左業(yè)華，雷 庭，王遠輝，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)模種植和生產模式變化的需求［1］。密集烤房的主要特點是:裝煙密度大，熱風循環(huán)，強制通風，有利于智能化控制。烘烤工作原理是:燃燒煤加熱散熱管、并加熱供熱室內空氣，利用風機將熱風通過進風口強制送入裝煙室，再通過煙葉層加熱煙葉，經回風口，一部分經排濕窗排出，大部分與進氣口進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，在密集烤房推廣應用的過程中，也存在供能效率和熱能利用率較低、設備更新維護不到位、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)、應用成果，對密集烤房推廣應用過程中存在的問題進行剖析，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，國內密集烤房的供熱設備以燃煤熱風爐為主。燃煤熱風爐主要由加熱爐、煙氣-空氣換熱器、煙囪組成，置于與裝煙室相鄰的加熱室內。來自裝煙室的空氣經換熱器加熱后，通過循環(huán)風機送入裝煙室內，以干燥裝煙室內的煙葉。經測算，國內密集烤房供熱設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，控熱方式粗放，大量的節(jié)能措施還沒有完全應用到密集烘烤上，通過綜合考慮烤房的熱效率、利用率、容積率，系統(tǒng)設計烤房建設布局，我國烤房的節(jié)能潛力接近10億元/年［6］。

1.2 關鍵設備更新速度較慢 目前密集烤房在加熱設備、風機電機配置、溫濕度自控和編煙機械等方面已取得重大突破和創(chuàng)新，但一些設備仍表現出故障率高、穩(wěn)定性差等問題，特別是供能設備的材料與規(guī)格、自動控制的穩(wěn)定性和精準性方面存在缺陷。例如，云南省的部分烤房加熱設備出現了“積灰”現象，導致烤房升溫困難，降低了烘烤效率和煙葉質量的問題［7］。同時，在推廣應用過程中，受到來自交通運輸、基礎設施或電力供應等方面的限制因素，難以實現大面積安裝運用。

1.3 烘烤期間排放污染嚴重 據測算，每燃燒1 kg標準煤，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或硫酸會對燃燒設備的金屬表面造成腐蝕，空氣中的SO2會嚴重影響農作物的生長發(fā)育和產質量，同時對烘烤技術人員健康構成威脅［9］。研究發(fā)現，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2 218.40 mg/m3，超出國家標準1 200 mg/m3［10］。降低烤煙生產期間對環(huán)境的污染，減少廢氣、廢物排放，已成為現代煙草農業(yè)的發(fā)展目標。

2 密集烤房的優(yōu)化途徑分析

2.1 安裝空氣能熱泵設備輔助烘烤 空氣能高溫熱泵作為新型煙葉烘干設備，能利用熱泵蒸發(fā)器吸收外界空氣中的熱量，經過壓縮機做功，將能量轉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，能降低勞動強度與烘烤成本。根據貴州省甕安縣的經驗數據可知:安裝空氣能高溫熱泵的烤房每炕次比改造前的能源成本降低60.8%;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?，空氣能高溫熱泵設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需求，成為限制空氣能設備推廣應用的主要因素［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的空氣，高溫空氣通過內循環(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)風機，達到利用太陽能替代部分燃煤的目的。云南省文山州的經驗數據顯示: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%，烤后煙葉質量與普通密集烤房所烤煙葉的質量相當［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備 其工作目標是減少排濕過程中的有效熱耗散和無效熱損失，設備類型包括以下5種:部分熱風循環(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，目前國內對熱濕回收利用設備的關注度較低、投資少、應用窄，研發(fā)提升的潛力空間較大，可從以下幾個方面進行改進: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 烤房結構優(yōu)化 根據山東省濰坊市的經驗數據，優(yōu)化烤房結構，改進建設材料，建設保溫型密集烤房，以實現烤房保溫、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;地面鋪設保溫材料。每炕次干煙耗煤費用可減少210元［14］。

2.5 烤房內結構“3改4”處理 根據山東省日照市的經驗數據，密集烤房內結構“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“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，有利于推廣應用，但同時應加強針對提升供熱設備效率、煙葉間空氣流動量的研發(fā)與應用。

3 結論

根據國家煙草專賣局的要求，烤房建設需要“起點要高、定位要準、規(guī)模推進、系統(tǒng)設計、流程生產、標準作業(yè)、規(guī)范管理、創(chuàng)新發(fā)展”［16］。發(fā)展現代煙草農業(yè)，高標準、高效率、低耗能、低污染的烤房是關鍵因素。通過綜合分析發(fā)現，密集烤房現存的主要問題是熱能利用率低、關鍵設備更新較慢以及烘烤期間污染嚴重。各煙區(qū)的優(yōu)化途徑包括:安裝空氣能高溫熱泵設備、太陽能加熱室設備、熱濕回收利用設備、優(yōu)化烤房結構(即對烤房內結構進行“3改4”處理)。其中，空氣能高溫熱泵和太陽能加熱室作為新興的烘烤輔助設備，節(jié)能效果明顯，能提高烤后煙葉產值，但安裝和維護成本較高，同時易受到基礎設施或自然條件的限制;烤房結構優(yōu)化和烤房內結構改造，實施過程工藝簡單、成本較低，利于推廣應用，但節(jié)能效果較差，經濟效益提升不明顯。由此可見，密集烤房的優(yōu)化改造，需要綜合考慮配套設施布局，因地制宜，探索適當的優(yōu)化方式，統(tǒng)一管理維護，積極研發(fā)和借鑒先進的科學技術成果，并在充分調研、決策的基礎上，調動充足資金進行扶持。

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