摘要:簡要論述了一種小型生物質燃燒機的研制及其在考烤煙生產中的應用，燃燒機主要由燃燒系統及控制系統組成，控制系統采用PLC控制，自動運行，生物質送料量及燃燒所需的風量在一定范圍內均可調節。采用生物質燃燒機和現有采用型煤烤煙相比，整個烤煙過程的溫度控制準確，清潔環保，勞動強度低，煙葉的香氣、色澤、油分更好，烤煙質量提高。

　　關鍵詞:生物質;燃燒機;烤煙

　　龍山縣所處的武陵山區域是我國的貧困地區，煙葉是本地區主要的經濟作物之一，其種植面廣，是很多農村脫貧致富的主要經濟來源。煙葉烘烤需要連續7個晝夜，勞動強度大。本地區烤煙主要采用型煤(蜂窩煤)作燃料，由于烤煙過程中燃燒不徹底，一氧化碳、二氧化硫等排量高，對環境污染大。在采用生物質替代燃煤烤煙方面，國內研究人員作了一定的研究[1-3]，但主要針對密集烤房，對于傳統的立式烤房研究較少。因此，龍山順天生物能源開發有限公司研制了小型生物質燃燒機，該機采用生物質顆粒為燃料，煙氣排放污染物濃度低，達到了國家的相關標準，經過不斷的技術改進，提高了燃燒效率，降低了綜合成本，能夠達到本地區煤烤煙生產標準。

　　1燃燒機的設計與制造

　　1.1燃燒機結構及工作原理

　　燃燒機總體由燃燒系統及控制系統兩個部分組成。燃燒機工作原理如下:(1)燃燒系統。生物質成型燃料經螺旋給料器送入燃燒室，燃燒室為臥式直通圓管結構，點火棒通電加熱，空氣由鼓風機吹入空氣分配器后再吹入燃燒室點燃生物質燃料，生物質燃燒后增大風機的供風量，使生物質燃料在管內充分燃燒后形成高溫的氣體以一定的速度從管口吹進入烤煙房的地籠內。(2)控制系統，控制系統采用PLC控制，自動運行，生物質送料量及燃燒所需的風量在一定范圍內均可調節。在烤煙過程中，根據烤房內溫度變化的需要，通過調節給料電機的運行和停機時間來調節送料量的多少，通過調節風機的轉速來調節送風量的大小。

　　1.2燃燒機燃燒室尺寸的確定

　　爐排尺寸和燃燒室尺寸是燃燒機設計的重要參數，本燃燒機的燃燒室內部為圓管，燃料由螺旋輸送機構輸送到管內，根據燃燒機設計計算原理，首先需選取合適的爐排面積熱負荷和燃燒室容積熱負荷。對于本燃燒機這種臥式管燃燒室，很少有可參考的計算公式。烤煙過程中各個階段所需要的熱量差異較大，再加上不同種類生物質燃料的低位發熱值相差也較大，進而精確計算難度較大，燃燒機的燃燒室尺寸主要根據試驗值和經驗數據來初步確定。

　　1.3燃燒機送風系統

　　生物質成型燃料由于本身成分的復雜性，導致其燃燒特性也很復雜，其燃燒過程一般分為四個燃燒階段:①預熱和干燥階段，②揮發份析出及木炭形成階段，③揮發份燃燒階段，④固定炭燃燒階段。生物質成型燃料經擠壓后密度增大，揮發析出速度減緩，在350℃不完全燃燒過程中大量析出，同時生物質燃料燃燒后所產生的灰熔點較低，溫度過高容易結渣。根據生物質燃料的燃燒特性，國內中小型生物質鍋爐等燃燒的空氣過量系數一般大于1.5[5-6]。與鍋爐內燃燒空氣過量會降低燃燒效率不同，本燃燒機燃燒就是為了得到一定溫度的熱氣，熱氣進入烤煙房內換熱管，對烤煙房內空氣加熱，因此本燃燒機設計的空氣過量系數的選取大于國內中小型生物質鍋爐的空氣過量系數，為2.5。

　　選取較大的空氣過量系數，確保燃料在燃燒室內充分燃燒，空氣過量燃燒室內溫度不會過高，有效的防止生物質燃燒后的灰分結渣，室內的燃燒氣體有一定的流速，可將大部分燃燒所產生的灰分帶走。空氣系數選取大，燃燒氣體在燃燒室內的流速較大，為了保證揮發份能夠充分燃燒，必須延長揮發份在燃燒室內的停留時間，應對進風口位置及風向做好布置，本燃燒機在設計時，20%的風從螺旋給料機出口沿燃燒室的軸向進風，50%從燃燒室前段(燃料堆積部位)下半部位徑向進風，余下30%從燃燒室后端(熱風出口端)上半部位徑向進風。

　　1.4螺旋給料機構及除渣機構

　　本小型生物質燃燒機采用單級螺旋給料機構，螺旋給料機構的啟動和停止采用PLC自動控制，通過設置“啟動-停止”時間來控制給料量。由于本燃燒機的燃燒室為臥式直管結構，燃燒所需要的空氣主要從尾部吹入，高速氣流帶走了燃燒所產生的大部分灰分，所以只設置一根捅灰桿，位于燃燒室的底部。燃燒機工作一定時間后需捅一下，以清除燃燒所產生的灰分及可能的結渣。

　　1.5防反燒設計

　　為了防止燃料在螺旋給料器中燃燒，以及新進入爐內的料在燃燒室內攤鋪，在設計制造時從配風室內引出一部分引入螺旋給料器，再經螺旋給料器出口進入燃燒室。燃燒機停機時，螺旋給料機先停3~5min，再停風機。

　　2燃燒機在烤煙生產的中應用

　　本燃燒機研制成功后，在龍山縣大安鄉烤煙種植戶中進行了推廣使用。使用本生物質燃燒機不需要改變原來的烤煙房，只要將燃燒機的出口端裝入原烤煙房燃燒室即可，根據用戶的使用情況來看，燃燒機使用簡單方便，工作穩定可靠。根據與龍山地區現有采用成型燃煤(蜂窩煤)作燃料的烤煙機相比，結果如下:

　　(1)烤一房煙葉(1800kg)，采用生物質顆粒作燃料，燃料的成本高200元左右，但采用成型煤作燃料，裝煤和清理燃燒后的煤渣，比采用生物質作燃料需要多耗費半個勞動日。

　　(2)采用生物質作燃料，二氧化硫等污染氣體排放量小，對環境的污染小。

　　(3)采用生物質燃燒機，溫度控制精度高，升溫、降溫速度快，受外界氣溫變化因素的影響小。龍山地區原來采用的成型煤燃料烤煙機，一次性堆放到位后，不能再改變，晴天空氣溫度高，空氣中的含水量低，雨天氣溫降低，空氣中含水量大，因此烤煙的溫度控制難度大;天氣情況好堆放的燃料可能有多余，天氣差有可能不夠，對操作人員的技術要求較高。而采用生物質燃燒機則可以根據實際情況，隨時加以調節，操作簡單方便。

　　(4)采用生物質燃燒機，煙葉考好后的香氣純正、清香，沒有雜味，烤煙的色澤好，烤煙油分保持的好，烤煙質量提高一個品級。

　　3結論

　　研制的烤煙燃燒機結構簡單，使用方便，工作性能穩定可靠，烤煙房溫度調節、控制精度高，烤出的煙葉質量提高，整個烤煙過程勞動強度降低，空氣污染小，與采用型煤作燃料相比，燃料成本略高，但綜合效益好，具有一定的推廣價值。

　　參考文獻:

　　[1]王建安，劉國順.生物質燃燒鍋爐熱水集中供熱烤煙設備的研制及效果分析[J].中國煙草學報，2012，18(12):32-37.

　　[2]楊飛，張霞，劉芮，等.生物質顆粒燃燒機的煙草烘烤實驗研究[J].云南農業大學學報:自然科學版，2017，32(5):912-919

　　生物方向論文投稿刊物：生物化工主要登載生物制藥、生物能源、環保、微生態制劑、化工新材料等生物化工領域的基礎理論和應用研究的最新成果，及導向性的評論與綜述，同時刊登重要科學問題討論、研究簡報和新技術新方法和學術專著介紹等。