空气源热泵加热设备在烟叶烘烤上的应用.pdf

163试验研究农业开发与装备2023年第9 期空气源热泵加热设在烟叶烘烤上的应用徐蕊，谭效磊”，张玉山，张平德，刘仁高，王明辉，王滨，徐海荣（1.山东临沂烟草有限公司沂水分公司，山东沂水，2 7 6 40 0；2.山东临沂烟草有限公司，山东临沂276000)摘要：热泵作为一种新兴的制热设备，因其纯环保的制热方式及高效的制热能力得到广泛认可和应用。通过将热泵烤房和普通燃煤烤房进行对比试验分析，结果发现，使用热泵加热设备烤房的控温稳温效果好，烤后烟叶产值效益高、内在质量好，烘烤成本基本一致。关键词：热泵；烤烟；烘烤；产值效益0引言近年来，热泵技术在烟叶烘烤中得到了有效应用。温度和湿度是影响烤烟质量的关键因素，有些学者-4研究认为，烤房内部平面温差和垂直温差较小，烤后烟叶质量好、颜色均匀度好、杂色烟比例小。从使用热泵加热设备和燃煤加热设备进行烤烟烘烤试验，分析其烘烤工艺、烘烤成本及对烤后烟叶产质量的影响，为提高烟农产值效益提供理论依据。1材料与方法1.1试验地点：沂水县烘烤工场，订试验品种：NC1021.2试验设计所选烟叶种植各项农事操作均严格按照山东省公司烟草农业综合标准体系进行，均为正常成熟烟叶，且成熟度一致。1.2.1烘烤成本研究通过对比热泵加热和现有燃煤加热设备的优缺点，开展烘烤试验研究。设置2 个处理，分别为T1：普通砖混密集烤房（配备热泵加热设备）；T2：普通砖混密集烤房（配备燃煤加热设备）。开展烟叶烘烤试验，测算各处理烘烤用工成本。1.3.2配套烘烤工艺研究在烘烤过程中，均使用中部烟叶分别于定色期、干筋期开展烘烤工艺研究，对照采用“8 点式精准密集作者简介：徐蕊（19 8 2 一），女，硕士研究生，山东莱州人，农艺师，主要从事烤烟生产及技术推广工作。通讯作者：王滨（19 8 2 一），男，大学学历，山东济宁人，农艺师，主要从事烤烟生产及技术推广工作。烘烤工艺”。1）定色前期温度对烟叶质量的影响。3 个处理。定色前期温度分别为DW1：45、47；D W2：45、48；D W3：44、46。除处理不同外，按照“8 点式精准密集烘烤工艺”进行。2）干筋期湿度对烟叶质量的影响。设3 个处理。GS1低湿（3 8）：干球6 8 时，湿球3 8；GS2中湿（40）：干球6 8 时，湿球40；GS3高湿（42）：干球6 8 时，湿球42。除处理不同外，按照“8 点式精准密集烘烤工艺”进行。3）干筋时间对烟叶质量的影响。设3 个处理。在烘烤干筋期干球温度6 8 时，湿球40 42，烘烤时间分别为GS11：全房烟筋全干停火；GS22：全房烟筋全干后延长6 h停火；GS33：全房烟筋全干后延长12 h停火。除处理不同外，按照“8 点式精准密集烘烤工艺”进行。2结果与分析2.1烘烤成本研究2.1.1烘烤过程污染物排放通过两类烤房的对比，T1烤房以电能代替燃煤，对于当地的环境来说减少了燃煤所减少的排放。T1与T2相比，每炕烟叶CO,减排17 45.1kg、SO,减排52.5kg、NO x 减排2 6.2 5kg、粉尘减排47 6 kg（表1）。表1两种烤房排放污染物对比表（炕/kg）处理CO,排放量SO,排放量NOx排放量粉尘T10000T21745.152.526.25476减排量1745.152.526.25476注：1度电=0.4kg标准煤，1kg原煤=0.7 143 kg标准煤，1kg标准煤产生：2.49 3 kg二氧化碳、0.0 7 5kg二氧化硫、0.0 3 7 5氮氧化物、0.6 8 kg粉尘。燃煤烤房以每炕7 0 0 kg燃煤计算。2.1.2烘烤用工对比由表2 可以看出，T1与T2相比，T1每炕人工费为42元，T2每炕人工费为17 5.5元，T1比T2每炕减少133.5元。164T2T1处T2T1处试验研究农业开发与装备2023年第9 期表2不同烤房用工情况对比统计表用工量人工工资每炕人工费处理炕数工/炕(二班）（元/天）（元）T15020.2815042T21221.17150175.5注：按照7 天/每炕；烤烟技师工资150 元/天。2.1.3烘烤成本比较各处理烘烤成本比较见表3，可看出，T1、T 2 相比，每kg干烟烘烤成本基本相当。2.1.4烤后经济性状比较从表4可以看出，T1烟叶收购均价为2 4.55元/kg，T2烟叶收购均价为2 4.0 4元/kg，T 1比T2高0.51元/kg。2.1.5烤后烟叶化学成分比较从表5可看出，T1与T2在化学成分方面无明显差异。2.1.6烤后烟叶评吸结果分析将烤后烟叶评吸结果统计如表6 所示。从表6 可看出，热泵烤房中、上部烟叶评吸质量得分均高于普通烤房，主要原因是热泵烤房的升温、稳温性能比较稳定，且热泵烤房上下棚温差比普通密集烤房小，烤后烟叶内在质量较好。2.2配套烘烤工艺研究2.2.1定色前期温度对烟叶质量的影响1）对烤后烟叶外观质量的影响。不同定色前期温度处理中部叶烤后烟叶外观质量如表7 所示。由此可以看出，整体外观质量上，DW3处理好于DW2处理，DW2处理好于DW1处理，DW1处理颜色偏暗淡，色度发暗，DW2和DW3处理颜色较鲜亮。2）对烤后烟叶经济性状的影响。由表8 可知，三个处理间差异明显，DW3处理上等烟比例、均价较显著高于DW1、D W2 处理，下等烟及杂色烟比例显著降低，均价为2 9.3 6 元/kg。D W2 处理居中，为2 6.9 2 元/kg。D W1处理最低，为2 4.8 7 元/kg。表8中部叶不同定色前期温度处理烤后烟经济性状处理正组烟杂色烟微带青烟上等烟中等烟下等烟均价DW182.2417.760.0062.8219.4217.7624.87DW293.016.990.0065.94 27.086.9926.92DW398.061.940.0083.51 14.551.9429.36表3不同烤房烘烤成本比较表处理装烟杆数鲜烟数量（kg)烤后干烟数量（kg）耗煤（kg）耗电（度）成本合计（元）每千克干烟成本（元/kg）T13403740530014007841.479T23403740530710380780.81.473注：煤炭价格为0.8 0 元/kg，用电价格0.56 元/度计算。表4不同烤房烤后烟叶经济性状比较表理橘黄烟比例（%）微带青烟比例（%）青黄烟比例（%）杂色烟比例（%）黑糟烟比例（%）烟叶收购均价（元/kg）78.1812.8907.34024.5577.1213.2309.12024.04表5烤后烟叶化学成分比较表理部位还原糖（%）总糖（%）总植物碱（%）总氮（%）钾（%）氯（%）中21.224.22.382.101.720.35上23.527.52.752.251.850.33中22.024.62.422.121.740.38上24.127.12.802.281.870.41表6不同烤房烤后烟叶评吸结果比较表处理部位香型劲头浓度香气质15香气量2 0余味2 5杂气18刺激性12燃烧性5灰色5得分10 0质量档次中中间适中+中等+10.915.819.012.58.53.03.072.7中等+T1上中间适中+中等+10.715.518.612.38.23.03.171.4中等中中间适中+中等+10.515.418.412.28.43.03.171.0中等T2上中间适中中等+10.415.418.3012.108.303.003.0070.5中等表7不同定色前期温度处理中部叶烤后烟叶主要外观质量评价颜色成熟度叶片结构身份油分色度柔韧性处理总分定性定量定性定量 定性定量定性定量定性定量定性定量定性定量DW1橘黄-7成熟一7疏松8中等7有-5中-4.5较柔软-6.545DW2橘黄7.5成熟7.5疏松一8中等7.5有-5中5.5较柔软-748DW3橘黄8成熟8疏松-8中等7.5有5.5中5.5较柔软一7.550165试验研究农业开发与装备2023年第9 期2.2.2干筋期湿度对烤后烟叶质量的影响1）对烤后烟叶外观质量的影响。不同烘烤工艺处理中部叶烤后烟叶外观质量如表8 所示。由此可以看出，GS2和GS3处理颜色较浅，但颜色均匀度、色度好些；GS1处理颜色较深，但颜色均匀度、色度差，GS2处理身份比GS1和GS3处理显薄。处理间整体外观质量差异不明显。2）对烤后烟叶经济性状的影响。由表9、表10 可知，GS1处理上等烟比例、均价最高，为2 8.7 8 元/kg，GS2和GS3处理差异很小。表10中部叶不同处理烤后烟经济性状处理正组烟杂色烟微带青烟上等烟中等烟下等烟均价GS187.488.054.4775.1716.788.0528.78GS288.2711.730.0064.7223.5511.7326.84GS388.0911.910.0066.6321.4611.9126.772.2.3干筋时间对烤后烟叶外观质量和经济性状的影响1）对烤后烟叶外观质量的影响。不同干筋时间处理中部叶烤后烟叶外观质量如表11所示。由此可以看出，三个处理烟叶整体外观质量较差，GT33处理和GT22处理好于GT11处理。GT33处理色度、油分、柔韧性相对较好，GT11处理整体明显较差。2）干筋时间对烤后中部烟叶经济性状的影响。从不同干筋时间处理中部烟叶经济性状来看，GT33处理经济性状表现最好，上等烟比例和均价最高，其次是GT22处理（表12）。表12中部叶不同干筋时间处理烤后烟经经济性状处理正组烟杂色烟微带青烟因上等烟中等烟下等烟均价GT1195.592.771.6479.03 18.202.7728.75GT2295.422.532.0482.2315.232.5329.06GT3399.180.110.7190.359.540.1130.263结论1）不同烘烤工艺对烟叶质量影响。对于定色前期温度，综合烤后烟叶外观质量、经济性状，中部烟叶采用DW3处理（定色前期干球温度分别为44、46），有利于烤后烟叶质量和经济性状的提高；干筋期采用湿度较低于提高烟叶的经济性状，较高湿度利于改善烟叶的外观质量。中部烟叶密集烘烤适宜的干筋时间为GT3处理，即全房烟筋干后延长12 h。2）对自然环境的影响。以电能代替燃煤烘烤，减少燃煤所产生的CO2、SO 2、NO x、灰尘的排放，减少了加煤和清渣的工序，减小劳动强度，节省人工成本。3）对烟叶产质量的影响。控温控湿精准，干球温度控制在0.5，湿球温度控制在0.3 范围内，由于烤房内升温、稳温性能较好，温度均衡性和上下棚温差差异较小，可有效避免挂灰、洒筋、洒片等靠坏烟现象。烘烤时，烤房内温湿度分布相对比较均匀，烤后产值效益高，烟叶评吸质量好。从设备使用情况来看，热泵烤房在应用稳定性及节约成本等方面都有比较优越的表现，具有良好的推广应用可行性。参考文献1王攀，朱云，郎冲冲，等.新能源热泵烤房与燃煤烤房、生物质烤房烘烤效果对比研究 J.江苏农业科学，2 0 2 0，48(17):240-244.2崔云，黄成波，武传国，等.热泵烤房应用效果研究 农业开发与装备，2 0 18（9）：12 4-12 5.3朱伟，肖文锋，姚雪梅，等.热泵烤房及其供热能源对烟叶烘烤效益的影响 作物研究，2 0 2 2，3 6（6）：56 2-56 7.4谭效磊，苏建东，杨举田，等.智能化可移动密集烤房应用效果研究 J.山东农业科学，2 0 14，46（5）：52-54.表9不同干筋期湿度中部叶烤后烟叶主要外观质量评价颜色成熟度叶片结构身份油分色度柔韧性处理一总分定性定量定性定量定性定量定性定量定性定量定性定量定性定量GS1橘黄7成熟一7疏松8.5中等7.5有5.5中-4.5较柔软7.547.5GS2橘黄7成熟7.5疏松8中等-7有5中5较柔软一746.5GS3橘黄7.5成熟7.5疏松8中等7.5有5中5.5较柔软一748表11不同干筋时间处理中部叶烤后烟叶主要外观质量评价颜色成熟度叶片结构身份油分色度柔韧性处理总分定性定量定性定量定性定量定性定量定性定量定性定量定性定量GT11橘黄7成熟一7.5疏松-7.5中等7有-4.5中5较柔软-6.545GT22橘黄7.5成熟一7.5疏松-8中等7.5有一5中-5较柔软747.5GT33橘黄8成熟一7.5疏松一8中等7.5有5.5中5.5较柔软7.549.5