烟叶密集烤房技术标准及烘干工艺优化
大家好，下面我围绕题目的中心，谈一下热泵在烤烟中应用的问题。这个题目的关键词最少是三个，最多是四个，热泵、烤烟、应用、要求。在这个题目下，围绕着标准我谈三个问题，然后跟大家交流传递一下热泵在烟叶生产过程，特别是烤烟过程中应用的信息，以及烟草对热泵的需求。
一、空气源热泵烤烟房的历程
热泵第一次用于烤烟生产是在2000年以前，是当时国家烟草专卖局给了我安排的一个科技项目，让我组织研发用电烤烟。经过反复试验，1999年第一台热泵烤房就诞生了，并获准国家发明专利，同期还试验研发了冷凝除湿技术设备和烤烟温湿度监控仪。热泵烤房基本结构见图1。
图1 热泵烤房基本结构
1.装烟室 2.加热室 3.装烟室门 4.挂烟粱 5.观察窗 6.烟叶 7.隔热墙 8.劲风道 9.回风道 10.热泵机组（外） 11.冷凝器支架 12.进风口 13.冷凝器 14.控制仪 15.热风循环风机
2002-2004年，我们在福建的南平和龙岩设了试验点，其中一个热泵烤房群就有48座烤房，部分烤房直到前几年才被拆除。
2005年-2012年，全国诸多产烟省市都进行了热泵烤烟房试验，整体上证明热泵用于烤烟是可能性。但各地热泵机组配置随意性比较大，像常规烘烤能力5000-6000kg的烤房，通常配置2台8P机组热泵供热量就能够满足，有些竟配备3个机组24P。
2014-2015年，河南省各地市广泛示范板块结构热泵烤房和砖混结构燃煤烤房改造为热泵烤房，共1300多座，并制订了《空气源热泵烤房技术标准》（地方标准）。
各地进行的热泵烤房试验（示范），反映出其主要优势是：节能减排、减工降本、提质增效。①绿色烘烤。新建保温板块结构材料烤房和现行砖混结构烤房改造，烤出1kg干烟叶耗电量一般在1.8度-2.2度（包括1.5kW/2.2kW热风循环风机烤烟过程连续运转），热效比达到了3.5-4。②温湿度控制精准，一般±0.5℃。由于温湿度控制的精准，就保证了烟叶的品质。③自控简洁，节省人工。传统烤房一个人最多可同时管理5个，热泵烤烟房一个人至少可同时能管理20个。
现在面临的问题：一是热泵形式规格多种多样，有待标准化；二是热泵烤房需要三相电，特别是比较偏远的丘岗山区烟区的三相电力配备是一个问题；三是热泵烤房热泵机组设备产品资源如何充分利用。
在2005年以前，全国大约有自然通风燃煤烤房380万座-400万座。2005年-2019年，烟草行业投入补贴资金330多亿元，建设烧煤密集烤房110多万座，实现了传统普通烤房向密集烤房的跨越发展。2010年以来，投入3亿多元改造生物质供热密集烤房5.9万多台，其中行业补贴购置3.3万多台。
同时投入2亿多元补贴建设热泵烤房,到去年为止建了1700座，其中河南1350座左右。今年河南省预计新建和改造热泵烤房4000座,并在河南的许昌和三峡建设两个比武“赛马场”，对全国热泵烤房生产厂家的产品进行比较试验，以期优化烤房热泵机组（配置）设备技术优化。
二、关键点和细节决定生产应用成效和成败
（一）关于热泵烤房技术标准
用通俗的话讲，标准就是怎么做就怎么写，首先是做，然后是写。第二句话是怎么写就怎么做，你写到纸上的标准，就按纸上做。第三句话，在做的过程中发现更好的，就补充完善，发现错误的就改进、改正、提高。热泵烤房的标准包括了热泵机组的配置、烤房整体结构与安装、质量控制、技术指标、硬件配备要求、关键操作性，更重要的是细节。
（二）热泵烤房涵盖的内容
热泵烤房涵盖的内容主要有三个部分。第一部分，烤烟的加热室和装烟室的设计安装；第二部分是热泵机组配置；第三部分是工艺，包括烘烤工艺。
1.热泵机组。热泵机组配置基础条件。在这里给大家提供几个基础参数，见表1。
热泵机组工作要求。烟叶烘烤过程是由低温到高温的连续加热过程，各阶段基本要求见表2。
热泵主机组参数。经试验检测，河南省热泵烤房技术标准要求：使用AC380V三相电源。热泵要求采用高温涡旋式压缩机，冷媒为R134a（CH2FCF3），最高排气温度大于85℃。热泵机组采用双压缩机结构，烘烤期间环境温度 10℃-43℃地区，压缩机排量≥18m3/hr(双系统14匹)，额定制热量≥40000W。
烘烤期间环境温度 0℃-43℃地区，压缩机排量≥24m3/hr（双系统18匹）。机组制热能效比（COP）＞3.0，最高排气压力 3.0MPa，最高吸气压力 0.7MPa，每公斤干烟叶耗电量≤2.2度。
蒸发风机要求采用外转子式轴流风机，风机噪声≤68dBA。蒸发风机可采用单相和三相电机，鼓励使用三相电机。
2.烤房加热室和装烟室。热泵烤房的加热室和装烟室规格和质量要求等原则上沿用国家烟草专卖局（2009）418号文件要求，新建板块保温材料结构烤房，整体上也要符合418号文件要求，重点是结构合理、保温保湿。
3.温湿度控制仪。控制仪的基本要求：①实时显示温湿度、目标温湿度、阶段时间与总时间，设备运行状态、故障报警等信息。②温湿度控制精准±0.5℃，显示精度0.1℃。不必过高，过去一个厂家设计控制0.01度，费用大幅增加；过低影响烤烟工艺和烤烟质量。③通过对烘烤过程 10 个目标段的温湿度和对应的升温速率和恒温时间的设置、曲线示意图等显示曲线；④完备的安全保护功能。包括热泵压机高低压开关保护、压机过流保护、防雷击保护、传感器开路报警、循环风机故障报警、电源故障报警、偏温报警等，确保烘烤过程及烘烤设备的安全。具有故障显示，以及故障信号灯输出、数据记忆与导出。⑤预留两个 RS485 接口，支持 Modbus（RTU）协议，用于集中控制和通讯，自控仪接上通讯模块后，可接收来自远程监控系统的读取和控制指令并执行，可以在电脑、手机等设备上查询并控制烤房内工艺指标。
（三）细节是成效和成败的关键
今年，河南在许昌和三门峡分别修建供全国热泵烤房生产厂家参与的热泵烤房试验对比现场（简称赛马场），旨在优化热泵烤房技术设备，修订技术标准，以便今后推广。所以，不同形式规格的热泵机组烤房，在这个过程中表现情况的关键，除了机组本身性能之外，烤房的所有部件及安装细节起着不可低估的作用。
烤房建造和安装的细节包括：烤房外围（围护结构）材料选择和结构方式（如啮合方式）；地面、房顶的保温处理；地面、接口、金属等减少和避免漏失热的措施；加热系统安装与支撑；砖混结构烤房的保温处理；挂烟梁支柱方管规格、安装方式方法；挂烟横梁材料、规格、结构方式；门窗合页方式、安装位置，门柱门锁；观察窗（中空玻璃）与维修门结构；气流下降烤房加热室加装导流板；气流方向与进风口进风道、回风道、排湿门等等。各个方面、环节都要注重细节，规范安装。
（四）烤房性能考核检测
烤房性能要从几个方面考核检测。第一，基本要求：一是升温性能好。从常温升到70℃时间不大于60分钟。二是稳温保温性能好。升温达到最高温度后，关闭热泵机组和循环风机，烤房降温速度慢。三是排湿性能，排湿的时候每小时排湿、降低湿度10%以上。第二，烤烟质量评价。包括烤房烤烟整体质量均衡性、外观质量、等级质量、内在质量。这是烤房加热性能、稳温性能、保湿与排湿性能以及烘烤工艺的综合体现。第三，能耗。这热泵机组及加热系统性能、围护结构及烘烤工艺综合体现。还有就是故障情况。主要是热泵机组及加热系统故障、自控设备故障。
三、空气源热泵烤房应用讨论的几个问题
（一）热泵机组装配形式
热泵烤房在整体结构方面有三种方式：密闭式、开放式和半开放式。目前主要是半开放式，密闭式可以试验。热泵与烤房的对接有几个形式，一体（整体）机（式）、分体机（分离式）。目前是以分体机（分离式）为主，今年有一体机的试验。
（二）关于太阳能利用
太阳能用于热泵烤房的试验结果表明，在热泵烤房顶部装配塑料大棚，内部放置最简易蓄热热材料，给烤房辅助加热，有一定的节能效果，更经济实用。
（三）热泵连续化烤房
前几年河南省平顶山市和南阳市在燃煤供热巷道式连续化烤房基础上，尝试了热泵供热巷道式连续化烤房（如图2）。根据各区域温度要求，其上方安装热泵和混风风机，烤烟能力500-600亩的连续化烤房，安装6P热泵32台。烟叶（装烟框架）在流水线上从最低温区逐渐到高温区，烟叶烘烤形成了流水作业，烤烟季节实现连续化生产。流水线运行速度和热泵、风机由计算机控制。
图2 巷道式连续化烤烟房平面示意图
（四）热泵烤房应用可能的几个误区和需要解决的问题
1.热泵的冷气怎么用？冷气没用，冷气就是废气。
2.封闭式热泵烤房需要试验，不能盲目定论。
3.“一房双置”。即一座烤房本来烧煤的，如何做到既能烧煤，又能用热泵，行不行？
4.太阳能的应用还是要考虑产投比。
（五）关于烤烟智能化的应用
热泵烤房自控简洁、精准，这是便于实现智能化和物联网控制的。用一位院士的话说，烟草工业已经用现代技术武装到了牙齿，但是烟草农业仍然是面向黄土背朝天。要把智能化、物联网快速地应用到烤房，应用到烟叶烘烤中，目前已经初步成功了。但是，要真正实现智能化和物联网，必须建立大数数据库，颜色识别和准确判定方法和烟叶水分检测（判断分析）方法，从而达到针对性、个性化的精准烘烤。
结束语：热泵在烟草上应用的春天马上到来了，希望相关厂家抓住机遇，练好内功，为绿色烟草的快速发展提供优质的热泵产品和一流的优质服务。
