，，

(1 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，長沙 41000; 2 鄭州市煙草公司登封市分公司，河南鄭州 452470; 3 河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所，許昌 461000 )

2012-06-12

王省偉(1971—)，男，河南洛陽人，碩士研究生，Email:wangshengweiw@163.com。

煙葉烘烤集中供熱及熱能循環(huán)利用研究

王省偉1, 2，高相彬3，孟智勇3

(1 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，長沙 41000; 2 鄭州市煙草公司登封市分公司，河南鄭州 452470; 3 河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所，許昌 461000 )

從節(jié)能、降耗、環(huán)保的角度，提出了煙葉烘烤集中供熱及熱能循環(huán)利用的技術(shù)思路并對其進(jìn)行了系統(tǒng)設(shè)計，針對新系統(tǒng)在烘烤過程中可能出現(xiàn)的問題提出了具體的解決辦法。

煙葉；烘烤；密集烤房；集中供熱；熱循環(huán)

烘烤設(shè)備是影響烤煙最終產(chǎn)質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。近年來密集式烤房在減輕勞動強(qiáng)度，降低煙葉烘烤成本，提高烘烤質(zhì)量等方面均取得了一定成效[1]。但以前建造的煙葉烘烤工場大多為單個密集烤房的集群加附屬設(shè)施，每座烤房配備獨(dú)立的加熱系統(tǒng)，烘烤供熱效率不高，熱能不能循環(huán)利用，操作耗費(fèi)大量人力成本，與我國現(xiàn)階段現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)全面推進(jìn)不相適應(yīng)[2～9]。因此，設(shè)計一定規(guī)模烤房群的集中供熱系統(tǒng)，配套適宜的除塵、脫硫系統(tǒng)，研究群內(nèi)烤房間余熱、余濕循環(huán)利用系統(tǒng)，把烤房排出的熱濕空氣再次用作其它烤房的供熱和回潮，對于進(jìn)一步降低煙葉烘烤耗煤量，降低烘烤成本，減少廢渣、廢氣排放，提高烘烤集約化、現(xiàn)代化水平，促進(jìn)煙區(qū)協(xié)調(diào)穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展具有重大的現(xiàn)實(shí)意義[10～15]。

1 烘烤集中供熱及熱能循環(huán)利用系統(tǒng)

1.1 設(shè)計思路

按照密集烤房技術(shù)規(guī)范，根據(jù)河南烘烤實(shí)際測算，建造加熱室相對的兩個5座連體烤房(10座密集烤房)為一個集中供熱、除塵脫硫、熱濕循環(huán)利用、太陽能輔助加熱的系統(tǒng)單元。項目通過減少熱能損失、提高供熱效率解決集中供熱成本過高的問題，通過熱濕循環(huán)利用減少單個密集烤房排濕即排熱過量，降低煤耗量，克服后期回潮困難的問題。集中供熱成本較高的問題通過以下3個措施解決：熱風(fēng)直接向烤房供熱以減少二次能量轉(zhuǎn)換造成的熱能損失；采用造價較高的供暖管道材料和標(biāo)準(zhǔn)施工輸送熱風(fēng)，減少熱風(fēng)爐到烤房的熱量損耗；使用簡單實(shí)用的太陽能輔助加熱(圖1)。

圖1 集中供熱及熱能循環(huán)利用系統(tǒng)單元設(shè)計圖

1.2 系統(tǒng)設(shè)計

1.2.1 集中供熱系統(tǒng)

集中供熱系統(tǒng)包括專用熱風(fēng)爐、熱風(fēng)管道和控制系統(tǒng)。采用現(xiàn)有熱風(fēng)爐產(chǎn)品和密集烤房加熱設(shè)備最新研究成果，設(shè)計專用熱風(fēng)爐，要求其供熱能力為現(xiàn)有單體火爐的4.5～5倍，以此優(yōu)化爐柵面積、爐膛容積和爐體形狀；參照密集烤房技術(shù)規(guī)范關(guān)于火爐的標(biāo)準(zhǔn)和國家關(guān)于熱風(fēng)爐的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(規(guī)范)選用材料，就高不就低；采用負(fù)壓鼓風(fēng)、側(cè)向燃燒等技術(shù)，提高燃燒效率；采用現(xiàn)行供暖管道設(shè)備與標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計熱風(fēng)管道；設(shè)計控制系統(tǒng)。

1.2.2 除塵脫硫系統(tǒng)

按現(xiàn)行相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計并制作樣機(jī)，要求除塵、脫硫率達(dá)80%以上，單座烤房平均價控制500元以內(nèi)。

1.2.3 濕熱循環(huán)利用系統(tǒng)

根據(jù)河南烘烤實(shí)際和濕熱能量測算，確定每個熱濕循環(huán)利用系統(tǒng)單元為10座密集烤房，兩個5座并連體烤房為一個熱濕循環(huán)利用單元。分步設(shè)計圖如下(圖2-圖10)：

圖2 熱濕利用管道拐彎剖面圖 圖3 熱濕利用管道正剖圖 圖4 熱濕利用管道俯剖圖

圖5 熱濕控制門平剖圖 圖6 熱濕利用管道正剖圖

圖7 熱濕利用管道剖面圖 圖8 熱濕循環(huán)利用阻斷門側(cè)剖圖

圖9 冷凝水聚集池剖面圖 圖10 冷凝水接水池剖面圖

1.2.4 控制系統(tǒng)

自控系統(tǒng)的設(shè)計與使用按以下幾個步驟進(jìn)行：選用、優(yōu)化進(jìn)排風(fēng)門和阻斷門的配套電機(jī)，在原單個烤房自控儀面板上添加兩個按鈕，根據(jù)工藝需要安裝控制門的開關(guān)；在供熱管道上設(shè)置控制門，將溫度自控的執(zhí)行器的助燃鼓風(fēng)機(jī)改為控制門；設(shè)計熱風(fēng)爐自控儀，在供熱管道內(nèi)安裝溫度探頭，設(shè)定溫度100～110℃，自動控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)為負(fù)壓風(fēng)機(jī)；待整個系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)正常時設(shè)計計算機(jī)中央控制系統(tǒng)。

2 問題及對策

2.1 配套技術(shù)問題

熱濕循環(huán)系統(tǒng)目前只能用于氣流下降式的密集烤房；關(guān)鍵在于順序裝煙、烘烤；烘烤過程中必須有1座烤房的阻斷門關(guān)閉，保證循環(huán)氣流從高溫到低溫、從低濕到高濕流動；必須有未烘烤的1～2座烤房(正在裝煙或回潮的烤房)的進(jìn)排風(fēng)門大開，并大開裝煙室門和冷進(jìn)風(fēng)門，保證系統(tǒng)內(nèi)所有烤房排濕的正常進(jìn)行?？痉吭信艥窨诒仨毧刂剖褂茫蕴岣哂酂?、余濕利用效率。

2.2 與自控系統(tǒng)配套問題

目前仍然沿用原自控系統(tǒng)，系統(tǒng)安裝、調(diào)試、使用依照密集烤房技術(shù)規(guī)范(國煙辦〔2009〕418號文件)進(jìn)行；以助燃鼓風(fēng)機(jī)作為控制溫度高低的執(zhí)行機(jī)構(gòu)；以冷進(jìn)風(fēng)門作為控制濕球溫度高低的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，冷進(jìn)風(fēng)門開度越大，進(jìn)風(fēng)量越大，通過熱濕循環(huán)系統(tǒng)排濕量越多。

2.3 烤房排濕口改造與控制使用

在加熱室端的排濕口，留縫隙15～20 cm，其余封閉嚴(yán)密。烘烤開始時預(yù)留縫隙用磚蓋住，泥巴糊嚴(yán)；當(dāng)出現(xiàn)濕度超限、自控儀報警時逐步打開，向烤房外排濕；大多時間通過循環(huán)通道排濕。通過排濕口向烤房外排濕的時間因烘烤季節(jié)、外界空氣濕度、煙葉含水量不同有很大差異。秋后空氣干燥煙區(qū)烘烤上部煙葉時全程密封。

2.4 系統(tǒng)的操控

目前熱濕循環(huán)系統(tǒng)只能人工操控。進(jìn)排風(fēng)門用金屬板材加工制作，裝炕操作者踏之不變形；也可另制作保護(hù)蓋板，裝炕時蓋上；在適當(dāng)位置焊制兩個圓環(huán)，用細(xì)繩在裝煙室門或回風(fēng)口拉線開關(guān)；一般烘烤開始即可打開。阻斷門一般大開，在回潮開始(溫度低于48℃)時嚴(yán)密關(guān)閉，且必須有一座烤房的阻斷門處于關(guān)閉狀態(tài)。

2.5 排濕階段烤房排濕不暢

處于大量排濕階段若排濕不暢可能嚴(yán)重影響烘烤質(zhì)量。如果發(fā)現(xiàn)有烤房濕球溫度過高，首先檢查整個系統(tǒng)的排氣量，使每個烤房的進(jìn)排風(fēng)門都大開；若不能有效降低，可適當(dāng)開啟烤房進(jìn)風(fēng)門，并加大供熱量，提高整個系統(tǒng)的排氣量；直至稍開烤房排濕口，保持濕球溫度適宜、穩(wěn)定。

2.6 系統(tǒng)排氣量不足

溫度最高的烤房可能不需要大量進(jìn)風(fēng)就能使干筋階段的濕球溫度適宜，單靠一座烤房進(jìn)風(fēng)可能無法滿足整個系統(tǒng)的排濕和循環(huán)需要。這時需要下游的一座、兩座、甚至三座烤房都適量進(jìn)風(fēng)，在保證自身溫濕度條件適宜的同時，保證系統(tǒng)供熱和排濕的需要。

2.7 系統(tǒng)的循環(huán)

系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵在于循環(huán)。先決條件是沿一個方向順序裝煙、依次點(diǎn)火，兩座、甚至三座烤房可以同一天裝炕，但點(diǎn)火時間應(yīng)按序、錯時4 h以上。停火烤房在回潮前必須關(guān)嚴(yán)阻斷門，這樣在整個系統(tǒng)單元(子系統(tǒng))內(nèi)，阻斷門依次關(guān)閉，最高溫度烤房依次輪換，回潮、裝炕、點(diǎn)火及烘烤各階段均在各烤房間依次輪回進(jìn)行，確保系統(tǒng)正常運(yùn)行。

3 結(jié)語

我國密集烤房在推廣應(yīng)用過程中仍存在著一些現(xiàn)實(shí)問題：一是煙葉烤香問題。受“重外觀輕內(nèi)在”思想影響，對煙葉烤香技術(shù)缺乏深入研究。二是過量通風(fēng)問題。三是節(jié)能、減排、降本問題。隨著烘烤工場數(shù)量的增加及規(guī)模的擴(kuò)大，這已引起社會的廣泛關(guān)注[16～19]。針對上述問題，今后一個時期，我國密集烤房的發(fā)展和研究方向應(yīng)主要集中在以下三個方面：一是使用清潔能源，重視節(jié)能減耗；二是借助人工模擬，完善烤房性能；三是充分挖掘工藝節(jié)能潛力。本研究通過以密集烤房群為單位，對其供熱及通風(fēng)排濕系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計，以期在煙葉烘烤的節(jié)能減耗方面有所進(jìn)展或突破。

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UtilizationofCentralHeatingandThermalRecyclinginTobaccoLeafCuring

WANGSheng-wei1,2，GAOXiang-bin3,MENGZhi-yong3

(1 College of Agronomy, Hunan Agricultural University, Changsha, Hunan 410000, China; 2 Dengfeng Branch of Zhengzhou Tobacco Company, Zhengzhou, Henan 452470, China; 3 Tobacco Institute of Henan Academy of Agriculture Science, Xuchang, Henan 461000,China)

This paper reviewed the status of research and development in tobacco bulk curing bam all the world, and analyzed the development trends of bulk-curing in china. Based on the current situation of bulk curing to consider the factors of saving energy, reducing consumption and environmental protection, we conceived and system designed new technical ideas of central heating and thermal recycling in curing. Meanwhile, we thought about the problems that may occur in bulk curing and proposed specific solutions for them.

Tobacco leaf; Curing; Bulk curing barn；Central heating; Thermal recycling

S572.092

A

1001-5280(2012)07-0096-04

10.3969/j.issn.1001-5280.2012.07.27

責(zé)任編輯：黃燕妮