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摘要 密集烤房是我国烤烟生产的重要组成部分，近几年的推广应用取得了一定成效，但仍存在热能利用效率低、设备更新慢等问题。该文逐一分析各烟区的烤房优化方式，评价改造效果，以期为烤房建设的高效、低碳发展提供借鉴。
关键词 密集烤房；存在问题；优化分析
中图分类号 S572 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2014）25-08745-02
Abstract Intensive curing barn is an important component of fluecured tobacco production in China， with progress made. However， problems still exist， such as lower heat energy utilization efficiency and slow equipment update. In the research， optimization ways of tobacco barn were analyzed in fluecured tobacco production regions， and assessment was made on improvement effects， in order to provide references for highlyefficient and lowcarbon development of curing barn.
Key words Intensive curing barn； Existing problems； Optimization analysis
近年来，我国密集烤房的建设与推广发展迅速，不仅有效提高了烟叶烘烤效率，也满足了烟叶规模种植和生产模式变化的需求[1]。密集烤房的主要特点是：装烟密度大，热风循环，强制通风，有利于智能化控制。烘烤工作原理是：燃烧煤加热散热管、并加热供热室内空气，利用风机将热风通过进风口强制送入装烟室，再通过烟叶层加热烟叶，经回风口，一部分经排湿窗排出，大部分与进气口进入的新鲜空气混合并重新送入供热室，再被散热管加热后送入装烟室。如此循环，直至烟叶被烤干[2]。然而，在密集烤房推广应用的过程中，也存在供能效率和热能利用率较低、设备更新维护不到位、智能化控制程度低、环境污染较大等问题[3-4]。笔者拟借鉴各烟区的研发、应用成果，对密集烤房推广应用过程中存在的问题进行剖析，并逐一分析评价不同优化方式的效益水平，为烤房建设的高效、低碳发展提供借鉴。
1 密集烤房存在的问题
1.1 烤房的热能利用率亟待提高
目前，国内密集烤房的供热设备以燃煤热风炉为主。燃煤热风炉主要由加热炉、烟气-空气换热器、烟囱组成，置于与装烟室相邻的加热室内。来自装烟室的空气经换热器加热后，通过循环风机送入装烟室内，以干燥装烟室内的烟叶。经测算，国内密集烤房供热设备的有效能耗普遍较低，仅占燃料低位发热量的20%～35%，在烟叶烘烤过程中，每排除1 kg水分所需要的理论耗热量为2 559.5～2 580.3 kJ。我国各主要烟区的新鲜烟叶含水量大多为80%～90%。以烟煤的低位发热量为20 809 kJ/kg计算，每1 kg干烟叶的理论耗煤量为0.423～0.952 kg，由此可见，密集烤房存在巨大的节能潜力[5]。由于密集烤房的换热方式简单，控热方式粗放，大量的节能措施还没有完全应用到密集烘烤上，通过综合考虑烤房的热效率、利用率、容积率，系统设计烤房建设布局，我国烤房的节能潜力接近10亿元/年[6]。
1.2 关键设备更新速度较慢
目前密集烤房在加热设备、风机电机配置、温湿度自控和编烟机械等方面已取得重大突破和创新，但一些设备仍表现出故障率高、稳定性差等问题，特别是供能设备的材料与规格、自动控制的稳定性和精准性方面存在缺陷。例如，云南省的部分烤房加热设备出现了“积灰”现象，导致烤房升温困难，降低了烘烤效率和烟叶质量的问题[7]。同时，在推广应用过程中，受到来自交通运输、基础设施或电力供应等方面的限制因素，难以实现大面积安装运用。
1.3 烘烤期间排放污染严重
据测算，每燃烧1 kg标准煤，将排放二氧化碳2.6 kg，二氧化硫0.024 kg，氮氧化物0.007 kg[8]，烟叶烘烤作业中煤炭、生物质能源等燃烧释放的粉尘、碳氧化合物、硫化物和多环芳烃等也给周围环境带来较大的污染。硫生成的SO2或硫酸会对燃烧设备的金属表面造成腐蚀，空气中的SO2会严重影响农作物的生长发育和产质量，同时对烘烤技术人员健康构成威胁[9]。研究发现，烘烤排放的废气中主要包含了CO2、NO、NO2、SO2，其中SO2的最高浓度可达2 218.40 mg/m3，超出国家标准1 200 mg/m3[10]。降低烤烟生产期间对环境的污染，减少废气、废物排放，已成为现代烟草农业的发展目标。
2 密集烤房的优化途径分析
2.1 安装空气能热泵设备辅助烘烤
空气能高温热泵作为新型烟叶烘干设备，能利用热泵蒸发器吸收外界空气中的热量，经过压缩机做功，将能量转移到烤房中加热空气，不再燃烧煤炭，烘烤过程节能环保，能降低劳动强度与烘烤成本。根据贵州省瓮安县的经验数据可知：安装空气能高温热泵的烤房每炕次比改造前的能源成本降低60.8%；每公斤干烟烘烤成本比改造前同比减少55.1%；每公斤干烟收益同比超出改造前22.8%。可见，空气能高温热泵设备能提高烘烤期间的能源利用率、降低供能和管理成本，但较高的购置成本和电力供应需求，成为限制空气能设备推广应用的主要因素[11]。
2.2 安装太阳能加热室提供辅助热源
通过在烤房屋顶安装太阳能加热室，吸收太阳能并加热太阳能加热室内的空气，高温空气通过内循环管道与烤房的加热室、装烟室连通，提供辅助热源。借助温差控制器控制太阳能循环风机，达到利用太阳能替代部分燃煤的目的。云南省文山州的经验数据显示：在天气晴朗的情况下，仅用太阳能提供的热量，可把装烟室的温度升高到38 ℃以上，满足烟叶烘烤前期的需要，每公斤干烟的耗能比改造前降低20%～24%，烤后烟叶质量与普通密集烤房所烤烟叶的质量相当[12]。由此可见，太阳能加热室的安装工艺简单，能较好的降低能源消耗，但易受光照强度、时长等天气因素的影响，节能效益的稳定性较差。
关键词 密集烤房；存在问题；优化分析
中图分类号 S572 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2014）25-08745-02
Abstract Intensive curing barn is an important component of fluecured tobacco production in China， with progress made. However， problems still exist， such as lower heat energy utilization efficiency and slow equipment update. In the research， optimization ways of tobacco barn were analyzed in fluecured tobacco production regions， and assessment was made on improvement effects， in order to provide references for highlyefficient and lowcarbon development of curing barn.
Key words Intensive curing barn； Existing problems； Optimization analysis
近年来，我国密集烤房的建设与推广发展迅速，不仅有效提高了烟叶烘烤效率，也满足了烟叶规模种植和生产模式变化的需求[1]。密集烤房的主要特点是：装烟密度大，热风循环，强制通风，有利于智能化控制。烘烤工作原理是：燃烧煤加热散热管、并加热供热室内空气，利用风机将热风通过进风口强制送入装烟室，再通过烟叶层加热烟叶，经回风口，一部分经排湿窗排出，大部分与进气口进入的新鲜空气混合并重新送入供热室，再被散热管加热后送入装烟室。如此循环，直至烟叶被烤干[2]。然而，在密集烤房推广应用的过程中，也存在供能效率和热能利用率较低、设备更新维护不到位、智能化控制程度低、环境污染较大等问题[3-4]。笔者拟借鉴各烟区的研发、应用成果，对密集烤房推广应用过程中存在的问题进行剖析，并逐一分析评价不同优化方式的效益水平，为烤房建设的高效、低碳发展提供借鉴。
1 密集烤房存在的问题
1.1 烤房的热能利用率亟待提高
目前，国内密集烤房的供热设备以燃煤热风炉为主。燃煤热风炉主要由加热炉、烟气-空气换热器、烟囱组成，置于与装烟室相邻的加热室内。来自装烟室的空气经换热器加热后，通过循环风机送入装烟室内，以干燥装烟室内的烟叶。经测算，国内密集烤房供热设备的有效能耗普遍较低，仅占燃料低位发热量的20%～35%，在烟叶烘烤过程中，每排除1 kg水分所需要的理论耗热量为2 559.5～2 580.3 kJ。我国各主要烟区的新鲜烟叶含水量大多为80%～90%。以烟煤的低位发热量为20 809 kJ/kg计算，每1 kg干烟叶的理论耗煤量为0.423～0.952 kg，由此可见，密集烤房存在巨大的节能潜力[5]。由于密集烤房的换热方式简单，控热方式粗放，大量的节能措施还没有完全应用到密集烘烤上，通过综合考虑烤房的热效率、利用率、容积率，系统设计烤房建设布局，我国烤房的节能潜力接近10亿元/年[6]。
1.2 关键设备更新速度较慢
目前密集烤房在加热设备、风机电机配置、温湿度自控和编烟机械等方面已取得重大突破和创新，但一些设备仍表现出故障率高、稳定性差等问题，特别是供能设备的材料与规格、自动控制的稳定性和精准性方面存在缺陷。例如，云南省的部分烤房加热设备出现了“积灰”现象，导致烤房升温困难，降低了烘烤效率和烟叶质量的问题[7]。同时，在推广应用过程中，受到来自交通运输、基础设施或电力供应等方面的限制因素，难以实现大面积安装运用。
1.3 烘烤期间排放污染严重
据测算，每燃烧1 kg标准煤，将排放二氧化碳2.6 kg，二氧化硫0.024 kg，氮氧化物0.007 kg[8]，烟叶烘烤作业中煤炭、生物质能源等燃烧释放的粉尘、碳氧化合物、硫化物和多环芳烃等也给周围环境带来较大的污染。硫生成的SO2或硫酸会对燃烧设备的金属表面造成腐蚀，空气中的SO2会严重影响农作物的生长发育和产质量，同时对烘烤技术人员健康构成威胁[9]。研究发现，烘烤排放的废气中主要包含了CO2、NO、NO2、SO2，其中SO2的最高浓度可达2 218.40 mg/m3，超出国家标准1 200 mg/m3[10]。降低烤烟生产期间对环境的污染，减少废气、废物排放，已成为现代烟草农业的发展目标。
2 密集烤房的优化途径分析
2.1 安装空气能热泵设备辅助烘烤
空气能高温热泵作为新型烟叶烘干设备，能利用热泵蒸发器吸收外界空气中的热量，经过压缩机做功，将能量转移到烤房中加热空气，不再燃烧煤炭，烘烤过程节能环保，能降低劳动强度与烘烤成本。根据贵州省瓮安县的经验数据可知：安装空气能高温热泵的烤房每炕次比改造前的能源成本降低60.8%；每公斤干烟烘烤成本比改造前同比减少55.1%；每公斤干烟收益同比超出改造前22.8%。可见，空气能高温热泵设备能提高烘烤期间的能源利用率、降低供能和管理成本，但较高的购置成本和电力供应需求，成为限制空气能设备推广应用的主要因素[11]。
2.2 安装太阳能加热室提供辅助热源
通过在烤房屋顶安装太阳能加热室，吸收太阳能并加热太阳能加热室内的空气，高温空气通过内循环管道与烤房的加热室、装烟室连通，提供辅助热源。借助温差控制器控制太阳能循环风机，达到利用太阳能替代部分燃煤的目的。云南省文山州的经验数据显示：在天气晴朗的情况下，仅用太阳能提供的热量，可把装烟室的温度升高到38 ℃以上，满足烟叶烘烤前期的需要，每公斤干烟的耗能比改造前降低20%～24%，烤后烟叶质量与普通密集烤房所烤烟叶的质量相当[12]。由此可见，太阳能加热室的安装工艺简单，能较好的降低能源消耗，但易受光照强度、时长等天气因素的影响，节能效益的稳定性较差。