烟秆秸秆压块在烟叶烘烤中的应用研究初报

宋春宇，张体高，朱晋熙，蒋海峰，李庆武，施文军，邹 阳，柴云霞（云南省烟草公司楚雄州公司，云南 楚雄 675000）



烟秆秸秆压块在烟叶烘烤中的应用研究初报

宋春宇，张体高，朱晋熙，蒋海峰，李庆武，施文军，邹 阳，柴云霞
（云南省烟草公司楚雄州公司，云南 楚雄 675000）

摘 要：以节能智能型生物质颗料燃料供热密集烤烟工艺设备为试验设备，研究了烟秆秸秆压块作为固体燃料在楚雄烟叶烘烤中的应用情况。结果表明：秸秆压块作为燃料替代煤炭在密集烤房中运用在技术上是完全可行的，秸秆压块点火容易、升温快、火力强、温度调节灵敏度高，可以满足烤烟烘烤工艺要求；秸秆压块烤烟虽然燃料成本有所增加，但可降低烘烤用工成本，总体上可节约成本，且秸秆压块烘烤烟叶的外观质量及常规化学成分与用煤烘烤的烟叶无明显区别。

关键词：烟秆秸秆压块；替代燃料；烟叶烘烤；成本

秸秆是农田的剩余物质，如玉米秸、高梁秸、豆秸等，是作物生产的副产物，属于可再生清洁资源。秸秆压块技术，就是将秸秆粉碎后，根据生物质的结构特性采用专用机械设备将其压缩成块状或颗粒状的一种技术。压块秸秆既可作为动物饲料，也可作为固体燃料［1］，用于密集烤房烟叶烘烤。目前，楚雄烤烟生产上普遍用煤做热源，随着煤炭价格的不断上涨，烘烤成本日渐增加，而采用秸秆压块技术，一方面可以开发利用丰富的秸秆类生物质能源［2］，减轻秸秆焚烧对环境造成的污染，降低带菌带虫秸秆滞留大田引发病虫害的几率；另一方面可减少煤的使用量，降低烘烤成本，提高烟农经济效益和种烟积极性。前人已经验证了秸秆压块技术应用于烟叶初烤的可行性［3-5］。

云南省楚雄州属于滇中高原烤烟区，州内海拔高度1 400～2 300 m之间均有烤烟种植［6-7］，是全国优质烟叶生产的大烟区和云南省烟叶出口重要基地之一，目前该烟区尚未应用秸秆压块技术，为此2014年在楚雄市法邑烘烤工场进行了秸秆压块烤烟试验，以期为该技术的进一步推广使用提供理论支持，为楚雄烟叶清洁化烘烤提供思路。

1　材料与方法

1.1试验材料

1.1.1供试烟叶 供试烟叶为成熟度较好、长势一致的K326中部和上部烟叶。

1.1.2压块秸秆 秸秆压块是以农林固体废弃物为原料，经粉碎加压，增密成型的新型固体燃料。据产品厂家提供的资料显示，其密度为1.0～1.2 t/m3，热值在15 880～17 550 kJ/kg之间，灰份在5%左右，含硫量在5‰以下，挥发份约70%，固定碳为18%～20%。秸秆压块燃烧既具有气体粉料的燃烧特性，又具有固体燃料的燃烧特性。200℃时，其挥发份开始析出；300～350℃时，支链开始燃烧，此时燃烧生成的热能较低。当与二次空气相遇时，挥发份进行二次燃烧，释放出大量热能，此时火力强度达1 100℃左右。秸秆压块中固定炭在500℃的条件才开始着火燃烧，在合理配风的条件下，其火力强度亦可达1 100℃。

1.1.3试验设备 试验设备为云南华意科技有限公司研发的“节能智能型生物质颗料燃料供热密集烤烟工艺设备”，该设备以换热器、燃烧机为核心，辅以自动送料装置、供氧送风装置、烘烤房及智能控制器组成的生物质颗料燃烧烤烟工艺设备。对照设备为江苏科地公司生产的KH-1型气流下降式密集型烘烤设备。试验与对照烤房均为气流下降式密集烤房。

1.2试验设计

试验在楚雄市法邑烘烤工场进行。选择4间密集烤房，2间以秸秆压块成型替代煤炭作为烘烤燃料，（HY，编号为HY1、HY2）；2间为试验对照（CK，编号为CK1、CK2），以当地生产上常用的煤炭（楚雄吕合煤矿生产）作为烟叶烘烤燃料。试验及对照中部烟叶和上部烟叶各1炉。4间烤房均采用梳式烟夹装烟，装烟量均为320竿，同时起火，工艺参照楚雄州K326品种优质烟叶烘烤工艺执行。

1.3测定项目及方法

烘烤成本比较，测算并比较秸秆压块和煤炭使用量和费用。

烟叶化学成分由云南省烟草农业科学院检测中心分析测试，烟叶化学成分包括总糖（%）、还原糖（%）、总氮（%）、烟碱（%）、氯（%）、淀粉（%）和钾（%）等7个指标，并计算糖碱比（总糖/烟碱）、氮碱比（总氮/烟碱）和两糖差（总糖—还原糖）。

2　结果与分析

2.1烟秆秸秆压块情况

按照鲜烟样1.11 kg/竿，16 500竿/hm2测算，鲜烟叶采收后田间剩余烟秆为18 315 kg，按照鲜干比4.98（实地试验所得）计算，晒干后可得3 678 kg干烟秆，压制过程中损失20%，则可以制成秸秆压块燃料2 942 kg，按照干烟叶秸秆压块用量1.26 kg/kg，可以烘烤鲜烟叶2 358 kg，折合0.8～1.3 hm2，与王汉文等［3］的研究结论比较接近。

2.2烘烤成本分析

秸秆压块与煤炭烘烤成本比较见表1。从表1中可以看出，中部叶烘烤过程中，秸秆压块和煤炭的用量分别为1.32和1.45 kg/kg，按照秸秆压块0.88元/ kg和煤炭0.64元/kg折算，生产1 kg干烟叶，需秸秆压块和煤炭的费用分别为1.16和0.93元。上部叶烘烤过程中，秸秆压块和煤炭的用量分别为1.19和1.38 kg，则生产1 kg干烟叶，需秸秆压块和煤炭的费用分别为1.05和0.88元。平均来看，生产1 kg干烟叶，秸秆压块和煤炭的用量分别为1.26和1.42 kg，分别需要费用1.11和0.91元。比较而言，利用秸秆压块烘烤，成本增加0.20元/kg，按当地K326单产1 830 kg/hm2测算，燃料成本增加366元/hm2。

表1　不同处理中部、上部烟叶烘烤成本比较

根据郭仕平等［4］的研究，烘烤中秸秆压块由于燃烧速率快，每次添加量比煤炭少，导致添加次数增多，是煤炭的6.5 倍。该试验中，由于试验设备具有模糊逻辑控制功能，自动化程度高，同时还可自动送料、电气延时点火、自动调节供氧等，可省略许多人工操作。具体而言，秸秆压块成品包装成25 kg/袋，一次加料2袋合计50 kg，烘烤一炉烟叶加料17～18次；试验用煤平均每次加煤12.5 kg，需要加煤80～88次（因柴煤型状大小不一、燃烧值较低）。比较而言，燃料添加次数可减少60次以上。因此用工数量下降，从而总体烘烤成本有所降低。

表2　不同处理中部、上部初烤烟叶常规化学成分比较

2.3初烤烟叶常规化学成分分析

由表2可知，试验初烤烟叶化学成分含量比较适宜，比例协调。处理与对照相比，中部烟叶除烟碱、氯和淀粉偏高外，总体差异不明显，上部烟叶总体差异不明显。就该试验而言，采用不同的烘烤燃料对初烤烟叶常规化学成分无明显影响。王汉文等［3］的研究认为，经秸秆燃烧烘烤的烟叶，其总糖和还原糖含量高于煤燃料烘烤的烟叶，且总糖与还原糖的差值小于煤燃料烘烤的烟叶。而该试验结果显示，秸秆压块和煤炭调制出的初烤烟常规叶化学成分差异不明显，且无数据能证明为燃料导致。

3　结论与讨论

试验发现，秸秆压块作为燃料替代煤炭在密集烤房中运用在技术上是完全可行的，秸秆压块点火容易，升温快，火力强，温度调节灵敏度高，可以满足烟叶烘烤工艺要求；同时，秸秆压块作燃料烤烟虽然燃料成本有所增加，但可降低烘烤用工成本，总体上可节约成本；另外，与煤炭作燃料的对照相比，秸秆压块烘烤烟叶的外观质量及常规化学成分无明显区别。

秸秆压块具有长期低温燃烧不熄灭，燃烧功率调节范围大等特点，适应烤烟烘烤工艺的需求，但在前人的研究中，提出秸秆压块烤烟稳温困难、添加燃料次数偏多、稳温效果差、二次燃烧不足等问题［8］，这些问题均在该试验中一一被解决，试验采用的烘烤设备具有模糊逻辑控制功能，同时改进了供氧送风装置，自动化程度高，另外还具备自动送料、电气延时点火、自动调节供氧等功能，无需人工判断和添加燃料，可较大程度地降低工人劳动强度。

吴正舜等［9］研究发现，生物质燃料长时间燃烧产生的焦油较多，该试验设备改进后解决了焦渣累积、焦油粘堵的问题。秸秆压块技术所需原料、设备和物流成本需烟农投资，成本压力较大，前人研究多考虑秸秆压块技术所需设备和秸秆原料的费用，对长期使用的原料回收和成品分发及其中间过程的物流成本考虑不多。此外，若要解决自动化和除焦两方面问题需对现有密集烤房进行改进，其费用将大幅度增加。

试验所用秸秆压块成品价格为0.88元/kg，与其他地区的成品价格有一定差异。这个成品价格是在种烟乡镇建设有固定“秸秆压块”加工厂的前提下，考虑其生产成本、物流成本和劳动力成本等综合核算出来的，适合大规模连片种植的烟区，但是随着植烟区域由坝区向山区半山区转移，该技术的推广将面临较大的交通压力。秸秆压块简易工艺为“原料切碎—调湿—喂料—压块—成品输送”［10］。张弋春等［8］建议秸秆压块实行“本地化”，笔者认为可以将秸秆压块“田间化”，将工厂内的部分工艺如“切碎—调湿”所需设备移植在农机上，在田间完成，从而降低物流成本，促进秸秆压块技术推广。

参考文献：

［1］ 华 旭，阿 敏，阿 英. 用秸秆块取代煤碳做燃料［J］. 节能技术，2005，（3）：283-285.

［2］ 朱清时，阎立峰，郭庆祥. 生物质洁净能源［M］. 北京：化学工业出版社，2002.

［3］ 王汉文，郭文生，王家俊，等. “秸秆压块”燃料在烟叶烘烤上的应用研究［J］. 中国烟草学报，2006，（2）：43-46.

［4］ 郭仕平，谢良文，曾淑华，等. 烤烟秸秆压块代煤在烟叶烘烤中的应用效果研究［J］. 现代农业科技，2015，（6）：178-179，185.

［5］ 宋朝鹏，李常军，杨 超，等. 生物质能在烟叶烘烤中的应用前景［J］.河北农业科学，2008，（12）：58-60.

［6］ 王彦亭，谢剑平，李志宏. 中国烟草种植区划［M］. 北京：科学出版社，2009.

［7］ 鲁永新，杨永生. 楚雄州农业产业结构调整与气候［M］. 昆明：云南民族出版社，2004. 59-67.

［8］ 张弋春，王东明. “秸秆压块”烘烤烟叶试验总结［J］. 安徽农学通报（上半月刊），2009，（5）：202-203.

［9］ 吴正舜，粟 薇，吴创之，等. 生物质气化过程中焦油裂解的工业应用研究［J］. 化学工程，2006，34（10）：67-70.

［10］ 刘庆权，聂春宵. 秸秆压块技术的研究［J］. 饲料工业，2000，（1）：11-13.

（责任编辑：成 平）

Application of Compressed Tobacco Straw Stalk in Tobacco Leaf Curing Process

SONG Chun-yu，ZHANG Ti-gao，ZHU Jin-xi，JIANG Hai-feng，LI Qing-wu，SHI Wen-jun，ZOU Yang，CHAI Yun-xia
（Chuxiong Company of Yunnan Provincial Tobacco Corporation， Chuxiong 675000， PRC）

Abstract：With intelligent energy-saving tobacco bulk curing equipment as the experimental equipment which using biomass particles as the fuel， the paper studied the application of compressed tobacco straw stalk as the solid fuel in tobacco leaf curing process in Chuxiong. The results showed that using compressed straw stalk instead of coal as the fuel in tobacco bulk curing process was feasible in technology. Compressed straw stalk was easy to ignite， could heat up rapidly， was of strong firepower and highly sensitive to temperature adjustment，and thus could meet the requirements of tobacco leaf curing technology. Although using compressed straw stalk as the fuel would increase the cost of fuel， it could reduce tobacco curing labor costs， so it could save the cost as a whole. Appearance quality and conventional chemical composition of flue-cured tobacco leaves were not significantly different between using compressed straw stalk and coal as the fuel.

Key words：compressed tobacco straw stalk； substitute fuel； tobacco leaf curing； cost

中图分类号：TS49

文献标识码：A

文章编号：1006-060X（2016）03-0082-03

DOI：10.16498/j.cnki.hnnykx.2016.03.025

收稿日期：2016-01-18

基金项目：云南省烟草公司科技计划项目（2014YN27）

作者简介：宋春宇（1964-），男，云南楚雄州人，农艺师，主要从事烟叶生产技术研发和推广工作。

通讯作者：邹 阳