風光互補供熱系統在煙葉烘干技術上的研究與應用

　　摘　要：本文是利用風力發電設備+ 太陽光熱+ 空氣能熱泵能源互補為烤煙房提供熱源，實現烤煙低碳、無污染烘干。該系統通過智能自動化控制功能，對烤煙房內溫度精確控制，明顯提高了烤煙質量。同時對該供熱裝置進行系統設計，對該系統進行研究試驗、測試和驗證，并與傳統烤煙房的能耗、功能進行比較，取得不錯的經濟效益和社會效益，為中小型新能源設備應用領域擴展了推廣空間。

　　1. 我國烤房的現狀
　　烤房是烤煙生產必不可少的基本設備，烤房建設的基本要求是滿足煙葉烘烤工藝需要，最大限度地顯露和發揮煙葉在田間形成的質量潛勢。同時，烤房設備也必然受制于烤煙生產的組織形式、自然經濟狀況和科學技術水平。我國自有烤煙種植近一百年來，烤房設備由低級到高級，由簡單到復雜，但是所有烤房供熱系統都是采用燃煤、燃油、電力等，其缺點如下：
　　（1）由于烘烤過程中對溫濕度要求很高需要時刻關注其變化，就需要有人看守；
　　（2）煙葉外觀質量參差不齊；烘烤出的煙葉中下等質量煙葉居多；
　　（3）由于普通烤房保溫不好，烘烤每kg 干煙約需3329.4KJ ～ 69085.9kJ 熱量。
　　（4）煤作為燃料、利用率低。據測算烘烤每公斤干煙需要耗煤量平均1.7 千克，以近年來我國烤煙收購3500 萬擔測算，每年需要595 萬噸煤，占到我國煤炭產量的1.23%。煤是不可再生能源，其用途廣泛，可轉化城煤氣、焦炭、煤焦油、化工產品和液體燃料。
　　（5）煤燃燒產生的物質對生態環境形成破壞。煤碳在燃燒過程中排放了大量的污染環境的廢氣和廢物，如二氧化碳可導致溫室效應，硫氧化物、氮氧化物會形成酸雨，灰渣和灰塵污染土壤和大氣。據估算，每燃燒100 萬噸煤，平均要排放出2 萬噸SO2 氣體，20 萬噸灰渣和3 萬噸煙塵。排出的SO和NO2 又二次生成硫酸鹽和硝酸鹽，形成酸雨，破壞生態，而且對遠距離外的地區也會產生嚴重污染。
　　（6）煤炭價格上漲導致煙葉烘烤成本增加。
自2004 年以來，全國煤炭價格持續上漲，導致煙葉烘烤成本增加，種煙效益下降，煙農的種煙積極性受到影響。
　　2. 風能、太陽能、空氣能利用技術
　　2.1 風能開發利用技術分析
　　目前風力發電機輸出的電能有很多種利用方式，通常的利用方式是將蓄電池把風力發電機輸出的電能儲存起來，提供給負載使用, 對于負載為標準電器的還需要用逆變器把蓄電池的直流電轉換成交流電。還有一種方式就是將風力發電機輸出的電能直接變為熱能儲存在儲熱材料當中，給需要加熱的負載放熱。利用中小型風力發電設備發電，作為互補的動力源，用于煙草烘干，我們把上述兩種方式產生的電能的利效率做一比較。
　　2.1.1 風能系統通過蓄電池和逆變器輸出的情況（忽略線損）
　　W=W1η1η2η3　（1）
　　式中W—負載得到的總電能
　　 W1—風力發電機輸出的電能
　　η1—充電控制器的效率
　　η2—鉛酸免維護蓄電池的效率
　　η3—逆變器的效率