热水型空气源热泵移动烤房与燃煤密集烤房烘烤效果比较试验

朱文格　何振峰　朱志军　彭健强　丁怡　周胡根　周华斌　王行　张敏坚

摘要 以烤烟品种云烟87烟叶为试验材料，燃煤密集烤房挂竿烘烤为对照，对热水型空气源热泵气流上升式移动烤房散叶（限位插针）烘烤（Q1处理）、挂竿烘烤（Q2处理）的效果进行比较。结果表明，用Q1、Q2装炕烘烤鲜烟叶，烤后中部和上二棚烟叶经济性状均优于CK（燃煤气流下降式密集烤房，挂竿装烟），其中，Q1对比CK，原烟上等烟比例和均价分别增加16.9个百分点和2.5元/kg，水平差异极显著；Q2对比CK，原烟上等烟比例、中上等烟比例和均价分别增加16.9个百分点、2.43个百分点和2.82元/kg，水平差异极显著；Q1对比Q2，上二棚烟叶的中上等烟比例减少了0.8个百分点，水平差异极显著。烘烤下二棚烟叶，Q1不如Q2、CK，其中，Q1对比CK，均价水平差异显著，降低了0.6元/kg；Q1对比Q2，上中等烟比率水平差异极显著，均价水平差异显著，分别降低了4.8个百分点和1.35元/kg；Q2和CK无显著性差异。烘烤1 kg烟叶：Q1、Q2和CK上二棚烟叶费用分别为1.38、1.18、1.80元，Q1、Q2分别比CK节省23.33%、34.44%；Q1、Q2和CK下二棚烟叶费用分别为1.96、1.76、2.40元，比CK分别节省18.33%、26.67%；另外，烘烤中部和下二棚烟叶，Q1比Q2费用分别增加31.36%、11.36%。烘烤1 kg干烟人工费，Q1比Q2和CK分别少了0.38、0.44元，分别节约了26.38%、29.33%。1 kg干烟综合效益，Q1、Q2比CK增加2.19、2.60元，增加比例分别是9.89%、11.74%。Q1、Q2原烟化学成分协调性得到改善，评吸结果表明，烟叶质量与对照烘烤的烟叶质量无明显差异。

关键词 热水型空气源热泵；散叶烘烤；普通密集烤房；挂竿烘烤；效果

中图分类号 TS44 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2018）20-0232-03

随着密集烤房及相关烘烤工艺在全国的推广应用，降低了烘烤难度，减轻了劳动强度，节约了烘烤成本，提高了整体烘烤质量，为稳定产区规模、推进“卷烟上水平”提供了强有力的支撑，取得了良好的社会效益和经济效益[1]，但这些应用是以燃烧煤炭为主，使用中产生的SO2、粉尘、CO2等是大气污染和温室气体的主要来源[2]。罗 勇等[3-6]研究认为，应用散叶（插签堆放等）可以大幅降低煤炭、电力消耗，以及烘烤环节用工成本；同时，采用太阳能、电能和生物质能等新能源辅助烘烤，以减少污染气体的排放，降低能耗、减少用工、提高经济效益和烟叶质量等方面的研究[7-13]也有大量报道。笔者于2014年用热水型空气源热泵移动烤房作散叶（插签）和挂竿装烟模式烘烤与燃煤密集烤房挂竿烘烤作比对试验，摸索符合国家能源应用方向[2]和适于现代烟草农业发展需要的烘烤设备及装烟方式等，以期为“省工、节能、环保、高效、安全”为主旨的烟草烘烤技术创新提供可靠的技术依据[14-17]。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2014年在乳源县大桥镇红云烟站旧址进行。供试烤房：热水型空气源热泵气流上升式移动烤房（以下称Q，一种利用电能，通过热泵采集空气中热量制造高温热水，然后再将热水传输到加热室，通过散热器加热而烘干装烟室内烟叶的集成设施），房体板墙为100 mm聚氨酯彩钢夹心制作，装烟室长×宽为6 m×2 m，装烟3层（高3 m）；配备山大烤烟控制仪1台；发热室长×宽1 m×2 m，配备6#2.2 kW双速正反转风机1台、5p热泵2台、1 000 L储水罐1个；燃煤气流下降式密集烤房（以下称R）：装烟室长×宽8.0 m×2.7 m，挂烟3层，配备山大烤烟控制仪1台；发热室长×宽1.2 m×2.7 m，配备7#2.2 kW双速风机1台。供试品种为云烟87，烘烤烟叶为成熟一致的下二棚、中部、上二棚烟叶。

1.2 试验设计

试验设3个处理，分别为Q1烤房，散叶（限位插签）装烟；Q2烤房，挂竿装烟；R烤房（CK），挂竿装烟。

每个处理烘烤下二棚、腰叶和上二棚烟叶各1房（炕）。Q1：距隔热墙1.5、3.0、4.5 m处，上、中、下3层，标记3个散叶限位段（每段约30 cm）（共9段）；Q2：距隔热墙1.5、3.0、4.5 m处，上、中、下3层，标记6竿烟（共18竿，竿长2 m，一路挂放）；CK：距隔热墙2.0、4.0、6.0 m处，上、中、下3层，标记6竿烟（共18竿，竿长1.5 m，左右两路挂放）。各处理所标记的烟叶要求尽量相似，靠门后观察窗位置也摆放类似烟叶。

1.3 测定项目和方法

数据采集：采集各处理烟叶的等级数量，测算中上等烟比例、均价、耗煤量、耗电量、总能耗；烟样检测：由广东烟草南雄科学研究所进行烟叶样品评吸和化学成分检测。

1.3.1 烟叶等级比例及产值统计。每个处理每次烤后取标记烟叶进行统一初分级、打包，勿与其他烤次烟叶掺混，统一由当地烟草公司评级员定级。由抽样烟叶样本推算总体烟叶样本，记录每烤烟葉的各个等级比例及重量，根据当地烟叶收购价格，统计每烤产值。

1.3.2 烟叶外观质量测定。由当地烟草公司评级员根据烟叶颜色、成熟度、叶片结构、身份、油分、色度等分级因素，参照烤烟国家分级标准（GB2635-—1992）评价烟叶整体外观质量。

1.3.3 烟叶常规化学成分的测定。淀粉参照YC/T 216—2007测定；总糖和还原糖参照YC/T 159—2002测定；总氮参照YC/T 161—2002测定；烟碱参照YC/T 160—2002中烟草及烟草制品总植物碱的测定方法；钾含量参照YC/T 217—2002中烟草及烟草制品钾的测定方法；氯含量参照YC/T 162—2002中烟草及烟草制品氯的测定方法。

1.3.4 数据处理。利用SPSS、Excel软件进行分析、整理及归类。

2 结果与分析

2.1 不同处理对烟叶经济性状及节能效果的影响

2.1.1 不同处理对烟叶经济性状的影响。从表1可以看出，Q1、Q2烤后中部和上二棚烟叶经济性状均优于CK。其中，Q1对比CK，原烟上等烟比例和均价分别增加16.9个百分点和2.5元/kg，水平差异极显著；Q2对比CK，原烟上等烟比例、中上等烟比例和均价分别增加16.9个百分点、2.43个百分点和2.82元/kg，水平差异极显著；Q1对比Q2，上二棚烟叶的中上等烟比例减少了0.8个百分点，水平差异极显著。烘烤下二棚烟叶，Q1不如Q2、CK，其中，Q1对比CK，均价水平差异显著，降低了0.6元/kg；Q1对比Q2，上中等烟比率水平差异极显著，均价水平差异显著，分别降低了4.8个百分点和1.35元/kg；Q2和CK无显著性差异。说明采用热水型空气能热泵烤后烟叶经济性状好于燃煤密集烤房；采用挂竿烘烤烟叶经济性状好于散叶上烤方式处理，特别是下部烟叶采用挂竿上烤效果更好；总体上采用热水型空气能热泵烘烤的烟叶效果更好。

2.1.2 不同处理对烟叶烘烤能耗的影响。从表2可以看出，Q1、Q2烤房只用电能，CK煤、电混用，折算成费用，各处理上、中、下3个部位烟叶的烘烤费用呈现逐级下降的趋势，烘烤1 kg烟叶：Q1、Q2和CK上二棚烟叶费用分别为1.38、1.18、1.80元，Q1、Q2分别比CK节省23.33%、34.44%；Q1、Q2和CK下二棚烟叶费用分别为1.96、1.76、2.40元，Q1、Q2比CK分别节省18.33%、26.67%，说明采用热水型空气能热泵烘烤能够降低烟叶烘烤能耗，起到了降低成本的作用。另外，烘烤中部和下二棚烟叶，Q1比Q2费用分别增加31.36%、11.36%，说明挂竿装烟较散叶装烟更节省成本。

2.1.3 不同处理对劳动用工的影响。从表3可以看出，烘烤1 kg干烟人工费，Q1比Q2、CK分别减少了0.38、0.44元，分别节约了26.38%、29.33%，说明散叶比挂竿装烟更节省人工。

2.1.4 不同处理对综合效益的影响。从表4可以看出，1 kg干烟综合效益，Q1、Q2比CK分别增加2.19、2.60元，增幅分别为9.89%、11.74%，即50 kg中部烟，收入分别增加了109.5、130.0元，说明热水型空气能热泵烤房比普通燃煤密集烤房具有较明显的增值效应。

2.2 不同处理对不同部位等级烟叶化学成分的影响

从表5可以看出，每个处理的中部烟和上部叶化学成分变化不大。说明采用热水型空气能热泵烤房烘烤烟叶对烟叶的化学成分影响不大。

2.3 不同处理对烟叶感官质量的影响

各处理的烟叶香型都属于浓香型（表6），Q1比Q2、CK的烟叶香气量稍低，杂气和刺激性稍高，余味和舒适度有所下降，但影响很小，说明采用热水型空气能热泵烤房和散叶模式烘烤烟叶，对烟叶的感官质量影响不大。

3 结论与讨论

3.1 经济效益与化学成分

热水型空气源热泵气流上升式移动烤房，采用散叶（插签）或挂竿装烟模式，烘烤出的烟叶颜色桔黄、色泽强、结构疏松，外观均匀一致，上等烟比例、均价以及综合效益与燃煤气流下降式密集烤房挂竿烘烤相比有较大提高，而化学成分和感官评吸质量与传统挂竿烘烤的烟叶无明显差异。

3.2 烘烤成本与人工成本

密集烘烤不同的上烤方式表明，挂竿比散叶（插签）装烟节省烘烤成本。其中，中部叶节省31.8%、上部叶节省16.95%；但散叶（插签）比挂竿装烟能减少人工，使用人工平均减少26.38%～29.33%，特别是烘烤下部烟叶，挂竿烤后均价显著高于散叶。

3.3 板房结构便利性

热水型空气源热泵密集烤房因为使用板材搭建可以做成移动烤房，弥补烟区烤房不足，实现就近烘烤。

3.4 烤房综合利用

热水型空气源热泵密集烤房是先采集空气中热量制造高温热水，再供热烤房加工烟叶的模型，与储能式太阳能系统可以轻松耦合，有利于方便和更省能地实现烤房群等场所的集中供热；同时，应用热泵反向原理，又可以轻松地将烤房群变为冷库群，实现烘烤设备与烤房群的高效综合利用。

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