密集烤房烘烤烟气热能回收利用研究初探

吴金富，刘 勇，赵树德，李立新，潘日洪

（1.抚州市烟草公司宜黄县分公司，江西 抚州 344400；2.江西省烟叶科学研究所，江西 南昌 330025）

密集烤房烘烤烟气热能回收利用研究初探

吴金富1，刘 勇2，赵树德1，李立新2，潘日洪1

（1.抚州市烟草公司宜黄县分公司，江西 抚州 344400；2.江西省烟叶科学研究所，江西 南昌 330025）

通过分析普通密集烤房烘烤和炉膛烟气余热排放耗能情况，利用交换式余热回收器对现有密集烤房进行改造，进而回收再利用炉膛烟囱排烟热量。结果表明：普通密集烤房烟囱口排烟温度随烘烤进程呈上升趋势，最高可达98℃；烟囱中加装余热回收器能明显降低烟囱口排烟温度，温度降低量是普通密集烤房温度降低量的4.6倍；同时，可使通过冷风进风门进入烤房的空气温度平均提高9.8℃，节煤效率可达16.86%。耗煤量的减少可降低SO2等有害气体的排放，因此加装余热回收器节能减排意义重大。

密集烤房；余热回收；密集烘烤；烘烤能耗

烘烤调制是烤烟生产的重要环节，其设备密集烤房在烤烟生产过程中不可或缺。我国烟叶烘烤燃料以煤炭为主，有研究表明每排除烟叶中1 kg水分所需的实际耗煤量为理论值的2.778～5.505倍，密集烘烤热效率仅为22.2%～36.0%[1-2]；烘烤过程中无效耗热量过高，其中排烟热损失可达15%～25%[3]。目前，我国在烟叶生产上烤房烟气余热尚未有效回收利用，烟囱排烟不仅导致热量的损失，同时还增加了CO2、SO2等有害气体的排放，给环境带来较大的污染。笔者通过在密集烤房烟囱中设计安装交换式余热回收器，研究密集烤房排烟余热的回收效果及途径，旨在降低密集烤房排烟热损失，增加热能利用率，为烟叶烘烤节能减排开辟新途径提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试设备为3座相同的气流下降式大型密集烤房，装烟室长8.0 m、宽2.8 m，装烟3层，加热室长1.8 m、宽2.8 m。余热回收器由江西省烟叶科学研究所和龙岩市立叶机械设备有限公司联合设计制作。供试材料为K326品种的中部烟叶。

1.2 试验设计

试验按普通密集烤房烟囱中是否安装烟囱余热回收器设置2个处理：T，在普通密集烤房烟囱中安装烟囱余热回收器；CK，普通密集烤房，烟囱为原有烟囱，未安装余热回收器。每个处理重复2次。

1.3 烟囱余热回收器的安装

当密集烤房浇筑风机室楼面时，在楼面正中紧邻风机电机隔墙处预留一横向热风进风口（长600 mm×宽300 mm），同时在横向距离该口中心点640 mm处预留一个直径为200 mm的圆孔作为烟囱对接口。如图1所示，安装烟囱余热回收器时，将其下部烟气入口与烟囱管对接，并将热风回风道与楼面热风进风口对接，烟囱管与加热室内散热器烟气出口对接。采用水泥砂浆或胶泥将该装置密封固定在密集烤房楼面上。将自动冷风门固定在冷风进风口固定框上，并通过电线连接在密集烘烤智控仪的控制端子上。

图1 烟囱余热回收器安装示意图

1.4 观察指标及测定方法

观察记载试验烤房烘烤过程装烟室温湿度以及对应的环境空气温度，实时记录散热器表面温度、散热器末端即烟囱内温度、烟囱排烟口温度以及空气经余热回收器后的回收温度。同时，记载各试验烤房装烟量、初烤干烟量以及耗煤量等数据。密集烤房装烟室内温度、烟囱内温度、烟囱排烟口温度测定采用温度电子传感器实时记录，环境温度、散热器表面温度、余热回收器回收口温度测定采用红外电子温度计测定。所有温度计在使用前进行了校正。

2 结果与分析

2.1 不同处理对烤房烟囱各部位温度的影响

密集烤房烟囱在烘烤过程中可将炉膛内煤燃烧的烟气排出外界，同时有助于拔火助燃。烟囱口烟气排放由于受散热器换热性能和煤燃烧状况的影响，温度差异较大，密集烤房炉膛内煤不完全燃烧热损失通常约为10%～15%，最高达30%[4]。表1数据为江西省普遍采用的气流下降式密集烤房在烘烤过程中散热器及烟囱不同部位温度的温度检测结果。由表1可知，整体上烘烤过程中散热器表面温度与烟囱内温度差异较小，只有在干筋高温期差异较大；另外，该密集烤房烘烤过程中散热器末端即烟囱内温度到烟囱口温度差异不明显，排烟温度整体偏高，最高可达98℃，烟囱口排烟热量损失较大，说明该烤房散热器散热效率还有待提高。

表1 普通密集烤房不同烘烤时期烟囱各部位的温度 （℃）

由表2可知，密集烤房内不同部位温度随装烟室内温度的上升整体呈升高趋势。在烟囱中加装余热回收器，可降低烟囱排烟口温度19.3～43.9℃（T1）和15.3～34.5℃（T2）；同时，经过余热回收器的冷空气可预热升温7.0～21.0℃（T1）和4.3～11.6℃（T2）。T1和T2处理在密集烤房烟囱中加装的是相同型号的余热回收器，但两者之间存在一些差异，这或许与烘烤过程中炉膛煤燃烧状况以及冷风进风门的闭合程度及频率有关。

由表3可知，不同处理烤房各部位温度存在一定的差异，但T处理和CK处理散热器表面平均温度、烟囱内平均温度比较接近。与普通密集烤房相比，烟囱中加装余热回收器可以明显降低烟囱排烟口温度，温度降低量是是普通密集烤房温度降低量的4.6倍；同时，余热回收器可使进入烤房的空气温度平均升高9.8℃，升温效率可达28.6%，相同型号余热回收器在不同烤房中升温幅度存在差异。

2.2 不同处理烤房对烘烤成本的影响

由表4可知，两个处理的装烟量和干烟量差异不明显，但由于T处理中加装了烟囱余热回收器，所以两个处理间烤房耗煤量的差异较显著。与对照相比，加装余热回收器的烤房，耗煤量明显减少，折合每烘烤1 kg烟叶可平均节约用煤0.29 kg，节省煤耗成本0.31元，节煤效率可达16.86%，节煤效果明显。每烤房干烟量按393.6 kg计算，加装余热回收器的密集烤房每烘烤一房烟叶可节省用煤114.14 kg，可节省煤耗成本122.02元。

表2 加装余热回收器对密集烤房烟囱各部位温度的影响 （℃）

表3 不同处理烤房烟囱各部位平均温度的比较 （℃）

表4 不同处理烤房烘烤能耗成本的比较

3 小结与讨论

研究在现有密集烤房烟囱中加装交换式热量回收器，使通过冷风进风门的室外空气与烟囱排烟热空气进行热量交换后再进入烤房内，达到回收利用烟囱排烟热量以及提高进入烤房空气温度的目的。结果显示，普通密集烤房排烟温度整体偏高，最高可达98℃；与对照相比，烟囱内加装余热回收器可以明显降低烟囱排烟口温度，温度降低量是对照烤房的4.6倍，烘烤过程中平均可降温29.15℃；还将经过回收器的外界空气温度平均升高9.8℃，升温效率可达28.6%；同时，烘烤耗煤量明显减少，折合每烘烤1 kg烟叶可节约用煤0.29 kg，平均节省煤耗成本0.31元，综合节煤效率可达16.86%。

若按照每667m2可生产150 kg干烟，每座密集烤房烘烤能力为1.2 hm2计算，加装了预热回收器的每座烤房每年可节约烘烤开支837元，余热回收器包括材料、运输和安装等费用计1 550元，安装有余热回收器的烤房使用不到两年即可回收成本。更重要的是，外界空气经过预热后再进入装烟室，不仅可以回收利用烟囱排烟预热，还可以减小烤房内温度的波动，烘烤安全性更高。同时，烘烤煤耗减少及烟囱排烟口温度降低可减少SO2等有毒有害气体的排放，对烟叶生产的节能减排以及烟叶产业可持续发展具有重要意义。

[1] 宫长荣. 烟草调制学[M]. 北京：中国农业出版社，2003.

[2] 汤 明. 烤烟烘烤节能现状与展望[J]. 安徽农业科学，2007，35（15）：4549-4550.

[3] 宋朝鹏，贺 帆，王战义，等. 提高烤房热能利用率的途径初探[J].安徽农业科学，2008，36（18）：7743-7744，7751.

[4] 钟 浩，罗会龙，李智民，等. 烟叶密集烘烤余热回收利用的可行性分析[J]. 安徽农业科学，2011，39（7）：4037-4038.

（责任编辑：成 平）

Study on the Heat Recovery and Utilization of the Chimney of the Bulk Curing Barn

WU Jin-fu1，LIU Yong2，ZHAO Shu-de1，LI Li-xin2，PAN Ri-hong1
（1. Yi Huang Branch of Fuzhou tobacco Company, Fuzhou 344400, PRC; 2. Tobacco Science Research Institute of Jiangxi Province, Nanchang 330025, PRC）

The heat recovery of the existing dense barn experiment was carried out to study the waste heat recovery of bulk curing barn after the analyzing of the energy consumption of the flue gas in the intensive baking. The results showed that the temperature of bulk curing barn chimney flue gas increased with the baking process, up to a maximum of 98 degrees. The installation of waste heat recovery in the chimney significantly reduced the smoke temperature of the chimney, and the temperature drop was 4.6 times of ordinary dense roast. At the same time through the air intake door into the baking room air temperature averagely increased by 9.8℃, with obvious saving effect by 16.86%. The coal combustion reduced with the emission decrease of SO2and other harmful gases, so it is of great significance to energy conservation and emissions reduction by equipping with waste heat recovery.

bulk curing barn; waste heat recovery; intensive baking; baking energy consumption

TS43

A

1006-060X（2017）04-0104-03

10.16498/j.cnki.hnnykx.2017.004.029

2016-12-14

江西省烟草公司科技项目（201201001）

吴金富（1963-），男，江西抚州市人，中级工，主要从事烟草栽培和调制研究。