新型节能空气源热泵烤烟房对烟叶烘烤效果的影响

  摘要：【目的】研究不同能源类型密集烤房对烟叶烘烤效果的影响，为实现烟叶烘烤环节降本增效提供技术依据。【方法】以k326中部叶(9-11叶)、上部叶(15-17叶)为材料，对比不同能源密集烤房的能耗成本、用工成本、经济效益、工艺执行稳定性和烤后烟叶的质量。【结果】新型节能空气能烤房对烘烤工艺执行偏差明显小于卧式炉膛密集烤房，优于浏阳市现应用的空气源烤房;能耗成本比现有烤房降低了0.5-1.35元/kg干烟;上中等烟比例提高了5.59-21.9%;均价提高了1.16-3.91元/kg干烟。【结论】新型节能空气能明显提高烘烤工艺执行的准确性，降低烟叶烘烤的能耗成本和用工成本，并在一定程度上提高烤后烟叶质量，提高烟农经济效益。

  关键词：空气能;烤烟房;烘烤;效果;影响

  0 引言

  随着现代烟草农业的推进，烘烤环节作为烟叶生产的重要组成部分，劳动强度大、烘烤效果不稳定、自动化水平和集约化程度不高，且对空气污染严重等问题表现越来越突出，成为烟叶生产可持续发展的障碍。国内有专家将一种干燥热泵作为烘烤能源进行了烘烤效益研究;并将空气源热泵干燥设备与密集烤房有效结合，研发出空气源电烤房;结果表明，以空气源热泵为烤房加热设备进行烟叶烘烤，具有省工、节能、烘烤过程无废气排放的效果，并有利于烟叶烘烤集约化的发展。为大幅提高空气源热泵干燥设备的能效，采用精确调节温湿度和多级热回收新技术，研发出的一种新型空气能热泵干燥设备，进行了验证和对比研究。

  1 材料与方法

  1.1 试验材料

  烟草种植试验于2012年起陆续在湖南浏阳市鸭头村进行，烤烟种植品种为K326，烟田管理按《浏阳市烟叶生产技术规程》进行，以中部叶(11-12叶)和上部叶(15-17叶)为试验材料，成熟采收扎烟，每处理取10夹标记，分别挂置于烤房内。

  1.2 试验设计

  共设3个处理，如表1所示。各处理装烟密度均为67.2kg/m3,且在同一天采收、装炕烘烤。温、湿度控制按照中温中湿烘烤工艺烘烤。

  1.3 测定项目与方法

  1.3.1 工艺执行准确性

  在温度达到38℃、42℃、47℃(中部叶)和48℃(上部叶)、54℃时，测定实际温湿度与目标温湿度的偏差。

  1.3.2 烘烤能耗成本

  测定试验房次的用煤总量、用电总量，计算每千克干烟的能耗成本。

  1.3.3 用工成本

  测定每试验房次加煤及烘烤指导用工时间，按照8小时/个工、100元/个工标准计算用工量和用工成本。

  1.3.4 经济效益

  对标记的烟叶按照国家烤烟四十二等级标准分级及2012年湖南省烤烟收购价格进行分级，并计算上中等烟比例和每千克干烟的均价。

  2 结果与分析

  2.1 不同类型烤房对烘烤工艺执行影响

  烟叶烘烤过程中，烘烤工艺执行的准确性是影响烟叶烘烤质量的要素之一。从表2和表3可知，处理T1和T2对烘烤过程各关键温度点的温度和湿度执行偏差明显小于处理CK，处理T1对温度的执行偏差小于处理T2，对湿度的执行偏差则相差不大。说明，处理T1和T2对烘烤工艺执行的准确性要明显优于对照CK，同时，T1优于T2。主要是因为T1和T2采用空气源热泵干燥设备作为加热设备，电和空气能为主要能源，机械自动运行，供热相对稳定，持续升温，波动性较小;而对照烟叶烘烤采用煤作为能源，燃烧不稳定，波动较大，影响到烘烤工艺执行的准确性。

  2.2 不同类型烤房对烤烟烘烤能耗的影响

  备注：电的价格为0.6元/kw·h;煤的价格为1000元/吨。

  从表4可知，各处理烘烤能耗成本相比，T1能耗成本最低，中部叶和上部叶每千克干烟的成本均为0.9元;对照CK能耗成本最高，由煤和电两种能源构成，中部叶和上部叶每千克干烟的成本分别为2.0元和2.25元;T2能耗成本居中，中部叶和上部叶每千克干烟的成本分别为1.4元和1.5元。以上结果表明，T1处理的烤房具有明显的节能效果，比对照CK烤房可节省1.1-1.35元/kg干烟。

  2.3 不同类型烤房对烘烤用工成本的影响

  从表5可知，不同处理烘烤用工成本以对照CK最高，为112.5元/房;以处理T1最低，为31.25元/房;处理T2居中，为36.25元。分析比较用工构成，可明显看出，处理T1和T2与对照CK相比，技术指导用工相差不大;处理T1和T2比对照CK缺少了加煤用工环节，而加煤用工在对照CK总用工量中占有较大比例，因此导致总用工量和成本明显降低，其中用工成本比对照CK减少了76.25-81.25元/房。处理T2烘烤时间比处理T1长1天，所以用工成本相对较高。

  2.4 不同类型烤房对烤烟经济性状的影响

  从表6可以看出，处理T1烤后烟叶的上等烟叶比例、中上等烟叶比例和均价最高，对照最低，处理T2除上部叶中上等烟比例比对照CK略低，其余指标均高于对照CK，低于处理T1。其中处理T1中部叶分别比对照提高了28.6%、21.9%和3.91元/kg干烟，比处理T2提高了8.2%、8.5%和1.75元/kg干烟;上部叶叶分别比对照提高了12.98%、5.59%和3.24元/kg干烟，比处理T2提高了8.6%、6.2%和1.16元/kg干烟。

  3 讨论

  烘烤工艺执行精准与否直接影响到烟叶烘烤效果。目前，我国烟叶烘烤大部分采用的煤炭作为烘烤能源，但因为煤炭燃烧的不稳定性和滞后性，导致烘烤过程温湿度波动较大，致使烟叶烘烤环境不稳定，不利于烟叶内在物质的转化。因此烘烤能源供热性能的稳定性成为影响烟叶质量的关键。空气源热泵干燥设备以电为启动能源，抽取空气中的热量，反哺到烤房中，为烟叶烘烤提供相应的烘烤环境，效果比较稳定，是烟叶烘烤能源较好的一种选择。

  4 结论

  试验结果表明：空气源热泵干燥设备对烘烤工艺执行偏差明显小于卧式炉膛密集烤房，优于浏阳市现应用的空气源烤房。烘烤能耗成本比普通空气源烤房和卧式炉膛密集烤房分别降低了0.5-0.6元/kg干烟和1.1-1.35元/kg干烟;用工成本比卧式炉膛烤房降低了76.25-81.25元/房，比普通空气源烤房少5元/房;烤后烟叶上中等烟比例分别比普通空气源烤房和卧式炉膛密集烤房提高了6.2-8.5%、5.59-21.9%;均价分别提高了3.24-3.91元/kg干烟、1.16-1.75元/kg干烟。总之，空气源热泵干燥设备在能耗成本、用工成本、经济效益、工艺执行稳定性和烤后烟叶的质量等方面所表现的结果和卧式炉膛密集烤房比较效果非常显著，并明显优于普通空气源热泵干燥设备。