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生物质燃料烘烤应用研究

杨杰,张家桐,杨丽平,张平,王朝军,刘洪华

(云南省烟草公司保山市公司施甸分公司,云南施甸678200)

  摘要:本文对生物质燃料烘烤和燃煤烘烤的烤后烟叶经济性状、外观质量、炉中烘烤用工数量及燃料消耗进行比较分析,旨在为生物质烘烤示范推广提供参考依据。结果表明,与常规燃料烘烤相比,生物质颗粒燃料烘烤后烟叶经济性状表现较好,上等烟比例、均价较高,外观质量整体较好。同时,生物质颗粒燃料烘烤用工、燃料消耗都比燃煤烘烤低。

  烟叶生产中的烘烤环节是一个大量耗能的过程[1],目前燃煤烘烤是主流,不仅消耗大量的能源,同时也会释放大量粉尘、硫化物和碳氧化合物等污染空气[2-4]。随着社会的进步、科技以及烤烟产业的发展,人们对生活品质的要求越来越高,环保问题也越来越受到关注。因此,采用清洁能源烘烤,大力实施节能减排、减工降本、体质增效是烟草行业迫切需要解决的问题。生物质能是世界第四大能源,也是清洁的可再生资源[5-6]。生物质成型燃料,又称生物质颗粒燃料,是将农林废弃物作为原材料,经过粉碎、混合、挤压等工艺,制成各种形状的、可直接燃烧的一种新型清洁燃料[7],生物质颗粒燃料的原料包括烟杆、麦秆、玉米秸秆、大豆秸秆、木屑、锯末等[8]。近年来,对生物质颗粒燃料烘烤应用研究也较多。宋春宇等[9]研究发现,秸秆压块烘烤烟叶可降低烘烤用工成本,且外观质量、常规化学成分与煤炭烘烤的烟叶无明显区别。林伟等[10]研究表明,生物质燃料烘烤耗电比燃煤节省16.06元/烤,人工成本节省216元/炉,均价提高1.54元/kg,上中等烟比例提高3.01%。韦忠等[11]研究表明,生物质燃料烘烤人工成本可节省177.50~180.00元/炉,同时可提高烤后烟叶的均价、上等烟比例、中上等烟比例等指标,其烟叶化学成分含量适宜、比例协调,烤后烟叶的感官评吸质量相对较优。因此,生物质颗粒燃料烘烤可实现减工降本、提质增效。为探索施甸县生物质燃料烘烤之路,笔者开展了生物质烘烤与常规燃煤烘烤比较试验,旨在为生物质烘烤大面积推广提供参考依据。

  1材料与方法

  1.1试验概况

  2017年7要10月,在施甸县姚关镇进行了代能源密集烘烤示范推广试验,在生物质烘烤示范区(生物质烘烤,富阳村大石桥烤房群,15座土建)和非示范区(常规烘烤,富阳村高头园烤房群,5座土建)内分别选取了3户烟农。

  供试烤房为气流下降式密集烤房;供试烤烟品种为云烟105,烤烟打顶后,选取植株长势均匀一致的烟田,待烟叶正常成熟落黄后采收鲜烟叶进行烘烤;生物质颗粒燃料为本地生产的生物质颗粒燃料,配方主要是烟杆、菌苞,长30~40mm、直径8mm,圆柱体,热值14644kJ。

  1.2试验设计

  试验设常规燃煤烘烤(T0)和生物质颗粒燃料烘烤(T1)2个处理。T0选取1座标准气流下降式密集烤房(装烟室内长×宽×高为8000mm×2700mm×3500mm,可装鲜烟4500kg以上);T1选取3座与T0参数相同的烤房,使用生物质颗粒燃料进行烘烤,烘烤的烟叶部位、炉数与T0相同。各处理的烟叶采收时间和鲜烟叶素质尽量保持一致,烘烤工艺统一按“走六步闯三关”色形同步低湿烘烤三段式烘烤工艺执行,根据云烟105特性,灵活调控各关键温度点的稳温时间。

  1.3测定项目与方法

  1.3.1烤后烟叶经济性状。各处理烤后烟叶分别堆放保管,并根据烤烟42级国标(GB2635-1992)对烤后烟叶进行分级,依据烤烟收购价格确定烟叶均价、上等烟比例及中上等烟比例。

  1.3.2外观质量。取各处理下部X2F(3~5叶位)、中部C3F(8~12叶位)和上部B2F(14~17叶位)等级烟样各1.0kg,评定外观质量。

  1.3.3烘烤用工。对各处理的炉中烘烤用工进行统计分析。

  1.4统计分析

  试验数据采用Excel2010进行整理及统计分析。

  2结果与分析

  2.1不同能源烤房烤后烟叶经济性状比较

  对处理T1和T0涉及的烤后全部烟叶按国标42级进行了分级,统计分析结果见表1。可以得出,处理T1的上等烟比例、均价均比处理T0高,分别高出2.85个百分点、0.49元/kg,且处理T1的下低等烟比例与处理T0基本持平。由此可以得出,生物质颗粒燃料烘烤的烤后烟叶经济性状表现较好,上等烟比例、均价均较高。

  2.2不同能源烤房烤后烟叶外观质量比较

  对处理T1、T0烤后烟叶的X2F、C3F、B2F的外观质量进行了比较分析,从表2可以看出,处理T1、T0烤后烟叶在成熟度、身份、油分、色度上基本一致,而在X2F的颜色、C3F的结构存在差异。从整体来说,处理T1的烤后烟叶外观质量要优于处理T0,尤其是X2F、C3F。

  2.3不同能源烤房烤后烟叶评吸质量比较

  对整个烘烤季节2群烤房的烘烤炉数、炉中烘烤用工、燃料消耗量进行了统计分析,结果见表3。可以看出,处理T1的炉内烘烤用工总数量125个,比处理T0多13个,但处理T1的每炉用工比较少,为1.6个左右,比处理T0(3.9个)减少2.3个,且平均燃料消耗量1209.8kg/炉,远远低于处理T0(1755.1kg/炉)。由此可见,处理T1(生物质燃料烘烤)不仅有效节约了用工数量,降低了劳动强度,而且能源平均消耗量较低。

  3结论与讨论

  该试验结果显示,与常规燃料烘烤相比,生物质颗粒燃料烘烤的烤后烟叶经济性状表现较好,上等烟比例、均价较高,外观质量整体较好,这可能是因为生物质烘烤的升温、稳温性能比较好,执行工艺比较精确到位。同时,生物质颗粒燃料每炉炉内烘烤用工、燃料消耗都比常规燃煤烘烤低,这可能是因为燃煤烘烤需要烘烤人员时常填煤加火,且所用的煤都是当地盛产的柴煤,发热值较低,导致燃煤消耗量较高。

  参考文献

  [1]曾宪立,王朴风,樊军辉,等.联合干燥模式在烟叶烘烤中的应用探讨[J].河北农业科学,2010,14(12):78-81.

  [2]田海宏.燃煤污染及控制措施分析[J].应用能源技术,2004(2):35-36.

  [3]李晓东,傅钢,尤孝方,等.不同煤种燃烧生成多环芳烃的研究热能动力工程[J].热能动力工程,2003,18(3):125-129.

  [4]张家征,徐天养,向成高,等.烤烟太阳能烤房与普通密集烤房的烘烤对比试验[J].湖南农业科学,2011(18):33-34.

  [5]阎季惠.新的可再生能源未来发展指南[M].北京院海洋出版社,1998.

  [6],振宏,吴创之,马隆龙,等.生物质能利用原理与技术[M].北京院化学工业出版社,2005:51-56.

  [7]宋朝鹏,李常军,杨超,等.生物质能在烟叶烘烤中的应用前景[J].河南农业科学,2008,12(12):58-60.

  [8]杨时涛,徐冰,丁灿.生物质能源烘烤与煤炭烘烤对比试验[J].现代农业科技,2017(3):239-242.

  [9]宋春宇,张体高,朱晋熙,等.烟秆秸秆压块在烟叶烘烤中的应用研究初报[J].湖南农业科学,2016(3):82-84.

  [10]林伟,王鹏,陈贤龙,等.智能生物颗粒燃料燃烧机在烟叶烘烤中的应用效果研究[J].中国农学通报,2016,32(25):170-174.

  [11]韦忠,高华军,范东升,等.生物质颗粒燃料烘烤烟叶的效果分析[J].南方农业学报,2017,48(12):2228-2233.

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