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【技術】生物質燃料與普通燃煤烘烤煙葉對比試驗研究及思考

文章出處:本站 人氣:0 發表時間:2019/1/17 8:21:10

摘要:生物質燃料是一種新型的高效清潔可再生資源,是煙葉烘烤的一種新型替代燃料。為了探討不同燃料的烘烤效果,采用對比試驗的方法進行了密集型烤房生物質能源烘烤與普通燃煤烘烤對比試驗,分析了2種烤房烘烤時溫度變化、能耗成本、人工成本以及對烤后炯葉經濟性狀的影響。研究結果表明:密集型烤房生物質能源烘烤在溫度控制、節省成本和提升烤煙質量方面具有明顯優勢。針對當下推廣應用生物質燃料進行烘烤面對的一些問題,并提出了相應的對策。

  當前烤煙生產中,煙葉烘烤環節的燃料仍以普通燃煤為主,能量消耗較大,且燃燒時向大氣排放大量的粉塵、顆粒、SO2等有害物質,危害大氣環境,與我們推行的節能減排、綠色環保相違背。因此,采用可再生環保能源進行煙葉烘烤,大力實施節能減排,是當下煙草行業重點探究的課題。目前,生物質能源的研究利用越來越受到人們的重視,生物質能源是指太陽能以化學能的形式貯存在生物質體內,以生物質為載體的能量。生物質固體燃料是將作物秸稈、稻殼、木屑等農林廢棄物粉碎后送人成型器械中,在外力作用下壓縮成需要的形狀,然后作為燃料直接燃燒的材料。生物質固體燃料具有體積小、容量大、貯運方便,易于實現產業化生產和大規模使用,且熱效率高、燃燒不污染環境等優點。為探究利用生物質燃料烘烤煙葉對能耗成本、人工成本以及烤后煙葉質量等各方面的影響,2017年6月~8月,在贛州市信豐縣西牛鎮老屋場烘烤工場,對密集型烤房生物質能源烘烤和煤炭烘烤進行了對比試驗研究,為信豐煙區日后采用生物質能源烘烤提供一定的依據。最后結合信豐目前實際情況,分析了當下推廣應用生物質燃料進行烘烤面對的一些問題,并提出了相應的對策。

01

材料與方法

  1.1試驗地概況

  烘烤試驗在江西省贛州市信豐縣西牛鎮老屋場烘烤工場進行。供試炯葉煙田位于江西省贛州市信豐縣西牛鎮丫權橋村試驗基地(東經114.83°,北緯25.43°,海拔146m)。試驗田塊前茬作物為水稻,地勢平坦,灌溉方便;土壤類型為水田沙壤土,pH值6.49,有機質39.21g/kg,全氮1.85g/kg,全磷1.98g/kg,全鉀5.38g/kg。

  1.2試驗材料

  1.2.1供試燃料。生物質燃料:以廢棄煙桿、秸稈、木屑等農林廢棄物粉碎后壓縮成顆粒狀的生物質材料;普通燃煤:市場上所售的普通燃煤。

  1.2.2供試烤房及設備。生物質能源供熱氣流下降式密集型烤房成套設備,燃煤供熱氣流下降式密集型烤房成套設備,烤房規格皆為8.0m×2.7m×3.5m的氣流下降式密集型烤房。

  1.2.3供試煙葉。供試煙葉為當地主栽品種云煙87。在煙葉田間成熟時,選取成熟度一致的中部煙葉作為試驗材料。供試嫻葉同一天采摘、編竿、入爐、點火。

  1.3試驗設計

  試驗設2個處理:密集型烤房煤炭烘烤(T1),密集型烤房生物質能源烘烤(T2),3次重復。每個處理各固定選擇一座烤房,除供熱系統不同,其它結構為全部相同的氣流下降式密集型烤房。

  1.4試驗方法及測定項目

  供試煙葉采取統一、規范的原則,采收時,根據實驗要求和煙葉成熟度標準,統一采烤。烘烤結束回潮后,進行烤后煙葉外觀質量評價。

  1.4.1烤房內溫濕度變化記錄。烤房內配置2套溫濕度傳感器,包含主傳感器和副傳感器各1套,主傳感器掛置在烤房內中層煙葉中間,距中間隔墻4m。傳感器探頭距中層掛煙梁上表面60~65cm。副傳感器掛置在烤房內上層煙葉中間,與主感器水平位置相同。在烤房內中層觀察窗附近還安裝酒精干濕溫度計,停電時輔以觀察烘烤溫濕度。每隔24h觀察記錄溫度和濕度變化情況,并根據煙葉烘烤實際情況,調整設定溫度和濕度,提高煙葉烘烤質量。

  1.4.2烘烤能耗及成本計算。烘烤過程中,對使用的兩種燃料用量進行統計記錄,烘烤結束后,按照市場價格計算兩座烤房的燃料費用。通過記錄烘烤前后每座烤房的電表讀數,計算出每座烤房烘烤一烤煙葉的耗電量,并根據當地工業用電價格計算出每座烤房的用電成本。

  1.4.3烤后煙葉外觀質量及等級結構評價。在各處理烤房內上、中、下3層且距離烤房門2、4、6m處同一位置共9個點各取2竿煙樣,對煙葉外觀質量進行評價,主要對煙葉成熟度、顏色、葉片結構、油分等指標進行評價分析,根據烤煙國家分級標準對所取煙葉進行分級,計算烤后煙葉上中等煙比例、青黃煙比例、微帶青煙比例、雜色煙比例等,并計算出兩處理煙葉均價。

  1.4.4烘烤工藝措施。采用i段式烘烤工藝進行炯葉烘烤。主要參考由江西省煙草科學研究所研制的《烤煙烘烤技術操作指導》進行煙葉烘烤。

02

結果與分析

  2.1兩處理烤房內溫度變化

  由圖1可以看出,兩處理起火點溫度相同,在點火到72h之前,處理T2的溫度一直高于T1,24h內處理T2溫度上升了8℃,而處理T1只上升了3℃,T1處理升溫速度明顯慢于T2處理,在烘烤72h后,處理T1突然開始劇烈升溫,并在烘烤進行80h左右超過處理T1的溫度,一直到144h,溫度均高于T2處理。從兩處理的變化情況看,T1處理的溫度波動性明顯大于T2處理,T2處理在整個烘烤過程中干球溫度穩定,波動性較小,沒有出現突然升溫或降溫的情況,而T1處理溫度變化相對不穩定,烘烤前期升溫較慢,后期波動較大。

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2.2兩處理烘烤能耗成本情況

  試驗中,兩個處理裝煙桿數都為342桿,T1處理使用普通燃煤烘烤煙葉,每天要加多次燃料,而T2使用生物質顆粒作燃料烘烤煙葉,每天只需早晚各加一次燃料即可,因此Tl處理的加煤工工資為每烤150.0元,T2處理加煤工(加生物質燃料,南統一聘用的加煤T施加)工資為每烤50.0元。烘烤人工費用除了加煤工工資不一樣外,其它如煙葉上烤下烤費用、烘烤師費用等全部一樣,從信豐西牛開展的專業化烘烤費用明細中計算得出,每烘烤一烤煙葉,人工費用(不包含加煤工工資)大約為260.0元/烤。

  通過記錄烘烤前后各烤房電表讀數計算出每烤用電量,根據信豐工業用電費用計算出T1處理每烤電費為103.2元,T2處理每烤電費為101.7元,處理T1每烤用耗煤680.6kg,燃煤單價為1300.0元/t,因此T1處理每烤燃料費為884.8元.處理T2每烤需要消耗生物質燃料920.5kg,生物質燃料單價為900.0元/t,因此T2處理每烤燃料費用為828.5元。最后算出,T1處理采用普通燃煤為原料烘烤煙葉,每烤成本為1398.0元,T2處理采用生物質能源烘烤煙葉,每烤成本為1240.2元,T2處理比T1處理每烤節省費用157.8元(見表1)。

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2.3兩處理烤后煙葉外觀質量及等級結構對比分析

  分析兩處理烤后中部煙葉的外觀質量和等級結構,結果如表2所示。由表2可以看出,兩處理烤后煙葉在成熟度、顏色、葉片結構、油分和葉片身份等外觀質量方面表現差異不明顯,這說明,采用普通燃煤烘烤與用生物質燃料烘烤對烤后炯葉的外觀質量影響不顯著。在煙葉等級結構方面,T1處理上中等煙率為81.51%,T2處理為83.76%,用生物質燃料烘烤的煙葉中上等煙率比用普通燃煤烘烤的煙葉要高2.25個百分點,在青黃煙、微帶青煙和雜色煙方面,生物質燃料烘烤的煙葉均要低于由普通燃煤烘烤的煙葉,產生這種結果,是由于采用生物質燃料,在整個烘烤過程中,穩溫效果要遠遠比用普通燃煤好,煙葉預熱變黃、干葉定色和干筋效果更好,自然烤出好煙比例更高。均價方面,T1處理采用普通燃煤烘烤的中部煙葉均價為27.35元/kg,T2處理采用生物質燃料烘烤的中部煙葉均價為28.71元/kg,T2處理烘烤煙葉均價比T1處理高1.36元/kg。

  2.4兩處理經濟效益對比分析

  在本次對比試驗中,中部煙葉一烤鮮煙重量平均約為4900kg,烤后干煙每烤重量約為620kg。每烤煙葉產值按烤后煙葉平均重量乘于對應均價計算,對兩處理經濟效益分析見表3,由表3可以看出,T2處理經濟效益明顯高于T1處理,并主要從降低烘烤成本費用和提高煙葉質量兩方面來提高烘烤經濟效益,T1處理產值為16957元/烤,T2處理產值為17800.2元/烤,T2處理每烤產值比T1處理高出843.2元。人工費用方面,T1處理加煤工工資為150.0元/烤,T2加煤T工資為50.0元/烤,因此,T2凈利潤比Tl凈利潤高出1001.0元/烤。

03

結論與討論

  從以上的試驗分析可以看出,應用生物質燃料烘烤煙葉與用普通燃煤烘烤煙葉相比,生物質燃料烘烤穩溫效果好、燃料消耗低、人工成本少以及烤后煙葉質量高。用普通燃煤烘烤煙葉,烤房內溫度變化不穩定,受人為因素影響較大,溫度往往會隨著加煤工加煤量的多少變化而變化,難于達到預期的效果。在人工費用方面,采用生物質燃料烘烤煙葉,加煤工每天只需早晚各加一次燃料,降低了加煤工工作量,節省了用工成本,而采用普通燃煤烘烤煙葉,加煤T必須時刻檢查燃料燃燒情況,一天多次增加燃料,任務相對更加繁重,從而增加了烘烤成本。由于生物質燃料穩溫效果好,煙葉在整個烘烤過程中,可控性強,因此煙葉烘烤質量相對更高,提高了煙葉烘烤經濟效益;另一方面,生物質燃料采用作物秸稈等生物材料作為原料來源,既做到了變廢為寶、自然資源的循環利用,還減少污染物的排放,對保護環境也起到很大的作用,同時,田間烤煙秸稈等的回收利用降低了病蟲害的傳播,病蟲害大大減少。

  推廣使用生物質燃料進行烘烤的好處是顯而易見的,但是,在推廣使用生物質燃料烘烤中,也面臨著一些問題。

  一是前期投人成本高,配套設施不完善。要推廣使用生物質燃料進行煙葉烘烤,就必須對現有的烘烤設備進行更換和改造,以目前的市場價格計,一座烤房安裝一臺生物質燃料烘烤設備需6000元左右,如果一個6座密集烤房群全部更換,至少需要36000萬元的前期投入,如果缺少政府補貼資金,煙農和合作社都難以承受這樣的前期投入成本。另外,在配套設施方面,目前信豐還沒有生物質固體燃料加工企業,如果要大規模推廣,必須要在本地建設相應的燃料加工企業,以減少從外地運輸燃料的高額運輸成本。

  二是缺少相應的政策支持。生物質固體燃料在煙葉烘烤中具有良好的社會效益,但目前政府部門、煙草行業對生物質固體燃料的生產、傳統烤房的改造等未制定出明確的扶持措施和獎勵辦法。針對以上的問題,僅靠市場規律短時間內并不能解決,只有依靠政府部門和炯草行業發揮組織優勢,就可以起到很好的促進作用,前期投入高,配套設施少,政府和煙草行業就可以制定相應的補貼機制,對采用生物質燃料進行煙葉烘烤的煙農或合作社進行前期補貼,并鼓勵當地建設相應的燃料加工企業,解決配套設施不完善的問題。通過政府、煙草行業出臺相應的政策,鼓勵各地應用生物質燃料烘烤煙葉,鼓勵各地進行傳統烤房改造活動,生物質燃料烘烤的推廣應用必然會更加普及。



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