生物质颗粒燃料密集烤房节能减排效果研究

2017-04-19肖志新刘芮彭坚强段德明李

现代农业科技 2016年24期

肖志新++刘芮++彭坚强++段德明++李丽++曹娜++林跃平

摘要针对烟叶烘烤气体污染物排放问题，引进生物质颗粒燃料替代常规燃料，进行生物质颗粒燃料密集烤房与煤柴混合燃料密集烤房烟叶烘烤对比试验，委托第三方进行工业分析和元素分析检测，通过烟叶烘烤能耗及推算烤房烟囱处气体排放量对比，评价其节能减排效果。结果表明：采用生物质颗粒燃料，整个烘烤工艺燃烧输入烤房总热量、单位时间耗燃料量、1 kg干烟消耗热量、1 kg水分蒸发消耗热量分别较煤柴混合烘烤降低32.5%、32.2%、31.8%、16.1%；1 kg干烟主要污染物排放总量较煤柴混合烘烤降低27.1%，其中CO2 、CO、SO2分别降低24.41%、95.91%、98.15%，NO排放量提高22.4%。因此，生物质颗粒燃料密集烤房节能减排效果明显。

关键词生物质颗粒燃料；密集烤房；能耗；气体污染物；节能减排

中图分类号 S572 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）24-0177-03

Energy Savings and Emission Reduction Effect of Biomass Pellet Fuel Curing Barn

XIAO Zhi-xin LIU Rui PENG Jian-qiang * DUAN De-ming LI Li CAO Na LIN Yue-ping

（Baoshan City Branch of Yunnan Provincial Tobacco Company，Baoshan Yunnan 678000）

Abstract Aiming at pollutant emissions of tobacco curing gaseous，biomass pellet fuel was introduced to replace the conventional fuels. The tobacco leaves curing comparison test between biomass pellet fuel curing barn and coal and diesel blended fuel curing barn was conducted，and industrial analysis and elemental analysis detection were carried out by the third party. The energy saving and emission reduction effects were evaluated by comparing energy consumption of tobacco curing and calculated flue gas emission from curing barn. The results showed that using the biomass pellet fuel in the whole baking process，combustion enter barn total calories，fuel consumed amount per unit time.1 kg dry tobacco burns calories，1 kg evaporation burn calories reduced by 32.5%，32.2%，31.8%，16.1%，respectively，comparing with coal and diesel blended fuel curing；1 kg dry tobacco major pollutants reduced by 27.1%，emissions of CO2，CO and SO2 decreased by 24.41%，95.91%，98.15%，respectively.NO emissions increased by 22.4%.Therefore，energy saving effect of biomass pellet fuel curing barn was obvious.

Key words biomass pellet fuel；curing barn；energy consumption；gaseous pollutants；energy saving and emission reduction

密集烤房裝烟量大、节能、智能化控制、操作简便[1-3]，以及专业化烘烤组织形式带来的“减工、降本、增效”[4-5]等优点逐渐凸显，在烤烟生产中得到了快速发展。但我国密集烤房的应用仍处于发展初期，烟叶烘烤过程中高能耗、高污染的烘烤现状并没有得到根本改变。云南省作为我国重要的烟叶原料生产基地，据统计全省每年烟叶烘烤耗煤达100～150 t。烟叶烘烤燃煤燃烧后会释放大量的CO2、CO、NOx、SO2和粉尘等大气污染物[6]，对大气污染及环境恶化存在潜在危险。我国烘烤领域科研工作者正致力于替代能源密集烤房的研究，相继出现了用油气燃料供热[7]、太阳能发电[8]、热泵空气源[9-10]等高新技术烤房，但都因为设备的各种技术原因或由于制造成本过高推广应用难度较大。随着现代烟草农业建设的深入推进，人类环保意识不断增强，在当前推行低碳经济的形势下，唯有走绿色能源的道路才是未来烟草烘烤的必然之路。生物质燃料作为一种可再生能源，资源储量大，是继石油、天然气、煤之后的第四大燃料资源。近年来，我国开始将生物质燃料应用于烟叶烘烤中，现处于探索试验阶段，研究多集中在减工降本、提质增效等方面[11-13]，在节能减排方面报道较少。本文以生物质颗粒燃料密集烤房与常规燃料（煤/柴混合）密集烤房进行节能减排对比研究，综合评价替代能源密集烤房的经济效益和环境效益，为我国替代能源密集烤房的推广与应用提供理论基础和数据支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为烤烟品种K326中部烟叶；供试能源为生物质颗粒和煤/柴混合，对常规燃料密集烤房燃烧系统进行改造，并配备相应的燃烧机。2015年8—9月在腾冲西康河烘烤工场进行对比试验。

生物质燃烧机主要技术参数：供电电源及容量AC 220 V/10 A；额定满负荷耗料25 kg/h；燃烧温度800 ℃以上；使用燃料外径Φ8～12的生物质颗粒；平均功率0.09 kW；燃烧效率>90%；温度控制精度±0.5 ℃；烧嘴高度可调范围200 mm。

1.2 试验设计

处理1（CK）：常规燃烧系统，燃料为煤/柴混合（煤为保山地区褐煤，柴为松树干枝条）。处理2：生物质颗粒燃烧系统，燃料为生物质颗粒（80%烟杆与20%锯末通过冷压生产工艺制备）。

1.3 检测项目与方法

对不同燃料进行工业分析和全元素分析，对比其基础特性；对不同燃料烘烤能耗进行分析，对比其节能效果；对不同燃料烤房烟囱处烟气进行分析（主要污染物CO、SO2、NOX、H2S），对比其减排效果。污染物排放检测：委托云南省能源技术中心，依据《节能监测技术通则》（GB/T 15316—2009）、《评价企业合理用热技术通则》（GB/T 3486—1993）、《工业锅炉节能监测方法》（GB/T 15371—2009），分别对不同能源密集烤房整个烘烤过程的排放进行监测。

1.4 数据分析

采用Excel进行数据处理和分析，烟气排放量计算公式如下：

过量空气系数：apy（煤/柴混合）=

3 结论与讨论

3.1 生物质颗粒燃料密集烤房节能经济效益

生物质颗粒燃料密集烤采用自动化燃烧机，燃料燃烧充分，热能利用率可以达燃料低位发热量50%左右，而以燃煤为主密集烤房热能利用率仅仅为20%～35%[14-15]，生物质密集烤房热能利用率得到明显提高。同时，在整个烘烤工艺过程中自动添加料，大幅度降低烘烤管理人员的劳动强度和用工数量；生物质颗粒燃料市场单价较高（1 000元/t左右），但是通过初步统计发现，采用生物质颗粒燃料密集烤房烤后烟叶中上等烟比例、均价都有一定程度的提高，这些均与刘芮等[11]的试验结果相符。采用生物质颗粒燃料密集烤房烘烤的综合成本略有升高，但是如果实现生物质颗粒燃料生产的本地化，将生物质颗粒燃料单价控制在800元/t以下，可以较好地实现烟叶烘烤减工降本、提质增效的目的。

3.2 生物质颗粒燃料密集烤房减排环境效益

生物质颗粒燃料密集烤房可实现燃料的精准控制，燃烧更加充分，一定程度上可减少烟气中不饱和化合物的排放，对减少CO的排放效果明显。同时，生物质颗粒燃料中S含量相对较低，可大幅减少SO2排放，降低酸雨形成的风险；生物质颗粒燃料燃烧利用率提高，烘烤单位干烟排放的CO2降低近60%，可有效降低温室气体的排放总量，由于生物质颗粒燃料中有机物含量相对化石燃料较高，因此NO排放量增加。烤烟作为保山重要产业，2016年全市种植烤烟3.012万hm2，收购6.075万t，按照主要污染物排放检测数据估算，采用生物质颗粒燃料密集烤房进行烟叶烘烤全年可减少CO2、CO、SO2排放量分别约为3 770、111、8 t，对维护当地大气环境平衡将发挥一定积极作用，环境效益明显。

此外，生物质资源储备较为丰富，以保山为例，全市除烤烟种植外，种植甘蔗约2.57万hm2，蚕桑约1.37万hm2，油菜约3.124万hm2，玉米约9.23万hm2，這些产业可作为生物（下转第187页）

（上接第179页）

质加工的重要来源，尤其是探索以烟杆为主生物质颗粒生产加工模式，可实现烟杆的循环利用，对植烟区污染和病虫害预防有一定的促进作用。

综合评价，采用生物质颗粒燃料密集烤房进行烟叶烘烤，对烤后烟叶提质增效、烘烤管理减工降本有一定的促进作用；节能减排效果明显，环境效益显著，在现代农业发展的大背景下，推广应用前景广阔。

4 参考文献

[1] 代顺荣.密集烤房高效应用的制约因素及对策[J].现代农业科技，2013（22）：289-297.

[2] 杨学书，和占辉，赵天玲，等.四层密集烤房烘烤成本效益研究[J].安徽农业科学，2013（25）：10440-10441.

[3] 黎平，郭群召，彭国勋.不同类型烤房对云烟85烟叶烤后品质的影响[J].烟草科技，2012（3）：75-78.

[4] 樊军辉，陈江华，宋朝鹏，等.不同烤房烘烤过程中烟叶形态和物理特性的变化[J].西北农林科技大学学报（自然科学版），2010，38（6）：109-114.

[5] 詹军，张晓龙，周芳芳，等.密集烤房与普通烤房烤后烟叶香气质量的对比分析[J].河南农业科学，2013，42（7）：36-42.

[6] 周庆，田为刚，董海京.云南烟草行业节能减排应用的思考[J].环境科学导刊，2016，35（3）：37-39.

[7] 王喜功，杨旭亮，李仁政，等.生物质气化导热油传导供热烘烤烟叶研究[J].山东农业科学，2014（4）：63-64.