煙草在線專稿　　能源和環(huán)境是當(dāng)今人類面臨的兩大問題，影響著人類社會發(fā)展的進程和未來。生物質(zhì)資源是地球上再生資源的核心組成部分，生物質(zhì)資源的利用，可以有效緩解能源壓力，減少環(huán)境污染以及資源浪費等問題^[1]。就目前煙稈開發(fā)利用的技術(shù)現(xiàn)狀而言，煙稈成型燃燒技術(shù)是最為現(xiàn)實有效的方式之一^[2]。煙稈成型燃料很大程度提高了生物質(zhì)能源的利用效率，可部分代替煤炭在烤煙過程中的使用，對降低煙葉生產(chǎn)成本，實現(xiàn)煙葉生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展，樹立煙草公司形象等具有重要的現(xiàn)實意義。

　　0　引言

　　國外生物質(zhì)成型燃料開發(fā)工作始于20世紀(jì)。1948年日本申報了利用木屑為原料采用螺旋擠壓方法生產(chǎn)棒狀成型燃料的第1個專利，60年代成立了成型燃料行業(yè)協(xié)會。70年代初，美國研究開發(fā)了環(huán)模擠壓式顆粒成型機，并在國內(nèi)形成大量生產(chǎn)。瑞土、瑞典、西歐等發(fā)達國家先后開發(fā)研究了沖壓式成型機、輥模擠壓式顆粒成型機。其中已有120多年歷史的世界著名飼料機械生產(chǎn)企業(yè)——德國卡爾公司（Kahl）生產(chǎn)的動輥式平模制粒機，不僅能生產(chǎn)中低密度的顆粒飼料，而且還能生產(chǎn)較優(yōu)高密度的顆粒燃料，成品產(chǎn)量大、能耗低而且質(zhì)量好，在歐洲和東南亞國家使用較為廣泛。如今，固化成型燃燒在日本、歐、美等地已經(jīng)商品化，在丹麥的一座叫阿文多的發(fā)電廠，還利用木屑壓縮顆粒來發(fā)電。1985年日本平均每戶家庭消耗成型燃料達750kg。1985年美國生產(chǎn)成型燃料達2×106 t以上。

　　亞洲一些國家（泰國、印度、韓國等）在20世紀(jì)80年代已建了不少生物質(zhì)固化、炭化專業(yè)生產(chǎn)廠，并研制出相應(yīng)的燃燒設(shè)備^[3]。我國的生物質(zhì)成型技術(shù)開始于“七五”期間（1986-1990），現(xiàn)已達到工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模^[4]。遼寧省能源研究所研制的顆粒成型機，南京林產(chǎn)化工研究所研制的多功能成型機，陜西省武功縣輕工機械廠研制的螺旋推進式秸稈成型機，河南農(nóng)業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院研制的活塞式液壓成型機，在國內(nèi)都已形成了產(chǎn)業(yè)化^[5-7]。從20世紀(jì)90年代開始，我國部分省市能源部門、鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)及個體生產(chǎn)者積極引進生物質(zhì)成型技術(shù)，創(chuàng)辦生產(chǎn)企業(yè)，全國先后40多個中小型企業(yè)開展了這方面的工作，并進行了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，形成了良好勢頭^[8-11]。

　　煙稈作為煙草種植加工的副產(chǎn)物，是生物質(zhì)能源的重要組成部分之一。盡管生物質(zhì)成型燃料開發(fā)在如火如荼的進行著，關(guān)于烤煙秸稈壓縮成型燃料的研發(fā)、推廣卻相對滯后，目前，很多煙葉產(chǎn)區(qū)的煙稈被隨意堆棄在田間地頭或進行簡單焚燒處理，不僅浪費了資源、污染環(huán)境，而且其浸出液所攜帶的病毒會污染土壤。本文通過對煙稈壓縮成型用于烤煙潛力和優(yōu)勢的闡述，并提出了可能存在的問題以及解決途徑，以期推動烤煙秸稈成型技術(shù)的研發(fā)，推進煙稈壓縮成型燃料在烤煙烘烤中的應(yīng)用。

　　1 煙稈壓縮成型燃料的潛力

　　固體生物質(zhì)成型燃料是利用致密成型技術(shù)將松散的、沒有一定形狀的生物質(zhì)加工成容易儲藏和方便使用的生物質(zhì)顆?；虬魻?、塊狀燃料，其密度可達0.8-1.35g /cm3，體積壓縮比為 7-10 倍，具有體積小、容量大、熱值高、燃燒火力旺、原料普遍易取、可再生等特性，燃燒過程中排渣少、煙塵和二氧化硫含量低、對環(huán)境污染小，是易于進行商品化生產(chǎn)和銷售的可再生能源。不僅可以改善生物質(zhì)的燃燒品質(zhì)和燃燒性能，而且可以有效解決秸稈焚燒造成的污染問題^[12-14]。

　　煙草是我國重要經(jīng)濟作物之一，煙葉生產(chǎn)的主要目的是為卷煙工業(yè)企業(yè)提供原料，煙稈作為煙草種植和加工的副產(chǎn)物，曾作被農(nóng)戶當(dāng)做燃料。近年來，隨著農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展和農(nóng)民生活水平的提高，農(nóng)村的生活用能逐漸轉(zhuǎn)向煤炭、液化石油氣、天然氣（煤氣）等高品位能源從而導(dǎo)致煙稈等農(nóng)作物秸稈的過剩。煙稈的化學(xué)組成見表1，主要有纖維、半纖維素和木質(zhì)素，所占的比重分別為42.9%、29.8%和21%，其化學(xué)組成與優(yōu)質(zhì)燃料木材相似，具備做成壓縮燃料的內(nèi)在條件。

表1 煙稈成分分析（濕基）

　　2 煙稈壓縮成型燃料的優(yōu)勢

　　煙葉收獲后留下的煙稈、煙根可能是病株殘體，攜帶有病原菌、病毒等，若丟棄在煙田，將極大程度地增加了第二年煙田病蟲害的發(fā)生幾率。因此，生產(chǎn)中禁止煙稈機械還田，必須及時清理出煙田。

　　成型燃料的燃燒與分散的生物質(zhì)相比具有以下優(yōu)點^[15]：

　　成型燃料的密度遠遠大于原生物質(zhì)，其結(jié)構(gòu)與組織特征決定了揮發(fā)分的逸出速
度與傳熱速度都大大降低，揮發(fā)分逸出速度變緩，燃燒速度適中，能夠使揮發(fā)分放出的熱量及時傳遞給受熱面。

　　揮發(fā)分燃燒所需要的氧氣與外界擴散的氧氣能夠很好地匹配，揮發(fā)分能夠充分燃盡，又不過多的加入空氣，減少了大量的氣體不完全燃燒損失與排煙熱損失。

　　揮發(fā)分燃燒后,剩余的焦炭骨架結(jié)構(gòu)緊密，像型煤焦炭骨架一樣，運動的氣流不能使骨架解體懸浮，這時炭的燃燒所需要的氧與靜態(tài)滲透擴散的氧相當(dāng)，從而減少了固體不完全燃燒與排煙熱損失，燃燒時間明顯延長，燃燒相對穩(wěn)定。

　　研究表明，生物質(zhì)經(jīng)固化以后，由于體積減少，密度增大，提高其運輸和貯存能力，改善生物質(zhì)燃燒性能，燃燒效率平均提高 20%，同時擴大了應(yīng)用范圍，可以取代煤、燃氣等作為民用燃料進行炊事、取暖等，也可用于工業(yè)鍋爐的燃料。

　　3 煙稈成型燃料代替煤炭做烤房熱源的可行性

　　據(jù)統(tǒng)計，每公頃煙草收獲后能產(chǎn)生煙稈2250-3000 kg[16]，作為煙草生產(chǎn)大國， 我國年產(chǎn)煙稈約150萬噸。每烤1公斤干煙葉需要耗標(biāo)煤1.2 kg，1 公斤煙稈的低位熱值按標(biāo)煤熱值的一半計算，每烤一公斤煙葉需要壓縮煙稈2.4 kg，大約 2.4 畝煙田的煙稈加工成壓縮燃料，基本可以滿足一畝煙葉的烘烤需要。僅使用煙稈加工生物質(zhì)燃料不足以供應(yīng)烤煙需要。

　　鑒于以上推論，可采用煙稈與當(dāng)?shù)仄渌斩挵匆欢ū壤旌鲜褂?#xff0c;為改善燃燒特性、提高燃料熱值，可再加入一定比例的木材或者煤粉，加工成專供烤房使用的壓縮燃料。比如在西南煙區(qū)、華中煙區(qū)等煙稻輪作的地區(qū)可以考慮將煙稈-水稻稈-木材/煤粉按一定比例加工成壓縮燃料；而在黃淮煙區(qū)等麥秸稈豐富的煙區(qū)，則使用小麥秸稈代替水稻秸稈。這樣不僅能滿足烤煙對能源的大量需求，節(jié)約了成本；還充分利用了農(nóng)村大量廢棄的秸稈，防止其污染環(huán)境，從而達到經(jīng)濟效益、社會效益、生態(tài)效益的多贏，同時，采用不用物料進行配比，有利于保持生物質(zhì)成型燃料性狀的穩(wěn)定、有利于燃料的持續(xù)供應(yīng)。

　　煙稈成型燃料代替煤炭做烤房燃料有這些優(yōu)點：煙稈成型燃料的采集與利用成本遠低于化石能源。煙稈成型燃料中氮、硫與灰份含量較低，在燃燒過程中產(chǎn)生的氮氧化物、硫氧化物與灰塵等有害物質(zhì)遠低于煤炭，是一種清潔燃料^[17]。生物質(zhì)可以持續(xù)生長，形成周期短，屬于可再生能源、資源豐富，可以保證能源的持續(xù)利用[17 ]。

　　4 問題與展望

　　煙稈生物質(zhì)成型化用于烤煙的實施推廣需要改進成型設(shè)備、調(diào)整烤房供熱系統(tǒng)。現(xiàn)有成型設(shè)備存在設(shè)備能耗高、運行不平穩(wěn)、成本高等問題[18]。要真正實現(xiàn)煙稈成型燃料供應(yīng)烤煙需要，應(yīng)盡快研發(fā)和改進成型設(shè)備，提升煙稈固化成型技術(shù)裝備水平，降低煙稈成型成本。由于煙稈成型燃料與煤炭的燃燒特性不同，建議通過調(diào)整燃燒室和輔助供風(fēng)系統(tǒng)的參數(shù)，為煙稈成型燃料提供適宜的燃燒環(huán)境。

　　煙稈生物質(zhì)成型化用于烤煙的實施推廣必須有煙草公司的高度重視。烤煙種植的特點是具有分散性，而秸稈原料價格在很大程度上又取決于其運輸成本[19]，因此，必須考慮煙稈、其它秸稈的收集半徑。該技術(shù)要得到推廣，需要煙草公司必須做好布局規(guī)劃，比如2-5個基地單元設(shè)置一個加工點，同時出臺相關(guān)扶持政策。

　　煙稈生物質(zhì)成型化用于烤煙的實施推廣需要國家政策的支持。該項技術(shù)符合中國能源、環(huán)保及建設(shè)節(jié)約型社會的要求。生物質(zhì)成型燃料燃燒后的灰塵及其它指標(biāo)的排放均比煤低，可實現(xiàn)CO2、SO2降排，減少溫室效應(yīng)，是保護生態(tài)環(huán)境、減少霧霾現(xiàn)象的有效途徑，環(huán)保效益突出。中國政府應(yīng)調(diào)整扶持政策，支持有創(chuàng)新能力的大型企業(yè)投入這項產(chǎn)業(yè)，鼓勵農(nóng)機行業(yè)的生產(chǎn)和技術(shù)單位參加收集、貯存、加工成型、燃燒利用等環(huán)節(jié)的生產(chǎn)和創(chuàng)新活動，尋求技術(shù)上的創(chuàng)新和突破。

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