新型節能空氣源熱泵烤煙房對煙葉烘烤效果的影響

  摘要：【目的】研究不同能源類型密集烤房對煙葉烘烤效果的影響，為實現煙葉烘烤環節降本增效提供技術依據。【方法】以k326中部葉(9-11葉)、上部葉(15-17葉)為材料，對比不同能源密集烤房的能耗成本、用工成本、經濟效益、工藝執行穩定性和烤后煙葉的質量。【結果】新型節能空氣能烤房對烘烤工藝執行偏差明顯小于臥式爐膛密集烤房，優于瀏陽市現應用的空氣源烤房;能耗成本比現有烤房降低了0.5-1.35元/kg干煙;上中等煙比例提高了5.59-21.9%;均價提高了1.16-3.91元/kg干煙。【結論】新型節能空氣能明顯提高烘烤工藝執行的準確性，降低煙葉烘烤的能耗成本和用工成本，并在一定程度上提高烤后煙葉質量，提高煙農經濟效益。

  關鍵詞：空氣能;烤煙房;烘烤;效果;影響

  0 引言

  隨著現代煙草農業的推進，烘烤環節作為煙葉生產的重要組成部分，勞動強度大、烘烤效果不穩定、自動化水平和集約化程度不高，且對空氣污染嚴重等問題表現越來越突出，成為煙葉生產可持續發展的障礙。國內有專家將一種干燥熱泵作為烘烤能源進行了烘烤效益研究;并將空氣源熱泵干燥設備與密集烤房有效結合，研發出空氣源電烤房;結果表明，以空氣源熱泵為烤房加熱設備進行煙葉烘烤，具有省工、節能、烘烤過程無廢氣排放的效果，并有利于煙葉烘烤集約化的發展。為大幅提高空氣源熱泵干燥設備的能效，采用精確調節溫濕度和多級熱回收新技術，研發出的一種新型空氣能熱泵干燥設備，進行了驗證和對比研究。

  1 材料與方法

  1.1 試驗材料

  煙草種植試驗于2012年起陸續在湖南瀏陽市鴨頭村進行，烤煙種植品種為K326，煙田管理按《瀏陽市煙葉生產技術規程》進行，以中部葉(11-12葉)和上部葉(15-17葉)為試驗材料，成熟采收扎煙，每處理取10夾標記，分別掛置于烤房內。

  1.2 試驗設計

  共設3個處理，如表1所示。各處理裝煙密度均為67.2kg/m3,且在同一天采收、裝炕烘烤。溫、濕度控制按照中溫中濕烘烤工藝烘烤。

  1.3 測定項目與方法

  1.3.1 工藝執行準確性

  在溫度達到38℃、42℃、47℃(中部葉)和48℃(上部葉)、54℃時，測定實際溫濕度與目標溫濕度的偏差。

  1.3.2 烘烤能耗成本

  測定試驗房次的用煤總量、用電總量，計算每千克干煙的能耗成本。

  1.3.3 用工成本

  測定每試驗房次加煤及烘烤指導用工時間，按照8小時/個工、100元/個工標準計算用工量和用工成本。

  1.3.4 經濟效益

  對標記的煙葉按照國家烤煙四十二等級標準分級及2012年湖南省烤煙收購價格進行分級，并計算上中等煙比例和每千克干煙的均價。

  2 結果與分析

  2.1 不同類型烤房對烘烤工藝執行影響

  煙葉烘烤過程中，烘烤工藝執行的準確性是影響煙葉烘烤質量的要素之一。從表2和表3可知，處理T1和T2對烘烤過程各關鍵溫度點的溫度和濕度執行偏差明顯小于處理CK，處理T1對溫度的執行偏差小于處理T2，對濕度的執行偏差則相差不大。說明，處理T1和T2對烘烤工藝執行的準確性要明顯優于對照CK，同時，T1優于T2。主要是因為T1和T2采用空氣源熱泵干燥設備作為加熱設備，電和空氣能為主要能源，機械自動運行，供熱相對穩定，持續升溫，波動性較小;而對照煙葉烘烤采用煤作為能源，燃燒不穩定，波動較大，影響到烘烤工藝執行的準確性。

  2.2 不同類型烤房對烤煙烘烤能耗的影響

  備注：電的價格為0.6元/kw·h;煤的價格為1000元/噸。

  從表4可知，各處理烘烤能耗成本相比，T1能耗成本最低，中部葉和上部葉每千克干煙的成本均為0.9元;對照CK能耗成本最高，由煤和電兩種能源構成，中部葉和上部葉每千克干煙的成本分別為2.0元和2.25元;T2能耗成本居中，中部葉和上部葉每千克干煙的成本分別為1.4元和1.5元。以上結果表明，T1處理的烤房具有明顯的節能效果，比對照CK烤房可節省1.1-1.35元/kg干煙。

  2.3 不同類型烤房對烘烤用工成本的影響

  從表5可知，不同處理烘烤用工成本以對照CK最高，為112.5元/房;以處理T1最低，為31.25元/房;處理T2居中，為36.25元。分析比較用工構成，可明顯看出，處理T1和T2與對照CK相比，技術指導用工相差不大;處理T1和T2比對照CK缺少了加煤用工環節，而加煤用工在對照CK總用工量中占有較大比例，因此導致總用工量和成本明顯降低，其中用工成本比對照CK減少了76.25-81.25元/房。處理T2烘烤時間比處理T1長1天，所以用工成本相對較高。

  2.4 不同類型烤房對烤煙經濟性狀的影響

  從表6可以看出，處理T1烤后煙葉的上等煙葉比例、中上等煙葉比例和均價最高，對照最低，處理T2除上部葉中上等煙比例比對照CK略低，其余指標均高于對照CK，低于處理T1。其中處理T1中部葉分別比對照提高了28.6%、21.9%和3.91元/kg干煙，比處理T2提高了8.2%、8.5%和1.75元/kg干煙;上部葉葉分別比對照提高了12.98%、5.59%和3.24元/kg干煙，比處理T2提高了8.6%、6.2%和1.16元/kg干煙。

  3 討論

  烘烤工藝執行精準與否直接影響到煙葉烘烤效果。目前，我國煙葉烘烤大部分采用的煤炭作為烘烤能源，但因為煤炭燃燒的不穩定性和滯后性，導致烘烤過程溫濕度波動較大，致使煙葉烘烤環境不穩定，不利于煙葉內在物質的轉化。因此烘烤能源供熱性能的穩定性成為影響煙葉質量的關鍵。空氣源熱泵干燥設備以電為啟動能源，抽取空氣中的熱量，反哺到烤房中，為煙葉烘烤提供相應的烘烤環境，效果比較穩定，是煙葉烘烤能源較好的一種選擇。

  4 結論

  試驗結果表明：空氣源熱泵干燥設備對烘烤工藝執行偏差明顯小于臥式爐膛密集烤房，優于瀏陽市現應用的空氣源烤房。烘烤能耗成本比普通空氣源烤房和臥式爐膛密集烤房分別降低了0.5-0.6元/kg干煙和1.1-1.35元/kg干煙;用工成本比臥式爐膛烤房降低了76.25-81.25元/房，比普通空氣源烤房少5元/房;烤后煙葉上中等煙比例分別比普通空氣源烤房和臥式爐膛密集烤房提高了6.2-8.5%、5.59-21.9%;均價分別提高了3.24-3.91元/kg干煙、1.16-1.75元/kg干煙。總之，空氣源熱泵干燥設備在能耗成本、用工成本、經濟效益、工藝執行穩定性和烤后煙葉的質量等方面所表現的結果和臥式爐膛密集烤房比較效果非常顯著，并明顯優于普通空氣源熱泵干燥設備。