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步进式烤房的技术改进

时间:2010-09-16 10:03:23  来源:河南省烟草公司平顶山市公司,中国烟草总公司郑州烟草研究院  作者:谢德平1, 蔡宪杰2,肖建国1,刘阳

关键词:步进式烤房;太阳能;隔热涂料;程控调温

摘要:为了节约烟叶烘烤能源,减少环境污染,进一步提高多功能气流平移步进式烟叶烤房的可用性,进行了在该烤房干燥区房顶安装太阳能集热利用装置,干燥区内墙面喷涂超级陶瓷隔热涂料、安装程控调温除尘设备和干燥区载烟车安装电动推进装置烘烤烟叶试验。结果表明:①烤房干燥区顶部安装太阳能采集板,烘烤千克干烟耗煤量降低12.35%,烘烤费用降低12.72%;②烤房干燥区内墙面喷涂隔热涂料,烘烤千克干烟耗煤量减少6.70%,费用减少6.72%;③烤房安装程控调温除尘装置,烘烤千克干烟耗煤量、烟尘,SO2,NOX的排放量分别降低9.79%,46.2%,22.8%,19.1%,新增石灰水费用0.005元,综合计算,烘烤千克干烟费用降低8.28%;④干燥区载烟车安装电动推进装置,烘烤千克干烟用工费用减少31.25%,耗电量增加3.57%;⑤同时采用这4种技术的步进式烤房,烘烤千克干烟总费用减少25.73%,粉尘、SO2NOX排放量分别减少56.40%37.47%34.29%

目前,我国烟草行业使用的烟叶烤房,大部分通过燃煤获得热能,既耗费了大量的煤,增加了烟叶烘烤成本,又对环境造成严重污染。这种高耗能式生产方式已经不适合社会经济的发展要求。太阳能已经成为当今国际能源开发领域的新热点[1]。美国、瑞典、日本等发达国家和发展中国家都投入了大量的人力、物力对太阳能进行研究,并取得了较好的经济和社会效益[2-4]。太阳能在我国的电力系统[5-6]、加热系统[7]等多个方面都得到广泛应用,但在烤烟烘烤中并未得到很好的应用。隔热保温涂料在现代住宅建设中已有应用[8-9], 但尚未见在烟叶烤房中的应用报道。温湿度自控制系统已在温室和烟叶烤房中得到了广泛的应用[10-12],但大多只是监测1~2个点的温、湿度,控制的也仅是加热和排湿两个参数,而“多功能气流平移步进式烟叶烤房(步进式烤房)” [13-15] 烤烟工艺需多点参数智能调控,适时调节火炉能量供给和除尘装置运行。因此,进行了在“多功能气流平移步进式烟叶烤房(步进式烤房)”上应用太阳能集热装置、隔热保温涂料、程控调温引风除尘设备[16]、温湿度自控烤烟控制仪和烤烟车自动推进设备[17]试验,旨在降低烟叶烘烤煤耗和烘烤成本,减少环境污染,进一步提高步进式烤房的可用性。

1材料与方法

1.1设备与材料

步进式烤房TMC-4型烤烟控制仪(开封市易通机电科技有限公司);65数字温湿度风速测试仪(Korea Summit Company)KM940烟气监测仪(英国KANE公司);聚碳酸酯(PC)中空采光板(浙江普特阳光板有限公司);UBC-1G超级陶瓷隔热防腐涂料(郑州优波科新材料有限公司);程控调温引风除尘设备[18](自);载烟车自动推进设备[19](自);煤;成熟采收的鲜烤烟烟叶等。

1.2 烘烤试验

1)烤房安装太阳能采集板:步进式烤房的干燥洞顶部安装PC中空采光板,装成太阳能集热室(集热室容积43.2 m3),然后与未使用太阳能采集的步进式烤房[16-17]同时进行烟叶烘烤,统计整个烘烤季节2种烤房的耗煤量和烤后的干烟量。

2)烤房喷涂保温涂料:步进式烤房的干燥洞内墙面和顶部喷涂UBC-1G超级陶瓷隔热防腐涂料然后与未喷涂该涂料的步进式烤房同时进行烟叶烘烤,统计整个烘烤季节2种烤房的耗煤量和烤后的干烟量。

3)烤房安装程控调温引风除尘设备:步进式烤房供热系统安装智能控制仪调控的引风除尘设备[18],然后与未安装装置的步进式烤房[16-17]同时进行烟叶烘烤。用烟气监测仪检测2种烤房排放的烟尘、SO2NOX含量,连续检测3 d求平均数,根据这3 d的出干烟量和耗煤量计算烘烤千克干烟污染物排放量。

4)载烟车安装自动推进设备:在一座步进式烤房的干燥洞内安装载烟车自动推进设备[17],然后与人工推进载烟车的步进式烤房同时进行烟叶烘烤,统计整个烘烤季节2种烤房的用工量和烤后的干烟量。

该设备机械传动,流水作业烟叶定色结束后,打开电源开关,机器开始运行,由一操作人员将载烟车推入干燥洞该设备,在干燥洞的出口由另一操作人员将载烟车拉出推入回潮。

5)综合试验:在同一座步进式烤房同时采用上述4项技术,并与未采用这4项技术的对照烤房同时进行烟叶烘烤。

2结果与讨论

2.1烤房太阳能利用效果

检测结果显示步进式烤房安装太阳能采集装置后,在烘烤季节晴朗的上午1000外界温度为22.3 时,由太阳热能采集室进入烤房的空气温度为40.2 烘烤千克干烟耗煤量降低12.35%,烘烤费用降低12.72%(表1这表明,利用太阳能采集装置辅助烟叶烘烤,可以明显降低烘烤烟叶的耗煤量和耗煤费用。

不同处理烤房烘烤千克干烟耗煤费用

试验处理

耗煤量

kg

增减

kg

耗煤费用

(元)

增减

(元)

太阳能集热

1.70

-0.21

1.28

-0.15

喷隔热涂料

1.79

-0.12

1.34

-0.09

程控引风除尘设备

1.72

-0.19

1.29

-0.14

对照

1.91

1.43

注:按煤0.75/kg计算,下同

2.2烤房喷涂保温隔热涂料效果

检测结果显示步进式烤房干燥洞内温度均为68 ,外界环境温度26 时,内墙面喷涂陶瓷隔热涂料步进式烤房干燥洞的外墙表面温度36 未喷涂隔热涂料的步进式烤房[16-17]干燥洞外墙表面温度44 表明烤房内墙面喷涂隔热涂料有效阻止了烤房墙面热量的散失与对照烤房相比,干燥洞内墙面喷涂隔热涂料烤房烘烤千克干烟耗煤量减少6.70%,费用减少6.72%(表1,这表明,干燥洞内墙面喷涂隔热涂料也能较明显地降低烘烤烟叶的耗煤量和耗煤费用

2.3程控调温引风除尘设备应用效果

检测结果表明步进式烤房安装程控调温引风除尘设备后,煤耗烘烤千克干烟耗煤费用降低(表1机电运行耗电耗水(5%石灰水)费用(表2综合计算,烘烤千克干烟费用降低0.13元,约8.28%可能是因为,该程控调温引风除尘设备可调节燃煤供热强弱,实现烤房能量均衡供给烘烤千克干烟尘,SO2NOX的排放量分别降低46.05%22.67%18.57%(表3这说明步进式烤房[16-17]安装程控调温引风除尘设备[18]虽然机电运行耗电和水耗费用增加,但在一定程度上减少了烟叶烘烤的煤耗、粉尘和废气的排放,而且煤耗费用减少幅度远大于耗电和耗水费用增加有一定的应用前景。

安装程控调温引风除尘设备前后烘烤千克干烟耗电、耗水费用

试验处理

耗电量

(kWh

增减

kWh

耗电费用

(

增减

石灰水费用

(

增减

安装

0.190

+0.006

0.145

+0.005

0.005

+0.005

对照

0.184

0.140

0

电价按0.76元/ kWh计算,下同。

安装程控调温引风除尘设备前后烘烤千克干烟粉尘及污染物排放量kg

试验处理

       粉尘

排放量

增减

       SO2

排放量

增减

      NOx

排放量

增减

安装

0.198

-0.169

0.324

-0.095

0.171

-0.039

对照

0.367

0.419

0.210

注:①烟气监测仪连续3 d检测烤房排放的烟尘、SO2NOX含量的平均值。下同。

2.4载烟车自动推进设备应用效果

分析结果(表4)显示,实现烟车自动推进后,操作人员不再进入烤房的高温区,烤房烘烤每天减少一个劳动用工,烘烤千克干烟用工费用减少31.25%,机电运行耗电费用增加0.005元,增加比例为3.57%,综合计算烘烤千克干烟用工费用减少30. 21%

4  安装载烟车自动推进设备前后烘烤千克干烟耗电及用工费用

试验处理

耗电

用工

耗电量

(kWh

增减

kWh

费用

(

增减

数量

(个)

增减

(个)

费用

(

增减

动推进

0.191

+0.007

0.145

+0.005

0.00650

-0.00307

0.33

-0.15

对照

0.184

0.140

0.00957

0.48

注:按用工单价50元/d计算,下同。

2.5综合应用效果

试验结果(表5)显示,与对照烤房相比,同时采用4项技术的烤房,烘烤千克干烟耗煤费用减少0.39,用工费用减少0.155机电运行耗电费用增加0.011耗水费用增加0.005元,综合计算,烘烤总费用减少0.529元,减少比例为25.78%同时,烘烤千克干烟粉尘, SO2NOX的排放量分别降低56.40%37.47%34.29%(表6)。这说明,同时采用这4项技术的烤房,比单项技术应用效果更佳。

四项技术应用前后烘烤千克干烟能耗及费用

试验处理

耗煤

耗电

用工

石灰水

费用

(

综合

费用

(

耗煤量

kg

费用

(元)

耗电量

(kWh

费用

(

数量

(个)

费用

(

综试

1.390

1.043

0.207

0.151

0.006

0.325

+0.005

1.524

对照

1.910

1.433

0.184

0.139

0.009

0.480

2.052

 

6 四项技术应用前后烘烤千克干烟粉尘及污染物排放量

3  小结与讨论

步进式烤房同时采用太阳能采集、隔热涂料、程控调温除尘和载烟车自动推进4项技术既显著节省了烘烤能源,又显著减少了对环境的污染,降低了操作人员的劳动强度和烟叶烘烤费用;一座步进式烤房同时采用这4项技术的设备及安装费用共2.311万元,该烤房每年可烤干烟30000 kg左右,按烘烤千克干烟的总费用降低0.529元计算,4项技术的设备及安装成本在两年内即可收回。

步进式烤房的顶部面积近350 m2,本次太阳能采集研究使用的面积只有72 m2,使烘烤千克干烟耗煤量降低12.35%如果充分利用余下的受光面积,并采用高效的太阳能采集技术有可能进一步降低烤房的能耗和污染物排放。

本试验在步进式烤房干燥洞中喷涂隔热涂料的面积为263.2 m2千克干烟的烘烤费用减少6.72%,若在烤房其它区间近250 m2的侧墙建筑面积上也喷涂隔热涂料,其节能效果将进一步提高。

步进式烤房[干燥洞内安装载烟车自动推进设备,可使烘烤千克干烟用工费减少0.14,如果再对该烤房的结构进行改进,进一步提高载烟车自动行走能力估计每天将可以节省2个用工千克干烟的烘烤用工费用还可以再减少0.2元左右

目前,步进式烤房[16-17]仅限于烟叶烘烤,能否在非烟叶烘烤季节,将该烤房应用于其他农副产品的干燥,有待进一步研究。

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