氣溫對(duì)煙葉烘烤能耗的影響研究

　　摘要通過測(cè)定煙葉烘烤過程的室外平均氣溫、實(shí)際用煤量和煙葉的含水量,以單位煤炭的排濕量作為能耗指標(biāo),分析了環(huán)境溫度對(duì)煙葉烘烤能耗的影響,結(jié)果表明:環(huán)境溫度越高,烘烤能效越高,兩者基本呈線性關(guān)系,并提出今后煙葉烘烤對(duì)策。
　　關(guān)鍵詞煙葉烘烤;能耗;氣溫
　　中圖分類號(hào)S572文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào) 1007-5739(2010)14-0050-02
　　
　　煙葉烘烤調(diào)制過程需大量能源,造成大量的碳排放[1-2]。近年來,隨著密集烘烤及各類新型節(jié)能爐灶的推廣使用,煙葉烘烤的能耗有較大降低。但隨著能源價(jià)格的逐步上漲,煙葉烘烤用煤成本隨之上升,成為煙葉種植者的沉重負(fù)擔(dān)[3-5]。筆者在多年的生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn),即使在相同條件下,各煙葉生產(chǎn)者之間煙葉烘烤能效仍存在較大差異,其中環(huán)境溫度變化對(duì)能效的影響較大。為科學(xué)利用環(huán)境溫度的變化達(dá)到節(jié)能降本的效果,進(jìn)行氣溫對(duì)煙葉烘烤能耗影響的研究,以為實(shí)現(xiàn)煙葉烘烤能耗降低奠定基礎(chǔ)。
　　1材料與方法
　　1.1試驗(yàn)材料與處理
　　為確保鮮煙質(zhì)量、烘烤工藝以及烤房設(shè)備等試驗(yàn)條件一致性,選擇一個(gè)煙農(nóng)戶,種煙2.4 hm2,使用同一烘烤工場(chǎng)的2只8 m密集型烤房,1號(hào)炕作為對(duì)照,對(duì)2號(hào)炕的烘烤工藝進(jìn)行調(diào)整。
　　1.2試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集
　　每炕次隨機(jī)抽取40竿(占竿數(shù)10%),分別稱取鮮重和干重,以平均值推算全炕煙葉總鮮重、總干重、干鮮比和總水量;為確保煤質(zhì)前后一致,一次性購(gòu)足烘烤用煤20 t,分炕次記錄用煤量;每天在2∶00、8∶00、14∶00、20∶00測(cè)定室外氣溫,從點(diǎn)火烘烤至閉炕為止,計(jì)算所有時(shí)刻點(diǎn)的氣溫平均值。
　　2結(jié)果與分析
　　2.1室外環(huán)境溫度對(duì)烘烤能耗的影響
　　由表1可知,隨著煙葉部位升高,采收延后,光合作用時(shí)間加長(zhǎng),其內(nèi)含物逐漸充實(shí),表現(xiàn)為鮮干比逐漸縮小。這也說明不同炕次之間,烤出同等質(zhì)量的干煙,所要排出的水分是不同的。在煙葉烘烤過程中所耗能量主要用于蒸發(fā)水分,其次是加熱室內(nèi)空氣,為此采用單位煤炭的排濕量表示烘烤能源效率更具代表性。由表中2炕平均值可知,單位煤炭的排濕量隨著室外環(huán)境溫度升高而增加,說明環(huán)境溫度升高有利于節(jié)能。以室外平均溫度作為自變量,進(jìn)行相關(guān)回歸分析:y=0.0673 x+1.037 6,相關(guān)系數(shù)R2=0.849 9,說明單位煤炭排濕量的增加有84.99%是由室外環(huán)境溫度變化造成的,顯著相關(guān)。即在炕房干燥的情況下,室外環(huán)境溫度在20~36 ℃的區(qū)間內(nèi),每升高1 ℃,單位煤炭的排濕量增加0.067 3單位,效率提高6.73%。由此相關(guān)性可知,室外平均氣溫在20.45 ℃時(shí),在干炕狀態(tài)下的單位煤炭排濕量應(yīng)為2.413 9 kg水,除實(shí)際平均總水量2 082.23 kg,理論需煤862.6 kg,而實(shí)際上第1號(hào)炕平均耗煤為1 200 kg,兩者相差337.4 kg,說明新建的潮濕炕體需要337.4 kg煤炭烤干煙炕,與實(shí)際情況基本相符。
　　2.2晝夜溫差對(duì)烘烤能耗的影響
　　在煙葉烘烤過程中,為保證煙葉持續(xù)失水干燥,必須確保在濕球溫度保持穩(wěn)定的同時(shí),干球應(yīng)保持穩(wěn)定或逐步上升。因此,烘烤時(shí)在煙葉變化允許的情況下,可以采取白天氣溫高時(shí)多升溫快排濕,夜晚氣溫低時(shí)少升溫或穩(wěn)溫。從表1可以看出,單位煤炭排濕量2號(hào)炕的數(shù)值均高于1號(hào)炕,單位煤炭排濕量全年平均值2號(hào)炕較1號(hào)炕高0.10 kg,節(jié)能效果達(dá)3.61%。
　　3結(jié)論與討論
　　3.1烘烤過程中的排濕特點(diǎn)對(duì)能耗的影響
　　在煙葉烘烤過程中,煙葉水分以氣態(tài)形式排出,但必須以穩(wěn)定濕球溫度(38~42 ℃)、升干球溫度(38~68 ℃)為原則。隨著干球溫度升高,煙葉逐漸失水干燥,炕內(nèi)的水汽飽和度也逐步降低。在這一過程中,自始至終都有一部分流動(dòng)空氣只起到輸水介質(zhì)的作用,帶走大量的熱量。因此,室外環(huán)境溫度即代表進(jìn)入炕房的冷空氣溫度,炕內(nèi)干球溫度即代表排出的熱空氣的溫度,室外環(huán)境溫度升高,兩者相差越少,加熱空氣的能耗越少,單位煤炭的排濕量就越大。
　　3.2煙葉特性對(duì)烘烤能耗的影響
　　煙葉在干燥的過程中,葉片的水分吸收熱量,在葉片表面汽化進(jìn)入炕內(nèi)空氣后,才能隨氣流排出。因此,一些影響水分汽化的煙葉特性,將會(huì)影響烘烤的能耗。不同部位葉片主脈粗細(xì)不同,中、下部葉主脈粗,含水量大,干筋時(shí)間長(zhǎng),與上部葉相比則需要較多能量用于干筋;而上部葉身份厚、組織緊,更便于水分向葉面的滲透和蒸發(fā),這在一定程度上會(huì)造成回歸方程系數(shù)a的趨大,擴(kuò)大了環(huán)境溫度對(duì)提高能效的預(yù)計(jì)。
　　3.3煙葉烘烤對(duì)策
　　一是調(diào)整煙葉移栽期,避免煙葉成熟過早。皖南煙區(qū)較適宜的移栽期為3月下旬,過早移栽不僅易遭受低溫傷害,早花或葉數(shù)減少,影響煙葉產(chǎn)量和質(zhì)量。早栽后煙葉的成熟期也相應(yīng)提前,于5月下旬初采收,此時(shí)正值皖南地區(qū)常見的小滿寒出現(xiàn)時(shí)期,不僅烘烤能耗增大,且排濕定色困難,易烤壞煙。二是利用天氣變化提高烘烤能效。首先依據(jù)天氣變化,做出合理安排,力爭(zhēng)晴天烤煙;其次利用烘烤工藝的可調(diào)性,將工藝中的穩(wěn)溫階段盡量放在夜晚,可有效提高烘烤能效,節(jié)能降本。
　　4參考文獻(xiàn)
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