不同类型烤房对烟叶烘烤废气减害效果及能耗的影响.pdf

不同类型烤房对烟叶烘烤废气减害效果及能耗的影响帅开峰1黄海涛1*皮本阳1杨 兰2李 强1余 阳1（1常德市烟草公司临澧县分公司，湖南临澧 415200；2湖南农业大学资源与环境学院，湖南长沙 410128）摘要本文以烤烟传统燃煤密集烤房、燃煤脱硫除尘改造烤房以及生物质燃料烤房为研究对象，分析比较各类型烤房在烟叶烘烤废气排放与烤房能耗方面的差异。研究表明：与传统燃煤密集烤房相比，燃煤脱硫除尘改造烤房和生物质燃料烤房分别在烘烤废气颗粒物浓度上降低 80.00%、20.11%，在二氧化硫浓度上降低30.98%、90.00%，在一氧化碳浓度上降低 19.18%、87.66%；同时燃煤脱硫除尘改造烤房较传统燃煤密集烤房的煤炭用量下降 3.3%，但无显著差异，生物质燃料烤房与两种燃煤烤房在燃料用量上差异显著。说明燃煤脱硫除尘改造烤房与生物质燃料烤房在烟叶烘烤废气排放中具有较好的降污减害作用，而在燃料能耗上生物质燃料本身的热值比煤炭燃料高，烘烤烟叶更具有优势。关键词烤烟；燃煤烤房；生物质燃料烤房；烘烤废气减害；烤房能耗中图分类号TS44文献标识码A文章编号 1007-5739（2023）23-0195-03DOI：10.3969/j.issn.1007-5739.2023.23.050开放科学（资源服务）标识码（OSID）：煤炭燃烧炉作为我国当前各烟叶产区密集式烤房的供热设备，在烟叶烘烤过程中，以燃煤作烘烤燃料，由于其燃烧效率低并伴随产生 SO2等污染物，对烟叶产区的环境存在一定影响1-3，已严重制约了烟叶产业的可持续性发展。目前，降低烘烤废气污染最直接的办法就是在尾气排放处加装脱硫除尘设备进行处理4-6。同时，也可将煤炭燃烧炉改造为生物质燃烧炉，从而降低废气污染。但是，无论对燃煤烤房进行何种改造方式，具体的降污减害效果因地而异、因燃料而异。因此，本项目在湖南常德市临澧县烟区开展不同类型烤房对烤烟烘烤废气减害效果及烘烤能耗的影响研究，以期探索出适合当地烟区烟叶清洁烘烤的新模式。1材料与方法1.1试验地概况本试验于 2022 年 57 月在湖南常德市临澧县保丰烘烤工场进行，共有密集型烤房 100 座，其中传统燃煤密集烤房 60 座、燃煤脱硫除尘改造烤房 20 座、生物质燃料烤房 20 座；最高可供 133.33 hm2种植面积烟叶同时烘烤，年烘烤量在 220 t 以上。1.2试验材料供试烤房所烤烟叶的品种为云烟 87，保持营养条件、部位、成熟度均衡一致。在烘烤过程中严格记录不同类型烤房烘烤废气排放以及燃料用量情况。1.3试验仪器主要试验仪器有 CDHK-53 十万分之一天平奥豪斯仪器（常州）有限公司、CDHK-138 自动烟尘烟气测试仪（青岛动力伟业环保设备有限公司）、CDHK-138 自动烟尘烟气测试仪（青岛动力伟业环保设备有限公司）。1.4试验设计供试烤房的加热系统主要结构均为炉膛和散热管，墙体均为砖混结构。在此基础上，试验共设 3 个处理：处理 1，燃煤脱硫除尘改造烤房，即采用脱硫除尘设备对烤房废气排放系统进行改造处理，燃料为普通煤；处理 2，生物质燃料烤房，燃料为生物质颗粒；CK，传统燃煤密集烤房，燃料为普通煤。其中，处理 1 设置3 组重复，处理 2 设置 2 组重复，CK 设置 4 组重复。1.5测定项目与方法1.5.1烘烤废气中颗粒物按照 固定污染源排气中颗粒物的测定与气态污基金项目 湖南省烟草公司常德市公司自立项目“燃煤烤房脱硫除尘降污减害本地化研究与应用”（2022430724260028）。第一作者帅开峰（1995），男，硕士，助理农艺师，从事烟叶生产技术研究工作。E-mail：*通信作者收稿日期 2023-03-30现代农业科技2023 年第 23 期食品科学195现代农业科技2023 年第 23 期食品科学染物采样方法（GB/T 161571996）测定烟叶烘烤所排放废气中的颗粒物。1.5.2烘烤废气中二氧化硫按照 固定污染源废气 二氧化硫的测定 定电位电解法（HJ 572017）测定烟叶烘烤过程所排放废气中的二氧化硫。1.5.3烘烤废气中一氧化碳按照 固定污染源废气 一氧化碳的测定 定电位电解法（HJ 9732018）测定烟叶烘烤过程所排放废气中的一氧化碳。1.5.4烘烤燃料用量对处理 1 与 CK 烟叶烘烤过程中所用煤炭实际用量进行称重测量。对处理 2 烟叶烘烤过程中所用生物质燃料实际用量进行称重测量。2结果与分析2.1不同类型烤房烘烤废气中颗粒物排放量由图 1 可知，燃煤脱硫除尘改造烤房（处理 1）与传统燃煤密集烤房（CK）相比，烘烤废气中颗粒物浓度显著下降，降低了 80.00%；生物质燃料烤房（处理 2）与传统燃煤密集烤房（CK）相比，颗粒物浓度下降了20.11%。这说明燃煤脱硫除尘改造烤房以及生物质燃料烤房能减少烟叶烘烤废气中烟尘排放量。2.2不同类型烤房烘烤废气中二氧化硫排放量由图 2 可知，燃煤脱硫除尘改造烤房（处理 1）与传统燃煤密集烤房（CK）相比，烘烤废气中二氧化硫浓度显著下降，降幅为 30.98%；生物质燃料烤房（处理2）与传统燃煤密集烤房（CK）相比，二氧化硫浓度显著下降，降幅为 90.00%。这说明燃煤脱硫除尘改造烤房以及生物质燃料烤房能减少烟叶烘烤废气中二氧化硫排放量。2.3不同类型烤房烘烤废气中一氧化碳排放量由图 3 可知，燃煤脱硫除尘改造烤房（处理 1）与传统燃煤密集烤房（CK）相比，烘烤废气中一氧化碳浓度显著下降，降幅为 19.18%；生物质燃料烤房（处理2）与传统燃煤密集烤房（CK）相比，一氧化碳浓度显著下降了 87.66%。这说明燃煤脱硫除尘改造烤房以及生物质燃料烤房能减少烟叶烘烤废气中一氧化碳排放量。2.4不同类型烤房烘烤燃料用量由图 4 可知，燃煤脱硫除尘改造烤房（处理 1）与传统燃煤密集烤房（CK）相比，烟叶烘烤中使用的煤炭燃料用量降低了 3.3%，下降不显著。这说明在同样图 1不同类型烤房对烘烤废气中颗粒物排放量颗粒物浓度/（mgm-3）处理500400300200100012CK注：图中不同小写字母表示差异显著（P0.05）。下同。cba图 2不同类型烤房烘烤废气中二氧化硫排放量处理12CK二氧化硫浓度/（mgm-3）4 0003 0002 0001 0000bca图 3不同类型烤房烘烤废气中一氧化碳排放量处理12CK一氧化碳浓度/（mgm-3）20 00015 00010 0005 0000bca图 4不同类型烤房烟叶烘烤燃料用量燃料使用量/kg处理12CK6005004003002001000aab196使用煤炭烘烤同质同量烟叶的条件下，燃煤脱硫除尘改造烤房在烘烤上的燃料用量与原来未经改造的传统燃煤密集烤房没有区别。生物质燃料烤房在燃料用量上比使用燃煤烘烤烟叶的传统燃煤密集烤房和燃煤脱硫除尘改造烤房燃料用量分别降低了 20.8%和 18.1%，说明燃料本身热值的差异为烟叶烘烤提供的燃能差异显著。3结论与讨论与传统燃煤密集烤房相比，燃煤脱硫除尘改造烤房烘烤废气中颗粒物、二氧化硫、一氧化碳浓度均显著下降，降幅分别为 80.00%、30.98%和 19.18%，说明改造后的烤房脱硫除尘降污减害效果显著。与传统燃煤密集烤房相比，生物质燃料烤房的烘烤废气中颗粒物、二氧化硫、一氧化碳浓度均显著下降，分别降低了 20.11%、90.00%和 87.66%，说明因生物质燃料自身的燃烧特性，对烟叶烘烤废气降污减害作用效果显著。燃煤脱硫除尘改造烤房烘烤烟叶所需煤炭用量与传统燃煤密集烤房相比没有显著差异；而使用生物质燃料烘烤烟叶在燃料用量上显著降低。以上说明加装脱硫除尘设备对燃煤烤房能耗无显著影响，而燃料本身的差异对燃料用量影响显著。参考文献1 李春乔，刘永军，杨志新，等.不同烤房烤炉对烟叶烘烤效果的研究J.云南农业大学学报，2004，19（3）：295-297.2 王卫峰，陈江华，宋朝鹏，等.密集烤房的研究进展J.中国烟草科学，2005，26（3）：12-14.3 宫长荣，潘建斌，宋朝鹏.我国烟叶烘烤设备的演变与研究进展J.烟草科技，2005，38（11）：34-37.4 黄松青，黄国强，周亦然，等.烤烟密集烤房烟气脱硫除尘设施应用研究：以湖南省宁乡县烟草基地为例J.湖南农业科学，2012（18）：58-60.5 赵光明，罗鸣，邹敏杰，等.密集烤房群应用烟气处理系统的研究J.安徽农业科学，2013，41（14）：6480-6482.6 陈振国，孙光伟，陈祥，等.燃煤型密集烤房污染物排放及脱硫除尘研究J.中国烟草学报，2021，27（4）：28-35.帅开峰等：不同类型烤房对烟叶烘烤废气减害效果及能耗的影响青岛烟区应将变黄阶段、定色前期与干筋阶段的湿球温度分别控制在 37、37、4041。参考文献1 宫长荣.烟草调制学M.2版.北京：中国农业出版社，2011.2 陈飞程，宋江雨，李静超，等.变黄期不同湿球温度对烤烟质量形成的影响J.江西农业学报，2022，34（1）：149-155.3 李富强，刘峰峰，陈文杰，等.定色期湿球温度对上部烟叶带茎烘烤质量的影响J.安徽农业科学，2021，49（22）：184-186.4 孟智勇，杨应明，高相彬，等.不同密集烘烤工艺对浓香型烤烟品质的影响J.河南农业科学，2017，46（2）：136-142.5 陈乾锦，池国胜，徐磊等.不同湿球温度对烤烟中部叶烘烤质量的影响J.安徽农业科学，2021，49（1）：162-165.6 刘要旭，卢晓华，蔡宪杰，等.烘烤湿球温度对皖南烟叶焦甜香风格的影响J.中国烟草科学，2018，39（2）：89-95.7 李昱霖，胡蓉花，韩助君，等.不同湿球温度对中部烟叶烘烤质量的影响J.天津农业科学，2019，25（11）：34-38.8 段史江，付品山，王建峰，等.湿球温度对上部叶光滑僵硬烟产生的影响J.天津农业科学，2019，25（2）：18-22.9 许威，肖先仪，王建兵，等.定色前期湿球温度对烟叶特色及质量的影响J.热带农业科学，2017，37（2）：80-85.10 许威，肖先仪，王建兵，等.干筋期湿球高低对烟叶质量的影响J.河南农业，2016（34）：49.11 刘勇，何宽信，彭以昌等.变黄期湿球温度对 NC297 烟叶质量的影响J.西南农业学报，2015，28（3）：1334-1339.年度20202021平均处理SD1SD2SD1SD2SD1SD2香型中间中间中间中间中间中间劲头适中适中适中适中适中适中浓度中等中等中等中等中等中等香气质11.3811.2511.5011.0011.4411.13香气量16.1315.8816.0015.8316.0715.86余味19.1318.8819.1719.0019.1518.94杂气13.1313.0013.1713.1713.1513.09刺激性8.758.638.838.678.798.65燃烧性3.003.003.003.003.003.00灰色2.882.883.003.002.942.94总得分74.4073.5274.6773.6774.5473.61表 7不同处理中部烟叶感官评吸质量单位：分（上接第 194 页）197