密集烤房内置式生物质燃烧炉设计应用

　　摘要:本文通过设计内置式生物质燃烧炉替换燃煤煤炉,用于密集烤房供热设备的改造,从而达到利用生物质燃料替换燃煤,降低污染排放的目的。针对现有国标密集烤房和小型密集烤房两种烤房,分析了其供热设备结构特点,分别设计了两种内置式生物质燃烧炉,替换燃煤煤炉为烤房供热。为了解内置式生物燃烧炉基本性能,与燃煤密集烤房进行烘烤对比试验。通过3炕次分部位的烟叶烘烤试验,得出经过内置式生物质烤房的烤后烟叶质量对比未改造密集烤房有稍微提高,为相关改造优化提供了参考。

　　关键词:烟叶,烤房,生物质

　　烟叶烘烤是烤烟用于工业原料前的必要处理环节,烟叶烘烤对烟叶的品质影响非常大[1]。烟叶烘烤过程中，其内在物质转变比较复杂[2–4],不同地区烟叶吸食风格各不相同[5–7]。目前,烟叶烘烤的主要烘烤设备是密集烤房[8–9],因为其烘烤效率要比普通的烤房效率要高,在国内种烟地区分布比较广泛。密集烤房供热严重依赖燃煤[10],消耗量比较大。燃煤过去一直是经济生活中的主要能源,但是其污染排放对环境危害比较大。随着国家对自然生态环境的重视,并把生态环境写入“五位一体”的总体布局后[11],环保执行力度要来越大,燃煤的市场渐渐开始萎缩。如何利用其他新能源代替燃煤应用到密集烤房上,急切需要开展相关研究。密集烤房分布主要是种烟地区,相对偏远,其使用周期比较短[12]。天然气作为新的能源替换燃煤用于改造密集烤房,面临着需要铺设专用管道、储存和安全设施,投入使用成本比较大[13]。

　　生物质作为新型能源,近些年燃料致密成型技术也慢慢比较成熟[14–15],生物质能源材料来源主要是农作物废弃物,木屑,秸秆等农作物废弃物,在农村非常容易获取,依靠原材料来源优势,密集烤房利用生物质能源非常值得研究。

　　1密集烤房内置式生物质燃烧炉设计

　　烟叶烤房的供热设备主要结构是燃煤炉和换热器,国标密集烤房和我国南方的小型密集烤房在供热设备基本上大同小异。这两种密集烤房的主要原理都是通过燃煤煤炉向换热器供热,从而为烤房内的烟叶调制进行服务。国标密集烤房的煤炉炉体的结构主要有半球形的炉顶、圆柱形炉壁和圆形炉底,其换热器主要包括横向换热管、火箱和金属烟囱等部分。小型密集烤房的燃煤煤炉炉体的结构主要由圆形炉顶、圆柱形炉壁和圆形炉底,其换热器主要包括垂直方向换热管、金属烟囱等部分。

　　本文内置式生物质燃烧炉设计的主要方案是通过设计生物质燃烧炉对这两种烤房的供热设备进行改造,保留了原有供热系统的换热器,利用生物质燃烧炉替换燃煤煤炉,达到对烤房进行供热的目的。目前,国标密集烤房和小型密集烤房作为烟叶烘烤的主要设备,在植烟区分布非常广泛,非常具有改造意义。

　　1.1国标密集烤房内置式生物质燃烧炉设计

　　国标密集烤房的生物质燃烧炉主要结构有进料口、炉体、点火装置、风管和除渣装置等几个部分,替换燃煤煤炉后,上端与沉降管直接相连接,下端通过进料口与上料机相连接。国标密集烤房生物质燃烧炉燃烧过程中,生物质燃料上料机为国标密集烤房的生物质燃烧炉提供燃料,保证生物质燃烧炉的连续正常工作。生物质燃料上料机主要结构为移动机构、机架、料斗、上料机构等部分。

　　1.2小型密集烤房内置式生物质燃烧炉设计

　　小型密集烤房利用生物质燃烧炉替换燃煤煤炉后,生物质燃烧炉直接与换热器相连接,其余结构保持不变。小型密集烤房的生物质燃烧炉主要结构有进料口、炉体、点火装置、鼓风机和除渣装置等几个部分。小型密集烤房和密集烤房工作原理基本一致。

　　生物质燃烧炉燃烧过程中,生物质燃料上料机为小型密集烤房的生物质燃烧炉源源不断提供燃料,保证生物质燃烧炉的正常工作。小型密集烤房的生物质燃料上料机结构简单,主要结构为料斗、上料机构两部分。

　　1.3两种内置式生物质燃烧炉的设计特点

　　两种内置式生物质燃烧炉改造设计的特点都是采用生物质成型颗粒为燃料,燃烧后产生的高温,经过换热器将热量输入到烤房内部。两种改造方案的机构基本相同,主要包括自动上料机构、炉体、点火装置、鼓风机和除渣装置,便于人员操作使用。两种改造方案可实现自动控制,由控制系统控制进料量的多少和间隔时间,以及鼓风机的转速,进而来控制火力的大小和烤房温度的升降。国标密集烤房生物质燃烧炉设计方案和小型密集烤房生物质燃烧炉设计方案因为结构不同,其主要技术参数也存在一定差别,国标密集烤房的生物质燃烧炉的功率要大于小型密集烤房的生物质燃烧炉的功率,这是因为国标密集烤房和小型密集烤房的建造规格不同,所以在改造设计时没有用同一种生物质燃烧炉,国标密集烤房的生物质燃改造方案的鼓风机比较大,料斗装载量也大。

　　2内置式生物质燃烧炉和燃煤煤炉的对比试验

　　立足于北方种烟大区,为了解国标密集烤房内置式生物质燃烧炉设计方案的工作情况,以及内置式生物质燃烧炉与燃煤煤炉的经济效益情况和考后烟占比情况,组织开展了烘烤对比试验。

　　2.1对比试验结果分析

　　在烟叶成熟采烤期,组织实施3次烘烤对比试验,对照密集烤房为气流下降式燃煤密集烤房。每一炕次进行对比试验,生物质燃煤煤炉烤房和对照传统燃煤烤房的烟叶部位、鲜烟质量、装烟竿数、鲜烟装烟量、干烟重量均基本一致,以确保试验结果具有客观性,内置式生物质烤房烘烤后的烟叶平均公斤价格为37.7元,对照燃煤密集烤房烘烤后的烟叶平均公斤价格为36.5元。内置式生物质烤房要比对照燃煤密集烤房烘烤后的烟叶平均公斤价格高出1.2元,增幅为3%。内置式生物质烤房比对照燃煤密集烤房平均每炕中等烟比例提高5%,烟叶烘烤质量稍微提高。

　　2.2对比试验成本分析

　　烟叶烘烤的成本主要由2部分组成,分别是燃料成本和人工成本。燃煤密集烤房每炕烟的平均燃煤使用量930kg左右,平均价格每炕次为1155元,内置式生物质改造烤房的每炕烟生物质燃料使用量为1050kg左右,平均价格每炕次为1242元,内置式生物质改造烤房对比燃煤密集烤房每炕次节省约87元。内置式生物质改造烤房的每炕的平均用电度数为146度,平均价格每炕次为68元,燃煤密集烤房每炕烟的平均用电度数为125度,平均价格每炕次为59元,燃煤密集烤房对比内置式生物质改造烤房每炕次节省约9元。

　　内置式生物质改造烤房对比密集烤房燃料成本每炕次平均节省约78元。另外,密集烤房的正常工作时,要人工加料和除渣,根据记录平均每炕烟的平均人工为1个。内置式生物质改造密集烤房具有自动加料和自动处渣功能,根据记录平均每炕烟平均人工为0.5个。按照一个人工每天120元的价格,生物质改造后的密集烤房可以节省60元。综上可知,内置式生物质烤房生物质相比标准密集烤房每炕次节约成本约138元。

　　3结语

　　烟叶密集烤房内置式生物质改造方案,将燃煤煤炉替换为生物质燃烧炉,合理利用了现有烤房供热设备,综合降低了密集烤房的改造成本。今后随着环保政策越来越完善,执法力度越来越严格,将会加速燃煤密集烤房寻找替代能源进行改造升级。而生物质在使用成本和环境保护上的优势,将会在密集烤房升级发展中占据重要一席。生物质主要是利用农村的农作物的废弃物,如果能进一步建立生物质致密成型燃料生产线,降低生物质燃料成本,从而降低烟农的烘烤成本,生物质改造密集烤房将更具有更广阔的市场运用前景。

　　燃料论文投稿刊物：《燃料化学学报》(月刊)创刊于1956年，由中国科学院主管，中国化学会、中国科学院山西煤炭化学研究所主办,科学出版社出版。获奖情况：获国家优秀期刊三等奖;中科院优秀期刊二等奖;华北优秀期刊奖和山西省一级期刊;《中国学术期刊(光盘版)检索与评价资料规范》优秀奖;2001年获新闻出版总署授予的“中国期刊方阵“双效”期刊;连续十五年获山东省一级期刊。

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