CN103519337B - 一种利用烟叶代谢热能的高密度负压循环式堆积型烤房系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用烟叶代谢热能的高密度负压循环式堆积型烤房系统，解决现有烤房空间利用率偏低，热能利用率偏低，以及电能损耗偏高的问题。本发明包括依次通过管道相连的集中供热系统、密闭装烟室、负压式循环及排湿系统，所述负压式循环及排湿系统还与集中供热系统相连，所述密闭装烟室上还设有控制仪，所述密闭装烟室内还设有不锈钢装烟框。本发明充分利用烟叶在高密度下代谢产生的热量为主要热源完成45度以下的变黄过程，比目前推广的密集型烤房节约20～30%的燃煤；空间利用率高，实现装烟室空间100%投入使用，比目前推广的密集型烤房空间利用率提高30～40%。

Description

一种利用烟叶代谢热能的高密度负压循环式堆积型烤房系统

技术领域

本发明具体涉及一种利用烟叶代谢热能的高密度负压循环式堆积型烤房系统。

背景技术

目前，我国推广的密集型烤房经过从1963年，1977年几代的改进，到2007年进行大面积推广使用，相继出现自动控温烤房、普改密烤房、立式密集型烤房、卧式密集型烤房等等，在智能化和基建水平明显提升，为烟草的发展做出重要贡献。存在的缺陷：1.烤房空间利用率偏低：目前推广的密集型烤房，顶层有12立方米，底层有16.8立方米共计28立方米烤房空间浪费，占烤房装烟室的33%；2.装烟密度上偏低：一是装烟室空间浪费，二是密集型烤房仍然采用传统的编杆方式，装烟密度低，无法达到烘烤20亩烤烟的设计标准；3.热能利用率偏低：采用粗放式立式炉燃煤燃烧供热，造成热量利用率偏低；4.电能损耗偏高：采用循环风机进行装烟供热和排湿，从装烟后必须投入使用，造成电能损耗偏高，影响烟农收入；5.没有考虑到烟叶在氧化变黄衰败过程中产生的生物热能利用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用烟叶代谢热能的高密度负压循环式堆积型烤房系统，解决现有烤房空间利用率偏低，热能利用率偏低，以及电能损耗偏高的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种利用烟叶代谢热能的高密度负压循环式堆积型烤房系统，包括依次通过管道相连的集中供热系统、密闭装烟室、负压式循环及排湿系统，所述负压式循环及排湿系统还与集中供热系统相连，所述密闭装烟室上还设有用于控制集中供热系统和负压式循环及排湿系统的控制仪；所述密闭装烟室内还设有不锈钢装烟框。

进一步地，所述负压式循环及排湿系统包括与密闭装烟室通过管道相连的真空循环泵，与真空循环泵通过管道相连的排湿装置，该排湿装置还通过管道与集中供热系统相连；所述真空循环泵还通过导线与控制仪相连。

再进一步地，所述排湿装置包括分别通过管道与真空循环泵和集中供热系统连通并用于输送干燥空气的第一输送通道，以及位于第一输送通道下方，且一端与第一输送通道靠近真空循环泵的一端连通、另一端为开口并用于排出湿空气的第二输送通道。

更进一步地，所述集中供热系统包括供热室，设置于供热室内的加热炉，一端设置于供热室内与加热炉相连、另一端延伸到供热室外的烟囱，以及设置于供热室外与加热炉相连的鼓风机；所述供热室底部设有通过管道与第一输送通道连通的进口、顶部设有通过管道与密闭装烟室连通的出口；所述供热室底部设有用于向供热室内补充空气并位于进口上方且带补风门的补风口；所述加热炉与烟囱之间还设有换热器；所述鼓风机与补风门均通过导线与控制仪相连。

另外，所述密闭装烟室设有一个以上的装烟门、一个以上的观察窗；所述密闭装烟室内部还设有温湿度计和用于检测密闭装烟室内pH值并与显示屏相连的pH测试仪；所述温湿度计和pH测试仪均与控制仪相连。

此外，所述不锈钢装烟框包括由六个网状不锈钢材料制造的烟框，以及设置于烟框内用于防止烟叶下沉的塑料棒；所述塑料棒底部为舌头状，且在其表面设有用于防止烟叶下沉的阻挡件。作为一种优选，所述烟框为长方体结构，且四个侧面和底面固定相连，顶面与四个侧面可拆卸连接。

作为一种优选，所述密闭装烟室一侧设有一个以上通过管道与供热室相连通的进气口，另一侧设有一个以上通过管道与真空循环泵连通的出气口。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本发明的密闭装烟室空间利用率高：实现装烟室空间100%投入使用，比目前推广的密集型烤房空间利用率提高30～40%，另外由于使用本发明的不锈钢装烟框进行烟叶装框烟叶密度适度压紧实，使得装烟密度比目前推广的烤房密度增加2～3倍，实现下部和顶部烟叶烘烤面积达到60亩以上，中部烟叶烘烤面积达到40亩以上。

（2）本发明充分利用烟叶在高密度下代谢产生的热量为主要热源完成45度以下的变黄过程，比目前推广的密集型烤房节约20～30%的燃煤。

（3）本发明采用了负压式循环及排湿系统，比传统的风机循环及排湿系统功能更加强大可控，使得热量能够快速达到装烟室各个部位，而且受热交换更加均匀，烟叶排湿及干燥速度明显加快。

（4）本发明设置了温湿度感应器和pH测试仪，能够清楚的了解到密闭装烟室内具体的情况，从而更好的实现后续工序；采用本发明的不锈钢装烟框能够进一步实现烟农减工降本：烟农可以在田间地头，边采烟边装框，方便运输并且节省了编烟环节用工。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中负压式循环及排湿系统的结构示意图。

图3为本发明中烟框的结构示意图。

图4为本发明中塑料棒的结构示意图。

图5为本发明中集中供热系统的结构示意图。

图6为本发明中密闭装烟室的结构示意图。

其中，附图中标记对应的零部件名称为：1-集中供热系统，2-密闭装烟室，3-负压式循环及排湿系统，4-真空循环泵，5-排湿装置，6-第一输送通道，7-第二输送通道，8-阻挡件，9-供热室，10-加热炉，11-烟囱，12-鼓风机，13-进口，14-出口,15-补风口，16-装烟门，17-观察窗，18-温湿度计，19-pH测试仪，20-控制仪，21-进气口，22-出气口,2-换热器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

如图1所示，一种利用烟叶代谢热能的高密度负压循环式堆积型烤房系统，包括依次通过管道相连的集中供热系统1、密闭装烟室2、负压式循环及排湿系统3，所述负压式循环及排湿系统3还与集中供热系统1相连，所述密闭装烟室上还设有用于控制集中供热系统和负压式循环及排湿系统的控制仪20，所述密闭装烟室内还设有不锈钢装烟框。作为一种优选，本发明的密闭装烟室规格为内长8米，内高3米，内宽3米，墙体由黄砖或免烧砖浆砌，室顶为混凝土现浇室顶，室内墙塘敷不抛光，外墙可以根据情况，采用勾缝或塘敷抛光，也可以制作烤箱。

进一步地，所述负压式循环及排湿系统3包括与密闭装烟室通过管道相连的真空循环泵4，与真空循环泵通过管道相连的排湿装置5，该排湿装置还通过管道与集中供热系统相连，所述真空循环泵还通过导线与控制仪相连。作为一种优选，所采用的管道为高温保温抗压管。

如图2所示，所述排湿装置包括分别通过管道与真空循环泵和集中供热系统连通并用于输送干燥空气的第一输送通道6，以及位于第一输送通道下方，且一端与第一输送通道靠近真空循环泵的一端连通、另一端为开口并用于排出湿空气的第二输送通道7。

如图5所示，所述集中供热系统包括供热室9，设置于供热室内的加热炉10，一端设置于供热室内与加热炉相连、另一端延伸到供热室外的烟囱11，以及设置于供热室外与加热炉相连的鼓风机12；所述供热室底部设有通过管道与第一输送通道连通的进口13、顶部设有通过管道与密闭装烟室连通的出口14；所述供热室底部设有用于向供热室内补充空气并位于进口上方且带补风门的补风口15；所述烟囱和加热炉之间还设有换热器23，所述鼓风机与补风门均通过导线与控制仪相连。其中，加热炉对所使用煤炭质量宽泛（烟煤或无烟煤，煤的低位发热值为：12540kJ/kg～29260kJ/kg）煤燃烧完全（燃烧效率≥85%），材料：符合GB/T221～2000、GB/T15575～1995、GB/T713～1997、GB3531～1996要求，铸铁或厚度≥5mm钢板可不加内衬，钢板厚度3mm加耐火材料炉衬，所述换热器内不得严重积灰，同时要具有积灰处理装置，且换热器横向或竖向内列管式，材料符合GB/T221～2000、GB/T15575～1995、GB/T713～1997要求，薄壁钢管厚度≥3mm，鼓风机选择150w以上，用单相鼓风机或轴流风机对加热炉送风调控。

如图6所示，所述密闭装烟室设有一个以上的装烟门16、一个以上的观察窗17；所述密闭装烟室上还设有温湿度计18和用于检测密闭装烟室内pH值的pH测试仪19；所述密闭装烟室上还设有通过导线与真空循环泵、补风门和鼓风机相连并用于控制二者的控制仪20，所述温湿度计和pH测试仪均与控制仪相连。作为一种优选，墙体两长面向内2米分别设置两个0.3米×2米得观察窗，观察窗采用厚度为0.08米玻砖防止负压造成破碎，墙体两长面一侧正中位置设置一个装烟门，装烟门材料可以根据实际情况选择，要求密闭，内置外开，能够承受一定负压，在装烟门得一侧设置一个内径为0.025米预留孔，用于安装温湿度计，而装烟门的另一侧设有一个内径为0.025米预留孔，用于安装pH测试仪；另外，密闭装烟室两端的墙体分别均匀设置有五个内径为0.4米通过管道与供热室相连通进气口和通过管道与真空循环泵连通排气口。

上述控制仪还带有能够显示温湿度和pH值的显示屏，控制仪主要功能和性能：温湿度和进展时间设定，调节控制功能。能够在环境温度0～45℃，相对湿度45%～95%条件下工作。而显示屏：通常显示即时温湿度、设定温湿度。显示应清晰、完整、亮度均匀、无叠字，无缺划，无跳动等现象。小数点、负号和状态显示应正确。指示灯指示状态应正确，亮度合适。标志和符号：控制仪上的标志、文字、图形符号，数字和物理量等鲜明、清晰，符合有关标准规定。主要控制真空循环泵、补风门和鼓风机。具体是根据测定后的温湿度和pH值来控制真空循环泵、补风门和鼓风机来实现温湿度和pH值达到指定值。补风门是用于控制补风口的大小，保证进风量。

如图3、4所示，所述不锈钢装烟框包括由六边网状不锈钢制造的烟框，以及设置于烟框内用于防止烟叶下沉的塑料棒；所述塑料棒底部为舌头状，且在其表面设有用于防止烟叶下沉的阻挡件8，优选的，该阻挡件为弹性或韧性阻挡件，其具有一定的弹性或韧性，一般情况下，阻挡件闭合于塑料棒的侧壁上，二者之间存在一定空隙，烟叶下压时，通过重力将阻挡件从闭合状态下压至张开状态，即阻挡件的一端向塑料棒外展开，起到阻挡作用。作为一种优选，所述烟框为长方体结构，且四个侧面和底面固定相连，顶面与四个侧面可拆卸连接。同时所述阻挡件与塑料棒为一体结构。在向不锈钢装烟框内装烟时，却在空隙时，只需将空隙中填充同质填充材料，所述同质填充材料采用稻草垫和棕垫制作而成。

本发明的实施过程：包括烟叶彩装、烟叶烘烤二个部分。

第一部分烟叶采装：包含烟叶采收、烟叶装框、装室前准备、烟叶装炕四个环节。

烟叶采收：下部烟叶适熟采收、中部烟叶成熟采收、上部烟叶充分成熟采收；每次中、下部采收烟叶2～3片，顶叶充分成熟后4～5片一次性采收。

烟叶装框：烟农可以在田间地角边采烟边装框，也可以在专门场地装框，装框时要求叶柄朝装烟框两长端且紧顶住装烟边缘，叶尖与叶尖相重叠，装满适当压实后盖框绑紧，避免烟叶机械损伤。装满烟叶后要分3排，每排4～5根均匀插入倒口塑料棒，防止烟叶在烘烤过程中变黄、变软在重力作用下聚集装烟框底部，造成烟叶的分布不均匀，产生空隙，进而造成温湿度分布不均匀，循环及排湿不通畅，更进一步造成烟叶腐烂烤坏。如果最后烟叶不够一装筐，要使用同质填充材料进行填充，确保无空隙。

装炕前检查：装炕前要检查每一筐烟叶是否装实，若未装实或留有空隙要补充烟叶或用同质填充材料填充。同时检查装烟室是否密闭，控制仪连接是否正确，温湿度计是否装满水，温度、湿度、及PH检测仪显示是否准确正常，负压循环系统及供热设备是否能够正常运转。

烟叶装炕：每排5框x每列6款从里向外装入装满烟叶烟框，装烟室顶、左右、尾部及每列之间不得留有空隙，若有空隙使用同质材料填充。

第二部分烟叶烘烤：包括变黄期、定色期、干筋期三个阶段。

（一）变黄阶段：干球温度35～42℃，湿球温度34～37℃，PH值5.5～7，持续时间50～60小时。

1.热量来源：此阶段主要热量来源是烟叶呼吸作用（氧化代谢）产生的热量聚集提高烟叶间和密闭装烟室温度，反作用于烟叶进而提高烟叶内酶活性，加速烟叶氧化代谢促进变黄变软。其次可以供热系统适度补热，防止负压式循环及排湿系统携带冷空气进入装烟室。

2.负压式循环及排湿系统操作：间歇性启动负压式循环及排湿系统低档，确保温度不超过42度时，湿度不超过37度，装烟室内各部位的温湿度一致，适度排湿，确保排湿与变黄变软同步，防止硬变黄造成烟叶烤糟，空气PH值在5.5～6.5之间。

3.变黄程度：大量变黄在35～38℃进行，42℃前必须全炕80%烟叶黄片青筋，微带青。下部叶应在40～42℃完成变黄变软，水份大的烟叶可在42度完成变黄变软；中部叶在40度变黄，但42度必须变黄变软；上部叶在38度变黄，但42度必须变软。

4.脱水程度：42℃之前必须保证达到烟叶变黄变软。防止硬变黄，即烟叶变黄，但脱水少，烟筋脆。如果对烟叶判断失误，起点温度低，变黄阶段不敢排湿，就会导硬变黄。硬变黄就必然烤黑烟。变软的标志是烟叶有弹性，烟筋在手指上缠绕不断拆。

5.干湿球温度差：1～5℃水份大的烟叶干湿差大（4～5℃），水份小的烟叶干湿差小（1～2.5℃）。

（二）定色阶段：干球温度43～54℃，湿球温度37～38℃，PH值6～6.8，持续时间30～41小时，其中下部叶30小时，中部叶37小时，上部叶41小时；

1.热源供给：此阶段供热系统提供热量为主，烟叶呼吸作用（氧化代谢）产生的热量为辅助，逐步加大烧火，升高干球温度，稳住湿球温度，调整真空循至中速或高速档，适度加强排湿。

2.升温：42～48℃每3小时升1℃，48～52℃每1～2小时升1℃，54℃左右充分延长时间（要有12～24小时），促进香物质形成，使烟叶背面灰白色消除，应看烟灵活掌握，防止死搬死套。

3.湿球温度：干球42～50℃，湿球37～39度（水份大的烟叶37～38℃）；干球50℃以后，湿球38～40℃。温度升至45度时要求烟叶的叶干，筋不干。

4.注意事项：升温快易挂灰；升温慢素质差烟易烤坏，素质好烟易烤暗；干湿球差拉不开是危险信号，要出现蒸片，原因密度大，排湿不畅；

（三）干筋阶段：干球温度55～70℃，湿球温度40～43℃，PH值6.6～7，持续时间20～30小时。

1.热源供给：此阶段供热系统提供全部热量，控制干球温度，限定湿球温度，调整真空循泵至中速或低速档，适度减少通风排湿。先加大烧火，后逐步变为中火，最后变为小火，适时停止烧火。

2、注意事项：升温速度，每小时1℃，湿球温度40～43℃，最高温度70℃，停止负压循环及排湿系统运行时，湿度不超过43℃，炕中部烟叶有5～10%的烟筋3～5厘米未干时停火。严防超过70℃高温造成烤红烟。

本实发明创造一种利用烟叶代谢热能的高密度负压循环式密集型烤房，在四川省凉山州喜德、越西、冕宁等产烟县投入烟叶烘烤使用，取得了非常明显的效果，烟叶烘烤水平得到显著提升。据烟农反映：实现装烟室空间100%投入使用，比目前推广的密集型烤房空间利用率提高30～40%；使用装烟框进行烟叶装框烟叶密度适度压紧实，使得装烟密度比目前推广的烤房密度增加2～3倍，实现下部和顶部烟叶烘烤面积达到60亩以上，中部烟叶烘烤面积达到40亩以上；充分利用烟叶在高密度下代谢产生的热量参与烟叶变黄过程，比目前推广的密集型烤房节约20～30%的燃煤；负压式循环及排湿系统的使用，比传统的风机循环及排湿系统功能更加强大可控，使得热量能够快速达到装烟室各个部位，而且受热交换更加均匀，烟叶排湿及干燥速度明显加快；进一步实现烟农减工降本：烟农可以在田间地头，边采烟边装框，方便运输并且节省了编烟环节用工。

按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述结构设计的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种利用烟叶代谢热能的高密度负压循环式堆积型烤房系统，其特征在于，包括依次通过管道相连的集中供热系统（1）、密闭装烟室（2）、负压式循环及排湿系统（3），所述负压式循环及排湿系统（3）还与集中供热系统（1）相连，所述密闭装烟室上还设有用于控制集中供热系统和负压式循环及排湿系统的控制仪（20），所述密闭装烟室内还设有不锈钢装烟框；

其中，所述负压式循环及排湿系统（3）包括与密闭装烟室通过管道相连的真空循环泵（4），与真空循环泵通过管道相连的排湿装置（5），该排湿装置还通过管道与集中供热系统相连；所述真空循环泵还通过导线与控制仪相连；

所述排湿装置包括分别通过管道与真空循环泵和集中供热系统连通并用于输送干燥空气的第一输送通道（6），以及位于第一输送通道下方，且一端与第一输送通道靠近真空循环泵的一端连通、另一端为开口并用于排出湿空气的第二输送通道（7）；

所述集中供热系统包括供热室（9），设置于供热室内的加热炉（10），一端设置于供热室内与加热炉相连、另一端延伸到供热室外的烟囱（11），以及设置于供热室外与加热炉相连的鼓风机（12）；所述供热室底部设有通过管道与第一输送通道连通的进口（13）、顶部设有通过管道与密闭装烟室连通的出口（14）；所述供热室底部设有用于向供热室内补充空气并位于进口上方且带补风门的补风口（15）；所述加热炉与烟囱之间还设有换热器（23）；所述鼓风机与补风门均通过导线与控制仪相连。

2.根据权利要求1所述的一种利用烟叶代谢热能的高密度负压循环式堆积型烤房系统，其特征在于，所述密闭装烟室设有一个以上的装烟门（16）、一个以上的观察窗（17）；所述密闭装烟室内部还设有温湿度计（18）和用于检测密闭装烟室内pH值的pH测试仪（19）；所述温湿度计和pH测试仪均与控制仪相连。

3.根据权利要求2所述的一种利用烟叶代谢热能的高密度负压循环式堆积型烤房系统，其特征在于，所述不锈钢装烟框包括由六边网状不锈钢制造的烟框，以及设置于烟框内用于防止烟叶下沉的塑料棒；所述塑料棒底部为舌头状，且在其表面设有用于防止烟叶下沉的阻挡件（8）。

4.根据权利要求3所述的一种利用烟叶代谢热能的高密度负压循环式堆积型烤房系统，其特征在于，所述密闭装烟室一侧设有一个以上通过管道与供热室相连通的进气口（21），另一侧设有一个以上通过管道与真空循环泵连通的出气口（22）。