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        生物質(zhì)顆粒燃燒爐在密集烤房上的應(yīng)用

        2017-07-10 19:13:50蔣篤忠陳洪浪何陽(yáng)劉峰唐善軍歐世譽(yù)成勃松
        農(nóng)學(xué)學(xué)報(bào) 2017年8期

        蔣篤忠 陳洪浪 何陽(yáng) 劉峰 唐善軍 歐世譽(yù) 成勃松

        摘要:為探索生物質(zhì)燃料在煙葉烘烤中的利用,實(shí)現(xiàn)煙葉烘烤節(jié)能環(huán)保和降本增效,以‘湘煙5號(hào)的下、中部葉為試驗(yàn)材料,采用生物質(zhì)顆粒燃燒爐配置相應(yīng)換熱器、直接對(duì)接金屬加熱設(shè)備和直接對(duì)接非金屬加熱設(shè)備3種應(yīng)用方式,與一次性加煤非金屬供熱設(shè)備對(duì)比的方法,對(duì)生物質(zhì)顆粒燃燒爐的應(yīng)用進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:利用生物質(zhì)顆粒燃燒爐供熱進(jìn)行煙葉烘烤,有利于烘烤過(guò)程中干球溫度的控制,干球溫度控制精度在士0.5℃以?xún)?nèi),能確保烘烤工藝的到位,提高煙葉烘烤質(zhì)量;烘烤能耗成本低于燃煤烘烤,且烘烤操作如添料、點(diǎn)火、控火及出渣等難度和用工量遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)燃煤方式,煙農(nóng)易掌握,有利于煙葉烘烤減工降本;生物質(zhì)顆粒燃燒爐在原有密集烤房配置相應(yīng)換熱器的方式應(yīng)用效果較好,其次是直接對(duì)接金屬加熱設(shè)備,直接對(duì)接非金屬加熱設(shè)備的應(yīng)用效果相對(duì)較差。

        關(guān)鍵詞:燃燒爐;生物質(zhì)顆粒;密集烤房;煙葉烘烤

        中圖分類(lèi)號(hào):S375 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 論文編號(hào):cjas17020009

        0引言

        隨著現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)的發(fā)展,煙葉烘烤逐步實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)化,更加重視烘烤過(guò)程中的用工、耗能和烤后煙葉質(zhì)量等問(wèn)題。煙葉烘烤是一個(gè)大量耗熱的過(guò)程,每1kg干煙葉的耗煤量一般為1.5~2.0 kg,熱能利用率較低,每年烤煙消耗煤炭350~450萬(wàn)t,燃煤排放CO2約為838萬(wàn)t、SO2約為2.56萬(wàn)t、NOx約為2.37萬(wàn)t。另外,烘烤季節(jié)煤炭燃燒釋放的粉塵、炭黑和飛灰等給周?chē)h(huán)境帶來(lái)較大污染,烘烤已經(jīng)成為煙草生產(chǎn)主要的污染來(lái)源之一。為探索煙葉烘烤清潔能源利用、節(jié)能環(huán)保和提質(zhì)增效,在清潔能源及相關(guān)設(shè)備等方面開(kāi)展了較多相關(guān)研究,并取得了一定的效果。王建安等㈣開(kāi)展了生物質(zhì)燃燒鍋爐熱水集中供熱烤煙設(shè)備的研制及效果分析,認(rèn)為生物質(zhì)燃燒鍋爐熱水集中供熱有利于烤房?jī)?nèi)的溫度處在理想的烘烤工藝狀態(tài),提高上中等煙比例,降低烘烤環(huán)節(jié)的勞動(dòng)強(qiáng)度。為適應(yīng)現(xiàn)有密集烤房設(shè)備的更換和升級(jí),筆者對(duì)生物質(zhì)顆粒燃燒爐在現(xiàn)有密集烤房上的應(yīng)用進(jìn)行試驗(yàn),以期達(dá)到煙葉烘烤設(shè)施高效、管理高效、烘烤高效的目的。

        1材料與方法

        1.1試驗(yàn)時(shí)間、地點(diǎn)

        試驗(yàn)于2016年在湖南省永州市東安縣大源煙葉工場(chǎng)進(jìn)行。

        1.2試驗(yàn)材料

        供試煙葉品種為‘湘煙5號(hào),部位為中下部葉;供試烤房為2.7 m×8.0 m的氣流上升式密集烤房4座;供試設(shè)備為生物質(zhì)顆粒燃燒爐3套。

        1.3試驗(yàn)方法

        1.3.1試驗(yàn)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)4個(gè)處理:T1,生物質(zhì)顆粒燃燒爐直接對(duì)接原金屬加熱設(shè)備密集烤房,利用原有換熱器;T2,生物質(zhì)顆粒燃燒爐配置相應(yīng)的換熱器;T3,生物質(zhì)顆粒燃燒爐直接對(duì)接原非金屬加熱設(shè)備密集烤房,利用原有換熱器;T4,對(duì)照(一次性加煤非金屬供熱設(shè)備)。以第二、四房煙葉進(jìn)行煙葉烘烤試驗(yàn)。

        1.3.2供試煙葉確定 供試烤房所烤煙葉的品種、營(yíng)養(yǎng)條件、部位、成熟度要均衡一致。為了確保試驗(yàn)的準(zhǔn)確性,試驗(yàn)前要將同樣素質(zhì)的煙株在田間作上標(biāo)記,第4~6葉位和第9~11葉位分別代表下部、中部,作嚴(yán)格試驗(yàn)記錄,煙葉成熟采收。

        1.3.3編裝煙方法 采用煙夾夾煙,下部葉4000 kg/房,每夾190~210片,重量11 kg左右,每房裝煙330~350夾;中部葉4500 kg/房,每夾夾煙170~190片,重量12kg左右,每房裝煙340~360夾。

        1.3.4烘烤方法 試驗(yàn)各處理和對(duì)照均按當(dāng)?shù)爻R?guī)烘烤工藝實(shí)施。

        1.4測(cè)定項(xiàng)目及方法

        1.4.1觀察記載的內(nèi)容 烘烤過(guò)程溫濕度狀況、煙葉變化狀況、耗煤(生物質(zhì)燃料)量、耗電量,烤后煙葉外觀質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)性狀、化學(xué)成分及烤房使用情況等內(nèi)容。

        1.4.2測(cè)定方法 還原糖、淀粉、總氮及氯含量采用連續(xù)流動(dòng)法測(cè)定,鉀含量采用火焰光度法測(cè)定。

        2結(jié)果與分析

        2.1各處理能耗情況

        從表1可以看出,下部葉烘烤中,千克干煙耗電量以T2最低,依次是T1、T3和CK;3個(gè)處理的千克干煙耗生物質(zhì)顆粒燃料量以T2最低,依次是T1和T3,CK的千克干煙耗煤量為2.20 kg;千克干煙能耗成本以T2最低,依次是T1、T3和CK,T1的千克干煙能耗成本較CK降低了0.15元,降低了7.61個(gè)百分點(diǎn),T2的千克干煙能耗成本較CK降低了0.26元,降低了13.20個(gè)百分點(diǎn),T3的千克干煙能耗成本較CK降低了0.12元,降低了6.09個(gè)百分點(diǎn)。中部葉烘烤中,千克干煙耗電量以T2最低,其次是T1和T3,CK最高;3個(gè)處理的千克干煙耗生物質(zhì)顆粒燃料量以T2最低,依次是T1和T3,CK的千克干煙耗煤量為1.81kg;千克干煙能耗成本以T2最低,依次是T1、T3和CK,T1的千克干煙能耗成本較CK降低了0.02元,降低了1.22個(gè)百分點(diǎn),T2的千克干煙能耗成本較CK降低了0.06元,降低了3.66個(gè)百分點(diǎn),T3的千克干煙能耗成本較CK降低了0.01元,降低了0.61個(gè)百分點(diǎn)。說(shuō)明采用生物質(zhì)顆粒燃燒爐供熱進(jìn)行煙葉烘烤,燃燒效率和熱量利用率較高,有利于降低能耗成本。

        2.2不同處理在烘烤過(guò)程中溫度控制情況

        從圖1~2可以看出,3個(gè)處理在烘烤過(guò)程中,干球溫度與目標(biāo)溫度基本一致,其升溫速度的控制比較準(zhǔn)確,特別是在定色期能確保干球溫度穩(wěn)溫持續(xù),升溫靈敏可控,較燃煤爐優(yōu)勢(shì)明顯,CK的干球溫度與目標(biāo)溫度偏差較大。下部葉烘烤過(guò)程中,T1的干球溫度與目標(biāo)干球溫度偏差平均為±0.27℃,T2的干球溫度與目標(biāo)干球溫度偏差平均為±0.20℃,T3的干球溫度與目標(biāo)干球溫度偏差平均為±0.36℃,CK的干球溫度與目標(biāo)干球溫度偏差平均為±1.61℃;中部葉烘烤過(guò)程中,T1的干球溫度與目標(biāo)干球溫度偏差平均為±0.24℃,T2的干球溫度與目標(biāo)干球溫度偏差平均為±0.21℃,T3的干球溫度與目標(biāo)干球溫度偏差平均為±0.49℃,CK的干球溫度與目標(biāo)干球溫度偏差平均為±1.39℃。3個(gè)處理中,干球溫度控制精度較高的是T2,其次是T1,T3較低,可能與換熱器的換熱效率有關(guān)。說(shuō)明采用生物質(zhì)顆粒燃燒爐供熱進(jìn)行煙葉烘烤,在烘烤過(guò)程中干球溫度和升溫速度的控制比較精準(zhǔn),有利于烘烤工藝的落實(shí)到位。

        2.3不同處理的經(jīng)濟(jì)性狀

        從表2可以看出,下部葉烘烤中,T1、T2和T3的上等煙比例較CK分別提高了6.47、13.22和4.25個(gè)百分點(diǎn),均價(jià)較CK分別增加了2.65、3.28、1.39元/kg,分別提高了11.56、14.31、6.06個(gè)百分點(diǎn)。中部葉烘烤中,T1、T2、T3的上等煙比例較CK分別提高了4.39、18.10、3.67個(gè)百分點(diǎn),均價(jià)較CK分別增加了1.60、2.20、0.69元/kg,分別提高了5.20、7.15、2.24個(gè)百分點(diǎn)。說(shuō)明采用生物質(zhì)顆粒燃燒爐供熱進(jìn)行煙葉烘烤,烘烤工藝落實(shí)比較到位,有利于提高煙葉烘烤質(zhì)量,增加效益。

        2.4不同處理的化學(xué)成分

        從表3可以看出,不同處理不同部位煙葉的還原糖、煙堿、總氮、氯及鉀的含量均較為適宜。3個(gè)處理的烤后煙葉淀粉含量均較CK低,下部葉的烤后煙葉淀粉含量T1、T2和T3較CK分別降低了1.32、1.44、1.15個(gè)百分點(diǎn);中部葉的烤后煙葉淀粉含量T1、T2、T3較CK分別降低了1.18、1.53、1.06個(gè)百分點(diǎn)。說(shuō)明采用生物質(zhì)顆粒燃燒爐供熱進(jìn)行煙葉烘烤,烤后煙葉的化學(xué)成分較為協(xié)調(diào),特別是淀粉含量較低,有利于提高煙葉的內(nèi)在質(zhì)量。

        2.5不同處理的用工情況

        由表4可知,采用生物質(zhì)顆粒燃燒爐供熱進(jìn)行煙葉烘烤,燒火用時(shí)僅為62 min,較燃煤烘烤節(jié)約用時(shí)178 min,特別是在點(diǎn)火和控火環(huán)節(jié),生物質(zhì)供熱設(shè)備實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制,且控制更為精準(zhǔn)。因此,利用生物質(zhì)供熱設(shè)備以生物質(zhì)顆粒為燃料進(jìn)行煙葉烘烤有利于減工降本,且操作簡(jiǎn)單輕松。

        3結(jié)論

        采用生物質(zhì)顆粒燃燒爐供熱進(jìn)行煙葉烘烤,有利于烘烤過(guò)程中干球溫度的控制,干球溫度控制精度在士0.5℃以?xún)?nèi),能確保烘烤工藝的到位,提高煙葉烘烤質(zhì)量,烤后煙葉上等煙比例和均價(jià)較燃煤烘烤均有提高,化學(xué)成分較為協(xié)調(diào),淀粉含量較低,有利于提高煙葉的內(nèi)在質(zhì)量。

        利用生物質(zhì)顆粒燃燒爐供熱進(jìn)行煙葉烘烤,烘烤能耗成本低于燃煤烘烤,且烘烤操作如添料、點(diǎn)火、控火及出渣等難度和用工量遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)燃煤方式,煙農(nóng)易掌握,有利于煙葉烘烤減工降本。

        生物質(zhì)顆粒燃燒爐在原有密集烤房上應(yīng)用的3種方式,以配置相應(yīng)換熱器的方式效果較好,其次是直接對(duì)接金屬加熱設(shè)備,直接對(duì)接非金屬加熱設(shè)備相對(duì)較差。

        4討論

        生物質(zhì)顆粒燃料沒(méi)有穩(wěn)定的供應(yīng)鏈,應(yīng)用于煙葉烘烤應(yīng)根據(jù)煙葉烘烤工場(chǎng)所在地進(jìn)行就地取材,煙農(nóng)合作社自行加工。

        目前的生物質(zhì)顆粒燃燒爐加料方式采用的是人工單座分別加料操作,可探索多座烤房自動(dòng)加料裝置,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)供料,進(jìn)一步降低煙葉烘烤用工。

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