PDF《生物质颗粒燃烧炉在密集烤房上的应用》

0 引言 随着现代烟草农业的发展, 烟叶烘烤逐步实现专 业化, 更加重视烘烤过程中的用工、 耗能和烤后烟叶质 量等问题[1-7] .

烟叶烘烤是一个大量耗热的过程, 每1 kg 基金项目: 湖南省烟草公司重点科技计划项目 湖南烟叶专业化烘烤精准调控技术与管理方式研究和运用 [湘烟科(2015)127号, 15-17Aa02]. 第一作者简介: 蒋笃忠, 男, 1969年出生, 高级农艺师, 主要从事烤烟烘烤技术和烘烤工艺研究.通信地址:

425000 湖南省永州市冷水滩区逸云路66 号 永州市烟叶生产技术中心, Tel: 0746-8331503, E-mail: duzhong505@163.com. 收稿日期: 2017-02-10, 修回日期: 2017-07-03. 生物质颗粒燃烧炉在密集烤房上的应用 蒋笃忠1 , 陈洪浪2 , 何阳2 , 刘峰1 , 唐善军1 , 欧世誉1 , 成退1 (1 湖南省烟草公司永州市公司, 湖南永州 425000;

2 湖南省烟草公司, 长沙 410004) 摘要: 为探索生物质燃料在烟叶烘烤中的利用, 实现烟叶烘烤节能环保和降本增效, 以 '

湘烟

5 号'

的下、 中部叶为试验材料, 采用生物质颗粒燃烧炉配置相应换热器、 直接对接金属加热设备和直接对接非 金属加热设备3种应用方式, 与一次性加煤非金属供热设备对比的方法, 对生物质颗粒燃烧炉的应用进 行了研究.结果表明: 利用生物质颗粒燃烧炉供热进行烟叶烘烤, 有利于烘烤过程中干球温度的控制, 干球温度控制精度在±0.5℃以内, 能确保烘烤工艺的到位, 提高烟叶烘烤质量;

烘烤能耗成本低于燃煤 烘烤, 且烘烤操作如添料、 点火、 控火及出渣等难度和用工量远低于传统燃煤方式, 烟农易掌握, 有利于 烟叶烘烤减工降本;

生物质颗粒燃烧炉在原有密集烤房配置相应换热器的方式应用效果较好, 其次是直 接对接金属加热设备, 直接对接非金属加热设备的应用效果相对较差. 关键词: 燃烧炉;

生物质颗粒;

密集烤房;

烟叶烘烤 中图分类号: S375 文献标志码: A 论文编号: cjas17020009 Application of Biomass Particle Combustion Furnace in Bulk Curing Barn Jiang Duzhong1 , Chen Honglang2 , He Yang2 , Liu Feng1 , Tang Shanjun1 , Ou Shiyu1 , Cheng Qingsong1 (1 Yongzhou Branch of Hunan Tobacco Corporation, Yongzhou 425000, Hunan, China;

2 Hunan Tobacco Corporation, Changsha 410004, Hunan, China) Abstract: The paper aims to explore the utilization of biomass fuels in tobacco leaf curing, and achieve energy saving, environmental protection, cost reduction and efficiency increase. The lower leaves and the middle leaves of'

Xiangyan 5'

were taken as experimental materials, we compared the application effect of biomass particle combustion furnace with corresponding heat exchanger, direct docking metal heating equipment and direct docking non- metal heating equipment with the effect of a one- time coal non- metallic heating equipment, to study the application of biomass particle combustion furnace. The results showed that: the use of biomass particle combustion furnace for tobacco leaf curing was beneficial to the control of dry bulb temperature during the process, dry bulb temperature control precision was within ±0.5℃, ensuring that the curing process was in place and beneficial to improve the quality of tobacco leaf baking. The energy cost was lower than coal curing, and the operation, including fuel feeding, ignition, control and removal of slag, was much easier and labor saving than traditional coal-fired way. The biomass particle combustion furnace showed good application effect with the corresponding heat exchanger, followed by that with the direct docking metal heating equipment, and the application effect of the direct docking non-metal heating equipment was relatively poor. Key words: Combustion Furnace;

Biomass Particle;

Bulk Curing Barn;

Tobacco Baking www.caaj.org 农学学报 2017,7(8):82-86 Journal of Agriculture 干烟叶的耗煤量一般为 1.5~2.0 kg, 热能利用率较低, 每年烤烟消耗煤炭 350~450 万t, 燃煤排放 CO2 约为 838万t、 SO2约为2.56万t、 NOx约为2.37万t[8-13] .另外, 烘烤季节煤炭燃烧释放的粉尘、 炭黑和飞灰等给周围 环境带来较大污染, 烘烤已经成为烟草生产主要的污 染来源之一[14-19] .为探索烟叶烘烤清洁能源利用、 节能 环保和提质增效, 在清洁能源及相关设备等方面开展了 较多相关研究, 并取得了一定的效果[20-24] .王建安等[25] 开 展了生物质燃烧锅炉热水集中供热烤烟设备的研制及 效果分析, 认为生物质燃烧锅炉热水集中供热有利于 烤房内的温度处在理想的烘烤工艺状态, 提高上中等 烟比例, 降低烘烤环节的劳动强度.为适应现有密集 烤房设备的更换和升级, 笔者对生物质颗粒燃烧炉在 现有密集烤房上的应用进行试验, 以期达到烟叶烘烤 设施高效、 管理高效、 烘烤高效的目的.

1 材料与方法 1.1 试验时间、 地点 试验于

2016 年在湖南省永州市东安县大源烟叶 工场进行. 1.2 试验材料 供试烟叶品种为 '

湘烟5号'

, 部位为中下部叶;

供 试烤房为2.7 m*8.0 m的气流上升式密集烤房4座;

供 试设备为生物质颗粒燃烧炉3套. 1.3 试验方法 1.3.1 试验设计 设计4个处理: T1, 生物质颗粒燃烧炉 直接对接原金属加热设备密集烤房, 利用原有换热器;

T2, 生物质颗粒燃烧炉配置相应的换热器;

T3, 生物质 颗粒燃烧炉直接对接原非金属加热设备密集烤房, 利 用原有换热器;

T4, 对照 (一次性加煤非金属供热设 备) .以第

二、 四房烟叶进行烟叶烘烤试验. 1.3.2 供试烟叶确定 供试烤房所烤烟叶的品种、 营养 条件、 部位、 成熟度要均衡一致.为了确保试验的准确 性, 试验前要将同样素质的烟株在田间作上标记, 第4~6叶位和第9~11叶位分别代表下部、 中部, 作严格试 验记录, 烟叶成熟采收. 1.3.3 编装烟方法 采用烟夹夹烟, 下部叶4000 kg/房, 每夹 190~210 片, 重量

11 kg 左右, 每房装烟 330~350 夹;

中部叶4500 kg/房, 每夹夹烟170~190片, 重量12 kg 左右, 每房装烟340~360夹. 1.3.4 烘烤方法 试验各处理和对照均按当地常规烘烤 工艺实施. 1.4 测定项目及方法 1.4.1 观察记载的内容 烘烤过程温湿度状况、 烟叶变 化状况、 耗煤 (生物质燃料) 量、 耗电量, 烤后烟叶外观 质量、 经济性状、 化学成分及烤房使用情况等内容. 1.4.2 测定方法 还原糖、 淀粉、 总氮及氯含量采用连续 流动法测定, 钾含量采用火焰光度法测定.

2 结果与分析 2.1 各处理能耗情况 从表1可以看出, 下部叶烘烤中, 千克干烟耗电量 以T2 最低, 依次是T

1、 T3 和CK;

3个处理的千克干烟耗 生物质颗粒燃料量以T2 最低, 依次是T1 和T3, CK的千 克干烟耗煤量为 2.20 kg;

千克干烟能耗成本以 T2 最低, 依次是 T

1、 T3 和CK, T1 的千克干烟能耗成本较 CK 降低了0.15元, 降低了7.61个百分点, T2的千克干烟能 耗成本较CK降低了0.26元, 降低了13.20个百分点, T3 的千克干烟能耗成本较 CK 降低了 0.12 元,降低了 6.09 个百分点.中部叶烘烤中, 千克干烟耗电量以 T2 最低, 其次是T1 和T3, CK最高;

3个处理的千克干烟耗 生物质颗粒燃料量以T2 最低, 依次是T1 和T3, CK的千 克干烟耗煤量为 1.81 kg;

千克干烟能耗成本以 T2 最低, 依次是 T

1、 T3 和CK, T1 的千克干烟能耗成本较 CK 部位 X C 处理 T1 T2 T3 CK T1 T2 T3 CK 夹数

330 330

330 330

342 342

342 342 总重量 /kg 389.5 396.7 395.1 383.4 457.8 461.7 459.1 441.2 电耗成本 数量/kWh 167.8 162.7 177.9 188.2 181.5 178.7 183.3 189.6 金额/元109.07 105.76 115.64 122.33 117.98 116.16 119.15 123.24 千克干烟耗电量/kWh 0.43 0.41 0.45 0.49 0.40 0.39 0.40 0.43 燃料成本 (生物质或原煤) 数量/kg 705.8 675.6 725.3 842.4 733.2 723.4 740.3 797.8 金额/元599.93 574.26 616.51 631.80 623.22 614.89 629.26 598.35 千克干烟耗料量/kg 1.81 1.70 1.84 2.20 1.60 1.57 1.61 1.81 平均成本 /(元/kg) 1.82 1.71 1.85 1.97 1.62 1.58 1.63 1.64 表1 烘烤能耗情况 注: 煤价为750元/t, 生物质颗粒燃料价为850元/t, 电价为0.65元/kWh. ・ ・83 降低了0.02元, 降低了1.22个百分点, T2的千克干烟能 耗成本较CK降低了0.06元, 降低了3.66个百分点, T3 的千克干烟能耗成本较 CK 降低了 0.01 元, 降低了 0.61个百分点.说明采用生物质颗粒燃烧炉供热进行 烟叶烘烤, 燃烧效率和热量利用率较高, 有利于降低能 耗成本. 2.2 不同处理在烘烤过程中温度控制情况 从图 1~2 可以看出,

3 个处理在烘烤过程中, 干球 温度与目标温度基本一致, 其升温速度的控制比较准 确, 特别是在定色期能确保干球温度稳温持续, 升温灵 敏可控, 较燃煤炉优势明显, CK的干球温度与目标温 度偏差较大.下部叶烘烤过程中, T1 的干球温度与目 标干球温度偏差平均为±0.27℃, T2 的干球温度与目标 干球温度偏差平均为±0.20℃, T3 的干球温度与目标干 球温度偏差平均为±0.36℃, CK 的干球温度与目标干 球温度偏差平均为±1.61℃;

中部叶烘烤过程中, T1 的 干........