风光互补供热系统在烟叶烘干技术上的研究与应用

　　摘　要：本文是利用风力发电设备+ 太阳光热+ 空气能热泵能源互补为烤烟房提供热源，实现烤烟低碳、无污染烘干。该系统通过智能自动化控制功能，对烤烟房内温度精确控制，明显提高了烤烟质量。同时对该供热装置进行系统设计，对该系统进行研究试验、测试和验证，并与传统烤烟房的能耗、功能进行比较，取得不错的经济效益和社会效益，为中小型新能源设备应用领域扩展了推广空间。

　　1. 我国烤房的现状
　　烤房是烤烟生产必不可少的基本设备，烤房建设的基本要求是满足烟叶烘烤工艺需要，最大限度地显露和发挥烟叶在田间形成的质量潜势。同时，烤房设备也必然受制于烤烟生产的组织形式、自然经济状况和科学技术水平。我国自有烤烟种植近一百年来，烤房设备由低级到高级，由简单到复杂，但是所有烤房供热系统都是采用燃煤、燃油、电力等，其缺点如下：
　　（1）由于烘烤过程中对温湿度要求很高需要时刻关注其变化，就需要有人看守；
　　（2）烟叶外观质量参差不齐；烘烤出的烟叶中下等质量烟叶居多；
　　（3）由于普通烤房保温不好，烘烤每kg 干烟约需3329.4KJ ～ 69085.9kJ 热量。
　　（4）煤作为燃料、利用率低。据测算烘烤每公斤干烟需要耗煤量平均1.7 千克，以近年来我国烤烟收购3500 万担测算，每年需要595 万吨煤，占到我国煤炭产量的1.23%。煤是不可再生能源，其用途广泛，可转化城煤气、焦炭、煤焦油、化工产品和液体燃料。
　　（5）煤燃烧产生的物质对生态环境形成破坏。煤碳在燃烧过程中排放了大量的污染环境的废气和废物，如二氧化碳可导致温室效应，硫氧化物、氮氧化物会形成酸雨，灰渣和灰尘污染土壤和大气。据估算，每燃烧100 万吨煤，平均要排放出2 万吨SO2 气体，20 万吨灰渣和3 万吨烟尘。排出的SO和NO2 又二次生成硫酸盐和硝酸盐，形成酸雨，破坏生态，而且对远距离外的地区也会产生严重污染。
　　（6）煤炭价格上涨导致烟叶烘烤成本增加。
自2004 年以来，全国煤炭价格持续上涨，导致烟叶烘烤成本增加，种烟效益下降，烟农的种烟积极性受到影响。
　　2. 风能、太阳能、空气能利用技术
　　2.1 风能开发利用技术分析
　　目前风力发电机输出的电能有很多种利用方式，通常的利用方式是将蓄电池把风力发电机输出的电能储存起来，提供给负载使用, 对于负载为标准电器的还需要用逆变器把蓄电池的直流电转换成交流电。还有一种方式就是将风力发电机输出的电能直接变为热能储存在储热材料当中，给需要加热的负载放热。利用中小型风力发电设备发电，作为互补的动力源，用于烟草烘干，我们把上述两种方式产生的电能的利效率做一比较。
　　2.1.1 风能系统通过蓄电池和逆变器输出的情况（忽略线损）
　　W=W1η1η2η3　（1）
　　式中W—负载得到的总电能
　　 W1—风力发电机输出的电能
　　η1—充电控制器的效率
　　η2—铅酸免维护蓄电池的效率
　　η3—逆变器的效率