新型电加热膜密集烤房成本分析及效果评价

朱 罡,张绍敏,叶 磊,王 涛

(曲靖市烟草公司沾益分公司,云南 曲靖 655331)

0 引言

烟叶烘烤是烤烟生产中的重要环节,是决定烟叶可用性和品质的关键因素。我国烟叶烘烤主要以燃煤卧式密集型烤房为主,存在耗费人工、热效率低、废渣废气排放量大等问题,无法满足绿色烟叶生产的需求。近年来大力推广清洁能源烘烤,主要以生物质颗粒、电能、太阳能、天然气等新能源研究为主,其中生物质能源烘烤、电能烘烤技术具有绿色环保、节能降本的优势,得到了广泛应用。电能烘烤以空气能热泵为主,目前热泵烤房技术相对比较成熟,得到了普及推广,能够降低烟叶烘烤成本,但设备体积大、成本高。

电加热膜技术是一种设备成本较低、绿色环保的烘烤方式,降低了烟叶烘烤成本,满足了节能减排要求。其采用卧式密集烤房,由陶瓷材料(或微晶玻璃)为载体制成电加热膜,作为供热设备替代原有炉体,并对电加热膜进行最优排布与温湿度控制。

完成了两座密集烤房的改造,并于2021年对烟叶不同部位进行烘烤,选取同区域标准卧式密集型生物质能源烤房进行烘烤对比研究,试验采用同地块、同品种、同生产措施生产出来的烟叶,烘烤工艺参照标准卧式密集型烤房烘烤工艺,根据装烟量及升温情况适当调整。

烟叶烘烤出炉后召集烟农代表、烘烤科技员及站点技术人员现场观摩,对烘烤外观质量进行综合研判,通过对比,电加热膜烘烤后烟叶颜色鲜亮,香气量足,无明显影响外观质量因素,总体外观质量与标准卧式密集型生物质能源烤房外观质量无明显差异。

对烤后烟叶进行取样送检分析,新型电加热膜烤房与对比烤房同步取样,对不同炉次、不同装烟部位采取随机取样方法,共送检样品60份,对样品总糖、还原糖、总氮、烟碱、钾、氯、淀粉、蛋白质、多酚化合物(新绿原酸、绿原酸、咖啡酸、莨菪亭、芸香苷、山奈酚苷)、致香物质(不少于70项)进行全面检测分析,检测结果为烤后烟叶各类化学物质比例协调,含量适中,总体质量优良,与标准卧式密集型生物质能源烤后烟叶无明显差异。

图1 技术路线Fig.1 Technical route

1 成本分析

1)设备成本。目前市面上的空气能热泵烤房全套加热设备(含烤房)集中招标采购价格为7万元左右,而电加热膜加热设备全套(含控制器、电柜)研发成本为3万元左右,设备由15片加热片、支架、控制器、电柜组成,其中加热片每片成本为0.18万元,如果大范围推广,将进一步降低采购成本,与空气能热泵相比,具有较大的价格优势,见表1。

表1 新型电加热膜密集烤房与传统烤房烟叶烘烤成本对比Tab.1 Comparative analysis of tobacco curing cost between new electric heating film bulk and traditional curing barn

2)能源成本。新型电加热膜密集烤房无需燃料,采用全电能烘烤,按照平均每炉烘烤干烟叶425 kg计算,每炉用电1 750 kW·h(度),按0.47元/kW·h计算,能源成本822.50元,较标准卧式密集型生物质能源烤房的1 427.1元降低了604.6元,能源成本降低1.94元/kg。

3)人工成本。由于采用全自动控制,一个技术人员即可看护一群电能烤房,较生物质能源烤房省去加料环节,每炉节省人工2.2个,节省人工成本220.00元,人工成本降低0.52元/kg。

4)养护成本。连续2年烘烤试验表明,加热片组结构简单,使用寿命长,拆卸更换方便,一般电工均能维修更换,一个烘烤季如无操作不当、特殊天气如雷暴或电压不稳定造成的设备损坏,一般不需要更换加热组件,大大降低了设备养护维修成本,同时加热核心设备体积小、重量轻,免去了大件设备维修更换运输成本。

2 技术优势

新型电加热膜卧式密集烤房烘烤技术首次采用微晶玻璃或耐高温陶瓷面板作为载体,搭载超薄电加热膜材料作为发热主体,在材料创新方面处于国内电能烘烤技术领先水平,与空气能热泵烤房相比具有节约成本、安装简单、轻便可移动、维护成本低等优势,如后期对全套系统加以改进完善,完全可取代热泵烤房技术。

电加热膜密集烤房烘烤技术适用于新建卧式密集烤房安装加热设备、标准卧式密集型烤房加热设备改造、烟农自建烤房改造等,在电力条件具备的情况下设备成本相对降低,体积小,推广应用灵活,特别是针对老旧卧式密集型烤房改造具有较大推广前景。

3 应用效果

对改造后的烤房进行烘烤验证,确定采用电加热膜作为发热体改造卧式密集型烤房,可最大限度改善标准卧式密集型烤房升温速度、稳温稳定性及温度调控灵活性,在提高热效率的同时具有设备轻便、维修更换成本低的优势,维修方便快捷,加热片使用寿命长,不易发生故障,每片加热片更换成本在2 000元以内,大大降低了维护成本。

在大坡乡岩竹村委会岩峰口新建了15座电加热膜密集型烤房,全部用于专业化烘烤,干烟叶烘烤成本降低了2.46元/kg,按平均每炉烤干烟叶400 kg计算,每炉烟叶烘烤成本降低984元,按300亩计算,可降低烘烤成本9.963万元。如果在沾益区全区推广,113 800亩可产307 100担烟叶,可降低烘烤成本3 777.33万元,具有较高的社会效益。

第二代电加热膜在气流下降式标准卧式密集型烤房上改造,同时配备全自动控制设备及电控箱,与传统燃煤烤房、生物质能源烤房开展对比烘烤试验发现,新型电加热膜烘烤结果为干烟叶成本2.17元/kg,较传统燃煤烘烤干烟叶成本4.63元/kg降低2.46元,降幅46.86%,较生物质能源烤房烘烤成本4.11元/kg降低1.94元,降幅47.20%,远高于合同要求的10%。新型电加热膜烘烤具有发热率高、设备成本低、轻便易安装、维护成本低等优势,可取代空气能热泵烤房,同时具有环保、无污染、无废料等特点,无需采购燃料,省去了燃料运输及储存成本,无需加料,较生物质能源烤房更环保、省工,可取代生物质能源烤房进行推广。