张聪辉，赵 宇，苏家恩，王德勋，徐成龙

(1．大理州烟草公司祥云县分公司，云南大理 671000；2. 云南农业大学，云南昆明 650201；3. 云南省烟草公司大理州公司，云南大理 671000)



清洁能源部分替代煤炭在密集烤房中应用技术研究

张聪辉1，赵 宇2，苏家恩3*，王德勋3，徐成龙1

(1．大理州烟草公司祥云县分公司，云南大理 671000；2. 云南农业大学，云南昆明 650201；3. 云南省烟草公司大理州公司，云南大理 671000)

[目的]减少传统烤烟方式产生的大气污染，探究清洁能源部分替代煤炭减少大气污染。[方法]试验设置5个处理，对不同清洁能源烤后烟的化学成分、外观质量、感官质量以及烘烤经济效益进行研究。[结果]试验表明，不同处理间烤后烟的化学成分、外观质量与感官质量的基本上差异不显著，但烘烤的经济效益差异较大，T4处理成本较低，烤后烟上等烟比例与均价最高。[结论]综合各清洁能源在烤烟烘烤中的应用分析，利用生物质能源能够有效降低烘烤成本，提高烘烤效益，减少因烘烤对大气造成的污染，在替代煤炭成为主要烘烤燃料有比较大的潜力。

烤烟烘烤；清洁能源；部分替代

当前烟叶烘烤过程中使用的能源主要以煤炭为主，由于煤炭具有不可再生的特性，价格逐年上涨，加之煤炭燃料烟气排放物中污染物含量多，不利于烟区环境保护[1]，因此如何使用清洁能源部分替代煤炭在密集烤房中应用成为烤烟烘烤过程中需要解决的问题。1999年，聂荣邦开展微电热密集烤房的研究[2]，后来宫长荣等又在烘烤过程中利用热泵加热替代燃煤[3]，陈继峰等对太阳能替代煤炭进行了研究和应用[4]，还有张宗锦等对多种新能源替代煤炭的研究[5-7]。结果表明，多种新能源能够增加燃烧时放热量，在一定程度上较少CO2等气体的排放流量，符合现代烟草农业建社的主旨[8-9]，但在云南大理地区的应用较少。为降低大理烟区的烘烤成本，及有害气体的排放量，笔者对电能(电热管和电磁加热)、太阳能、生物质能3种清洁能源采取辅助供热部分替代的方式开展研究，探索各种能源替代煤炭的应用效果，为今后逐步减少煤炭使用量增加清洁能源使用量做好准备。

1 材料与方法

1.1 材料选取6座气流下降式烤房进行试验，每种替代方式1座，生物质燃料为2012年烟秆压块，直径32 mm，燃值为3 812 K/kg，价格800元/t；燃煤为蜂窝煤，规格直径16 cm，重量2 kg /个，燃值4 140 K/kg，价格1.6元/个；5 kW电热管、5 kW电磁加热线圈、太阳能板面积23 m2(电热管、电磁加热棒、太阳能板均从相关类型烤房设备厂家采购)。供试烟叶品种为红花大金元，装烟量450竿/炉，每台150杆。

1.2 试验方法试验于2013年8～9月在云南省大理州红花大金元科研研发基地烘烤工场进行。

1.2.1试验处理。试验设置5个处理，1个对照：CK：100%使用蜂窝煤作为燃料。T1：太阳能辅助加热烤房。在烤房顶部安装面积23 m2太阳能板，通过太阳能板加热5 m3的空气集热箱，集热箱通过循环风机和轧板与烤房形成内循环。集热箱由感温探头控制，当箱内空气温度高于烤房回风口温度时，进风，反之继续储热。T2：5 kW电热管辅助加热烤房，在烤房风机上方20 cm处加装2根2.5 kW电热管，持续供热。T3：5 kW电磁加热线圈辅助加热烤房，在烤房风机上方20 cm处加装5 kW电磁加热线圈辅助加热。T4：干球43～55 ℃时使用生物质燃料，其他阶段使用蜂窝煤。T5：100%使用生物质燃料。

1.2.2试验实施。每次试验前从一户农户家选取252竿烟叶(每间42竿)作为目标烟叶，每间烤房上、中、下3台距离热风室墙2、4、6 m处各装4竿烟叶(左右两仓各装2竿)，观察窗处上、中、下3台各装2竿烟。配烤烟叶为当地133.33 hm2核心示范区同一部位、同一时间采收的烟叶。烘烤工艺统一采用用大理州红花大金元品种烟叶烘烤工艺烘烤，以观察窗位置烟叶为参照物设置工艺参数，全程保持实测温湿度与目标温湿度差值≤2 ℃。烤后对42竿进行质量评定。烤后烟叶质量依据GB2635-1992《烤烟》进行评定；生物质燃料以电子称进行称重，称量每次添加生物质压块的重量；蜂窝煤以数量进行统计，统计每次添加蜂窝煤的块数。

1.3 数据处理试验数据采用Mathematica 10.0进行分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理烤后烟质量分析

2.1.1同处理烤后烟化学成分分析。由表1可知，烤后烟总氮、总糖、钾含量与氯在不同处理间差异不显著，还原糖不同处理间除T4、T5外差异均不显著。可能是由于生物质燃料热值较高、在烘烤过程中烤房内温度比较稳定，烟叶内部的淀粉向还原糖转化的生理生化反应在比较稳定的环境条件下进行的比较彻底；再者各处理间烤后烟碱的差异较大，T2、T3两处理间差异比较显著，T1处理烟碱的含量最高，由于烟碱在烘烤过程中一般比较稳定，但可以向TSNA等转化，可能是由于不同燃料在温度控制的稳定性与有效性差异比较大，结果导致烤后烟烟碱含量差异比较大。

表1 不同处理烤后化学成分含量

注：相同列相同字母间表示0.05水平差异不显著，不同字母间表示0.05水平差异显著。

2.1.2不同处理烤后烟外观质量分析。由表2可以看出，烤后烟的外观质量颜色、成熟度、叶片结构、油分、色度等指标不同处理指标各处理之间差异不显著，不同处理间身份表现为CK、T1、T2与T5差异不显著，但与T3、T4差异较显著。可能是由于不同燃料的燃烧放热不同，使得烟叶在烘烤过程中呼吸作用等生理生化反应有所差异，造成烟叶内含物质的消耗有所差异所致。

表2 不同处理烤后烟外观质量

注：相同列相同字母间表示0.05水平差异不显著，不同字母间表示0.05水平差异显著。

2.1.3不同处理烤后烟感官质量分析。由表3可以看出，烤后烟的感官质量不同处理间差异不显著，综合评吸得分较高。表明不同的能源烤后烟的吸食质量没有差异，这主要原因可能是试验品种统一，烘烤工艺统一，烟叶一致性较好，使得烤后烟的感官质量均较好。

表3 不同处理烤后烟感官质量 分

注：相同列相同字母间表示0.05水平差异不显著，不同字母间表示0.05水平差异显著。

2.2 不同处理烤后烟的烘烤效果及经济效益分析由表4可见，所有的处理都可以降低耗煤量，即在密集式烤房上增加任何辅助供热设备都能够降低煤炭消耗量。T4处理均价和上等烟比例最高，即在43～55 ℃使用生物质燃料替代煤炭不仅可以减少煤炭使用量还能增加烟农经济收入。T1处理虽然降低了煤炭消耗量，但烤后烟叶均价低于对照。使用生物质燃料替代煤炭烘烤时，在43～55 ℃使用要比全部使用更好。

表4 不同处理燃料使用量统计

注：相同列相同字母间表示0.05水平差异不显著，不同字母间表示0.05水平差异显著。

3 结论与讨论

实现低碳经济发展的关键是能源技术发展的低碳化，使技术的经济潜能或商业价值与生态价值有机融合[11-13]。新能源产业发展能满足能源需求，优化能源结构，推动节能减排。实现低碳经济绿色发展，是在当前传统资源能源短缺前提下实现地区经济发展的有效途径[14-16]。烟草作为国民经济的主要支柱产业，在每年的生产过程中耗费大量的能源用于烘烤，因此需要寻找其他路径实现循环农业、高效农业。生物质等新型燃料的产生在烟叶农业的运作过程中实现生产资料的循环利用，有较大的市场前景。

研究表明，不同处理烤后烟的化学成分、外观质量与感官质量差异较小，可知新能源能够满足烟叶烘烤的需要；再者各处理间烤后烟叶均价不同，但差异不显著，并且多数处理的烘烤成本比使用煤炭要低，因此随着电力资源的逐步发展，在烟区可以进行一些辅助供热的改造，进而大大降低煤炭消耗量，减少大气污染物排放量。在密集烤房上增加辅助供热设备虽然可以减少煤炭的使用量，对环境保护具有重大的意义，但就烟农而言，要承担巨大的改造费用，产投比非常不划算，预计难以推广和扩大，但是使用生物质燃料替代，不仅不需要任何改造费用，还能提高均价和上中等烟比例，以后可以做进一步的研究和推广。

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Study on Clean Energy Partly Replace of Coal in Dense Curing Barn

ZHANG Cong-hui1, ZHAO Yu2,SU Jia-en3*et al

(1.Xiangyun Branch of Dali State Tobacco Company, Dali, Yunnan 671000;2.Yunnan Agricultural University, Kunming, Yunnan 650201; 3.Dali Branch of Yunnan Provincial Tobacco Corporation, Dali, Yunnan 671000)

[Objective] To reduce the air pollution caused by traditional way of flue-cured tobacco, probe into clean energy partly replace coal to reduce air pollution. [Method] Five processing tests were set up, chemical composition of flue-cured tobacco cured by different clean energy, appearance, sensory quality and curing economic benefits were studied. [Result] The results showed that the differences of chemical composition, appearance quality and sensory quality of flue-cured tobacco in various treatments are not significant, but the difference of economic benefits is bigger, cost of T4is low, the proportion of superior tobacco andaverage price of flue-cured tobacco are highest. [Conclusion] The use of biomass energy can effectively reduce the curing cost, improve curingefficiency, reduce atmospheric pollution by the curing, and has larger potential in replace of coal as the main curing fuel.

Flue-cured tobacco curing; Clean energy; Partly substitution

云南省烟草公司科技计划项目(2012YN53)。

张聪辉(1970-)，男，云南大理人，助理农艺师，从事烟叶生产技术指导工作。*通讯作者，农艺师，硕士，从事烘烤技术研究及推广工作。

2014-12-18

S 572

A

0517-6611(2015)04-304-02