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不同置式生物质供热炉在烟叶烘烤中的应用

发布时间:2019-09-25 09:18内容来源:网络整理 点击:

卢雨1,古力2,詹吉平1,吴永茂1,邱志丹1,王鑫1,陈钰1,陈郑盟1

(1.福建省烟草公司龙岩市公司,福建龙岩364000;2.福建农林大学,福建福州350002)

  [摘要]为生物质供热炉在烟叶烘烤过程中温度的精准控制提供理论依据和技术参考,选择常规燃煤、内置式生物质供热炉和外置式生物质供热炉3种烘烤方式,研究其对烟叶烘烤工艺吻合度、能耗成本、烘烤操作耗时、烤后烟叶质量和经济效益等方面的差异。结果表明:生物质供热炉对烘烤工艺温度的控制效果较好,变黄期和干筋期烟叶烘烤工艺的吻合度高,生物质供热炉可显著缩短烘烤操作耗时,提升烤后烟叶质量与内在化学成分协调性,有效提升烤后烟叶经济效益。以内置式智能化单螺旋加坡送料生物质供热炉的烘烤效果最好,其烘烤工艺的吻合度、能耗成本、烘烤操作耗时、上等烟比例、均价、烤后烟叶化学成分协调性方面效果最优,适宜在烟叶产区示范推广。

  烤烟是我国重要的经济作物,烟叶烘烤调制是决定烟叶最终质量和可用性的一个重要环节[1]。随着烤房技改的推进,烤房在温控能力、装烟容量、自动化水平等方面均得到大幅提高,对我国的烟叶生产起到了很大的推动作用[2-5]。目前,烤房温湿度的控制虽然已经实现智能可控,但在温湿度转换阶段很大程度上仍受人工操作差异的影响,火大温度降不下来、火小温度升不上去的情况时有发生,导致烟叶的风格特色弱化和黄而不香等问题[6-8]。同时,烘烤过程中加煤、掏渣等环节还存在工作量大、人工成本高、遭受危害和危险系数较高等问题。随着全球能源危机以及温室效应的加剧,能源应用向着经济、可再生循环利用的新能源方向发展,密集烤房研究也逐步转向新能源烤房[9-10]。生物质供热炉作为新能源烤房研究的热点之一,在实践过程中不断完善,已实现自动点火、单粒供料和自动清渣等功能[11-13]

  关于生物质供热炉在烟叶烘烤中的研究多集中在自动化程度和热量供应等方面,鲜有其在烟叶质量提升及能耗等方面的系统研究[14-16]。为此,研究内置式生物质供热炉、外置式生物质供热炉和常规烤房优质燃煤炉(CK)对烟叶烘烤中的温度曲线拟合度、能耗成本、烤后烟叶质量和经济效益的影响,以期为生物质供热炉在烟叶烘烤过程中对温度的精准控制提供理论依据和技术参考。

  1材料与方法

  1.1材料

  1.1.1烟叶供试 鲜烟叶为当地主栽品种云烟87,由龙岩市烟草公司连城分公司提供。均取自同一田块、施肥水平一致、中等肥力、生长整齐一致的植株。

  1.1.2仪器与设备 近红外光谱测试仪,美国赛默飞AntarisⅡ;内置式智能化单螺旋加坡送料生物质供热炉,龙岩市三佳冶金炉料有限公司生产;外置式手动双螺旋送料生物质供热炉,龙岩市聚光新能源科技有限公司生产。

  1.2方法

  1.2.1试验设计

  试验于2017年5月19日至6月25日在福建省龙岩市连城县罗坊乡上罗村烤房群进行,所用密集烤房设施设备符合《密集烤房技术规范(试行)修订版》的要求。试验共设3个处理:处理1(A1),内置式智能化单螺旋加坡送料生物质供热炉;处理2(A2),外置式手动双螺旋送料生物质供热炉;处理3(CK),常规烤房优质燃煤炉(对照)。

  各处理烘烤烟叶叶位相同,鲜烟素质一致,装烟数量相同,3次重复。烘烤结束后,对烤后烟叶进行质量及经济效益分析。

  1.2.2项目测定

  1)耗能与耗时。对不同置式供热炉在每烤(各烤次)烟叶烘烤过程中的平均能耗与操作耗时进行测定。试验用煤炭价格为0.75元/kg,农业用电价格为0.72元/度,生物质颗粒燃料价格为0.9元/kg,烘烤用工价格为120元/d。采用电子称测定烟叶和燃料的重量、采用数显温湿度计测定装烟室的温度和湿度(温湿度计感温探头悬挂位置在装烟室中间层,距离隔热墙4m)、采用数显计时器测定操作耗时。

  2)化学成分。烟碱、总氮、总糖、还原糖、总氯和总钾等内在化学成分采用近红外光谱测试仪测定。

  1.3烘烤工艺的吻合度

  选择第3~5烤次烟叶进行烘烤试验,烘烤工艺均采用《龙岩市三长两短保湿烘烤工艺》执行,整个烘烤过程中每4h记录1次烤房的温度、湿度、烟叶变化、操作情况和烟窗尾气温度等考察烘烤工艺的吻合度,烘烤工艺中的目标温度与实际温度均为干球温度。

  1.5经济效益

  选择对不同置式生物质供热炉的第3烤烟叶,根据烤后烟叶的外观颜色、成熟度、叶片结构、身份、油分、色度等质量指标,由分级技师参照GB 2635-1992《烤烟》评定烤烟等级后对其进行计算。

  1.6数据处理

  采用Excel2007处理数据,SPSS16.0进行统计与分析。

  2结果与分析

  2.1烘烤工艺的吻合度

  从图1看出,常规燃煤烤房在不同烤次烘烤过程中实际温度与目标温度均存在偏离现象。其中,第3烤的变黄期/干筋期存在实际烘烤温度偏低运行情况,第4烤的定色期/干筋期和第5烤的干筋期实际烘烤温度运行不稳。内置式供热炉在不同烤次烘烤过程中实际烘烤温度与目标温度吻合度均较高。外置式供热炉在第3烤和第5烤的干筋期实际烘烤温度与目标温度均存在偏离现象,在第4烤的定色期拟合程度较高。总体上看,外置式生物质供热炉和内置式生物质供热炉在烘烤过程中的实际烘烤温度与目标温度的吻合程度均明显优于常规烤房优质燃煤炉(CK)。

  从表1可知,在不同置式生物质供热炉烘烤过程中,内置式生物质供热炉每烤消耗的燃料量显著低于外置式生物质供热炉和CK,而外置式生物质供热炉与CK间无显著差异;每烤消耗电量以外置式生物质供热炉最高,内置式生物质供热炉次之,CK最低,三者间均存在显著性差异。不同处理间每烤鲜/干烟重量无显著性差异,干鲜比较为一致。干烟能耗成本以外置式生物质供热炉最高,内置式生物质供热炉次之,CK最低。其中,外置式生物质供热炉每1kg干烟能耗成本较CK增加21.82%,内置式生物质供热炉较CK增加12.12%。

  2.2每烤次耗时

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