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摘要 为探索热泵用于烟叶烘烤的可行性，本研究从对燃煤烤房的改造、烘烤成本及烤后烟叶质量对比等方面进行了试验研究。结果表明，使用热泵烤房需要对原有燃煤烤房加热室和装烟室进行配套改造，改造成本为51000元/座;热泵烤房烘烤后烟叶外观质量、内在化学成分指标等均优于燃煤烤房，但烘烤能耗成本增加了11.4%。
关键词 烘烤;热泵烤房;燃煤烤房;质量;能耗成本
中图分类号 TS44
文献标识码 A
文章编号 1007-5739（2019）08-0236-02
热泵烘干是随着热泵技术发展起来的一种新型：干燥技术，具有能源利用效率高、干燥品质高环境污染小操作易控制、适用范围广等优点，对于缓解我国能源紧张、改善环境质量具有重要意义。
20世纪70年代，美、日、法、德等国相继开展了关于热泵干燥蔬菜.食用菌、花卉、木材和种子等技术的研究。近年來，国外对热泵技术的研究不断深人，如多孔介质相变导热、导热模型构建和变物性问题1481，我国热泵干燥技术的研究和应用开始于20世纪60年代，1985年国内开始研究木材热泵干燥技术，1992年开始研究种子干燥9。北京林业大学学者在热泵技术干燥木材方面进行了大量的研究，取得了诸多成就10-121。在烟叶烘烤。上也对热泵烤房进行了若干探索。
近年来，用热泵取代传统燃煤烘烤技术已成为烟叶烘烤领域研究方向之一。孙晓军等5研究表明，热泵烤房烘烤烟叶综合能耗可降低27.1%。吕君等研究发现，干烟热泵烤房较燃煤烤房降低成本0.85元/kg。聂荣邦等"7研究表明，热泵烤房烤后质量：烟叶较传统燃煤烤房有较大提升，上等烟比例平均高出5.8%。为进一步探索热泵烤房在潍坊地区烟叶烘烤中的应用模式，本研究从对燃煤烤房配套改造、烘烤成本、烤后烟叶质量等方面进行了试验研究，以期达到逐步替代煤炭烘烤烟叶的目的。
1材料与方法
1.1供试材料
烟叶燃煤密集烤房及温湿度自控设备;热泵主机;其他用于烤房改造的材料（水泥、砂石、石板等）。
烘烤所用烟叶为当地主栽品种NC55，均为正常成熟的烟叶。
1.2试验方法
1.2.1烤房改造。根据热泵烤房的构造及安装要求，对原有的燃煤烤房进行改造，并配套相应的设备。
1.2.2烘烤试验。用热泵烤房进行行烘烤试验，传统燃煤烤房作为对照，烘烤时所用烟叶鲜烟素质保持一致。分别记录烘烤用煤和电量，对烤后烟叶外观质量、经济性状进行统计，留取样品进行化学成分检测分析。
2结果与分析
2.1烤房改造
2.1.1烤房土建改造。将循环风机台板下的燃煤加热室全部拆除，保持烘烤室其他部分完整、结构牢固安全。封堵原燃煤加热室在循环风机台板上的烟囱风口，保证循环风机台板下平面平整。保留装烟室及循环风机台板以，上的风道;拆除循环风机台板以下的火炉、换热器以及循环风机台板以下的加热室三面墙体。拆除后保证台板下部距地距离为2450mm。
在保温方面，在烤房两侧、风机室粘贴15mm厚的铝箔面（单面）橡塑保温板，铝箔面面向装烟室内。
2.1.2烤房配电。改造后单座烤房额定功率约为15kW，工作电流约为31.2A（不含后备电热），最低温度外界环境状况下功率约30kW，工作电流约为59.2A，三相电源线采用3根单芯10mm2铜线，零线采用单芯6mm2铜线，地线采用单芯4mm？铜线。
2.1.3烤房改造成本。将一座燃煤烤房改造成热泵烤房总费用为5.1万元，其中热泵主机费用最高，为4.2万元，占82.35%;然后依次为装烟室保温费0.5万元，加热室设备及材料费0.2万元，人工费（不含拆除费）0.15万元;加热室拆除费最低，为500元。
2.2烟叶烘烤能耗成本对比
表1所示为2种不同烤房的烘烤能耗成本比较，下部烟叶，热泵烤房干烟成本为3.32元/kg，较燃煤烤房（2.88元/kg）高出15.20%;中部烟叶，燃煤烤房干烟成本为2.14元/kg，热泵烤房成本为2.53元/kg，较燃煤烤房高出18.30%;上部叶，燃煤烤房千烟成本为1.83元/kg，热泵烤房成本为2.11元kg，较燃煤烤房高出15.05%。平均来看，热泵烤房干烟成本较燃煤烤房高出16.13%，差异较为显著。在烘烤中部叶时，2种烤房差异相对增大。综上所述，在电价为0.96元/kW.h、煤炭价格835元/t的情况下，热泵烤房在能耗成本上要高于燃煤烤房。
2.3烤后烟叶经济性状比较分析
由表2可知，2种不同供热方式的烤房在烤后烟叶经济性状上有一定的差异。在桔黄烟比例方面，热泵烤房烤后烟叶为85%，高于燃煤烤房（82%）;热泵烤房烤后烟叶柠檬黄烟比例低于燃煤烤房1个百分点;热泵烤房烤后烟叶杂色烟比例为3%，燃煤烤房为5%。由此可以看出，热泵烤房对烤后烟叶外观质量提升有一定作用。在上、中等烟比例上，热泵烤房烤后烟叶上等烟比例显著高于燃煤烤房，中等烟比例二者差异较小，热泵烤房烘烤能有效降低下低等烟比例。均价方面，燃煤烤房为22.87元/kg，热泵烤房为23.59元/kg，较燃煤烤房烤后烟叶均价提高0.72元/kg，提高比例达到3.15%。
2.4烤后烟叶外观质量比较分析
从烤后烟叶外观质量分析来看，热泵烤房和燃煤烤房这2种烤房烤后烟叶在颜色、身份、叶片结构上无显著差异，在色度上热泵烤房烤后烟叶颜色均匀，色度优于燃煤烤房，均表现为强至中（表3）。
2.5烤后烟叶化学成分比较分析
从表4可看出，2种烤房烤后烟叶总糖和还原糖含量均在适宜范围，热泵烤房两糖含量稍高于传统燃煤烤房，两糖差分别为5.29%和6.19%;热泵烤房烟碱含量为1.99%，比燃煤烤房高14.37%;热泵烤房和燃煤烤房这2种烘烤方式的钾和氯均在适宜范围内，钾氯比分别为3.80和3.98，无显著差异;蛋白质含量以热泵烤房稍高;热泵烤房糖碱较为适宜，燃煤烤房偏高;施木克值和氮碱比二者差异不大且均在适宜范围。总体来看，热泵烤房烟叶内在化学质量单项指标及化学协调性高于燃煤烤房，烟叶可用性有一定程度提高。
2.6烘烤用工成本比较
由表5可知，热泵烘烤每轮次可有效管控烤房数量是燃煤烤房的2倍，折合每炉可减少烘烤用工50%，烘烤操作用工成本可降低52.5元。因此，热泵烤房可实现全自动烘烤，操作便捷、省工省时，同时可以有效地减少烘烤用工成本。
3结论与讨论
3.1讨论
热泵烘烤具有传统燃煤烘烤不具有的环保、高效、省工等特点。本研究中热泵烤房能够有效减少用工费用50%，与陈红丽等人研究结论一致。同时，本研究中热泵烤房烤后烟叶质量较燃煤烤房烟叶内在化学成分更加协调，这与前人研究结论相似19-20。原因可能在于热泵烤房温度控制更加精准，烤房内平面温差和垂直温差相对更小，精准烘烤工艺执行更加到位。
本研究中热泵烤房烘烤能耗成本较燃煤烤房高，与其他学者的研究结论存在较大差异21。主要是由于当地烤房用电价格较高，若按照农业用电价格0.55元/度进行核算，熱泵烤房干烟成本为1.52元/kg，成本降低42.64%;燃煤烤房干烟成本为1.96元kg，成本降低14.41%。热泵烤房烘烤成本降低更为显著，而且较燃煤烤房能耗成本低0.44元/kg因此，目前用电价格偏高将会成为影响热泵烤房推广的因素，下一步推广过程中与当地农业、电力部门协商，降低用电价格将是解决该问题的有效途径。
3.2结论
（1）传统燃煤烤房经过土建及电路改造后，可以安装热泵供热进行烟叶烘烤，本试验中改造一座烤房的成本为5.1万元。
（2）经过热泵烤房烤后，烟叶外观质量优于燃煤烤房烤后烟叶，且烟叶内在化学质量单项指标及化学协调性均高于燃煤烤房;热泵烤房能显著地提高桔黄烟及上等烟比例，降低杂色烟等下低等烟比例，从而有效地提高烟叶可用性。
（3）热泵烤房能显著降低烘烤用工成本，本研究中较燃煤烤房可降低50%，减工降本效果突出。
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