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生物质颗粒燃烧机在丰都烟区的应用研究

2020-03-23赵龙杰罗钧钊

安徽农学通报 2020年4期
关键词:丰都烤烟

赵龙杰 罗钧钊

摘 要:为寻求烤烟煤炭替代能源,对生物质颗粒燃烧机与传统煤炭进行了对比试验。结果表明,与传统煤炭相比,生物质颗粒烟叶鲜干比差异不明显,经济性状明显高于传统煤炭烘烤,用工成本明显降低;生物质颗粒燃烧机容易操作,加料、出渣节约时间,炉渣量少,对环境影响小。

关键词:生物质颗粒;丰都;烤烟

中图分类号 TK6文献标识码 A文章编号 1007-7731(2020)04-0126-02

1 引言

烟叶烘烤是一个大量耗热的过程,每1kg干烟叶的耗煤量一般为1.5~2.0kg,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、NO2约为2.37万t[1],而丰都烟区烤烟种植面积在1666.7hm2左右,年度烤烟用煤7500t左右,年均产生CO2约为2万t,SO2约为63.75t,炉渣约1500t,而SO2对烘烤设施设备的腐蝕损坏,增加了维修维护成本,给丰都烟区生态环境和烟叶可持续发展带来极大挑战。为积极推动丰都烟区生态环境保护,贯彻落实烤烟绿色发展的生产理念,延长烤房烘烤设施设备使用寿命,降低烘烤人员劳动强度,改善烘烤操作环境,提升烤房控温稳温能力,寻求煤炭替代能源迫在眉睫。太阳能、电能等新型替代能源已经进行了较多应用[2-3],但存在电能技改成本高,太阳能本地化不适合等原因,为寻求新的解决路径,本试验通过研究生物质颗粒燃烧机在丰都烟区的应用情况,旨在助力丰都烟区烘烤环节节工降本、提质增效。

2 材料与方法

2.1 试验材料 试验于2018年在丰都县太平坝乡进行,供试品种云烟87。按照当地优质烟叶生产技术规范进行种植,试验田地田间管理保持一致,选取正常成熟的中部烟叶(8~12叶位)进行试验。供试烟叶要求同一天采摘、编竿、入炕和点火。供试烤房为2.7m×8.0m×3.5m的气流下降式密集烤房。

2.2 试验设计 试验共设计2个处理:处理T:生物质颗粒燃烧炉直接对接原烤房金属加热设备,不改变原有加热设备,燃料为生物质颗粒;对照CK:原有烘烤设施设备,燃料为煤炭。采用烟竿编烟,每炉装烟360竿左右;单竿重量11kg左右。烘烤工艺按照重庆市三段六步式烘烤工艺[4]进行。

2.3 测定项目及方法 烘烤过程测定不同处理烟叶鲜干比;按照烤烟国家标准GB2635-92对烤后烟叶进行分级,根据2018年收购价格测算经济性;测定燃料使用量以及燃料预处理、加料、除渣时间,并测定实际用工情况;对比预处理、加料、除渣操作难易程度;对比烘烤过程对烘烤作业环境的影响情况。

3 结果与分析

3.1 对烤后烟叶鲜干比的影响 由表1可知,处理T在单炉竿数、单竿鲜烟重、单炉鲜重与CK基本一致的情况下,烤后单竿干重、单炉干重分别为1.48kg和526.88kg,处理T鲜干比与CK仅减少0.1,说明处理T与CK对于烤烟的鲜干比影响差异性不明显。

3.2 对烘烤能耗的影响 由表2可知,处理T燃料用量比CK多80kg,每kg干烟燃料比CK的燃料成本增加0.7元,燃料成本增加51%;处理T单炉烤烟比CK减少12kW·h·kg,干烟耗电成本比CK减少0.02元/kg;总体而言,处理T能耗成本2.26元/kg,CK能耗成本为1.58元/kg,处理T能耗比CK能耗增加0.68元/kg,增加比例为43%。说明生物质颗粒燃烧机燃料成本投入较大,增加了烟农投入。

3.3 对经济性状的影响 由表3可知,处理T上等烟比例为63.96%,CK上等烟比例为59.53%,处理T上等烟比例比CK提高了4.43个百分点;处理T中等烟比例33.59%,CK中等烟比例37.35%,处理T比CK的中等烟比例降低了3.76%;处理T下等烟比例2.45%,CK下等烟比例3.12%,处理T比CK下等烟比例减少了0.16%;处理T均价为28.55元/kg,CK均价为27.93%,处理T均价比CK增加了0.62元/kg,以处理T为例,因均价提升,单炉产值增加326.67元。说明生物质颗粒燃烧机烘烤后烟叶经济价值提升明显。

3.4 对用工情况的影响 由表4可知,处理T燃料前处理时间为20min,而CK燃料前处理时间为175min,处理T燃料前处理时间比CK减少155min;处理T加料时间为40min,而CK加料时间为150min,处理T加料时间比CK减少110min;处理T除渣时间为20min,而CK除渣时间为50min,处理T除渣时间比CK减少30min;处理T用工总时间为80min,而CK用工总时间为375min,处理T总时间比CK减少295min,数据说明处理T比CK减工降本效果明显。

3.5 对烘烤作业环境的影响 由表5可知,处理T炉渣量为45kg/炉,CK炉渣量为202kg/炉,处理T较CK减少炉渣157kg/炉;处理T无刺激性气味,操作(除渣时)稍有粉尘,刺激性气体含量、烘烤作业环境、烘烤加料操作时粉尘污染等方面明显好于CK。

4 结论与讨论

采用生物质颗粒燃烧机烘烤,烟叶鲜干比与传统煤炭烘烤差异不明显,经济性状明显高于传统煤炭烘烤,用工成本明显降低,这主要是由于生物质颗粒燃烧机进行烘烤,稳温升温控制更加精准,避免了因加煤操作导致的温度波动,从而减少了烤坏烟叶发生的机率。采用生物质颗粒燃烧机烘烤,燃料前处理时间短,燃料添加次数少,燃料添加技术要求低,容易操作,且炉渣量少、除渣时间短。刺激性气体含量、烤房周围环境、烘烤加料操作时粉尘污染等方面明显改善,且生物质颗粒燃烧产生的灰分可直接施加到烟田,实现了循环利用。

但是,采用生物质颗粒燃烧机烘烤,能耗成本高于传统煤炭烘烤,生物质颗粒燃烧机采购成本和生物质颗粒燃料成本高。根据统计,重庆市丰都县2018年生物质颗粒燃烧机采购成本为7700元/台,生物质颗粒采购成本为1136元/t,如果没有政策扶持,烟农投入成本过高,推广难度势必较大。且生物质颗粒燃烧机除渣系统存在损坏现象,原因为生物颗粒燃烧过程中产生焦油,导致除渣系统出现结焦现象,损坏除渣系统,成为生物质颗粒燃烧机推广的制约因素之一。同时,生物质颗粒燃烧机在38℃之前容易出现燃料燃烧不充分和偏温现象。烟农对生物质颗粒燃料质量难以把控,生物质颗粒的热值、含水率、密度、灰分、含硫量等指标,难以通过感官进行鉴定,对于区县鉴别质量指标难以把握。因此,建议给予设备和燃料一定比例的补贴,降低生物质颗粒燃料使用成本,或者对于建立生物质颗粒加工场的地区给予一定的政策补贴,降低生物质颗粒成本,保障烘烤过程生物质颗粒的可持续供应;成立行业专职生物质颗粒检验人员,对生物质颗粒的各项质量标准进行追踪检验,保证生物质颗粒热值、水分、含硫量、密度等重要指标达标。同时,引入生物质颗粒不合格供应厂家黑名单,对于产品质量不合格的厂家直接拉入黑名单,有力震慑和打击信誉不良生物质颗粒生产厂家。

参考文献

[1]蒋笃忠,陈洪浪,何阳,等.生物质颗粒燃烧炉在密集烤房上的应用[EB/OL].中国新能源网,2017-12-28.

[2]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].河北农业科学,2008,12(12):58-60.

[3]王文超,贺帆,徐成龙,等.烟叶烘烤节能技术研究进展[J].南方农业学报,2011,42(10):1267-1270.

[4]汪伯军,江厚龙,王红峰,等.三段六步式烘烤工艺研究及应用初报[J].西南大学学报(自然科学版),2014,(8)36:189-193.

(责编:张 丽)

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