CN108294353A - 一种用于烤烟的生物质颗粒燃料及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于烤烟的生物质颗粒燃料及其应用，属于再生能源领域。本发明采用木屑、烟秆和煤炭制作生物质颗粒燃料，符合节能环保、绿色农业发展的要求，一来解决了烟草种植区的烟草烟秆、木屑的堆积占地、燃烧污染大气的难题。二来烟秆、木屑制作成本远远低于煤炭资源的开发成本，整体上大大的降低了烤烟的成本。三来烟秆本身来源于烟草，其所含的生物质成分挥发后再在烘烤过程中融入到烟叶内，使用烟草烟秆烤制的烟叶质量要远优于煤炭烤制的烟叶质量。生物质颗粒燃料成本低廉且烤烟效果好，其燃烧既具有气体特性，又具有固体燃料燃烧的特性，造价低且排放的废弃中有害成分较少，很大程度上减少了环境污染，具有巨大的经济效益和社会效益。

Description

一种用于烤烟的生物质颗粒燃料及其应用
技术领域
本发明属于再生能源领域，特别涉及一种用于烤烟的生物质颗粒燃料及其应用。
背景技术
烟草(Nicotiana tabacum L.)，植物界，被子植物门，双子叶植物纲，茄目，茄科，烟草属，一年生或有多年生草本植物。原产南美洲。我国南北各省区广为栽培。烟草除能制成卷烟、旱烟、斗烟、雪茄烟等供人吸食外，尚有多种医疗用途。
烟叶烘烤制作烤烟时，需要在烤房中进行，传统烤制方法常采用煤炭作为燃料进行烤制，现阶段煤炭资源危机正愈演愈烈，使得烤烟成本越来越高，使用煤炭烘烤燃烧后造成的空气污染越来越严重且烤烟质量差。
另一方面，烤烟烟秆堆积、燃烧、废弃一直是烟区的一大诟病，特别是废弃的木屑、烟秆更是资源的浪费和微生物、病原物寄生、产生的主要来源。
从现在提倡的发展绿色农业，减少面源污染角度考虑，绿色不仅要体现在农药的使用上，更要在原有资源的节约、循环使用，新能源的开发利用上进行大规模的发展。
故综合考虑以上因素，如果能够研究出一种新型的烤烟燃料和使用技术，同时使得烤烟烟秆、废弃木屑得到充分利用，则能大大降低烤烟的成本且符合科学、绿色、创新、环保农业的发展要求。
发明内容
为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种用于烤烟的生物质颗粒燃料。该燃料成本低廉、烤烟效果好、资源充沛且环保绿色。
本发明的另一目的在于提供上述用于烤烟的生物质颗粒燃料的应用。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种用于烤烟的生物质颗粒燃料，由30±2％替代燃料和70±2％煤炭制成；所述的替代燃料由50±2％烟秆和50±2％木屑组成；
50％烟秆+50％木屑配方的生物质颗粒燃料中纤维素、木质素等生物组分含量较高，挥发分和固定碳含量较高，灰分和含水量较低；灰熔点温度较高，点火时间短，燃烧持续时间长，底灰结渣率低；抗碎强度与抗渗水性等物理性状良好。
所述的制成是采用高效生物质颗粒成型设备压制成。
所述的替代燃料的发热量为17.54±0.12MJ/Kg、含水量11.05±0.05％、挥发分70.55±0.05％、灰分3.33±0.02％、固定碳15.08±0.08％、棕纤维含量69.96±0.97％、纤维素含量42.41±0.86％、半纤维素含量27.45±1.69％、木质素含量为19.86±0.57％；
所述的煤炭的发热量为24.03±0.03MJ/Kg、含水量2.71±0.03％、挥发分10.94±0.27％、灰分39.87±0.36％、固定碳46.47±0.09％。
所述的生物质颗粒燃料具有以下主要特征：密度较高，一般为1.0～1.3g·cm-3，热值一般为16000～17000J·kg-1；燃烧时灰尘少，可实现CO2零排放，大幅降低向大气中的排放NOx、SO2含量，对保护环境、发展社会经济、推动能源可持续发展有着重要的意义。
所述的生物质颗粒燃料，其真相对密度为1.20±0.24g/cm3、抗碎强度为64.60±0.85％、平均粒长为3.93±0.15cm、抗渗水性为62.74±4.50min。
上述百分比为质量百分数。
所述的用于烤烟的生物质颗粒燃料在烟草烘烤上的应用。
所述的烟草烘烤采用三段式密集烤房烘烤方式，烤房的装烟密度为67.67±1kg·m-3，生物质颗粒燃料的消耗量为526.42±5kg/炕，添加次数为145±2次/炕。
本发明采用实验室分析测定、工业分析及烘烤试验等试验方法，通过对配方原料的物理特性、生物组分、热值、煤灰成分及灰熔点、燃烧特性规律，生物质颗粒燃料配合施用对烤烟物理代谢规律、烤烟常规生理生化指标和烤烟产质量的影响等方面的研究，得到以下发明结果：
1、生物质颗粒燃料的成分和比例：50％±2烟秆+50±2％木屑作为替代燃料，采用高效生物质颗粒成型设备将30±2％替代燃料+70±2％煤炭，压制成生物质颗粒燃料。
2、生物质颗粒燃料在烟草烘烤上的使用方法：
本发明在烤烟烤制时具体烘烤流程为：采用生物质颗粒燃料烘烤，在烟叶叶尖变黄，干球温度36℃，干湿球温差1℃，保温烘烤大约12h，此阶段为变黄前期；在烟叶叶片八成黄，干球温度38～39℃，干湿球温差2℃，稳温烘烤24h，此阶段为主变黄期；在烟叶黄片青筋，干球温度40～42℃，干湿球温差3～4℃，稳温烘烤24h，此阶段为变黄后期。定色阶段，干球温度控制在43～55℃，湿球温度控制在38～40℃。定色前期，干球温度43～45℃，湿球温度38℃，消除烟叶青筋，叶片主脉发软、叶片勾尾，排湿延时，烘烤24h；定色中期，干球温度46～50℃，湿球温度39℃，烟叶达到黄色、勾尖小卷筒，顿火大排湿，烘烤24h；定色后期，干球温度51～55℃，湿球温度40℃，叶干、大卷筒，顿火大排湿，烘烤24h。干筋阶段，温度控制在55～68℃，湿球温度控制在41～42℃；升温阶段，干球温度在55～65℃，湿球温度41℃，烟叶叶片主脉发紫，小排湿，烘烤24h；稳温阶段，干球温度65～68℃，湿球温度42℃，烟叶叶片主脉全干，小排湿，烘烤12h，烟叶主脉干燥，烘烤结束。
生物质颗粒燃料的具体使用方法：
根据三段式密集烤房烘烤方式，采用如下步骤和流程：
首先，烤烟前选取成熟度较好的烟叶，烤房的装烟密度以67.67±1kg·m-3为标准，烤烟的总耗燃料量约526.42±5kg/炕，即烘烤的干烟需要消耗526.42±5kg的标准燃料。
其次，根据替代燃料的发热量为Q＝17.54MJ·kg-1，计算得到三段式烤烟所需总的热量。再根据三段式烤烟各阶段理论烘烤时间作为比例，计算出三段式烤烟过程各阶段所需热量。
最后，对烤烟地区主要燃料发热量，根据三段式烤烟过程各阶段所需热量，计算出烤烟地区主要燃料消耗量。
在三段式烘烤各阶段中均有升温和稳温过程，在各阶段升温和瞬时火力要求较高时添加大量生物质颗粒燃料；在各阶段稳温和后期阶段添加少量至炉膛中部，并配合添加次数保持温度。此外应规范加燃料操作方式，烘烤加燃料过程遵循“少、薄、匀、勤”的特点，根据温湿度进行调控，各阶段加燃料应确保每次少量，燃料层较薄，均匀铺置，多次勤加的原则。各阶段节能烘烤精细化加煤操作如下：
变黄前期
加生物质颗粒燃料操作：点火过程前清理炉膛，加入5kg煤渣铺满炉膛底部的中间部分，炉膛初始加燃料8～12kg，初始加燃料占炉膛面积的1/3，燃料层厚度为4～7公分；以后每次加燃料6～12kg，加燃料面积占炉膛面积的1/3，厚度为4～7公分，直至加燃料量达到变黄前期耗燃料量为止；根据温湿度进行调控，灵活少量加燃料，维持较薄燃料层，均匀铺燃料，以保持小火、稳温为原则。
阶段目标：点火过程之后以每小时升温1℃速度升至36℃，保持干湿温差1℃，促使烟叶发热，以稳温为主，升温为辅。
主变黄期
加生物质颗粒燃料操作：每次加燃料量为6～10kg，燃料铺设面积占炉膛面积2/3左右，铺设层厚度为8公分，直至加燃料量达到烟叶叶片八成黄耗燃料量为止；灵活适量加燃料，维持较薄燃料铺设层，均匀铺设，维持小火和稳定的燃烧。
阶段目标：使干球温度升至、并保持在38～39℃，干湿球温度差保持2℃，稳温至烟叶变黄发软、塌架。
变黄后期
加生物质颗粒燃料操作：每次加煤量为8～14kg，燃料铺设面积占炉膛面积1/2左右，铺设厚度为8公分，直至加燃料量达到烟叶黄片青筋为止灵活适当的燃料，维持较薄燃料铺设层，均匀铺设，同时维持中火和稳定的燃烧。
阶段目标：以一小时升温2℃的速度升至42℃，干湿球温度差控制在3～4℃以内，稳温排湿，使叶片青筋变黄。
定色前期
加生物质颗粒燃料操作：根据主脉变黄期耗燃料量加大添燃料量，每次加燃料量为14kg，将燃料加满炉膛，做到勤加燃料并均匀铺设燃料，稳定加大烧火。
阶段目标：当烟叶达到烟叶青筋消除，叶片勾尾，以每一小时升温1℃的速度将烤房温度升至45℃，干球温度控制在43～45℃，湿球温度38℃，加大通风排湿，稳定干球温度，调整湿球温度，稳温促进烟筋变白，烟叶变化达黄片、黄筋、小卷筒。
定色中期
加生物质颗粒燃料操作：根据定色期耗燃料量加大添燃料量，每次加燃料量为14kg，将煤加满炉膛，做到勤加煤料并均匀铺设燃料，维持烧大火。
阶段目标：稳定干球温度在46～50℃，湿球温度39℃，延长稳温时间，确保烟叶达到黄色、黄筋、勾尖。
定色后期
加生物质颗粒燃料操作：根据定色后期耗燃料量进行加燃料，每次加燃料12kg，每次加燃料占炉膛面积1/2，逐步减少加燃料面积，同时维持较薄燃料铺设层，做到勤加燃料并均匀铺燃料，维持稳定烧中火。
阶段目标：控制干球温度，限定湿球温度，适当减小通风。干球温度最高不能超过55℃，湿球温度最高不超过40℃，逐渐减小进风门通风量，烟叶叶片干燥大卷筒，主脉干燥后顿火大排湿。
干筋阶段
加生物质颗粒燃料操作：根据干筋阶段耗燃料量进行加燃料，每次加燃料8-10kg，每次加燃料占炉膛面积2/3，逐步减少加燃料面积，同时维持较薄燃料铺设层，做到勤加燃料并均匀铺燃料，维持稳定烧中火。
阶段目标：控制干球温度，限定湿球温度，适当减小通风。干球温度控制在55～68℃，湿球温度控制在42℃左右，逐渐减小进风门通风量，烟叶叶片主脉全干，烘烤结束。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
(1)本发明的生物质颗粒燃料适宜于优质烤烟生产的需求，其化学成分的含量比煤炭烘烤的烟叶更接近优质烟叶指标，产生更高的经济效益，符合节能环保、绿色农业发展的要求。
(2)本发明采用木屑、烟秆和煤炭制作生物质颗粒燃料，采用生物质颗粒燃料代替传统煤炭，采用密集烤房烤制的方式进行烤烟。一来解决了烟草种植区的烟草烟秆、木屑的堆积占地、燃烧污染大气的难题。二来烟秆、木屑制作成本远远低于煤炭资源的开发成本，整体上大大的降低了烤烟的成本。三来优于烟秆本身来源于烟草，其所含的生物质成分挥发后再在烘烤过程中融入到烟叶内，查阅相关文献和试验发现使用烟草烟秆烤制的烟叶质量要远优于煤炭烤制的烟叶质量。生物质颗粒燃料成本低廉且烤烟效果好，其燃烧既具有气体特性，又具有固体燃料燃烧的特性，造价低且排放的废弃中有害成分较少，很大程度上减少了环境污染，具有巨大的经济效益和社会效益。
(3)本发明的生物质颗粒燃料不仅能够满足烟叶烘烤的供热需求，而且有利于我国烤烟生产的可持续发展。经试验验证，得出生物质颗粒燃料用于烟叶烘烤可以充分调控烟叶烘烤工艺，能够降低烟叶烘烤成本，节能减耗，提高烟叶质量。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
1、生物质配方筛选试验
本试验设置9个生物质配方，以100％煤炭为CK，共10个处理：E1：100％煤炭、E2：100％木屑、E3：100％烟梗、E4：100％烟秆、E5：50％木屑+50％烟梗、E6：50％木屑+50％烟秆、E7：50％烟梗+50％烟秆、E8：10％煤+90％木屑、E9：10％煤+90％烟梗、E10：10％煤+90％烟秆。
生物质主要是由纤维素、半纤维素和木质素组成的高聚物，单一生物质的热解或燃烧行为可以认为是这三种主要组分的综合表现。通过NREL的方法对生物质燃料的中的木质素、纤维素和半纤维素等生物组分进行测定发现，100％木屑的纤维素、木质素和半纤维素等生物组分含量最高，其次是50％木屑+50％烟秆，与其它各生物质配方处理相比均达到显著水平。
通过使用YX-GYFX 7701全自动工业分析仪进行工业分析，得出结论：煤炭的发热量最高，极显著其他材料，其次是材料50％木屑+50％烟秆，而烟梗发热量最低；50％木屑+50％烟梗中水分含量最高，极显著与其他材料，木屑、50％木屑+50％烟秆中水分含量较低，煤炭中水分含量最低；煤炭中灰分含量最高，极显著与其他材料；50％木屑+50％烟秆中灰分含量较低，木屑中灰分含量最低；木屑中挥发分含量最高，极显著其他材料，其次是材料50％木屑+50％烟秆，煤炭中挥发分含量最低；煤炭中固定碳含量最高，极显著与其他材料，50％木屑+50％烟秆固定碳含量较高，烟梗中固定碳含量最低。木屑和烟秆的发热量均高于烟梗，而烟梗参与的配方发热量均较低，这说明木屑和烟杆比烟梗更适合做生物质燃料的原材料，其中10％煤炭+90％烟秆的发热量最高。以木屑和烟杆为原材料的生物质成型燃料的还水量低而挥发分含量较高，这会导致燃料燃烧特性的不同，其中50％木屑+50％烟秆的还水量较低而挥发分含量较高，是其中最有效配方。
通过使用YX-ZR天鹰自动热量仪进行热值测定。热值分析结果显示，CK(100％煤炭)的热值最高、发热量达24.03MJ·kg-1，显著高于其他生物质配方处理。从各生物质配方之间的比较来看，由于烟梗的发热量最低，因此凡含有木屑和烟秆配方处理的发热量都要高于含有烟梗配方的处理，表明木屑和烟秆在燃烧过程中的热值要高于烟梗。
采用HF-HClO4分解不同处理燃烧后灰样，然后用原子吸收法测定Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O5等5项测定指标，可以看出材料10％煤炭+90％木屑、煤炭的变形温度、软化温度、半球温度、流动温度均高于其他材料。其次10％煤炭+90％烟梗、10％煤炭+90％烟秆较高。烟秆变形温度、软化温度、半球温度、流动温度最低。由于燃料的结渣率与软化温度有关，软和温度越高结渣率越低，因此材料10％煤炭+90％木屑、10％煤炭+90％烟秆、50％木屑+50％烟秆的结渣率会较其他材料较低；烟梗中Na含量均小于木屑和烟杆，而烟梗中K的含量均高于木屑和烟杆；烟梗中Ca的含量与木屑和烟杆差别不大，而烟梗中Fe和Mg的含量均小于木屑和烟杆。生物质配方中Si元素含量越高，结渣趋势越明显；除此之外碱金属元素(K、Na)和碱土金属元素(Ca、Mg)对底灰结渣率的影响也很大。碱金属元素含量越高，燃料结渣趋势越明显；碱土金属元素含量越高，燃料结渣趋势越小。由此可知，50％木屑+50％烟秆、10％煤炭+90％烟秆等配方最有效。
燃烧特性中，点火特性：用秒表记录自燃烧器启动至点火成功持续的时间。持续明火时间：用秒表记录燃料从开始燃烧到燃烧明火熄灭所持续的时间。燃尽时间：用秒表记录燃料从开始燃烧到燃料燃烧成灰烬所持续的时间。
底灰结渣率测定及计算方法：分别取不同处理的生物质配方20±0.5g，在燃烧器内燃烧，进料量、进风量等其他条件一致，待燃烧器停止后，冷却，将底灰全部取出，称质量记为m1，筛出灰渣中粒度大于6mm的渣块、称质量记为m2。计算方法：粒度大于6mm的渣块占灰渣总质量的百分数，即为该试样的底灰结渣率C，C＝m2/m1×100％。
试验可以看出50％烟梗+50％烟杆的点火时间最长，极显著与其他材料，50％木屑+50％烟秆、50％木屑+50％烟梗的点火时间最短；50％木屑+50％烟秆的持续明火时间最长，极显著与其他材料，其次是木屑、10％煤炭+90％烟秆、10％煤炭+90％木屑的持续明火时间较长，10％煤炭+90％烟梗、烟秆的持续明火时间较短，材料烟梗、50％木屑+50％烟梗的持续明火时间最短；10％煤炭+90％木屑的燃尽时间最长，极显著与其他材料，其次是材料烟秆、木屑、10％煤炭+90％烟秆、10％煤炭+90％木屑的燃尽时间较长，烟梗的燃尽时间最短。烟梗、10％煤炭+90％烟梗的灰分质量分数最大，其次是50％木屑+50％烟梗、50％烟梗+50％烟杆灰分含量较高，木屑、50％木屑+50％烟秆的灰分含量最小，其次是烟秆、10％煤炭+90％木屑、10％煤炭+90％烟秆的灰分含量较小。综上所述，烟梗的点火时间均小于木屑和烟秆，这使得不同配方的生物质中，凡是含烟梗的其点火时间较短，但是烟梗在持续明火时间和燃尽时间上远远小于木屑和烟杆，而且燃尽后烟梗的灰分质量分数远大于木屑和烟杆的。在燃炉中燃烧时，由于其材质的不同，会导致点火时间和燃烧时间的不同。从综合因素来看，50％木屑+50％烟秆是有效的配方。
综上所述，从热值、燃烧性能是否符合烟叶烘烤工艺要求，并结合贮藏和运输环节综合考虑，认为50％木屑+50％烟秆为理想的可作为替代燃料，替代煤炭的生物质配方。
2、不同生物质颗粒燃料替代程度在烟叶烘烤上的应用
该生物质颗粒燃料的成分和比例是发明人结合烤烟生产实际，通过2年的试验示范研究而成。
实验设计与处理：本试验于2014年10至2016年10月在广东省韶关市始兴县马市烟站进行，选用木屑、烟秆和煤炭作为生物质颗粒燃料的原材料，利用HCK045A型高效生物质颗粒成型机(广东省韶关市海粤生物科技有限公生产)压制成不同配方的生物质颗粒燃料，各取2kg样品带回华南农业大学进行燃烧特性的测定。在预试验结果的基础上，以筛选出来的最佳生物质颗粒燃料配方50％烟秆+50％木屑作为替代燃料，以100％煤炭烘烤作为对照(T0)，设置4种不同替代程度，共5个处理，T0：100％煤炭、T1：30％生物质燃料+70％煤炭、T2：50％生物质燃料+50％煤炭、T3：70％生物质燃料+30％煤炭、T4：100％生物质燃料，按照烤烟三段式烘烤工艺进行烘烤。
烘烤过后对不同处理烤后烟叶的主要化学成分及协调性、燃烧烟气的污染物含量、烟叶经济性状测定，得出如下结果：不同替代比例的生物质颗粒燃料烘烤后的烟叶化学成分极其协调性有着显著的差异。T0的总糖含量显著较高为21.55％，T1的还原糖显著较高为16.18％，T4的淀粉含量显著较低为2.94％，T4的蛋白质含量显著较低为6.29％，T3和T2的烟碱含量显著较高分别为2.25％和2.18％，T3和T2的总氮含量显著较高分别为2.64％和2.52％，T1和T3的钾含量显著较高分别为2.96％和2.89％，T3和T1的石油醚提取物含量显著较高分别为8.62％和8.05％，T2和T3的施木克值显著较低分别为2.65％和2.46％，T2的氮碱比显著较低为1.16％，T1和T2的糖碱比显著较高分别为7.93％和7.03％，T3和T1的两糖差显著较低分别为4.11和4.56。
不同替代烘烤后排放气体检测结果显示，T0(100％煤炭)处理烘烤烟叶时，所排放烟气中SO2的含量高达1368mg·m-3，远远超过各生物质颗粒燃料烘烤处理，而从不同生物质颗粒燃料替代程度之间的比较来看，则表现为T1最高、达210mg·m-3，最低则是T4处理、仅为57mg·m-3，与T0相差24倍。T0处理所排放烟气中NO的含量高达52mg·m-3，最低则是T2处理、仅为38mg·m-3；T0处理所排放烟气中NO2的含量高达5mg·m-3，与不同生物质颗粒燃料替代程度之间的比较来看，T4最高、达10mg·m-3，与T0相差2倍，最低则是T1处理、仅为4mg·m-3；T0(煤炭)处理所排放烟气中CO的含量高达293mg·m-3，与不同生物质颗粒燃料替代程度之间的比较来看，T4(100％替代)最高、达693mg·m-3，与T0(煤炭)相差2.37倍，最低则是T3(70％替代)处理、仅为293mg·m-3。
各处理烤后烟叶的中上等烟比例以T1最高、89.98％，T0最低、86.76％，二者相差3.22个百分点，T3和T4较为接近、均达到89％以上，T2稍低、但仍然比T0高1.93个百分点。从均价来看，煤炭烘烤(T0)的烟叶均价低于各生物质颗粒燃料烘烤处理，其中T1处理烤后烟叶均价最高、为27.52元·kg-1，比T0(23.24元·kg-1)高出4.28元·kg-1、相差了15.55％，其次是T3和T4较为接近。最终每烤房的产值表现为T0(煤炭)最低、为14674.89元，最高的则是T1(30％替代)处理、达18036.33元，比T0(煤炭)增加了4400.14元、相差22.59％。
不同处理的烤房运行成本。T0的烘烤时间最长、为192h，其余各生物质颗粒燃料烘烤处理的时间相同、均为180h，烘烤结束待烤房烟叶回潮后，测得不同处理的平均单烟叶干重表现为T3＞T2＞T1＞T4＞T0。烘烤过程中，T0的用工量最少，随着生物质颗粒燃料替代比例的增加，用工量逐渐增加、用工成本也相应提高，T4的用工成本为600元、远高于T0的350元。从能耗成本来看，不同处理间燃料成本差异较大，T0的燃料成本最小，T4的燃料成本最大，T4的耗电成本显著的小于其余4个处理，而其余4个处理间差异不明显，T0的耗电成本最大为每炕72.60元，T1的耗电成本比T0低0.83％，T2的耗电成本比T0高2.48％，T3的耗电成本比T0高3.31％，T4的耗电成本比T0高19.01％；不同处理上烤时的装烟密度，从T0～T4依次为67.85kg·m-3、67.67kg·m-3、66.04kg·m-3、68.05kg·m-3和68.22kg·m-3，烤后不同处理的干烟生产量表现为T3＞T1＞T4＞T2＞T0，烤后T4(100％替代)的每千克干烟成本最大，T0(煤炭)的每千克干烟成本最小，T1(30％替代)的每千克干烟成本比T0(煤炭)高0.08元，T2(50％替代)的每千克干烟成本比T0(煤炭)高0.29元，T3(70％替代)的每千克干烟成本比T0(煤炭)高0.40元，T4(100％替代)的每千克干烟成本比T0(煤炭)高0.64元。
生物质颗粒燃料替代煤炭烘烤的各处理在经济性状方面表现更优。中上等烟比例以T1(30％替代)表现最好，与T0(100％煤炭)相差7.48个百分点。从烘烤成本来看，生物质颗粒燃料替代煤炭的烘烤工成本有所增加，但由于烘烤时间缩短、耗电量降低以及干烟量较大，因此在每kg干烟的烘烤成本上与T0(煤炭)相比，增加并不大，且T1(30％替代)处理的kg干烟的烘烤成本高于T0(煤炭)0.08元。
不同生物质颗粒燃料替代程度下，烘烤过程排放烟气中的SO2含量均显著降低，T1、T2、T3、T4各个处理与T0(煤炭)相比，SO2含量分别降低了5.5倍、9.48倍、12.03倍和24倍。
综上所述：生物质颗粒燃料烘烤的烟叶，其化学成分的含量比煤炭烘烤的烟叶更接近优质烟叶指标，从施木克值、两糖差、糖碱比、氮碱比等协调性指标来看，T1(30％替代)烤后烟叶的化学成分谐调性更好。综合考虑各项指标，30％替代的生物质颗粒燃料是最适合优质烟叶烘烤要求的。
表1本发明生物质颗粒燃料与普通煤炭消耗量及综合热效率
表2本发明生物质颗粒燃料与普通煤炭的发热量对比分析
处理 发热量(MJ·kg-1) 高位发热量(MJ·kg-1) 低位发热量(MJ·kg-1)
煤炭 24.03±0.03a 24.01±0.03a 23.29±0.03a
生物质颗粒燃料 17.54±0.12b 17.52±0.12b 15.33±0.11b
注：采用了独立样本T检验，表中同一列数据后的不同字母表示5％水平上差异显著，相同字母表示5％水平差异不显著。
表3本发明制得的烤烟与普通煤炭制得烤烟的化学成分分析
处理 煤炭 生物质颗粒燃料
总糖(％) 21.55±0.51a 20.74±0.63b
还原糖(％) 13.89±0.27b 16.18±0.07a
淀粉(％) 6.31±0.08a 4.50±0.06b
蛋白质(％) 6.29±0.13a 6.38±0.08a
烟碱(％) 2.11±0.06a 2.04±0.05a
总氮(％) 2.32±0.06a 2.41±0.05a
钾(％) 2.76±0.05a 2.96±0.05a
石油醚提取物(％) 6.76±0.13b 8.05±0.15a
施木克值 3.43±0.11a 3.25±0.09a
氮碱比 1.09±0.08a 1.18±0.03a
糖碱比 6.58±0.15b 7.93±0.10a
两糖差(％) 7.66±0.11a 4.56±0.08b
注：同列数据后标不同大、小写字母分别表示显著(P<0.05)。
表4本发明制得的烤烟与普通煤炭制得烤烟的排放气体环境检测对比
处理 SO2(mg·m-3) NO(mg·m-3) NO2(mg·m-3) CO(mg·m-3)
煤炭 1368 52 5 293
生物质颗粒燃料 210 92 4 351
表5本发明制得的烤烟与普通煤炭制得烤烟烤后中上等烟比例及均价对比
处理 上等烟(％) 中上等烟(％) 均价(元·kg-1) 每烤房烟叶产值(元)
煤炭 41.10 86.76 23.24 14674.89
生物质颗粒燃料 48.67 89.98 27.52 18036.33
表6本发明制得的烤烟与普通煤炭制得烤烟的烤房运行成本对比表
注：煤炭1.10元·kg-1，生物质颗粒燃料0.85元·kg-1，电0.60元·kwh-1。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于烤烟的生物质颗粒燃料，其特征在于：该生物质颗粒燃料由30±2％替代燃料和70±2％煤炭制成；所述的替代燃料由50±2％烟秆和50±2％木屑组成；
上述百分比为质量百分数。
2.根据权利要求1所述的用于烤烟的生物质颗粒燃料，其特征在于：
所述的制成是采用高效生物质颗粒成型设备压制成。
3.根据权利要求1所述的用于烤烟的生物质颗粒燃料，其特征在于：
所述的替代燃料的发热量为17.54±0.12MJ/Kg、含水量11.05±0.05％、挥发分70.55±0.05％、灰分3.33±0.02％、固定碳15.08±0.08％、棕纤维含量69.96±0.97％、纤维素含量42.41±0.86％、半纤维素含量27.45±1.69％、木质素含量为19.86±0.57％；
上述百分比为质量百分数。
4.根据权利要求1所述的用于烤烟的生物质颗粒燃料，其特征在于：
所述的煤炭的发热量为24.03±0.03MJ/Kg、含水量2.71±0.03％、挥发分10.94±0.27％、灰分39.87±0.36％、固定碳46.47±0.09％；
上述百分比为质量百分数。
5.根据权利要求1或2所述的用于烤烟的生物质颗粒燃料，其特征在于：
所述的生物质颗粒燃料的密度为1.0～1.3g·cm-3，热值为16000～17000J·kg-1。
6.根据权利要求1或2所述的用于烤烟的生物质颗粒燃料，其特征在于：
所述的生物质颗粒燃料，其真相对密度为1.20±0.24g/cm3、抗碎强度为64.60±0.85％、平均粒长为3.93±0.15cm、抗渗水性为62.74±4.50min；
上述百分比为质量百分数。
7.权利要求1～6任一项所述的用于烤烟的生物质颗粒燃料在烟草烘烤上的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：
所述的烟草烘烤采用三段式密集烤房烘烤方式，烤房的装烟密度为67.67±1kg·m-3，生物质颗粒燃料的消耗量为526.42±5kg/炕，添加次数为145±2次/炕。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：
所述的烟草烘烤时具体烘烤流程为：采用生物质颗粒燃料烘烤，在烟叶叶尖变黄，干球温度36℃，干湿球温差1℃，保温烘烤12h，此阶段为变黄前期；在烟叶叶片八成黄，干球温度38～39℃，干湿球温差2℃，稳温烘烤24h，此阶段为主变黄期；在烟叶黄片青筋，干球温度40～42℃，干湿球温差3～4℃，稳温烘烤24h，此阶段为变黄后期；定色阶段，干球温度控制在43～55℃，湿球温度控制在38～40℃；定色前期，干球温度43～45℃，湿球温度38℃，消除烟叶青筋，叶片主脉发软、叶片勾尾，排湿延时，烘烤24h；定色中期，干球温度46～50℃，湿球温度39℃，烟叶达到黄色、勾尖小卷筒，顿火大排湿，烘烤24h；定色后期，干球温度51～55℃，湿球温度40℃，叶干、大卷筒，顿火大排湿，烘烤24h；干筋阶段，温度控制在55～68℃，湿球温度控制在41～42℃；升温阶段，干球温度在55～65℃，湿球温度41℃，烟叶叶片主脉发紫，小排湿，烘烤24h；稳温阶段，干球温度65～68℃，湿球温度42℃，烟叶叶片主脉全干，小排湿，烘烤12h，烟叶主脉干燥，烘烤结束。
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