气温对烟叶烘烤能耗的影响研究

　　摘要通过测定烟叶烘烤过程的室外平均气温、实际用煤量和烟叶的含水量,以单位煤炭的排湿量作为能耗指标,分析了环境温度对烟叶烘烤能耗的影响,结果表明:环境温度越高,烘烤能效越高,两者基本呈线性关系,并提出今后烟叶烘烤对策。
　　关键词烟叶烘烤;能耗;气温
　　中图分类号S572文献标识码A文章编号 1007-5739(2010)14-0050-02
　　
　　烟叶烘烤调制过程需大量能源,造成大量的碳排放[1-2]。近年来,随着密集烘烤及各类新型节能炉灶的推广使用,烟叶烘烤的能耗有较大降低。但随着能源价格的逐步上涨,烟叶烘烤用煤成本随之上升,成为烟叶种植者的沉重负担[3-5]。笔者在多年的生产实践中发现,即使在相同条件下,各烟叶生产者之间烟叶烘烤能效仍存在较大差异,其中环境温度变化对能效的影响较大。为科学利用环境温度的变化达到节能降本的效果,进行气温对烟叶烘烤能耗影响的研究,以为实现烟叶烘烤能耗降低奠定基础。
　　1材料与方法
　　1.1试验材料与处理
　　为确保鲜烟质量、烘烤工艺以及烤房设备等试验条件一致性,选择一个烟农户,种烟2.4 hm2,使用同一烘烤工场的2只8 m密集型烤房,1号炕作为对照,对2号炕的烘烤工艺进行调整。
　　1.2试验数据采集
　　每炕次随机抽取40竿(占竿数10%),分别称取鲜重和干重,以平均值推算全炕烟叶总鲜重、总干重、干鲜比和总水量;为确保煤质前后一致,一次性购足烘烤用煤20 t,分炕次记录用煤量;每天在2∶00、8∶00、14∶00、20∶00测定室外气温,从点火烘烤至闭炕为止,计算所有时刻点的气温平均值。
　　2结果与分析
　　2.1室外环境温度对烘烤能耗的影响
　　由表1可知,随着烟叶部位升高,采收延后,光合作用时间加长,其内含物逐渐充实,表现为鲜干比逐渐缩小。这也说明不同炕次之间,烤出同等质量的干烟,所要排出的水分是不同的。在烟叶烘烤过程中所耗能量主要用于蒸发水分,其次是加热室内空气,为此采用单位煤炭的排湿量表示烘烤能源效率更具代表性。由表中2炕平均值可知,单位煤炭的排湿量随着室外环境温度升高而增加,说明环境温度升高有利于节能。以室外平均温度作为自变量,进行相关回归分析:y=0.0673 x+1.037 6,相关系数R2=0.849 9,说明单位煤炭排湿量的增加有84.99%是由室外环境温度变化造成的,显著相关。即在炕房干燥的情况下,室外环境温度在20~36 ℃的区间内,每升高1 ℃,单位煤炭的排湿量增加0.067 3单位,效率提高6.73%。由此相关性可知,室外平均气温在20.45 ℃时,在干炕状态下的单位煤炭排湿量应为2.413 9 kg水,除实际平均总水量2 082.23 kg,理论需煤862.6 kg,而实际上第1号炕平均耗煤为1 200 kg,两者相差337.4 kg,说明新建的潮湿炕体需要337.4 kg煤炭烤干烟炕,与实际情况基本相符。
　　2.2昼夜温差对烘烤能耗的影响
　　在烟叶烘烤过程中,为保证烟叶持续失水干燥,必须确保在湿球温度保持稳定的同时,干球应保持稳定或逐步上升。因此,烘烤时在烟叶变化允许的情况下,可以采取白天气温高时多升温快排湿,夜晚气温低时少升温或稳温。从表1可以看出,单位煤炭排湿量2号炕的数值均高于1号炕,单位煤炭排湿量全年平均值2号炕较1号炕高0.10 kg,节能效果达3.61%。
　　3结论与讨论
　　3.1烘烤过程中的排湿特点对能耗的影响
　　在烟叶烘烤过程中,烟叶水分以气态形式排出,但必须以稳定湿球温度(38~42 ℃)、升干球温度(38~68 ℃)为原则。随着干球温度升高,烟叶逐渐失水干燥,炕内的水汽饱和度也逐步降低。在这一过程中,自始至终都有一部分流动空气只起到输水介质的作用,带走大量的热量。因此,室外环境温度即代表进入炕房的冷空气温度,炕内干球温度即代表排出的热空气的温度,室外环境温度升高,两者相差越少,加热空气的能耗越少,单位煤炭的排湿量就越大。
　　3.2烟叶特性对烘烤能耗的影响
　　烟叶在干燥的过程中,叶片的水分吸收热量,在叶片表面汽化进入炕内空气后,才能随气流排出。因此,一些影响水分汽化的烟叶特性,将会影响烘烤的能耗。不同部位叶片主脉粗细不同,中、下部叶主脉粗,含水量大,干筋时间长,与上部叶相比则需要较多能量用于干筋;而上部叶身份厚、组织紧,更便于水分向叶面的渗透和蒸发,这在一定程度上会造成回归方程系数a的趋大,扩大了环境温度对提高能效的预计。
　　3.3烟叶烘烤对策
　　一是调整烟叶移栽期,避免烟叶成熟过早。皖南烟区较适宜的移栽期为3月下旬,过早移栽不仅易遭受低温伤害,早花或叶数减少,影响烟叶产量和质量。早栽后烟叶的成熟期也相应提前,于5月下旬初采收,此时正值皖南地区常见的小满寒出现时期,不仅烘烤能耗增大,且排湿定色困难,易烤坏烟。二是利用天气变化提高烘烤能效。首先依据天气变化,做出合理安排,力争晴天烤烟;其次利用烘烤工艺的可调性,将工艺中的稳温阶段尽量放在夜晚,可有效提高烘烤能效,节能降本。
　　4参考文献
　　[1] 宫长荣.烟草调制学[M].北京:中国农业出版社,2003.
　　[2] 孙敬权,任四海,吴永德.烤烟燃煤密集烤房的改进探讨[J].烟草科技,2004(9):43-44.
　　[3] 汤明,王芳. 烤烟密集烘烤研究主要进展[J].现代农业科技,2007(9):190-191,193.
　　[4] 陈其峰,杨培钰,王东明,等.密集烤房关键设备类型对烟叶烘烤成本的影响[J].中国烟草科学,2009,30(4):66-69.
　　[5] 徐秀红,孙福山,王永.我国密集烤房研究应用现状及发展方向探讨[J].中国烟草科学,2008,29(4):54-56.

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