生物質(zhì)顆粒燃料密集烤房可實(shí)現(xiàn)燃料的精準(zhǔn)控制，燃燒更加充分，一定程度上可減少煙氣中不飽和化合物的排放，對減少CO的排放效果明顯。同時(shí)，生物質(zhì)顆粒燃料中S含量相對較低，可大幅減少SO2排放，降低酸雨形成的風(fēng)險(xiǎn)；生物質(zhì)顆粒燃料燃燒利用率提高，烘烤單位干煙排放的CO2降低近60%，可有效降低溫室氣體的排放總量，由于生物質(zhì)顆粒燃料中有機(jī)物含量相對化石燃料較高，因此NO排放量增加?？緹熥鳛楸Ｉ街匾a(chǎn)業(yè)，2016年全市種植烤煙3.012萬hm2，收購6.075萬t，按照主要污染物排放檢測數(shù)據(jù)估算，采用生物質(zhì)顆粒燃料密集烤房進(jìn)行煙葉烘烤全年可減少CO2、CO、SO2排放量分別約為3 770、111、8 t，對維護(hù)當(dāng)?shù)卮髿猸h(huán)境平衡將發(fā)揮一定積極作用，環(huán)境效益明顯。

此外，生物質(zhì)資源儲備較為豐富，以保山為例，全市除烤煙種植外，種植甘蔗約2.57萬hm2，蠶桑約1.37萬hm2，油菜約3.124萬hm2，玉米約9.23萬hm2，這些產(chǎn)業(yè)可作為生物（下轉(zhuǎn)第187頁）

（上接第179頁）

質(zhì)加工的重要來源，尤其是探索以煙桿為主生物質(zhì)顆粒生產(chǎn)加工模式，可實(shí)現(xiàn)煙桿的循環(huán)利用，對植煙區(qū)污染和病蟲害預(yù)防有一定的促進(jìn)作用。

綜合評價(jià)，采用生物質(zhì)顆粒燃料密集烤房進(jìn)行煙葉烘烤，對烤后煙葉提質(zhì)增效、烘烤管理減工降本有一定的促進(jìn)作用；節(jié)能減排效果明顯，環(huán)境效益顯著，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的大背景下，推廣應(yīng)用前景廣闊。

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