余热共享连体密集烤房的应用.doc

增效节能余热共享连体密集烤房
山东潍坊烟草有限公司
2010年4月10日

随着烤烟规模化生产水平的不断提高，密集式烤房已成为烟叶烘烤的主要设备。我国烟叶密集烘烤仍以煤炭为主要燃料，而煤炭作为不可再生资源，近年来价格不断攀升，导致烟叶烘烤成本加大。同时，从节能减排方面，我们有义务降低能耗，减少二氧化碳排放。为此，我们以自动控制、节能降耗、稳定提高烤烟质量为主攻目标，本着“改进设计、降低成本、提高性能、增加效益”的原则，在不断总结当前密集烤房使用经验的基础上，开发了“WLQ增效节能余热共享密集烤房”。2009年全市新建烤房1650座全部采用余热共享连体密集烤房，使用效果良好。
一、余热共享连体密集烤房总体概况
WLQ增效节能余热共享密集烤房，集烟叶烘烤温湿度自动控制、余热共享自动控制、自动报警、自动进煤于一体。
装烟室采用连体结构，一般3-6座为一组，在每组烤烟室中部位置，用余热共享通道相串连，在余热共享通道上每个装烟室的中间位置设一个进（出）风口，进（出）风口开启的大小由烘烤自控器控制或手动控制。
利用干筋期烤房排出的剩余热量，为新装鲜烟的烤房加热，满足烘烤前期烟叶变黄温湿度需求，热能利用率提高20%左右，公斤干烟烘烤成本降低0.57元；利用定色期烤烟室排出的湿热水汽为干燥后的烟叶回潮，或者为水分小的烟叶变黄期提供一定的烘烤工艺湿度条件，减少和避免干旱烟叶及秋后上部烟叶挂灰现象，公斤干烟回潮成本降低0.1元，每亩可降低回潮成本14元；采用温湿度自动控制，提高烘烤温、湿度执行的准确性，提高烤烟质量，使烤后桔黄烟叶比例提高，上中等烟叶比例较对照提高2.2%，公斤干烟均价提高0.66元。同时，采用连体结构，简化了烤房建筑，实现了节约用地，建设成本降低；排湿机构的改进，使烤烟室内平面温湿度更加均匀，提高了烘烤质量的一致性；实现了加煤、控温、控湿和余热共享自动控制，减轻了司炉人员劳动强度和烘烤用工量，具有显著的社会效益。
二、余热共享特点
1、WLQ增效节能余热共享密集烤房的使用，简化和改进了烤房建筑，做到了节约烤房建设用地，降低烤房建设成本。
2、节能降耗。在烟叶烘烤过程中，通过烤房群组的余热共享通道，利用干筋期烤烟室排出的剩余热量，为新装鲜烟的烤烟室加热，满足烘烤前期烟叶变黄温、湿度需要，当烘烤温度不足时自控器报警，其对应的加热火炉点火；利用排湿期烤烟室排出的湿热空气为干燥后的烟叶回潮，达到了蒸汽锅炉回潮效果。
3、自动控制程度高，效果好。WLQ增效节能余热共享密集烤房，自控器操作简单、使用方便，便于推广使用，只需启动内置专家程序或输入相应烘烤温、湿度及所需时间长度，设备便能自动、准确地实施自动化烘烤，温、湿度波动小，排湿及时恰当，保证烟叶变黄脱水所需的温、湿度条件。既减轻了司炉劳动强度、简化了烘烤操作，又保证了司炉员对烘烤温、湿度的准确掌握。稳定烤烟质量。
4、提高烟叶烘烤质量。满足干旱烟叶和北方秋后水分小的烟叶变黄期对湿度的需求，提高烟叶烘烤质量。
5、该烤房烘烤自动控制,升温灵敏，稳温准确，烤房内平面温度均匀，燃料燃烧充分，节能降耗明显；烟气量排放减少，利于环保。
6、实行自动进煤、自动控温控湿，较好的解决了夜间烤房掉温现象，减少和避免了挂灰烟的产生。
三、主要改建内容
1、优化烤房建筑结构
该连体烤房由4-6个装烟室并排建设而成，相互借用墙体，形成连体烤房群（组），装烟室规格同原卧式密集烤房。连体装烟室烤房比原单体烤房减少两个加热室门，中间装烟室减少一侧墙体，减少房顶混凝土浇筑面积8×0.6米2，改原先的6个自动排湿百页窗为1-2个；增加排湿地沟和余热共享通道(地沟式或半地沟式)，利用连体装烟室内烟叶所处的不同烘烤阶段的温湿度差异，实现热能的部分循环再利用。在每座烤房装烟室开门端顶部开设可开关的减压孔。
2、余热共享控制
温度控制：利用烘烤自控器的温度控制功能，以控制器主机上助燃插孔之一作为控制电源，以“自动风门”作执行器。用控制器上的“手动按键”打开干筋室的余热共享进（出）风口，利用干筋室循环风机产生的动能，使其排出的剩余热量进入余热共享通道；再利用排湿期烤烟室自控器上的“手动按键”关闭排湿烤烟室的余热共享进（出）风口；其余变黄期烤烟室的进（出）风口，由该烤烟室烘烤自控器的温度控制功能自动控制其开启大小，
回潮控制：与温度控制原理相同。用控制器上的“手动按键”打开排湿期烤烟室内的余热共享进（出）风口，利用循环风机产生的动能，使其排出的湿热水汽进入余热共享通道；利用各自烤烟室自控器上的“手动按键”，打开已干燥烟叶的装烟室或部分开启变黄初期水分较小烟叶的装烟室内的余热共享进（出）风口，让湿汽进入，对烟叶进行回潮或加湿；其余烤烟室内的进（出）风口，用各自烘烤自控器上的“手动按键”全部关闭。
四、主要结果
1、余热共享密集烤房设计
在传统烟叶烘烤和当前烟叶密集烘烤中，无论是单体烤房还是烤房群，烟叶烘烤后期烤烟室内的高温空气和排湿期烤烟室形成的湿热水汽都是直排形式，直接排出烤烟室外，造成了能源的较大浪费。将烤房设计建造为连体结构后，在各装烟室之间用余热共通道相连，通过热风循环风机产生的动能，将原本排出烤烟室外的湿、热空气输送到相应的装烟室内，实现热能的部分循环再利用。烤房造价比同规格原密集烤房每组降低3000元。
减压孔：装烟室门端顶部开设可开关的直径15厘米减压孔。
余热共享地沟结构：整好地基起墙前，在各烤房装烟室内靠近加热室一侧隔墙2-3米处，地面以下横向建造余热共享通道（或地沟）并作保温、防渗防潮处理。通道宽50cm,深60cm；在余热共享通道上方，每个烤烟室中间位置设一个进（出）风口，进（出）风口长50cm宽50cm，进（出）风口开启的大小由烘烤自控器（或手动）控制。
2、余热共享连体密集烤房配套
余热共享烤房，供热设备不限；加热设备可为外置式或内置式；供热途径主要以气流下降式为主。由自动控制器控制，能够实现自动进煤、自动加热、自动控温、自动排湿和余热共享自动控制，使用中进煤及时，升温灵敏快捷，温湿度控制合理。
3、余热共享连体密集烤房通风设备配置
装烟室规格8-9米×2.8米×3.1-3.5米；配置1.5-2.2kw变极电机1台；循环风机为国标7#风机，低速风量10500立方/小时，高速风量20800立方/小时。
4、余热共享连体密集烤房自控效果
（1）通过加装自控器，实现余热共享自动控制；自动进煤、加热、排湿，提高了烟叶烘烤期间温、湿度执行的准确性，较好地解决了夜间掉温问题，减少了挂灰烟的产生，烤后烟叶外观质量好，桔黄烟叶比例大，上中等烟叶比例较对照提高2.2%。
（2）利用不同烤房不同烘烤阶段的温湿度差异，将干筋期烤房排出的剩余热量，输送到新装鲜烟的烤房，为鲜烟加热，满足烟叶变黄前期对温、湿度的需求。经升温性能测试，烟叶烘烤初期，在受热装烟室火炉未生火的情况下，自然升温最高可达到45.6℃。
（3）处于定色阶段的烤房排出的湿热水汽输送到需回潮或加湿的烤房，对干燥后烟叶进行回潮，达到蒸汽锅炉回潮效果，有效减少烟叶的破碎率；同时满足了干旱烟叶和秋后烟叶变黄期对湿度的需求，使上部烟叶变黄时间缩短4-6小时，有效减少和避免了带青及挂灰烟叶，提高了烟叶烘烤质量。公斤干烟均价提高0.66元。
5、余热共享连体密集烤房烘烤工艺
以“三段式”烘烤工艺为基础，完善并形成余热共享操作工艺。
余热共享温度控制：打开干筋室的余热共享进（出）风口，利用干筋室循环风机产生的动能，使该烤烟室排出的剩余热量通过余热共享通道进入新装鲜烟的烤房内，对烟叶进行加热。这一时期可连续运转风机或每间隔2-3小时，使新装烟烤房循环风机运转20分钟左右，以利于烤烟室内烟叶受热均衡，有效升温速度每小时可达到1-2.4℃，实际升温速度通过该装烟室余热共享进风口开启大小进行控制（自控器或手动控制）。其余烤房则根据烟叶不同烘烤时期的需求，控制其进（出）风口的开启大小。当干筋期烤房余热不能继续维持升温时，启用本烤房的加热设备，关闭余热共享进（出）风门和减压孔，进入正常烘烤。
余热共享湿度与回潮控制：打开排湿期装烟室内的余热共享进（出）风口，利用循环风机产生的动能，使其排出的湿热水汽进入余热共享通道；再开启需要回潮或加湿的装烟室内余热共享进（出）风口，让湿汽进入；回潮烤烟室内的循环风机，每间隔1-2小时开启10分钟，其余烤房内的进（出）风口保持关闭状态，就能顺利实现烟叶回潮或加湿。
采用余热共享回潮，其效果好于任何回潮方式，回潮后烟叶不落干，便于卸炉和加工分级。
五、经济和社会效益分析
（一）经济效益分析
1、成本指标
余热共享烤房平均每炉耗电150.5度，煤炭614公斤，公斤干烟耗电0.38度，耗煤1.55公斤，公斤干烟成本1.87元；对照：单体自动进煤烤房每炉耗电231度，耗煤748公斤，公斤干烟耗电0.60度，煤炭1.93公斤，公斤干烟烘烤成本2.44元。
2、烘烤时间
余热共享烤房平均每炉烘烤时间为118小时，自动进煤烤房平均每炉烘烤时间为120小时。
3、质量指标
与自动进煤烤房烤后干烟相比，叶色稍深，桔黄烟比例增多，烟叶无棕色化反应，挂灰情况较对照少，总体烟叶均价价提高。
表一 平均每炉烟叶烘烤费用（元、公斤、度、小时）
炉型
烘烤
炉数
装烟
竿数
烤出
干烟
鲜干
比
烘烤
时间
用煤量
用煤
成本
用电量
用电
成本
烘烤
费用
余热
共享
24
330
396
8.28：1
118
614
614
150.5
128.0
742
自动
进煤
6
330
388
8.39：1
120
748
748
231
196.4
944.4
比较

-2
-134
-134
-38
-68.4
-202.4
备注
电0.85元/度，煤炭 1.00元/公斤。
表二 公斤干烟烘烤费用（元、公斤、度、小时）
炉型
每炉烤
出干烟
公斤干烟用电量
公斤干烟
用电费用
公斤干烟
用煤量
公斤干烟用煤费用
公斤干
烟成本
余热共享
396
0.38
0.32
1.55
1.55
1.87
自动进煤
388
0.60
0.51
1.93
1.93
2.44
比较

-0.22
-0.19
-0.38
-0.38
-0.57
备注
电0.85元/度，煤炭1.00元/公斤。

炉　型
烘烤
炉数
烤出干烟
(公斤)
等级比例（%）
均价（元）
上等烟
中等烟
下等烟
余热共享
24
9504
31.2
57.4
11.4
12.12
自动进煤
6
2326.5
29.8
56.6
13.6
11.46
比较

＋1.4
＋0.8
-2.2
＋0.66
备注

表三 烟叶效益比较

4、小结
经过统计分析，余热共享烤房烘烤过程中热能利用率提高20%左右，每公斤干烟节煤0.38公斤，节电0.22度，烘烤成本降低0.57元。公斤干烟耗煤量较自动进煤烤房降低19.7%，耗电量降低36%，公斤干烟成本降低23%，单炉烘烤成本降低225.72元。该烤房采用自动控制，温湿度相对稳定，烤后烟叶外观质量好，桔黄烟叶比例大，上中等烟叶比例较对照提高2.2%，公斤干烟均价提高0.66元，单炉干烟效益提高261.36元。按每亩单产140kg计算，综合提高均价和降低烘烤成本两项，每亩地可增收172.2元；另外，烘烤后期烟叶回潮与蒸汽锅炉回潮相比，每炉可节省煤炭40公斤，公斤干烟回潮成本降低0.1元，每亩可降低回潮成本14元。而通过对烟叶内在化学成份检验和烟叶评吸鉴定，余热共享烘烤在在省工、节能降耗的同时保持了烟叶密集烘烤对烟叶质量的良好作用。
（二）社会效益分析
当前，国内外在烘烤工艺和烘烤操作中，无论是烤房群组还是单个烤房，干筋期形成的高温余热和排湿期形成的大量湿热水汽都是直排式，直接排向室外，热能得不到循环利用，造成能源较大浪费。煤炭等能源的利用具有不可循环性，节能减排已成为社会各界的广泛共识。WLQ增效节能余热共享连体密集烤房的研发应用，实现了密集烤房群组的热能部分循环再利用，简化了烤房建筑，实现了节约用地，建设成本降低；减少煤炭消耗，烘烤成本降低；减少烟气排放，促进节能减排；实现自动控制，减轻司炉人员劳动强度，具有显著的社会效益。
六、余热共享连体密集烤房使用要点
该式密集烤房，一般3-6座为一组；在每组烤烟室中部位置，用余热共享通道相串连；在余热共享通道上每个烤烟室的中间位置设一个进（出）风口，进（出）风口开启的大小由烘烤自控器控制或手动柄控制；在烤房装烟室门端开设减压孔；连体内各个烤烟室的装炉烘烤时间按早、中、晚三个时间段错开，利用连体装烟室内烟叶所处的不同烘烤阶段的温湿度差异，实现热能的部分循环再利用，改变以前烟叶烘烤中干筋期产生的高温空气、定色期形成的湿热水汽直接排出烤烟室外而造成能源浪费现象。在烟叶正常烘烤过程中，循环风机处于开启状态，减压孔处于关闭状态。

-10-