本发明属于烟叶烘烤调制技术领域，具体涉及一种带热回收装置的基于碳晶板供热的烟叶烤房及其温湿度控制方法。

背景技术：

目前，我国各产烟区应用的密集烤房大多数是按照国烟办综[2009]418号文件建造的密集烤房或密集烤房群，以煤炭为主要能源，能耗较高，污染较大，致使烘烤成为烟草农业生产主要的污染来源，因此减少烘烤过程中的燃煤污染已成为现代烟草农业推进过程中急需解决的问题。我国是能耗大国，国家致力于推进调整能源结构，因此利用新能源取代煤炭进行烟叶烘烤是一种必然选择。在能够利用的新能源中，利用电能替代煤炭进行烟叶烘烤是一种简单有效的选择。热泵烘烤以电能为能源，能够实现烟叶清洁烘烤，我国许多烟叶产区目前已经开始采用，但热泵烤房建造成本高，限制了其大规模应用；此外，热泵烘烤仅为烘烤热源的替换，没有改变烟叶烘烤强制通风、对流传热的特点，烟叶内部和表面不能同时干燥，烤后烟叶不柔软。因此，需要一种新型烟叶烤房及温湿度控制方法，在实现清洁烘烤的同时保证烟叶烘烤质量。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提出了一种带热回收装置的基于碳晶板供热的烟叶烤房及其温湿度控制方法，以实现烟叶清洁、经济、高效烘烤；本发明所提供的烟叶烤房可以实现以电能为能源，以远红外辐射传热为主、对流传热为辅进行烟叶烘烤，实现烟叶清洁烘烤的同时，达到烟叶内部和外部同时干燥，提高烟叶柔软性，保证烟叶质量。

本发明的技术方案是：

一种带热回收装置的基于碳晶板供热的烟叶烤房，包括装烟室，所述装烟室两侧侧墙上设有相连接的显热交换装置和湿热风管道；

所述装烟室内安装有碳晶发热板、挂烟梁，所述装烟室墙体上设有烤房新风口和排湿风机；所述碳晶发热板安装在所述装烟室的顶部和底部内侧并用于加热所述挂烟梁上挂放的烟叶；所述烤房新风口设置在所述装烟室两侧侧墙的底部，所述排湿风机安装于所述装烟室两侧侧墙上部；

所述显热交换装置包括湿热风进口、外界新风进口、热交换器、热交换后的湿热风出口、热交换后的新风出口以及新风管道；所述热交换器设置于所述显热交换装置的中心位置；所述湿热风进口设置于所述显热交换装置一侧并与湿热风管道相连，所述热交换后的湿热风出口位于所述湿热风进口对侧；所述外界新风进口设置于所述显热交换装置一侧，所述热交换后的新风出口设置于所述外界新风进口的斜对侧并与所述烤房新风口相连；所述新风管道设置于所述热交换后的新风出口两侧。

所述装烟室一侧墙体还设有用于操作人员进出的装烟室门，所述装烟室门对面墙体内侧安装有循环风道和循环风机，所述循环风道下部与所述循环风机相连。

现有烤房一般都具有一个加热室，将循环空气加热，然后通过循环风机进入装烟室，从而加热烟叶。与现有烤房不同，本发明所提供的烤房，只有装烟室，没有加热室也没有预热室，本烤房的碳晶发热板设置在装烟室内，无需加热室；排湿时，外界新风通过显热交换装置进行预热，无需预热室。

装烟室内设有碳晶发热板、挂烟梁、循环风机、装烟室门，装烟室墙体上设有烤房新风口、循环风道、排湿风机。碳晶发热板设置在装烟室的底面和顶部内侧，用于加热烟叶。挂烟梁设置在装烟室内，用于挂放烟叶。烤房新风口设置在装烟室两侧侧墙底部，用于排湿时外界新风进入装烟室。装烟室门设置在装烟室一侧，用于装烟时操作人员的进出。循环风机设置在装烟室门对面墙体内侧，用于提供装烟室内空气的循环流动的动力。循环风道设置在装烟室门对面墙体上，下部与循环风机相连，用于装烟室内空气的有序循环流动。排湿风机设置在装烟室两侧侧墙上部，用于排湿时装烟室内湿热空气的排出。

显热交换装置包括湿热风进口、外界新风进口、热交换器、热交换后的湿热风出口、热交换后的新风出口、新风管道。显热交换装置设置在装烟室两侧侧墙上，上部通过湿热风进口与湿热风管道相连，下部通过热交换后的新风出口与烤房新风口相连，用于回收装烟室排出的湿热空气的热量并利用该热量加热新风。湿热风管道设置在装烟室两侧侧墙上，与显热交换装置的湿热风进口相连，用于将排湿风机排出的湿热空气输送到显热交换装置。

湿热风进口设置在显热交换装置一侧，与湿热风管道相连，用于排湿风机排出的湿热空气进入热交换器。热交换后的湿热风出口在热交换后的湿热风出口对侧，用于热交换后的湿热风的流出。外界新风进口设置在显热交换装置一侧，用于外界新风进入热交换器。热交换后的新风出口设置在外界新风进口斜对侧，与烤房新风口相连，用于热交换后的新风进入装烟室。新风管道设置在外界新风进口和热交换后的新风出口两侧，用于外界新风在热交换器中的有序流动。

其中，所述碳晶发热板的安装数量为一块或多块；所述循环风机的安装数量为一个或多个，所述循环风道可以是一个，也可以是多个，其数量与所述循环风机数量保持一致；所述排湿风机的数量为一个或多个。

所述热交换器为一组或多组；所述热交换器的结构为翅片结构，也可以为其他结构；所述热交换器的材料为亲水铝箔、环氧树脂材料或其他材料。

一种带热回收装置的基于碳晶板供热的烟叶烤房的温湿度控制方法，包括以下步骤：

(1)烘烤参数设定：设定烟叶烘烤不同阶段装烟室内目标干球温度tdset和目标湿球温度twset，在此基础上，设定奇数碳晶板目标发热温度an(n＝1，2，3)；设定偶数碳晶板过热保护温度b3；

若tdset≤42℃，则奇数碳晶板目标发热温度设置为a1；

若42℃<tdset≤54℃，则奇数碳晶板目标发热温度设置为a2；

若54℃<tdset≤70℃，则奇数碳晶板目标发热温度设置为a3；

(2)烘烤过程干球温度控制：在烟叶烘烤过程中，在一定的温度检测周期内，检测装烟室内实际干球温度tdroom、奇数碳晶板实际温度b1和偶数碳晶板实际温度b2，并与目标干球温度tdset、奇数碳晶板目标发热温度an，偶数碳晶板过热保护温度b3进行对比如下：

若tdset≤42℃且b1>a1+b4，则奇数碳晶板关闭；

若tdset≤42℃且b1≤a1-b4，则奇数碳晶板开启；

若42℃<tdset≤54℃且b1>a2+b4，则奇数碳晶板关闭；

若42℃<tdset≤54℃且b1≤a2+b4，则奇数碳晶板开启；

若54℃<tdset≤70℃且b1>a3+b4，则奇数碳晶板关闭；

若54℃<tdset≤70℃且b1≤a3+b4，则奇数碳晶板开启；

若tdroom≤tdset-b5且b2≤b3，则偶数碳晶板开启；

若tdroom>tdset+b5，则偶数碳晶板关闭；

若b2>b3，则偶数碳晶板关闭；

如此循环开展下一个周期的检测；

其中，b4为奇数碳晶板开闭温控幅差；b5为偶数碳晶板开闭温控幅差；

(3)烘烤过程湿球温度及显热交换控制：在烟叶烘烤过程中，在一定的温度检测周期内，检测装烟室内实际湿球温度twroom，并与目标湿球温度twset进行对比：

若twroom>twset+b6，则排湿风机开启；

排湿风机排出的湿热空气经由湿热风管道和湿热风进口，进入热交换器，将热量传递给热交换器，之后由热交换后的湿热风出口排出。在排湿风机吸力作用下，外界干冷空气经由外界新风进口进入热交换器，并吸收热交换器的热量变为干热空气，之后经由热交换后的新风出口和烤房新风口进入装烟室。由此实现了装烟室排出的湿热空气和外界干冷空气的热量交换，达到节能的目的。

若tdroom≤tdset+b6，则排湿风机关闭；如此循环开展下一个周期的检测；

其中，b6为循环风机开闭温控幅差。

进一步的，所述步骤(1)中a1的调整范围为50～60℃；a2的调整范围为60～70℃；a3的调整范围为75～90℃。

进一步的，所述步骤(2)中b4的参数范围为0～1℃；b5的参数范围为0～1℃；b3的参数范围为80～100℃。

进一步的，所述步骤(3)中b6的参数范围为0～1℃。

进一步的，所述温度检测周期为t，所述温度检测周期t的参数范围为1～10s。

本发明的有益效果：

本发明所提供的一种带热回收装置的基于碳晶板供热的烟叶烤房及其温湿度控制方法，能够实现烟叶清洁、经济、高效烘烤。烟叶烤房所采用的碳晶板具有远红外发射功能，其远红外传热和对流传热的比例约为7:3，其发射的远红外线能穿透烟叶内部，使烟叶内部和表面水分同时蒸发和散失；根据此原理建造的基于碳晶板供热的烟叶烤房可以实现以电能为能源，以远红外辐射传热为主、对流传热为辅进行烟叶烘烤，实现烟叶清洁烘烤的同时，达到烟叶内部和外部同时干燥，提高烟叶柔软性。此外，基于碳晶板供热的烟叶烤房建造成本低，约为热泵烤房的一半，因此具有很好的应用前景。

附图说明

图1为未带热回收装置的碳晶板供热烟叶烤房的整体示意图；

图2为本发明提供的装烟室侧墙上安装了显热交换装置和湿热风管道后的示意图；

图3为本发明提供的显热交换装置的示意图；

以上各图中，1、碳晶发热板；2、挂烟梁；3、烤房新风口；4、循环风机；5、循环风道；6、烟叶；7、排湿风机；8、装烟室门；9、显热交换装置；10、湿热风管道；11、装烟室侧墙；12、湿热风进口；13、外界新风进口；14、热交换器；15、热交换后的湿热风出口；16、热交换后的新风出口；17、新风管道。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了进一步理解本发明，将结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1和2所示，本实施例涉及一种带热回收装置的基于碳晶板供热的烟叶烤房，包括装烟室，装烟室内安装有碳晶发热板1、挂烟梁2，装烟室侧墙11上设有烤房新风口3和排湿风机7；挂烟梁2设置在装烟室内，用于挂放烟叶6，碳晶发热板1安装在装烟室的顶部和底部内侧并用于加热烟叶6；在具体实施例中，可以根据需要，安装一块或者多块碳晶发热板1，碳晶发热板1主要是为了提供热源加热挂烟梁2上挂放的烟叶6，因此可铺设在装烟室地面内侧上，也可以铺设在地面以上；可铺设在装烟室顶面内侧上，也可以铺设在顶面以下；只要能够保证烟叶6的加热需要即可。

烤房新风口3设置在装烟室两侧侧墙的底部，即装烟室侧墙11的底部，用于排湿时外界新风进入装烟室；排湿风机7安装于装烟室两侧侧墙上部，用于排湿时湿热空气的排出，可根据需要安装一个或多个排湿风机7；装烟室一侧墙体还设有用于操作人员进出的装烟室门8，装烟室门8对面墙体内侧安装有循环风道5和循环风机4，循环风道5下部与循环风机4相连，用于装烟室内的空气循环流动。循环风道5和循环风机4的安装数量保持一致，可以均安装一个，也可以均安装多个。

如图3所示，显热交换装置9包括湿热风进口12、外界新风进口13、热交换器14、热交换后的湿热风出口15、热交换后的新风出口16以及新风管道17；热交换器14设置于显热交换装置9的中心位置；在本具体实施例中可根据需要采用一组或多组热交换器14，热交换器14的结构为翅片结构，当然也可以采用其他结构的热交换器14；热交换器14的材料可以是亲水铝箔，也可以是环氧树脂或其他材料。

湿热风进口12设置于显热交换装置9一侧并与湿热风管道10相连，用于排湿风机7排出的湿热空气进入热交换器14；热交换后的湿热风出口15位于湿热风进口12对侧，用于热交换后的湿热风的流出；外界新风进口13设置于显热交换装置9一侧，用于外界新风进入热交换器14；热交换后的新风出口16设置于外界新风进口13的斜对侧并与烤房新风口3相连，用于热交换后的新风进入装烟室；新风管道17设置于热交换后的新风出口16两侧，用于外界新风在热交换器14中的流动。

如图1和2所示，装烟室侧墙11上设有相连接的显热交换装置9和湿热风管道10；显热交换装置9设置在装烟室两侧侧墙上，其上部通过湿热风进口12与湿热风管道10相连，湿热风管道10将排湿风机7排出的湿热空气输送到显热交换装置9；下部通过热交换后的新风出口16与烤房新风口3相连，用于回收排湿风机7排出的湿热空气的热量并利用该热量加热新风。

本发明还提供了一种带热回收装置的基于碳晶板供热的烟叶烤房的温湿度控制方法，包括以下步骤：

烟叶采收后，按照常规操作方法进行鲜烟分类、编烟和装烟。装烟结束后，关闭装烟室门；按照如下操作进行装烟室内温湿度控制：

首先，设定烟叶烘烤不同阶段装烟室内目标干球温度tdset和湿球温度twset；若tdset≤42℃，则将奇数碳晶板目标发热温度设置为a1，a1的调整范围为50～60℃；在具体实施例中，a1可以设置为50℃、55℃、60℃；

若42℃<tdset≤54℃，则奇数碳晶板目标发热温度设置为a2，a2调整范围为60～70℃；在具体实施例中，a2可以设置为60℃、65℃、70℃；

若54℃<tdset≤70℃，则奇数碳晶板目标发热温度设置为a3，a3调整范围为75～90℃；在具体实施例中，a3可以设置为75℃、80℃、85℃、90℃；

设定偶数碳晶板过热保护温度b3，b3的参数范围为80～100℃

在烘烤参数设定完毕后，运行设备开始烟叶烘烤进程。在烟叶烘烤过程中，在温度检测周期1～10s内检测装烟室内实际干球温度tdroom、奇数碳晶板实际温度b1和偶数碳晶板实际温度b2，并与目标干球温度tdset、奇数碳晶板目标发热温度an，偶数碳晶板过热保护温度b3进行对比。

若tdset≤42℃且b1>a1+b4，则奇数碳晶板关闭；其中b4为奇数碳晶板开闭温控幅差，参数范围为0～1℃；

若tdset≤42℃且b1≤a1-b4，则奇数碳晶板开启；

若42℃<tdset≤54℃且b1>a2+b4，则奇数碳晶板关闭；

若42℃<tdset≤54℃且b1≤a2+b4，则奇数碳晶板开启；

若54℃<tdset≤70℃且b1>a3+b4，则奇数碳晶板关闭；

若54℃<tdset≤70℃且b1≤a3+b4，则奇数碳晶板开启。

若tdroom≤tdset-b5且b2≤b3，则偶数碳晶板开启；b5为偶数碳晶板开闭温控幅差，参数范围为0～1℃；

若tdroom>tdset+b5，则偶数碳晶板关闭；

若b2>b3，则偶数碳晶板关闭；

如此循环开展下一个周期的检测。

在烟叶烘烤过程中，在温度检测周期1～10s内检测装烟室内实际湿球温度twroom，并与目标湿球温度twset进行对比。

若twroom>twset+b6，则排湿风机开启；b6为循环风机开闭温控幅差，可取0～1℃范围内任意值；

排湿风机排出的湿热空气经由湿热风管道和湿热风进口，进入热交换器，将热量传递给热交换器，之后由热交换后的湿热风出口排出。在排湿风机吸力作用下，外界干冷空气经由外界新风进口进入热交换器，并吸收热交换器的热量变为干热空气，之后经由热交换后的新风出口和烤房新风口进入装烟室。由此实现了装烟室排出的湿热空气和外界干冷空气的热量交换，达到节能的目的。

若tdroom≤tdset+b6，则排湿风机关闭；b6可取0～1℃范围内任意值。

如此循环开展下一个周期的检测。

上述说明仅为本发明的优选实施例，并非是对本发明的限制，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改型等，均应包含在本发明的保护范围之内。