生物质能源炉具替代密集烤房煤炭供热系统研究

工作要求情况下，起到了节能减排作用。

2.4 生物燃料自动供料系统研究

密集烤房燃煤炉使用过程中，依据烤房内温度及烘烤师经验确定添加煤用量，并采用人工铲煤方式添加燃料。添煤量过多会导致燃料燃烧不充分，过少不能满足烘烤需求，且对烤房温度、烟叶品质不易控制。鉴于此，根据生物质成型燃料大小，通过对螺旋叶片旋转向炉内添加燃料、电机启停、供料风屏阻燃系统等研究，配套了由变频调速伺服电机控制的新型生物质炉具自动供料系统，并根据烤房内温度变化适时自动供料。试验表明：自动化程度高，省工省力，比燃煤炉节省工70%～80%，并能根据烤房温度（精准度达 ±0.1 ℃）需要自动供料，以减少不合理的燃料燃烧，通过自动供料风屏阻燃系统延长烤房内温度恒定时间，保障了烟叶烘烤质量，同时增加了自动供料系统的操作性能和安全性能。

2.5 生物质炉具三次燃烧技术研究

针对新型生物质炉对燃料燃烧不充分等问题，通过对生物质炉具燃烧技术研究，设计了上进风管、中进风管、主风机接口、下进风管和下进风环等。试验表明，在主风机启动的时候，风屏装置中的风经风屏进入进料管与主风机形成负压保证了进料装置的正常运行；当室内干球温度高于所设置的干球温度时，主风机停止、同时电磁阀门打开，风屏装置中的部分风进入三次供风系统中的下进风管，与风屏风形成了二次供风系统，实现了主风机停止运行之后的微火燃烧（不会对温度的控制造成负面影响）促进了生物质燃料的燃烧，减少了主风机停止后的可燃性气体排放量。解决了供风加氧及二、三次燃烧问题，实现了三段式燃烧，配合热量储存功能，使生物质燃料燃烧更充分，热值达16 736～18 828 kJ/kg，综合热效率有效提升，确保了烟叶烘烤热量需求。

2.6 生物质炉具控制系统及接口技术研究

开发了生物质炉具电器控制系统，即主控仪。控制进料电机、主风机的启/停及烤房内温度和湿度。试验表明：烤房内干球温度高于设置干球目标温度0.1 ℃，主风机与进料电机同时停止运行，停止供风、供料，风屏风维持微火燃烧；湿球温度高于设置湿球目标温度0.1 ℃时，冷风门打开，开始排湿，湿球温度越高排湿越快。反之，主火开始燃烧，停止排湿。

在不改变常规密集烤房主体结构、不改变常规密集烤房温湿度控制系统、仅改变供热系统的基础上，分析了常规密集烤房温湿度控制器的构造、工作原理、使用方法等，通过对密集烤房温湿度控制器的接口研究，将本生物质炉具电器控制系统与密集烤房温湿度控制器有效对接。试验表明，烤烟温度曲线误差为0.1～0.2 ℃，偏温现象极少，从而实现了烤房温湿度灵敏控制，大幅度降低了烟叶烘烤风险。

2.7 智能化快速回潮技术研究

为充分发挥炉具热效应，增加炉具功能，通过对回潮水箱、水泵、输送管道、喷嘴等研究，研发了余热快速回潮装置，即喷淋系统，并将快速回潮过程集成到烟叶烘烤曲线中，利用烘烤结束时烤房热交换器余热产生水蒸汽，进入烤房空气循环系统，实现烤后烟叶快速回潮。试验表明：提高了烤后烟叶回潮效率，简化了回潮工序、时间及用工量，达到了烟叶回潮目的，具有省工、省力、省时、省料效果。实现了烤后烟叶快速回潮自动灵活控制，延伸了烟叶烘烤曲线，形成了智能化快速回潮控制和烘烤、回潮过程一体化（图1）。

2.8 传统炉具改造集成智能化生物质炉具设备研究

在保留原炉膛的基础上，集成了除保温隔热外壳设备外的其他智能化生物质炉具设备，包括加热设备换热器设备、生物质炉具炉膛压力场平衡技术、生物燃料自动供料系统、生物质炉具三次燃烧技术、生物质炉具控制系统及接口技术和智能化快速回潮技术。利用传统烤房炉具改造，利用生物质作为燃料，实现了“节能、减排、增效、减工”，同时，有效降低了设备技术的应用成本（智能化生物质炉具设备生产成本约2万元，传统炉具改造成本约0.9万元）。

3 结论与讨论

应用智能化生物质烤房设备，每烘烤出1 kg烟叶可产生的综合经济效益为1.198 8元，其中燃料节约成本0.219 2元，劳动力节支效益0.450 8元；烘烤1 kg烟叶可减少排放CO2 4.302 kg、SO2 0.013 2 kg、NOX 0.009 4 kg；生物质成型燃料燃烧后可回收利用，烘烤1 kg干烟产出的草木灰钾肥0.078 4 kg。如实现黔西南州全面推广，以烟叶计划收购量1.6万kg计算，可实现效益节支2 144万元；增收经济效益1 696万元；减少排放CO2 13.77万t、SO2 420.06 t、NOX 300.80 t；可回收利用草木灰2 506.4 t。

传统的烟叶烘烤是一项高能耗作业，不仅消耗大量的常规能源，而且烟叶烘烤作业中煤炭、生物质能源等燃烧释放的粉尘、碳氧化合物、硫化物和多环芳烃等给周围环境带来较大的污染。在目前烟叶规模化经营不断发展的形势下，从节能、减排和经济性三方面综合考虑，在能源短缺和环境污染的双重压力下，该生物质能源炉具烤房系统研究充分体现了五大发展理念要求，不仅是烟叶烘烤清洁生产及节能减排的发展方向，也是烟叶烘烤清洁生产的必然选择，具有较好的推广应用前景。

4 参考文献

[1] 汤明.烤烟烘烤节能现状与展望[J].安徽农业科学，2007，35（15）：4549-4550.

[2] 烤烟适度规模种植配套烘烤设备的研究与应用等三项目通过鉴定[EB/OL].[2008-07-02].http：//cn.sonhoo.com/info/237777.html.

[3] 崔国民.密集型烤房散热管积灰问题研究[C].中国烟草学会农业委员会调制学组2008年度学术交流活动资料汇编，2008：23-42.

[4] 张树堂.当前密集烘烤中出现的问题及解决办法[EB/OL].[2008-08-06].http：///utilitytech/view.asp？id=21433.

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