煙草在線專稿　　能源和環境是當今人類面臨的兩大問題，影響著人類社會發展的進程和未來。生物質資源是地球上再生資源的核心組成部分，生物質資源的利用，可以有效緩解能源壓力，減少環境污染以及資源浪費等問題^[1]。就目前煙稈開發利用的技術現狀而言，煙稈成型燃燒技術是最為現實有效的方式之一^[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，對降低煙葉生產成本，實現煙葉生產可持續發展，樹立煙草公司形象等具有重要的現實意義。

　　0　引言

　　國外生物質成型燃料開發工作始于20世紀。1948年日本申報了利用木屑為原料采用螺旋擠壓方法生產棒狀成型燃料的第1個專利，60年代成立了成型燃料行業協會。70年代初，美國研究開發了環模擠壓式顆粒成型機，并在國內形成大量生產。瑞土、瑞典、西歐等發達國家先后開發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企業——德國卡爾公司（Kahl）生產的動輥式平模制粒機，不僅能生產中低密度的顆粒飼料，而且還能生產較優高密度的顆粒燃料，成品產量大、能耗低而且質量好，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、美等地已經商品化，在丹麥的一座叫阿文多的發電廠，還利用木屑壓縮顆粒來發電。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80年代已建了不少生物質固化、炭化專業生產廠，并研制出相應的燃燒設備^[3]。我國的生物質成型技術開始于“七五”期間（1986-1990），現已達到工業化生產規模^[4]。遼寧省能源研究所研制的顆粒成型機，南京林產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，河南農業大學機電工程學院研制的活塞式液壓成型機，在國內都已形成了產業化^[5-7]。從20世紀90年代開始，我國部分省市能源部門、鄉鎮企業及個體生產者積極引進生物質成型技術，創辦生產企業，全國先后40多個中小型企業開展了這方面的工作，并進行了產業化生產，形成了良好勢頭^[8-11]。

　　煙稈作為煙草種植加工的副產物，是生物質能源的重要組成部分之一。盡管生物質成型燃料開發在如火如荼的進行著，關于烤煙秸稈壓縮成型燃料的研發、推廣卻相對滯后，目前，很多煙葉產區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的研發，推進煙稈壓縮成型燃料在烤煙烘烤中的應用。

　　1 煙稈壓縮成型燃料的潛力

　　固體生物質成型燃料是利用致密成型技術將松散的、沒有一定形狀的生物質加工成容易儲藏和方便使用的生物質顆?；虬魻睢K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、對環境污染小，是易于進行商品化生產和銷售的可再生能源。不僅可以改善生物質的燃燒品質和燃燒性能，而且可以有效解決秸稈焚燒造成的污染問題^[12-14]。

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

表1 煙稈成分分析（濕基）

　　2 煙稈壓縮成型燃料的優勢

　　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生幾率。因此，生產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相比具有以下優點^[15]：

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

　　揮發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。

　　揮發分燃燒后,剩余的焦炭骨架結構緊密，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滲透擴散的氧相當，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，燃燒相對穩定。

　　研究表明，生物質經固化以后，由于體積減少，密度增大，提高其運輸和貯存能力，改善生物質燃燒性能，燃燒效率平均提高 20%，同時擴大了應用范圍，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

　　據統計，每公頃煙草收獲后能產生煙稈2250-3000 kg[16]，作為煙草生產大國， 我國年產煙稈約150萬噸。每烤1公斤干煙葉需要耗標煤1.2 kg，1 公斤煙稈的低位熱值按標煤熱值的一半計算，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燃料不足以供應烤煙需要。

　　鑒于以上推論，可采用煙稈與當地其它秸稈按一定比例混合使用，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、華中煙區等煙稻輪作的地區可以考慮將煙稈-水稻稈-木材/煤粉按一定比例加工成壓縮燃料；而在黃淮煙區等麥秸稈豐富的煙區，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，節約了成本；還充分利用了農村大量廢棄的秸稈，防止其污染環境，從而達到經濟效益、社會效益、生態效益的多贏，同時，采用不用物料進行配比，有利于保持生物質成型燃料性狀的穩定、有利于燃料的持續供應。

　　煙稈成型燃料代替煤炭做烤房燃料有這些優點：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，在燃燒過程中產生的氮氧化物、硫氧化物與灰塵等有害物質遠低于煤炭，是一種清潔燃料^[17]。生物質可以持續生長，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利用[17 ]。

　　4 問題與展望

　　煙稈生物質成型化用于烤煙的實施推廣需要改進成型設備、調整烤房供熱系統。現有成型設備存在設備能耗高、運行不平穩、成本高等問題[18]。要真正實現煙稈成型燃料供應烤煙需要，應盡快研發和改進成型設備，提升煙稈固化成型技術裝備水平，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，建議通過調整燃燒室和輔助供風系統的參數，為煙稈成型燃料提供適宜的燃燒環境。

　　煙稈生物質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。該技術要得到推廣，需要煙草公司必須做好布局規劃，比如2-5個基地單元設置一個加工點，同時出臺相關扶持政策。

　　煙稈生物質成型化用于烤煙的實施推廣需要國家政策的支持。該項技術符合中國能源、環保及建設節約型社會的要求。生物質成型燃料燃燒后的灰塵及其它指標的排放均比煤低，可實現CO2、SO2降排，減少溫室效應，是保護生態環境、減少霧霾現象的有效途徑，環保效益突出。中國政府應調整扶持政策，支持有創新能力的大型企業投入這項產業，鼓勵農機行業的生產和技術單位參加收集、貯存、加工成型、燃燒利用等環節的生產和創新活動，尋求技術上的創新和突破。

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