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阜宁生物质颗粒燃料燃烧炉在密集烤房上的 应用

来源:澳门游戏网站 发布时间:2019-06-03 2837 次浏览

  摘要:为探索生物质燃料在烟叶烘烤中的 利用,实现烟叶烘烤节能环保和降本增效,以‘湘烟5号’的 下、中部叶为试验材料,采用生物质颗粒燃料燃烧炉配置相应换热器、直接对接金属加热设备和直接对接非金属加热设备3种应用方式,与一次性加煤非金属供热设备对比的 方法(method),对生物质颗粒燃料燃烧炉的 应用进行了研究。结果表明:利用生物质颗粒燃料燃烧炉供热进行烟叶烘烤,有利于烘烤过程中干球温度的 控制,干球温度控制精度在±0.5℃以内,能确保烘烤工艺的 到位,提高烟叶烘烤质量;烘烤能耗成本低于燃煤烘烤,且烘烤操作如添料、点火、控火及出渣等难度和用工量远低于传统燃煤方式,烟农易掌握,有利于烟叶烘烤减工降本;生物质颗粒燃料燃烧炉在原有密集烤房配置相应换热器的 方式应用效果较好,其次是直接对接金属加热设备,直接对接非金属加热设备的 应用效果相对较差。
  0引言
  随着现代烟草农业的 发展,烟叶烘烤逐步(step by step)实现专业(Specialty)化,更加重视烘烤过程中的 用工、耗能和烤后烟叶质量等问题[1-7]。烟叶烘烤是一个大量耗热的 过程,每1kg干烟叶的 耗煤量一般为1.5~2.0kg,热能利用率较低,每年烤烟消耗(consume)煤炭350~450万t,燃煤排放CO2约为838万
  T、SO2约为2.56万
  T、NOx约为2.37万t[8-13]。生物质能源颗粒若使用添加剂,则应为农林产物,并且应标明使用的种类和数量。欧盟标准对生物质颗粒的热值没有提出具体的数值,但要求销售商应予以标注。瑞典标准要求生物质颗粒的热值一般应在16.9 兆焦上。另外,烘烤季节煤炭燃烧释放的 粉尘、炭黑和飞灰等给周围环境带来较大污染,烘烤已经成为烟草生产主要的 污染来源之一[14-19]。为探索烟叶烘烤清洁能源利用、节能环保和提质增效,在清洁能源及相关设备(shèbèi)等方面开展了较多相关研究,并取得了一定的 效果[20-24]。王建安等[25]开展了生物质(Biomass)燃烧锅炉热水集中供热烤烟设备的 研制及效果分析,认为生物质燃烧锅炉热水集中供热有利于烤房内的 温度处在理想的 烘烤工艺( technology)状态,提高上中等烟比例,降低烘烤环节的 劳动强度。为适应现有密集烤房设备的 更换和升级,笔者对生物质颗粒燃料燃烧炉在现有密集烤房上的 应用(application)进行试验,以期达到烟叶烘烤设施高效、管理高效、烘烤高效的 目的 。
  1材料与方法
  1.1试验时间、地点
  试验于2016年在湖南省永州市东安县大源烟叶工场进行。
  1.2试验材料
  供试烟叶品种为‘湘烟5号’部位为中下部叶;供试烤房为2.7m×8.0m的 气流上升式密集烤房4座;供试设备为生物(Organism)质颗粒燃料燃烧炉3套。
  1.3试验方法
  1.3.1试验设计 设计4个处理:T1,生物(Organism)质颗粒燃料燃烧炉直接对接原金属加热设备密集烤房,利用原有换热器;T2,生物质(Biomass)颗粒燃料燃烧炉配置相应的 换热器;T3,生物质颗粒燃料燃烧炉直接对接原非金属加热设备密集烤房,利用原有换热器;T4,对照(一次性加煤非金属供热设备)。以第
  二、四房烟叶进行烟叶烘烤试验。
  1.3.2供试烟叶确定 供试烤房所烤烟叶的 品种、营养条件、部位、成熟度要均衡一致。为了确保试验的 准确性,试验前要将同样素质的 烟株在田间作上标记,第4~6叶位和第9~11叶位分别代表下部、中部,作严格试验记录,烟叶成熟采收。
  1.3.3编装烟方法 采用烟夹夹烟,下部叶4000kg/房,每夹190~210片,重量11kg左右,每房装烟330~350夹;中部叶4500kg/房,每夹夹烟170~190片,重量12kg左右,每房装烟340~360夹。
  1.3.4烘烤方法 试验各处理和对照均按当地常规烘烤工艺实施。生物质颗粒原料的密度一般为 0.1—0.13t/m3,成型后的颗粒密度 1.1—1.3t/m3,方便储存、运输,且大大改善了生物质的燃烧性能。
  1.4测定项目及方法
  1.4.1观察记载的 内容 烘烤(解释:用火燥物烤东西)过程温湿度状况、烟叶变化状况、耗煤(生物质燃料(fuel))量、耗电量,烤后烟叶外观质量、经济性状、化学成分及烤房使用情况等内容。生物质锅炉燃料生物质颗粒燃料纯度高,不含其他不产生热量的杂物,其含炭量75—85%,灰份3—6%,含水量1—3%,不含煤矸石,石头等不发热反而耗热的杂质,将直接为企业降低成本。
  1.4.2测定方法 还原糖、淀粉、总氮及氯含量采用连续流动法测定,钾含量采用火焰光度法测定。
  2结果与分析
  2.1各处理能耗情况
  从表1可以看出,下部叶烘烤中,千克干烟耗电量以T2更低,依次是T1、T3和CK;3个处理的 千克干烟耗生物质能源(解释:向自然界提供能量转化的物质)颗粒量以T2更低,依次是T1和T3,CK的 千克干烟耗煤量为2.20kg;千克干烟能耗成本以T2更低,依次是T1、T3和CK,T1的 千克干烟能耗成本较CK降低了0.15元,降低了7.61个百分点,T2的 千克干烟能耗成本较CK降低了0.26元,降低了13.20个百分点,T3的 千克干烟能耗成本较CK降低了0.12元,降低了6.09个百分点。中部叶烘烤中,千克干烟耗电量以T2更低,其次是T1和T3,CK更高;3个处理的 千克干烟耗生物质能源颗粒量以T2更低,依次是T1和T3,CK的 千克干烟耗煤量为1.81kg;千克干烟能耗成本以T2更低,依次是T1、T3和CK,T1的 千克干烟能耗成本较CK降低了0.02元,降低了1.22个百分点,T2的 千克干烟能耗成本较CK降低了0.06元,降低了3.66个百分点,T3的 千克干烟能耗成本较CK降低了0.01元,降低了0.61个百分点。说明采用生物质颗粒燃料燃烧炉供热进行烟叶烘烤,燃烧效率和热量利用率较高,有利于降低能耗成本。

  2.2不同处理在烘烤过程中温度控制情况
  从1~2可以看出,3个处理在烘烤过程中,干球温度(temperature)与目标温度基本一致,其升温速度的 控制比较准确,特别是在定色期能确保干球温度稳温持续,升温灵敏可控,较燃煤炉优势明显,CK的 干球温度与目标温度偏差较大。下部叶烘烤过程中,T1的 干球温度与目标干球温度偏差平均为±0.27℃,T2的 干球温度与目标干球温度偏差平均为±0.20℃,T3的 干球温度与目标干球温度偏差平均为±0.36℃,CK的 干球温度与目标干球温度偏差平均为±1.61℃;中部叶烘烤过程中,T1的 干球温度与目标干球温度偏差平均为±0.24℃,T2的 干球温度与目标干球温度偏差平均为±0.21℃,T3的 干球温度与目标干球温度偏差平均为±0.49℃,CK的 干球温度与目标干球温度偏差平均为±1.39℃。3个处理中,干球温度控制精度较高的 是T2,其次是T1,T3较低,可能与换热器的 换热效率有关。说明采用生物质(material)颗粒燃料燃烧炉供热进行烟叶烘烤,在烘烤过程中干球温度和升温速度的 控制比较精准,有利于烘烤工艺( technology)的 落实到位。
  2.3不同处理的 经济性状
  从表2可以看出,下部叶烘烤中,T1、T2和T3的 上等烟比例较CK分别提高了6.47、13.22和4.25个百分点,均价较CK分别增加了2.65、3.28、1.39元/kg,分别提高了11.56、14.31、6.06个百分点。中部叶烘烤中,T1、T2、T3的 上等烟比例较CK分别提高了4.39、18.10、3.67个百分点,均价较CK分别增加了1.60、2.20、0.69元/kg,分别提高了5.20、7.15、2.24个百分点。说明采用生物质颗粒燃料燃烧炉供热进行烟叶烘烤,烘烤工艺落实比较到位,有利于提高烟叶烘烤质量,增加效益。
  2.4不同处理的 化学成分
  从表3可以看出,不同处理不同部位烟叶的 还原糖、烟碱、总氮、氯及钾的 含量均较为适宜。3个处理的 烤后烟叶淀粉含量均较CK低,下部叶的 烤后烟叶淀粉含量T1、T2和T3较CK分别降低了1.32、1.44、1.15个百分点;中部叶的 烤后烟叶淀粉含量T1、T2、T3较CK分别降低了1.18、1.53、1.06个百分点。说明采用生物质颗粒燃料燃烧炉供热进行烟叶烘烤,烤后烟叶的 化学成分较为协调,特别是淀粉含量较低,有利于提高烟叶的 内在质量。
  2.5不同处理的 用工情况
  由表4可知,采用生物质颗粒燃料燃烧炉供热进行烟叶烘烤,烧火用时仅为62min,较燃煤烘烤节约用时178min,特别是在点火和控火环节,生物质供热设备实现了自动控制,且控制更为精准。因此,利用生物质供热设备以生物质颗粒燃料为燃料进行烟叶烘烤有利于减工降本,且操作简单轻松。
  3结论
  采用生物质(Biomass)颗粒燃料燃烧炉供热进行烟叶烘烤,有利于烘烤过程中干球温度的 控制,干球温度控制精度在±0.5℃以内,能确保烘烤工艺的 到位,提高烟叶烘烤质量,烤后烟叶上等烟比例和均价较燃煤烘烤均有提高,化学成分较为协调,淀粉含量较低,有利于提高烟叶的 内在质量。
  利用生物质颗粒燃料燃烧炉供热进行烟叶烘烤,烘烤能耗成本低于燃煤烘烤,且烘烤操作如添料、点火、控火及出渣等难度(difficulty)和用工量远低于传统燃煤方式,烟农易掌握,有利于烟叶烘烤减工降本。
  生物质颗粒燃料燃烧炉在原有密集烤房上应用的 3种方式,以配置相应换热器的 方式效果较好,其次是直接对接金属加热设备,直接对接非金属加热设备相对较差。
  4讨论
  生物质能源颗粒没有稳定的 供应链,应用(application)于烟叶烘烤应根据烟叶烘烤工场所在地进行就地取材,烟农合作社自行加工。
  目前的 生物质颗粒燃料燃烧炉加料方式采用的 是人工单座分别加料操作,可探索多座烤房自动加料装置,实现自动供料,进一步降低烟叶烘烤用工。
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