全球经济飞速发展，人类文明不断进步，人们的生活水平也不断提高，对环境带来的污染也与日俱增，尤其是燃烧带来的空气污染，二氧化碳效应及温室效应，对环境、经济和社会也产生了负面影响^[1]。传统燃烧生物质或者煤，燃烧效率较低，且产生的一氧化碳、二氧化碳和SO2会对环境造成污染，各国都在寻求一种具备低污染、零排放的清洁能源，替代传统燃料^[2]，生物柴油硫氧化物排放量几乎为零^[3],是一种典型的可再生绿色燃料^[4]，具有闪点高，挥发性低，使用安全，储存和运输性能好的优点；烟叶烘烤^[5]是一个耗能大户，每年永州烟区烟叶产能约70万担，耗煤3.5万吨，释放大量的CO₂，对环境造成污染，为解决这一问题，项目组用生物液体燃料替代传统燃料进行烘烤，并配套相应的烘烤加热设备，以降低由于烘烤带来的污染。传统生物质或煤配套的加热器与生物液体燃料的加热器原理不同，生物液体燃料的加热器由油管、喷嘴及点火器组成，散热器与传统燃料配套的散热器相同。

1、材料与方法

1.1 试验时间、地点

试验在永州烟区宁远、蓝山、新田、江华、江永和技术中心进行。试验地为当地标准烟田，土壤肥力中等，土层厚度20～30 cm，垄高35-40cm，前作为水稻，田块排灌方便，地势平坦。无病虫害史。

1.2 试验材料

供试烟叶品种为云烟87、湘烟7号或K326。各点供试烤房为气流上升式密集烤房2座，土建满足国家局418号文件。供热设备为生物液体燃料供热系统1套、生物质燃料供热设备1套和一次性加煤金属封套供热设备1套。

1.3 试验设计

2个烤房：设2个处理，T1将为生物液体燃料供热烤房；T2为生物质燃料烤房，以中、上部烟叶各1房进行烟叶烘烤试验，测定及烘烤经济性状及烤后烟叶化学成分。保证供试烤房所烤烟叶的品种、营养条件、部位、成熟度要均衡一致，在田间选择同样素质的烟株，标识并挂牌，待烟叶成熟采收。烘烤方法：按当地常规工艺实施。

1.4试验记录及测定项目

1.4.1：烘烤工艺条件及烟叶变化记载：自点火升温后开始，每4h记录一次烤房的干球温度和湿球温度，同时观察记载烟叶颜色和状态的变化，至烘烤结束。观察记载要尽可能详细，至少要记载烘烤过程中烟叶叶尖变软、叶片变软、主脉变软、凋萎塌架、小卷筒、大卷筒、干筋等。烘烤过程中出现熄火等异常现象要及时记录。

1.4.2烘烤效果记载：烟叶烘烤结束，统计各处理耗煤（生物液体燃料、生物质颗粒）量、耗电量、上等烟中等烟和下低次烟比例、各类烤坏烟比例。能耗（生物液体燃料、生物质颗粒）量：对供试烤房每烤次用生物液体燃料、生物质颗粒称重记录（单位：Kg）。根据各烤次回潮后干烟叶总量计算单位质量烟叶的耗料量（单位：Kg燃料/Kg烟叶）， 根据国标 GB 2635─1992对烤后烟叶进行分级，统计等级结构和均价。

1.4.3烟叶化学成分测定：烟叶出炕后，分别从各处理样竿选取C3F和B2F烟叶各2kg，测定烟叶常规化学成分。

2、结果与分析

2.1生物液体燃料供热设备的设计

图1 生物液体燃料供热设备   注：1-机壳；2-连接法兰

生物液体燃料供热设备由助燃风机、风箱组成。具有点火、助燃、防回火功能。采用离心式风机，流量≥300m³/h，风压≥400P，功率≤0.1kw。风量、风压可调节，风机电机绝缘等级 F 级，并配有防护罩。风箱分风满足点火、助燃和防回火要求，处于高温区部分采用Q235或06Cr19Ni9材质制作，Q235材质成型后厚度≥1.8mm。采用防锈处理，06Cr19Ni9材质成型厚度≥1.2mm。燃油机采用双路油管设计，支持大小火档位自动切换，控温精准，节省燃料，点火时间≤1 min，机身上设有观火镜可以随时观察火力大小。11-29

2.2 各处理鲜叶素质鲜干比

表1  各处理鲜叶素质鲜干比             单位：kg

从表中可以看出，2个处理的试验烟叶鲜干比相差不大，鲜叶素质含水量基本一致，这保证了进房的烟叶的素质基本一致。

2.3不同处理烟烘烤过程中温湿度变化

从中部叶生物液体燃料第一房烟叶烘烤曲线可以看出，从0-63h，烤房温湿度升温正常，控温在±0.1℃，烤房上下棚之间温差约为1℃，温控较为精确。从曲线图可以看出，上棚干球温度计在64h时损坏，20h后购买新的装上后，显示温度正常，燃烧机本身升温控温正常，烘烤至198.5h，烘烤结束，叶片全干。全房烘烤时没有降温，机器没有故障。

图2 第一房烤房温湿度变化图      图3第2房烤房温湿度变化图

第2房中部叶在烘烤到88h熄火，干球温度由43.1℃降到38.2℃，上棚干球温度计出现问题，拿出来修理，在176h修好，但是4h后，又出现问题，发生故障，上棚湿球温度计在136h发生故障，40h后修好，在176-192h使用正常。油泵在烘烤22h时，出现堵塞，半小时后修理好，继续烘烤，整个烘烤期间，油管喷油嘴堵塞了3次，进行了及时的修理，建议增加一个过滤装置，喷嘴采用0.75半实心30度雾化油嘴。

图4 喷嘴示意图

进行中部叶烘烤后，对烤房进行了清理，对燃油机的喷头，风机、控制器都进行了检查，在进行上部叶烘烤时，机器较为稳定，烤房温度可以精准控制在0.5℃，比传统生物质烤房温差小，控温更加精准，而且升温灵敏，火力控制比传统生物质烤房灵活方便。

图5 上部叶2个烤房温湿度曲线对比图

2.4 不同燃料烟囱尾气对比

 利用I-6400烟气分析仪，测量烤房烟囱尾气温度及含硫量，可以看出，生物液体燃料供热设备烤房烤房的烟囱尾气温度明显低于生物质烤房，表明生物液体燃料加热设备的换热效率有明显提高。生物液体燃料燃烧后，SO2排放为零，而生物质燃烧后SO2浓度7.75mg/m3，煤燃烧后为SO2浓度11mg/m3。从燃烧效率来看，生物质、煤、生物液体燃料分别为95.66%、96.77%和96.61%，生物液体燃料略低于煤，略高于生物质。

表2不同燃料烘烤燃烧尾气对比表   单位：℃，%，mg/m3

2.5烟叶烘烤效果分析

对不同类型烤房烟叶烘烤用工量测试结果表明(见表5)，生物液体燃料烤房的编烟、上下炕和烘烤操作用工均与生物质颗粒和烧煤烤房相同，但烟叶烘烤操作用工量比生物质颗粒和烧煤烤房减少3.3个/亩，降低3倍。烟叶烘烤总用工量比生物质颗粒和烧煤烤房减少3.2个/亩（表5），降低3倍。这是生物液体燃料供热设备采用自动供油、精准控制等方式，在烘烤过程中烘烤师傅只需要设定目标温度，不需要在烘烤途中添加燃料，所以烘烤过程非常省工。

表3   不同类型烤房烟叶烘烤用工比较     （个/亩）

2.6烟叶烘烤能耗成本            

根据市场价格：生物质950元/方，电0.588元/度，液体燃油4.6元/升，从2种不同供能方式看，2种烘烤方式耗电量相差不大，烤后能耗生物质颗粒成本最低，生物液体燃料成本最高，生物液体燃料烤一房烟，需要480L油，油耗偏高。

 表4   不同处理烟叶烘烤能耗成本对比      单位：元/Kg、Kg/房、Kw.h、元、Kg

2.7 烟叶外观质量

对比分析两种燃料烤房烤后烟叶外观质量，可以看出，外观质量相差不大，生物燃油控温精准，燃烧值达到烤烟的需要，烘烤期间要保证烤房不掉温，不突然升温，就不会烤坏烟。2个处理的烟叶鲜叶素质基本一致，成熟度较好，烤后烟叶组织结构好，身份适中油分有，颜色呈现出橘黄色。

表5 不同类型烤房烤后烟叶的外观质量

2.8 各处理烟叶经济性状：

通过测量中、上部叶烤后烟叶得知，T1处理总重467.27kg，级外烟5.56kg，均价40.67元/kg，总价值17702.61元，T2处理总重441.9kg，级外烟3.59kg，均价40.64元/kg，总价值17958.07元，两房烟叶总价值和均价相差不大，生物燃油烤房烤后烟叶均价高于生物质烤房0.03元/kg。

表6  不同部位各处理的标识烟叶分级情况（以标识烟叶为准）单位：Kg、元、元/Kg

注：以上价格不包括补贴

2.9 烤后烟叶化学成分对比

表7 烤后烟叶化学成分对比    单位：%

两个处理烤后烟叶化学成分烟碱在2.15-2.65之间，烟碱含量中部叶适中，上部叶偏低，还原糖在22-27之间，含量适中，糖碱比较为适宜，氯离子含量偏低，在0.1左右，总氮含量与烟碱含量呈正相关，在1.5左右，钾含量在1.6-2.2之间，钾含量整体偏低。

3、结论

3.1 生物液体燃料供热设备性能烟叶烘烤专用生物液体燃料供热设备由供热系统、燃烧系统和控制系统组成，结构上采用整体设计，具有体积小、结构简单、安装使用方便和经济耐用的特点；使用上采用“一键式烘烤模式”可自动点火、自动供应燃料、熄火判断和远程监管技术，具有燃烧效率高、无污染、温度调控精准等特点。解决了目前普通非金属材料密集烤房供热设备易开裂及换热性能差的问题，克服了金属材料烤房用工多缺点，显著提升了密集烤房的供热性能，可以十分精准调控密集烤房的烘烤升温速度。

3.2 对生物油的要求生物油燃烧后，挥发成水蒸气和CO2，降低了对大气的污染，是今后烟叶烘烤的方向之一。对生物油有2点不可或缺的要求，一是要求生物油燃烧值在1W大卡以上，保证烟叶烘烤时烤房升温能够满足需求；二是生物油要求纯度高，没有杂质，在存贮和使用时，要密封或者用盖子盖好，避免小虫子等杂物混进来，有杂质容易堵塞油管油路，从而引起熄火。

3.3 生物液体燃料烘烤的烤房烤后烟叶与普通生物质烤房外观质量相差不大，烟叶化学成分烟碱含量中部叶适中，糖碱比较为适宜，总氮含量与烟碱含量呈正相关，生物燃油烤房烤后烟叶均价高于生物质烤房0.03元/kg，烟叶烘烤总用工量比生物质颗粒和烧煤烤房减少3.2个/亩，降低3倍。

参考文献

[1]曲艺.[D]生物能源助推能源转型研究生论文2023.

[2]李强,等.新型生物燃料替代传统燃料的可行性[J].中国科技信息2024.7:116-118;

[3]王丹，生物柴油研究进展[J].中国船检，2024，(9):22-24

[4]孟广海等.生物柴油研究进展[J].精细与专用化学品2024,３2(11):11-13

[5]匡鹏飞.[D]成熟度对烘烤过程烟叶颜色、生化变化及烤后质量的影响.2023