烟叶烘烤用天然气热风炉的理论和试验研究文献综述

 2022-10-23 09:54:43

文献综述(或调研报告):

近年来,不少学者分别从烤房设备、新能源利用等方面研究了提高烘烤热能利用率的途径: 如杨波等、孙 建 锋 等 将 生 物 质 能 源 应 用 于 烟 叶 烘烤 ; 潘建斌等、王刚等、董贤春将太阳能等应用于烟叶烘烤,并取得了初步成效 。但由于存在各种缺点,如投资大、使用成本高、使用寿命较短、使用不方便、集热效果不理想等,限制了在生产上的推广,还有待进一步改进和完善。[1]

先进的烟叶烘烤设备是实现科学的烘烤工艺、提高烟叶品质、降低劳动强度和生产成本的基础。与传统烤房相比,密集型烤房采取强制通风热风循环,具有装烟量大、省工、省时、烤后烟叶质量优良等特点,因而在国内外烤烟生产中均得到了一定的推广应用。目前国内密集型烤房加热设备主要由加热炉、火管(烟气-空气换热器)、烟囱三部分组成,置于与装烟室相邻的加热室内,来自装烟室的空气经火管加热后通过循环风机送入装烟室内。[2]

现在国内的密集型烤房还存在很多改进的空间。采用热湿循环利用系统可提高烤后烟叶的经济性状和外观质量,改善烟叶内在质量和感官评吸质量。且利用热湿循环系统管道较低温度、较多湿气对停烤烟叶回潮效果显著,快于自然回潮易于控制,烟农乐于接受。虽然集中供热系统在使用过程中仍存在诸多问题,主要是建造成本较高,节能效果不明显。但从适应“规模化种植、集约化经营”的生产实际需要及烟草行业的发展考虑,从经济、社会效益等方面出发,集中供热仍是今后发展的方向。下一步要针对存在的问题,重点在降低建造维护成本、节能减排、完善操作使用技术等方面做进一步的研究和探讨。[3]

密集烤房的推广应用在促进烤烟生产规模化发展方面发挥了重要作用。但是,密集烤房在使用中普遍存在热能利用效率较低的问题,烟叶烘烤所需热量仅占现有燃烧炉燃料发热量的30%左右,无效能耗过高,存在很大的节能潜力。而影响现有密集烤房热能利用效率的因素较多,但排湿余热无效流失是其中的一个重要因素。通过对密集烤房排湿气流余热回收利用试验和实测结果分析来看,在现有密集烤房条件下,分离式热管余热回收机组具有很好的环境适用性,在不影响烟叶烘烤正常进行的前提下,可以实现密集烤房排湿气流余热无功耗回收利用,是密集烤房排湿气流余热回收利用较佳的设备形式,节能效果显著,具有较好的实用价值和普及应用前景。因此,进一步提高设备的热回收效率是今后研究工作的重点。[4]

密集烤房群可以采用余热利用技术,具体以烤房内温度40~48℃进行间接供热,48~68℃进行直接供热较好。采用余热利用技术可以节能减排,降低烟叶烘烤成本。操作得当,还可以改善烟叶烘烤质量。[5]

一种密集型烤房余热利用装置,包括密集修建的烤房,在烤房的烘烤室上设有排湿口,在烤房的加热室上设有进气孔,在密集修建的烤房顶部设置干热管道和湿热管道,在干热管道和湿热管道上对应烤房排湿口和进气孔的位置分别开设有带阀门的干热进气口、干热出气口、湿热进气口和湿热出气口;在排湿口上连接有排气支管,排气支管的另一端同时与干热进气口和湿热进气口连接;在进气孔上连接有进气支管,进气支管的另一端与干热出气口和湿热出气口连接。本发明利用相对少的能耗加热有一定热量的干、湿烟气,或将回收的干、湿烟气直接供给烤房,进行烟叶加热、增湿、回潮,实现节能降耗、提质增效的目的[6]

干燥作业涉及国民经济的广泛领域, 它不仅是大批工农业产品不可或缺的基本生产环节, 也是中国的耗能大户 ,所用能源占国民经济总能耗的 12%左 右。提高干燥过程的能源利用效率和防治对环境的污染是相辅相成的 。减少 100Mt标煤的能源消耗 ,在中国即可减少 69Mt以上 CO 2 和 SO 2 的排放 ,其环保效益十分显著。因此 ,在探索干燥技术的新型发展道路时,必须对能效 、环保以及产品的质量进行综合考虑,以求得全面 、协调和可持续地发展。研制高效节能干燥设备和改造现有设备对提升行业地位, 完成节能减排任务十分必要。[7]

目前国内大部分干燥设备热源来自于蒸汽或导热油为介质的热量传递,采用的燃料以煤炭为主,普遍存在设备庞大、环节多、远距离输送跑冒滴漏及管道损失等问题。在换热环节存在介质温度低、生产效率低、热量浪费严重的现象。干燥过程的热效率一般均较低,为 30% ~ 60% 。因此,干燥行业具有巨大的节能空间。同时,煤炭燃烧过程排放大量 SO 2 、NO x 和粉尘等污染物,对环境危害巨大,是减排的重点对象。将某台采用蒸汽作为热源的回转干燥炉改造为天然气直燃热风炉,干燥介质温度可达到 180℃ 以上,温度稳定,使企业产量提高 20%;干燥介质的温度可根据生物质饲料所含水分自动调节,确保了干燥品质;系统中不存在管损和冷凝水造成的余热浪费现象,热损失减少,热效率由改造前的 44% 提高到 96%以上,提高了 52%。通过天然气直燃热风炉干燥系统改造,每年可节约 2 904 t 标煤,减少 CO 2 排放 8 073 t,减少SO 2 排放 58. 1 t,减少 NO x 排放 17. 4 t。产生巨大的

社会效益。[8]

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