專利名稱：快速節能環保密集烤煙房及其烘烤工藝的制作方法
技術領域：
本發明屬于煙葉調制技術領域，特別涉及一種烘烤設備及其烘烤工藝。
背景技術：
我國是產煙大國，面積與產量居世界首位，煙葉生產在國民經濟中地位重要。由于國情所致，分散種植、分散烤制、烤房較落后、農民烘烤技術普遍不高，存在“種好烤不好”現象，烤出煙葉總體質量不高。全國近500萬座烤房，80％為自然通風式，完成一次烘烤需120-168小時，公斤干煙耗煤2.2-3.2公斤，且環境污染；引進和自行研制的機械烤房仍存在耗時長、耗能高、造價高、不適應我國國情等弊端。我國煙葉調制急需能克服現存缺陷，滿足快速、節能、優質烤煙的環保密集型新設備及其烘烤工藝。
發明內容
本發明克服了我國現有烤房及其烘烤技術中的耗時長、耗能高、難烤好且環境污染等缺陷，提供了一種能快速、節能、優質烤煙的環保密集型新設備及其烘烤工藝。
為了解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的(1)特型供熱保溫系統，由可貯溫1000℃的特型貯溫烤爐、助燃鼓風機、供熱面積特大可均勻供熱的煙火曲道及用鐵板制成整體的熱交換器組成。(2)全封閉烤室溫濕自控循環均恒系統，其主要部件是可嚴防溫熱散失的全封閉烤室、能隨時增濕的供濕罐、能均勻掛煙的釘煙桿、可進行熱風內循環的排濕抽風機及其管道、閘閥和噴口等。(3)烘烤新工藝，其核心是將38℃作為煙葉變黃階段的起始溫度，以縮短烘烤時間。這三者的結合與統一，使其成為煙葉調制技術領域的一項創新技術裝置。
與現有技術相比，本發明的有益效果是(1)烘烤時間縮短一半，完成一次烘烤工藝只需60-70小時；(2)密集高效，II型烤房可烘烤70畝煙葉，為半堆積密集式烤房和普通烤房的2-10倍以上；(3)節省燃煤53-55％，公斤干煙耗煤由2.2-3.2公斤降至1公斤左右；(4)改善煙葉等級結構，上等煙可達60％以上，中等煙40％以下，基本無青雜煙，總體質量提高；(5)煙農出售因等級質量提高后的優質煙葉，使每公斤干煙均價提高1元以上，畝純增收入100元以上，從而提高種煙效益；(6)與常規烤房比，烤煙燃煤煙氣中，煙塵排放減少70％、SO2和NOX排量下降40％左右，減輕了環境污染；(7)性價比高，設備及采烤、運行成本每公斤干煙為0.88元，大大低于普通烤房的1.60元及半堆積式組裝型烤房的1.03元。
本發明既適于分散種煙區，更適于集約規模化種植區；可出租給農民使用，亦可成立烘烤公司從事專業化烘烤。既可固定作業，亦可拆卸組裝移動作業。既可用于烤煙，也可烘烤需烤制的果、蔬、糧等食品。
圖1快速節能環保密集烤煙房剖面示意2特型貯溫烤爐俯視示意3特型貯溫烤爐縱剖示意4煙火曲道、熱風或供濕管道及噴口俯視示意5溫濕自控系統構成示意6快速節能環保密集烤煙房烘烤工藝簡中1、特型貯溫烤爐 2、助燃鼓風機 3、燃燒室 4、擋火墻 5、貯溫室 6、貯溫器7、煙火管道 8、煙火管道閘閥 9、煙火進口均熱板 10、煙火曲道 11、煙火出口 12、熱交換器13、煙囪 14、煙囪閘閥 15、熱交換器上的散熱片 16、全封閉烤室 17、釘煙桿 18、烤室門19、觀察窗 20、內循環排濕抽風機 21、內循環熱風豎管及閘閥 22、內循環熱風橫管(或供濕橫管)及噴口 23、供濕罐 24、供濕管閘閥 25、供濕管 26、排濕口及閘閥 27、暖風道及閘閥28、天窗及排濕風機 29、自動控制器 30、溫度傳感器 31、濕度傳感器 32、多孔通風頂板 33、保溫層具體實施方式
下面結合附圖與具體實施方式
對本發明作進一步詳細描述圖1中，特型供熱保溫系統由特型貯溫烤爐1，助燃鼓風機2，煙火管道7，煙火管道閘閥8，煙火進口均熱板9，煙火曲道10，熱交換器12，煙囪13，煙囪閘閥14，暖風道及閘閥27和保溫層33組成。助燃鼓風機2的功率0.5KW，安裝在爐門的左下側，使其進風管置于爐橋下與爐橋構成15°角，以便強化氧氣助燃；同時在距風機殼12cm的進風管上方開一φ50mm的二次進風支管，與進風主管構成40°角，使風力直達爐頂二次燃燒區，使未完全燃燒的揮發性可燃物如CH化合物、H2……等持續燃燒；助燃鼓風機2與自動控制器29連接，控制進風量、燃煤時間和燃燒強度，達到控制供熱的目的。圖2、3中的特型貯溫烤爐主要由燃燒室3，擋火墻4，貯溫室5，貯溫器6以及用耐火水泥粘砌耐火磚和蒸汽加力保溫磚而成的爐體構成，其熱能可從左右兩側同時供溫2個烤室16使用；貯溫器6置于貯溫室5中，當給烤室16供熱的同時，貯溫器6也吸收了大量熱能，使其成為一個能貯溫1000℃的高溫體；當需穩溫、停止助燃鼓風機2運轉時，已貯溫1000℃的貯溫器6可繼續釋放熱能，穩定供熱5小時。圖4中，煙火曲道10在烤室16內熱交換器12下面的鐵板上用耐火水泥粘接厚24.6mm特型蒸汽加力板砌成寬120mm高300mm的巷道，再蓋上熱交換器12后用耐火水泥密封即成；烤爐1中的煙火通過煙火進口均熱板9，進入煙火曲道10，再從煙火出口11進入煙囪13，杜絕煙氣進入烤室16；根據熱工原理，采用最大限度延長煙火曲道10的長度達112m，降低煙氣流速，增加供熱面積。熱交換器12用4mm厚的鐵板制成整體，其上橫向相間40mm排列高50mm長4000mm厚4mm的散熱片15共99片，使其整體受熱、散熱面積達到40m2，傳熱快，升溫靈，熱效高，經久耐用15年以上。暖風道27開口于爐橋下兩側，沿著煙火管道7，在煙火曲道10的底板下，用厚1mm高100mm寬300mm的鐵皮制成，直通內循環熱風橫管，通過橫管噴口送入暖風。
全封閉烤室溫濕循環自控均恒系統由熱交換器散熱片15，全封閉烤室16，釘煙桿17，烤室門18，觀察窗19，內循環排濕抽風機20，內循環熱風豎管及閘閥21，內循環熱風橫管(或供濕橫管)及噴口22，供濕罐23，供濕管25，供濕管閘閥24，排濕口及閘閥26，暖風道及閘閥27，天窗及排濕風機28，自動控制器29，溫度傳感器30，濕度傳感器31，多孔通風頂板32和保溫層33組成。全封閉烤室16長4000×寬4000×高3600mm，可掛3層釘煙桿17，每層從下至上可掛30、34、38桿；四墻由特型蒸汽加力保溫磚粘砌，外包鐵皮圍護，用雙層鐵板制成室頂，墻與頂的中空部分填裝巖棉形成保溫層33，可嚴防溫熱散失。釘煙桿17用φ2mm×L130mm鋼絲穿插在30×40×2000mm木方條上制成，掛在L40×40×4mm角鐵上，在2000mm釘煙桿的兩側交叉定位27釘或28釘，釘距71mm；根據煙葉素質，每釘等距9或11mm穿煙葉10或8片，確保葉間溫、濕、風速均勻一致，提高烤制煙葉的成熟度。供濕罐23利用普通高壓鍋安置在烤爐1的上方，用烤爐1的余熱形成濕熱水汽，并從烤室一側上方接出1根φ30mm供濕管25，直通供濕橫管22；當干旱年份煙葉自身含水量達不到烘烤要求或烤后需要回潮時，可開啟供濕管閘閥24，經內循環熱風橫管(或供濕橫管)及噴口22噴灑在熱交換器散熱片15上，增加烤室的濕度。觀察窗19每烤室16前后各1個，高400mm×寬400mm，用以觀察烤煙變化情況；內側各裝一支可移動的烤煙溫濕度計，停電無法啟動自控系統時，可通過此窗觀察溫、濕度動態。功率1.1KW的內循環排濕抽風機20每烤室16前后各2臺，長600×寬300mm的天窗各配裝100W的排濕風機28每烤室16頂上四方各1臺，均與自動控制器29連接，控制抽(排)風量及運行時間；室內濕熱氣流通過排濕抽風機20抽入兩側走向的4根內循環熱風豎管21，通過烤室16兩側內循環橫管(或供濕橫管)的各80個噴口噴灑在熱交換器的散熱片15上，經過加熱后再重復抽入排濕抽風機20，形成自下而上抽入再強制自上而下噴出的往復熱風內循環，確保烤室16溫、濕及風速的均恒；當需排濕時，先關閉供濕管閘閥24和內循環熱風豎管閘閥21，再開啟排濕口閘閥26和暖風道及閘閥27，自動控制器29會同時啟動天窗排濕風機28，內循環排濕抽風機20，將烤室16內的水汽從排濕口26和天窗排濕風機28出風口排出烤室16之外，并協同啟動助燃鼓風機2，加火調溫，補足因排濕引起降溫所需的熱能。由于葉間距離較均勻，暖風可從160個噴口進入，水汽可從26和28兩處出口排出，故能進風均勻，排濕順暢，順利脫水，均衡干燥。自動控制器29與電源和相關電器的連接見附圖5。
煙葉烘烤新工藝以三段式烘烤理論為基礎，根據圖6，其創新點在于(1)變黃階段占整個烘烤時間的55％左右，將38℃作為煙葉變黃階段的起始溫度，70％的時段維持在干球38-39℃、濕球37-38℃；后期干球41-42℃、濕球38-39℃；要求風量先低、逐升、后足，有效縮短了變黃過程和整個烘烤時間，并減輕了低溫延時變黃消耗內質的程度。(2)定色階段占整個烘烤時間的25％左右，其中干球50-54℃、濕球39-40℃的時段占60％，并用較大的通風量確保煙葉干燥，充分變黃，促使香氣物質大量形成，提高內質；(3)將68℃作為干筋階段的最高溫度界限，干球60℃、65℃、68℃和濕球41℃、42℃、43℃三個溫度段各占三分之一，并逐漸降低通風量，以防止煙葉烤紅和香氣受損。
煙葉上桿入房后，實施操作時，先開煙火管閘閥8、煙囪閘閥14，擰緊供濕管閘閥24和排濕口閘閥26，關閉暖風道及閘閥27、天窗及排濕風機28、烤室門18和觀察窗19；根據煙葉素質、天氣情況和烤前的煙葉狀況，人為設定烘烤工藝曲線全過程的溫度、濕度、升溫速度及各階段的烘烤時間。接通電源后，當溫度未達到預定值時，助燃鼓風機2自動運轉，達到預定值時停止工作；當濕度未達預定值時，天窗排溫風機不運轉，超過預定值時自動排濕；如室內上下前后溫、濕不均恒，內循環排濕抽風機20會自動運轉，使濕熱氣流重復內循環，直到烤室16內的濕、濕、風速均恒為止。
通過本發明的一些特殊構件、設備及其協調運作，控制升溫速度，穩溫和排濕，達到葉間溫、濕、風速合理，解決了常規烤房“黃煙等青煙”延時烘烤和“難烤好”的難題，進一步縮短了烘烤時間，提高了烘烤質量。
短期停電時，該裝置可利用煙火管道7及暖風道28的坡度和氣流自然上升的特點及具有相當拔力的天窗28和煙囪13，酌情開關煙囪13、暖風道27、天窗28和相關閘閥，按烘烤工藝曲線要求，進行人為調控。
完成干筋烘烤以后，開啟供濕管閘閥24和內循環排濕抽風機20，讓濕熱氣流通過內循環橫管及供濕橫管噴口22直接回潮。
本裝置還配套有10kw柴油機組發電機，以解決無電煙區或短期停電時的電源問題。
權利要求
1.一種煙葉烘烤的設備及其烘烤工藝，由特型供熱保溫系統、全封閉烤室溫濕自控循環均恒系統和煙葉烘烤新工藝組成；其特征在于前述三者的有機結合，可有效保證實現快速、節能、環保、密集、優質烘烤，提高種煙的經濟效益。
2.按權利要求1所述的特型供熱保溫系統，其特征是該系統的核心設備是特型貯溫烤爐(1)，助燃鼓風機(2)，煙火進口均熱板(9)，煙火曲道(10)和熱交換器(12)。
3.按權利要求2所述的貯溫烤爐(1)，其特征在于爐體用耐火水泥粘砌耐火磚和蒸汽加力保溫磚而成，由燃燒室(3)、擋火墻(4)、貯溫室(5)和貯溫器(6)構成，熱能可從左右兩側同時供溫2個烤室(16)使用，貯溫室(5)中置有一個一定體積的貯溫器(6)；當給烤室(16)供熱的同時，貯溫器(6)也吸收了大量熱能，并可達到1000℃；當需穩溫、停止鼓風機(2)運轉時，已形成高溫體的貯溫器(6)仍可繼續釋放熱能，穩定供熱5小時，起到了節省能源的作用；燃燒室(3)中的HKJ2#可有效降低煙氣中煙塵、SO2和NOX的排放量，起到環保作用。
4.按權利要2所述的煙火曲道(10)，其特征在于按附圖4的要求，用耐火水泥粘接厚24.6mm高250mm特型耐火蒸汽加力保溫板砌成寬120mm的巷道，再蓋上熱交換器(12)用耐火水泥密封而成，杜絕煙氣進入烤室(16)；根據熱工原理，最大限度延長并合理布局了煙火曲道(10)使其總長度達112m，為直線距離的28倍，降低煙氣流速，增加供熱面積，確保了均恒供熱。
5.按權利要求2所述的熱交換器(12)，其特征在于用鐵板制成整體，其上橫向等距相間40mm排列高50mm×長4000mm的散熱片(15)99片，使散熱片總面積達40m2，確保烤室(16)快速均勻受熱。
6.按權利要求1所述的全封閉烤室溫濕自控循環均恒系統，其特征是該系統通過采用濕熱氣流內循環完成溫濕均恒的任務，其主要部件是全封閉烤室(16)，供濕罐(23)，釘煙桿(17)，內循環排濕抽風機(20)、內循環熱風豎管及閘閥(21)和內循環熱風橫管(或供濕橫管)及噴口(22)。
7.按權利要求6所述的全封閉烤室(16)，其特征在于四墻由蒸汽加力保溫磚砌成，外包鐵皮圍護，墻與頂的中空部分裝填巖棉形成保溫層(33)，嚴防溫熱散失；其內循環排濕抽風機(20)設在室頂，按氣流自然上升的規律，由下向上吸入風機(20)，再強制由上向下進入熱風內循環豎管(21)，通過內循環熱風橫管及各個噴口(22)回噴在熱交換器的散熱片(15)上，再自然上升進入風機(20)，經多次反復即可完成熱風循環，確保烤室(16)內溫濕度的均恒；熱風循環管道(21)和(22)置入墻體內側，充分利用熱源；設有天窗(28)、暖風道(27)和觀察窗(19)，觀察窗(19)內側安有烤煙溫濕度計，以便停電時節人工調控。
8.按權利要求6所述的供濕罐(23)，其特征在于用普通高壓鍋安置在烤爐(1)的上方，并從烤室(16)一側上方接出1根φ30mm供濕管(25)，利用烤爐(1)的余熱形成濕熱水汽；當干旱年份煙葉自身含水量達不到烘烤要求或烤后需要回潮時，通過供濕管(25)送至各個供濕橫管噴口(22)，噴灑在熱交換器的散熱片(15)上，增加烤室(16)的濕度。
9.按權利要求6所述的釘煙桿(17)，其特征在于用Φ2mm L130mm鋼絲穿插在30×40×2000mm的木方條上制成，兩側交叉定位27釘或28釘，釘距71mm；根據煙葉素質，每釘外露100mm的部分等距9或11mm穿煙葉10或8片，確保葉間溫、濕、風速均勻一致，提高整體煙葉烤制成熟度。
10.按權利要求1所述的煙葉烘烤新工藝，其特征是延長變黃時間，變黃階段占整個烘烤時間的55％左右，將38℃作為煙葉變黃階段的起始溫度，70％的時段維持干球38-39℃、濕球37-38℃，風量先低、逐升、后足，有效縮短了變黃過程和整個烘烤時間，并減輕了低溫延時變黃消耗內質的程度；定色階段占整個烘烤時間的25％左右，其中干球50-54℃、濕球39-40℃的時間占60％，用較大風量確保煙葉干燥、充分變黃、促使香氣物質大量形成；將68℃作為干筋階段的最高溫度界限，干球60℃、65℃、68℃和濕球41℃、42℃、43℃三個溫度段各占三分之一，并降低通風量，防止煙葉烤紅和香氣受損，實現快速、優質烘烤。
全文摘要
本發明屬于煙葉調制技術領域中的烘烤設備及其烘烤工藝。本發明公開了一種快速節能環保密集烤煙房及其烘烤工藝，以解決我國現有烤房及其烘烤技術中耗時長、耗能高、難烤好且環境污染等技術問題。本發明由特型供熱保溫系統、全封閉烤室溫濕循環自控均恒系統及其烘烤新工藝組成。可有效實現快速、節能、環保、優質烘烤，與常規烤房比，烘烤時間縮短一半，公斤干煙耗煤由2.2－3.2公斤降至1公斤左右；上等煙60％以上，中等煙40％以下，基本無青雜煙，畝增純收入100元以上。煙塵、SO
文檔編號A24B3/00GK1686010SQ20041006145
公開日2005年10月26日 申請日期2004年12月29日 優先權日2004年12月29日
發明者曹玉昆, 劉建國, 艾仁孝, 艾名炎, 黃萬程, 李瑞昌, 杜舟子 申請人:恩施自治州玉葉工貿有限責任公司