左業(yè)華，雷 庭，王遠(yuǎn)輝，劉會忠，盧順友

(貴州省煙草公司甕安縣分公司，貴州甕安550400)

近年來，我國密集烤房的建設(shè)與推廣發(fā)展迅速，不僅有效提高了煙葉烘烤效率，也滿足了煙葉規(guī)模種植和生產(chǎn)模式變化的需求［1］。密集烤房的主要特點(diǎn)是:裝煙密度大，熱風(fēng)循環(huán)，強(qiáng)制通風(fēng)，有利于智能化控制。烘烤工作原理是:燃燒煤加熱散熱管、并加熱供熱室內(nèi)空氣，利用風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)通過進(jìn)風(fēng)口強(qiáng)制送入裝煙室，再通過煙葉層加熱煙葉，經(jīng)回風(fēng)口，一部分經(jīng)排濕窗排出，大部分與進(jìn)氣口進(jìn)入的新鮮空氣混合并重新送入供熱室，再被散熱管加熱后送入裝煙室。如此循環(huán)，直至煙葉被烤干［2］。然而，在密集烤房推廣應(yīng)用的過程中，也存在供能效率和熱能利用率較低、設(shè)備更新維護(hù)不到位、智能化控制程度低、環(huán)境污染較大等問題［3-4］。筆者擬借鑒各煙區(qū)的研發(fā)、應(yīng)用成果，對密集烤房推廣應(yīng)用過程中存在的問題進(jìn)行剖析，并逐一分析評價不同優(yōu)化方式的效益水平，為烤房建設(shè)的高效、低碳發(fā)展提供借鑒。

1 密集烤房存在的問題

1.1 烤房的熱能利用率亟待提高 目前，國內(nèi)密集烤房的供熱設(shè)備以燃煤熱風(fēng)爐為主。燃煤熱風(fēng)爐主要由加熱爐、煙氣-空氣換熱器、煙囪組成，置于與裝煙室相鄰的加熱室內(nèi)。來自裝煙室的空氣經(jīng)換熱器加熱后，通過循環(huán)風(fēng)機(jī)送入裝煙室內(nèi)，以干燥裝煙室內(nèi)的煙葉。經(jīng)測算，國內(nèi)密集烤房供熱設(shè)備的有效能耗普遍較低，僅占燃料低位發(fā)熱量的20%～35%，在煙葉烘烤過程中，每排除1 kg水分所需要的理論耗熱量為2 559.5～2 580.3 kJ。我國各主要煙區(qū)的新鮮煙葉含水量大多為80%～90%。以煙煤的低位發(fā)熱量為20 809 kJ/kg計算，每1 kg干煙葉的理論耗煤量為0.423～0.952 kg，由此可見，密集烤房存在巨大的節(jié)能潛力［5］。由于密集烤房的換熱方式簡單，控?zé)岱绞酱址?，大量的?jié)能措施還沒有完全應(yīng)用到密集烘烤上，通過綜合考慮烤房的熱效率、利用率、容積率，系統(tǒng)設(shè)計烤房建設(shè)布局，我國烤房的節(jié)能潛力接近10億元/年［6］。

1.2 關(guān)鍵設(shè)備更新速度較慢 目前密集烤房在加熱設(shè)備、風(fēng)機(jī)電機(jī)配置、溫濕度自控和編煙機(jī)械等方面已取得重大突破和創(chuàng)新，但一些設(shè)備仍表現(xiàn)出故障率高、穩(wěn)定性差等問題，特別是供能設(shè)備的材料與規(guī)格、自動控制的穩(wěn)定性和精準(zhǔn)性方面存在缺陷。例如，云南省的部分烤房加熱設(shè)備出現(xiàn)了“積灰”現(xiàn)象，導(dǎo)致烤房升溫困難，降低了烘烤效率和煙葉質(zhì)量的問題［7］。同時，在推廣應(yīng)用過程中，受到來自交通運(yùn)輸、基礎(chǔ)設(shè)施或電力供應(yīng)等方面的限制因素，難以實(shí)現(xiàn)大面積安裝運(yùn)用。

1.3 烘烤期間排放污染嚴(yán)重 據(jù)測算，每燃燒1 kg標(biāo)準(zhǔn)煤，將排放二氧化碳2.6 kg，二氧化硫0.024 kg，氮氧化物0.007 kg［8］，煙葉烘烤作業(yè)中煤炭、生物質(zhì)能源等燃燒釋放的粉塵、碳氧化合物、硫化物和多環(huán)芳烴等也給周圍環(huán)境帶來較大的污染。硫生成的SO2或硫酸會對燃燒設(shè)備的金屬表面造成腐蝕，空氣中的SO2會嚴(yán)重影響農(nóng)作物的生長發(fā)育和產(chǎn)質(zhì)量，同時對烘烤技術(shù)人員健康構(gòu)成威脅［9］。研究發(fā)現(xiàn)，烘烤排放的廢氣中主要包含了CO2、NO、NO2、SO2，其中SO2的最高濃度可達(dá)2 218.40 mg/m3，超出國家標(biāo)準(zhǔn)1 200 mg/m3［10］。降低烤煙生產(chǎn)期間對環(huán)境的污染，減少廢氣、廢物排放，已成為現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)的發(fā)展目標(biāo)。

2 密集烤房的優(yōu)化途徑分析

2.1 安裝空氣能熱泵設(shè)備輔助烘烤 空氣能高溫?zé)岜米鳛樾滦蜔熑~烘干設(shè)備，能利用熱泵蒸發(fā)器吸收外界空氣中的熱量，經(jīng)過壓縮機(jī)做功，將能量轉(zhuǎn)移到烤房中加熱空氣，不再燃燒煤炭，烘烤過程節(jié)能環(huán)保，能降低勞動強(qiáng)度與烘烤成本。根據(jù)貴州省甕安縣的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知:安裝空氣能高溫?zé)岜玫目痉棵靠淮伪雀脑烨暗哪茉闯杀窘档?0.8%;每公斤干煙烘烤成本比改造前同比減少55.1%;每公斤干煙收益同比超出改造前22.8%?？梢姡諝饽芨邷?zé)岜迷O(shè)備能提高烘烤期間的能源利用率、降低供能和管理成本，但較高的購置成本和電力供應(yīng)需求，成為限制空氣能設(shè)備推廣應(yīng)用的主要因素［11］。

2.2 安裝太陽能加熱室提供輔助熱源 通過在烤房屋頂安裝太陽能加熱室，吸收太陽能并加熱太陽能加熱室內(nèi)的空氣，高溫空氣通過內(nèi)循環(huán)管道與烤房的加熱室、裝煙室連通，提供輔助熱源。借助溫差控制器控制太陽能循環(huán)風(fēng)機(jī)，達(dá)到利用太陽能替代部分燃煤的目的。云南省文山州的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示:在天氣晴朗的情況下，僅用太陽能提供的熱量，可把裝煙室的溫度升高到38℃以上，滿足煙葉烘烤前期的需要，每公斤干煙的耗能比改造前降低20%～24%，烤后煙葉質(zhì)量與普通密集烤房所烤煙葉的質(zhì)量相當(dāng)［12］。由此可見，太陽能加熱室的安裝工藝簡單，能較好的降低能源消耗，但易受光照強(qiáng)度、時長等天氣因素的影響，節(jié)能效益的穩(wěn)定性較差。

2.3 烤房熱濕回收利用設(shè)備 其工作目標(biāo)是減少排濕過程中的有效熱耗散和無效熱損失，設(shè)備類型包括以下5種:部分熱風(fēng)循環(huán)、熱濕空氣梯級利用、換熱器回收熱濕空氣、熱泵回收熱濕空氣以及烤房群烘烤系統(tǒng)。由于起步較晚，目前國內(nèi)對熱濕回收利用設(shè)備的關(guān)注度較低、投資少、應(yīng)用窄，研發(fā)提升的潛力空間較大，可從以下幾個方面進(jìn)行改進(jìn):①降低換熱回收器的成本，提高熱回收的效率;②提高煙葉自動化控制程度和控制準(zhǔn)確性;③提高烤房的密閉性，以便減少烤房中熱空氣的泄漏量，增加通過熱回收器的熱濕空氣量，從而提高烤房的熱效率［13］。

2.4 烤房結(jié)構(gòu)優(yōu)化 根據(jù)山東省濰坊市的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，優(yōu)化烤房結(jié)構(gòu)，改進(jìn)建設(shè)材料，建設(shè)保溫型密集烤房，以實(shí)現(xiàn)烤房保溫、節(jié)能的作用。保溫型密集烤房的墻體需建成空芯保溫墻，用混合砂漿抹光;房頂增加保溫層和防滲層;地面鋪設(shè)保溫材料。每炕次干煙耗煤費(fèi)用可減少210元［14］。

2.5 烤房內(nèi)結(jié)構(gòu)“3改4”處理 根據(jù)山東省日照市的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，密集烤房內(nèi)結(jié)構(gòu)“3改4”處理方法是:原3層密集烤房第1層離地面120 cm保持不變，原第3層距房頂距離不變，原第1層與第3層之間的層距按均分法改為2層，形成總掛煙層數(shù)“3層改4層”。改造后的烤房裝煙量同比提高23.5%，干煙成本由改造前的1.94元/kg降至1.76元/kg，烘烤時間增長24 h，烤后煙葉產(chǎn)值同比提高了3.8%［15］。由于“3改4”的改裝成本低、工藝簡單，有利于推廣應(yīng)用，但同時應(yīng)加強(qiáng)針對提升供熱設(shè)備效率、煙葉間空氣流動量的研發(fā)與應(yīng)用。

3 結(jié)論

根據(jù)國家煙草專賣局的要求，烤房建設(shè)需要“起點(diǎn)要高、定位要準(zhǔn)、規(guī)模推進(jìn)、系統(tǒng)設(shè)計、流程生產(chǎn)、標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)、規(guī)范管理、創(chuàng)新發(fā)展”［16］。發(fā)展現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)，高標(biāo)準(zhǔn)、高效率、低耗能、低污染的烤房是關(guān)鍵因素。通過綜合分析發(fā)現(xiàn)，密集烤房現(xiàn)存的主要問題是熱能利用率低、關(guān)鍵設(shè)備更新較慢以及烘烤期間污染嚴(yán)重。各煙區(qū)的優(yōu)化途徑包括:安裝空氣能高溫?zé)岜迷O(shè)備、太陽能加熱室設(shè)備、熱濕回收利用設(shè)備、優(yōu)化烤房結(jié)構(gòu)(即對烤房內(nèi)結(jié)構(gòu)進(jìn)行“3改4”處理)。其中，空氣能高溫?zé)岜煤吞柲芗訜崾易鳛樾屡d的烘烤輔助設(shè)備，節(jié)能效果明顯，能提高烤后煙葉產(chǎn)值，但安裝和維護(hù)成本較高，同時易受到基礎(chǔ)設(shè)施或自然條件的限制;烤房結(jié)構(gòu)優(yōu)化和烤房內(nèi)結(jié)構(gòu)改造，實(shí)施過程工藝簡單、成本較低，利于推廣應(yīng)用，但節(jié)能效果較差，經(jīng)濟(jì)效益提升不明顯。由此可見，密集烤房的優(yōu)化改造，需要綜合考慮配套設(shè)施布局，因地制宜，探索適當(dāng)?shù)膬?yōu)化方式，統(tǒng)一管理維護(hù)，積極研發(fā)和借鑒先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)成果，并在充分調(diào)研、決策的基礎(chǔ)上，調(diào)動充足資金進(jìn)行扶持。

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