本文摘要：摘要:本文通過設(shè)計(jì)內(nèi)置式生物質(zhì)燃燒爐替換燃煤煤爐,用于密集烤房供熱設(shè)備的改造,從而達(dá)到利用生物質(zhì)燃料替換燃煤,降低污染排放的目的。針對現(xiàn)有國標(biāo)密集烤房和小型密集烤房兩種烤房,分析了其供熱設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn),分別設(shè)計(jì)了兩種內(nèi)置式生物質(zhì)燃燒爐,替換燃煤煤爐
摘要:本文通過設(shè)計(jì)內(nèi)置式生物質(zhì)燃燒爐替換燃煤煤爐,用于密集烤房供熱設(shè)備的改造,從而達(dá)到利用生物質(zhì)燃料替換燃煤,降低污染排放的目的。針對現(xiàn)有國標(biāo)密集烤房和小型密集烤房兩種烤房,分析了其供熱設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn),分別設(shè)計(jì)了兩種內(nèi)置式生物質(zhì)燃燒爐,替換燃煤煤爐為烤房供熱。為了解內(nèi)置式生物燃燒爐基本性能,與燃煤密集烤房進(jìn)行烘烤對比試驗(yàn)。通過3炕次分部位的煙葉烘烤試驗(yàn),得出經(jīng)過內(nèi)置式生物質(zhì)烤房的烤后煙葉質(zhì)量對比未改造密集烤房有稍微提高,為相關(guān)改造優(yōu)化提供了參考。
關(guān)鍵詞:煙葉,烤房,生物質(zhì)
煙葉烘烤是烤煙用于工業(yè)原料前的必要處理環(huán)節(jié),煙葉烘烤對煙葉的品質(zhì)影響非常大[1]。煙葉烘烤過程中，其內(nèi)在物質(zhì)轉(zhuǎn)變比較復(fù)雜[2–4],不同地區(qū)煙葉吸食風(fēng)格各不相同[5–7]。目前,煙葉烘烤的主要烘烤設(shè)備是密集烤房[8–9],因?yàn)槠浜婵拘室绕胀ǖ目痉啃室?在國內(nèi)種煙地區(qū)分布比較廣泛。密集烤房供熱嚴(yán)重依賴燃煤[10],消耗量比較大。燃煤過去一直是經(jīng)濟(jì)生活中的主要能源,但是其污染排放對環(huán)境危害比較大。隨著國家對自然生態(tài)環(huán)境的重視,并把生態(tài)環(huán)境寫入“五位一體”的總體布局后[11],環(huán)保執(zhí)行力度要來越大,燃煤的市場漸漸開始萎縮。如何利用其他新能源代替燃煤應(yīng)用到密集烤房上,急切需要開展相關(guān)研究。密集烤房分布主要是種煙地區(qū),相對偏遠(yuǎn),其使用周期比較短[12]。天然氣作為新的能源替換燃煤用于改造密集烤房,面臨著需要鋪設(shè)專用管道、儲存和安全設(shè)施,投入使用成本比較大[13]。
生物質(zhì)作為新型能源,近些年燃料致密成型技術(shù)也慢慢比較成熟[14–15],生物質(zhì)能源材料來源主要是農(nóng)作物廢棄物,木屑,秸稈等農(nóng)作物廢棄物,在農(nóng)村非常容易獲取,依靠原材料來源優(yōu)勢,密集烤房利用生物質(zhì)能源非常值得研究。
1密集烤房內(nèi)置式生物質(zhì)燃燒爐設(shè)計(jì)
煙葉烤房的供熱設(shè)備主要結(jié)構(gòu)是燃煤爐和換熱器,國標(biāo)密集烤房和我國南方的小型密集烤房在供熱設(shè)備基本上大同小異。這兩種密集烤房的主要原理都是通過燃煤煤爐向換熱器供熱,從而為烤房內(nèi)的煙葉調(diào)制進(jìn)行服務(wù)。國標(biāo)密集烤房的煤爐爐體的結(jié)構(gòu)主要有半球形的爐頂、圓柱形爐壁和圓形爐底,其換熱器主要包括橫向換熱管、火箱和金屬煙囪等部分。小型密集烤房的燃煤煤爐爐體的結(jié)構(gòu)主要由圓形爐頂、圓柱形爐壁和圓形爐底,其換熱器主要包括垂直方向換熱管、金屬煙囪等部分。
本文內(nèi)置式生物質(zhì)燃燒爐設(shè)計(jì)的主要方案是通過設(shè)計(jì)生物質(zhì)燃燒爐對這兩種烤房的供熱設(shè)備進(jìn)行改造,保留了原有供熱系統(tǒng)的換熱器,利用生物質(zhì)燃燒爐替換燃煤煤爐,達(dá)到對烤房進(jìn)行供熱的目的。目前,國標(biāo)密集烤房和小型密集烤房作為煙葉烘烤的主要設(shè)備,在植煙區(qū)分布非常廣泛,非常具有改造意義。
1.1國標(biāo)密集烤房內(nèi)置式生物質(zhì)燃燒爐設(shè)計(jì)
國標(biāo)密集烤房的生物質(zhì)燃燒爐主要結(jié)構(gòu)有進(jìn)料口、爐體、點(diǎn)火裝置、風(fēng)管和除渣裝置等幾個部分,替換燃煤煤爐后,上端與沉降管直接相連接,下端通過進(jìn)料口與上料機(jī)相連接。國標(biāo)密集烤房生物質(zhì)燃燒爐燃燒過程中,生物質(zhì)燃料上料機(jī)為國標(biāo)密集烤房的生物質(zhì)燃燒爐提供燃料,保證生物質(zhì)燃燒爐的連續(xù)正常工作。生物質(zhì)燃料上料機(jī)主要結(jié)構(gòu)為移動機(jī)構(gòu)、機(jī)架、料斗、上料機(jī)構(gòu)等部分。
1.2小型密集烤房內(nèi)置式生物質(zhì)燃燒爐設(shè)計(jì)
小型密集烤房利用生物質(zhì)燃燒爐替換燃煤煤爐后,生物質(zhì)燃燒爐直接與換熱器相連接,其余結(jié)構(gòu)保持不變。小型密集烤房的生物質(zhì)燃燒爐主要結(jié)構(gòu)有進(jìn)料口、爐體、點(diǎn)火裝置、鼓風(fēng)機(jī)和除渣裝置等幾個部分。小型密集烤房和密集烤房工作原理基本一致。
生物質(zhì)燃燒爐燃燒過程中,生物質(zhì)燃料上料機(jī)為小型密集烤房的生物質(zhì)燃燒爐源源不斷提供燃料,保證生物質(zhì)燃燒爐的正常工作。小型密集烤房的生物質(zhì)燃料上料機(jī)結(jié)構(gòu)簡單,主要結(jié)構(gòu)為料斗、上料機(jī)構(gòu)兩部分。
1.3兩種內(nèi)置式生物質(zhì)燃燒爐的設(shè)計(jì)特點(diǎn)
兩種內(nèi)置式生物質(zhì)燃燒爐改造設(shè)計(jì)的特點(diǎn)都是采用生物質(zhì)成型顆粒為燃料,燃燒后產(chǎn)生的高溫,經(jīng)過換熱器將熱量輸入到烤房內(nèi)部。兩種改造方案的機(jī)構(gòu)基本相同,主要包括自動上料機(jī)構(gòu)、爐體、點(diǎn)火裝置、鼓風(fēng)機(jī)和除渣裝置,便于人員操作使用。兩種改造方案可實(shí)現(xiàn)自動控制,由控制系統(tǒng)控制進(jìn)料量的多少和間隔時間,以及鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,進(jìn)而來控制火力的大小和烤房溫度的升降。國標(biāo)密集烤房生物質(zhì)燃燒爐設(shè)計(jì)方案和小型密集烤房生物質(zhì)燃燒爐設(shè)計(jì)方案因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)不同,其主要技術(shù)參數(shù)也存在一定差別,國標(biāo)密集烤房的生物質(zhì)燃燒爐的功率要大于小型密集烤房的生物質(zhì)燃燒爐的功率,這是因?yàn)閲鴺?biāo)密集烤房和小型密集烤房的建造規(guī)格不同,所以在改造設(shè)計(jì)時沒有用同一種生物質(zhì)燃燒爐,國標(biāo)密集烤房的生物質(zhì)燃改造方案的鼓風(fēng)機(jī)比較大,料斗裝載量也大。
2內(nèi)置式生物質(zhì)燃燒爐和燃煤煤爐的對比試驗(yàn)
立足于北方種煙大區(qū),為了解國標(biāo)密集烤房內(nèi)置式生物質(zhì)燃燒爐設(shè)計(jì)方案的工作情況,以及內(nèi)置式生物質(zhì)燃燒爐與燃煤煤爐的經(jīng)濟(jì)效益情況和考后煙占比情況,組織開展了烘烤對比試驗(yàn)。
2.1對比試驗(yàn)結(jié)果分析
在煙葉成熟采烤期,組織實(shí)施3次烘烤對比試驗(yàn),對照密集烤房為氣流下降式燃煤密集烤房。每一炕次進(jìn)行對比試驗(yàn),生物質(zhì)燃煤煤爐烤房和對照傳統(tǒng)燃煤烤房的煙葉部位、鮮煙質(zhì)量、裝煙竿數(shù)、鮮煙裝煙量、干煙重量均基本一致,以確保試驗(yàn)結(jié)果具有客觀性,內(nèi)置式生物質(zhì)烤房烘烤后的煙葉平均公斤價(jià)格為37.7元,對照燃煤密集烤房烘烤后的煙葉平均公斤價(jià)格為36.5元。內(nèi)置式生物質(zhì)烤房要比對照燃煤密集烤房烘烤后的煙葉平均公斤價(jià)格高出1.2元,增幅為3%。內(nèi)置式生物質(zhì)烤房比對照燃煤密集烤房平均每炕中等煙比例提高5%,煙葉烘烤質(zhì)量稍微提高。
2.2對比試驗(yàn)成本分析
煙葉烘烤的成本主要由2部分組成,分別是燃料成本和人工成本。燃煤密集烤房每炕煙的平均燃煤使用量930kg左右,平均價(jià)格每炕次為1155元,內(nèi)置式生物質(zhì)改造烤房的每炕煙生物質(zhì)燃料使用量為1050kg左右,平均價(jià)格每炕次為1242元,內(nèi)置式生物質(zhì)改造烤房對比燃煤密集烤房每炕次節(jié)省約87元。內(nèi)置式生物質(zhì)改造烤房的每炕的平均用電度數(shù)為146度,平均價(jià)格每炕次為68元,燃煤密集烤房每炕煙的平均用電度數(shù)為125度,平均價(jià)格每炕次為59元,燃煤密集烤房對比內(nèi)置式生物質(zhì)改造烤房每炕次節(jié)省約9元。
內(nèi)置式生物質(zhì)改造烤房對比密集烤房燃料成本每炕次平均節(jié)省約78元。另外,密集烤房的正常工作時,要人工加料和除渣,根據(jù)記錄平均每炕煙的平均人工為1個。內(nèi)置式生物質(zhì)改造密集烤房具有自動加料和自動處渣功能,根據(jù)記錄平均每炕煙平均人工為0.5個。按照一個人工每天120元的價(jià)格,生物質(zhì)改造后的密集烤房可以節(jié)省60元。綜上可知,內(nèi)置式生物質(zhì)烤房生物質(zhì)相比標(biāo)準(zhǔn)密集烤房每炕次節(jié)約成本約138元。
3結(jié)語
煙葉密集烤房內(nèi)置式生物質(zhì)改造方案,將燃煤煤爐替換為生物質(zhì)燃燒爐,合理利用了現(xiàn)有烤房供熱設(shè)備,綜合降低了密集烤房的改造成本。今后隨著環(huán)保政策越來越完善,執(zhí)法力度越來越嚴(yán)格,將會加速燃煤密集烤房尋找替代能源進(jìn)行改造升級。而生物質(zhì)在使用成本和環(huán)境保護(hù)上的優(yōu)勢,將會在密集烤房升級發(fā)展中占據(jù)重要一席。生物質(zhì)主要是利用農(nóng)村的農(nóng)作物的廢棄物,如果能進(jìn)一步建立生物質(zhì)致密成型燃料生產(chǎn)線,降低生物質(zhì)燃料成本,從而降低煙農(nóng)的烘烤成本,生物質(zhì)改造密集烤房將更具有更廣闊的市場運(yùn)用前景。
燃料論文投稿刊物：《燃料化學(xué)學(xué)報(bào)》(月刊)創(chuàng)刊于1956年，由中國科學(xué)院主管，中國化學(xué)會、中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所主辦,科學(xué)出版社出版。獲獎情況：獲國家優(yōu)秀期刊三等獎;中科院優(yōu)秀期刊二等獎;華北優(yōu)秀期刊獎和山西省一級期刊;《中國學(xué)術(shù)期刊(光盤版)檢索與評價(jià)資料規(guī)范》優(yōu)秀獎;2001年獲新聞出版總署授予的“中國期刊方陣“雙效”期刊;連續(xù)十五年獲山東省一級期刊。
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