国内外对作物秸秆的转化利用进行了大量研究，并取得了显著效果，但对烤烟秸秆在生产上的再利用研究鲜见报道。我国烤烟种植面积约为124万hm2，每年产生烤烟秸秆390万t左右，其热值折合220万t标准煤。在实际生产中，烟农常以直接露天焚烧的方式处理烤烟秸秆。为充分利用资源，减少环境污染，现在人们尝试将烤烟秸秆压缩成型为燃料应用在烟叶烘烤上。但由于采用了其他作物秸秆的加工工艺，加上原料特性不同，所以烤烟秸秆固体成型燃料生产中产品破碎率高，生产率低，成本较高，导致该项技术推广利用率不高。为解决以上出现的问题，优化生产工艺，毕节市烟草公司黔西县分公司成立“珍珠项链QC活动小组”，对提高烤烟秸秆固体成型燃料质量和生产率进行研究，以期为烤烟秸秆固体成型技术在实际生产中的应用提供合理依据。
1、材料与方法1.1材料烤烟秸秆，600型秸秆压块机，秸秆粉碎机。
1.2试验设计
1. 2.1不同筛网孔径对烤烟秸秆固体成型破碎率的影响。设5个处理（处理①、②、③、④和⑤分别以筛网孔径为8、12、16、20、24mm的粉碎机加工），重复4次，以含水率为(18±2)%，堆积发酵时间5d的秸秆为原料，每组原料重量为100kg，然后进行加工压块。
1.2.2不同含水率对秸秆固体成型破碎率的影响。设5个处理（处理①、②、③、④和⑤秸秆含水率分别为11.0%～13.9%、14.0%～17.9%、18.0%～21.9%、22.0%~ 25.9%、26.0%～30.0%)，重复4次，以堆积发酵时间5d的秸秆为原料，使用筛网孔径为12 mm的粉碎机加工，每组原料重量为100 kg，然后加工压块。
1.2.3不同发酵时间对秸秆固体成型破碎率的影响。设5个处理(处理①、②、③、④和⑤发酵时间分别为3、4、5、6、7d)，重复4次，以含水率为(18±2)%的秸秆作为原料，使用筛网孔径为12 mm的粉碎机加工，每组原料重量为100 kg，然后加工压块。
1.2.4工艺优化的正交试验。选定3个试验因素（A：含水率；B：发酵时间，C：筛网孔径）进行正交试验，以确定最优工艺。
1.3试验基本情况试验于2011年4～6月在贵州省黔西县林泉镇高锦烟叶烘烤工场进行，使用9SYS32-1000型压缩成型机压块。
1.4测定项目与计算方法 所需测定的固体成型燃料破碎率及生产率计算公式如下：固体成型燃料破碎率(%)=破碎固体成型燃料重量(kg)/固体成型燃料总重量(kg) xl00%固体成型燃料生产率(%)=固体成型燃料重量( kg)/生产时间(h)×100%
2、结果与分析2.1不同筛网孔径对固体成型燃料破碎率的影响从表1可见，处理①秸秆固体成型破碎率最低，为5.8%；其次是处理②，为5.9%；处理⑤最高，为17.0%。采用新复极差法(SSR)对各处理秸秆固体成型破碎率进行差异显著性分析，多重比较结果表明，处理④与处理③，处理③与处理②、处理①无显著差异；处理⑤与其余4个处理存在极显著差异，其他4个处理间无极显著差异。一般情况下，秸秆原料粉碎粒度越细，成型质量越高，但耗能越大；原料粉碎粒度过粗，成型后较易破碎，稳定性差，还会在接触部件上产生研磨作用，增加摩擦力，增大耗能，降低产量。据研究，秸秆固体成型燃料原料以粒状直径6～12mm，长30～50 mm较为适宜，即处理②、③、④固体成型效果较好。
表1 不同网孔孔径对固体成型颗粒燃料破碎率的影响
| 处理 | 筛网孔径/mm | 秸秆重量/kg | 固体成型颗粒燃料重量/kg | 破碎燃料重量/kg | 破碎率% |
| ① | 8 | 100 | 93.3 | 5.5 | 5.8cB |
| ② | 12 | 100 | 92.2 | 5.1 | 5.9 cB |
| ③ | 16 | 100 | 89.7 | 7.9 | 8.8b cB |
| ④ | 20 | 100 | 88.4 | 9.1 | 10.2bB |
| ⑤ | 24 | 100 | 88.3 | 15.0 | 17.0aA |
2.2不同含水率对固体成型燃料压块破碎率的影响从表2可见，处理③秸秆固体成型破碎率最低，为5.8%；其次是处理②，为10.2%；处理⑤最高，为38.7%。采用新复极差法( SSR)对各处理秸秆固体成型破碎率进行差异显著性分析，多重比较结果表明，处理⑤与处理①，处理④与处理③、处理②之间无显著差异；处理⑤、处理①与其余3个处理间存在极显著差异。秸秆固体成型燃料对原料含水率的要求范围较宽泛，一般以原料含水率为10%～25%较为适宜，即处理②、③、④固体成型效果较好。
表2 不同含水率对固体成型颗粒燃料破碎率的影响
| 处理 | 不同含水率/% | 秸秆重量/kg | 固体成型颗粒燃料/kg | 破碎燃料重量/kg | 破碎率% |
| ① | 11.0～14.9 | 100 | 88.1 | 30.9 | 35.1aA |
| ② | 15.0～17.9 | 100 | 89.4 | 9.1 | 10.2bB |
| ③ | 18.0～22.9 | 100 | 92.7 | 5.4 | 5.8bB |
| ④ | 23.0～27.9 | 100 | 91.3 | 11.8 | 12.9 bB |
| ⑤ | 28.0～30.0 | 100 | 96.6 | 97.4 | 38.7 aA |
2.3不同发酵时间对固体成型燃料破碎率的影响从表3可见，处理③秸秆固体成型破碎率最低，为6.7%；其次是处理②和处理④，均为8.5%；处理⑤最高，为11.8%。采用新复极差法( SSR)对各处理秸秆固体成型破碎率进行差异显著性分析，多重比较结果表明，处理⑤与处理①，处理④与处理③、处理②之间无显著差异；处理⑤、处理①、处理②间无极显著差异，处理③与处理①和⑤间存在极显著差异。通过发酵，利用自然界中的白腐菌类降解秸秆中的木质素，使原料软化，增加黏着力，有利于固体成型。但是，发酵时间太短，原料软化程度不够，成型后容易松散破碎；发酵时间过长，燃烧值降低，因此，一般发酵时间以5d左右为宜。
表3 不同发酵时间对固体成型颗粒燃料破碎率的影响
| 处理 | 发酵时间/d | 秸秆重量/kg | 固体成型颗粒燃料重量/kg | 破碎燃料重量/kg | 破碎率% |
| ① | 3 | 100 | 90.0 | 9.7 | 10.8abAB |
| ② | 4 | 100 | 89.9 | 7.6 | 8.5bcABC |
| ③ | 5 | 100 | 89.4 | 6.0 | 6.7cC |
| ④ | 6 | 100 | 90.5 | 7.7 | 8.5bcABC |
| ⑤ | 7 | 100 | 91.8 | 10.8 | 11.8aA |
2.4优选最佳组合参数的正交试验
2. 4.1正交试验因素水平设计。考察不同秸秆原料含水率、发酵时间及粉碎机筛网孔径对秸秆固体成型试验的影响，建立正交试验因素水平设计表（表4），并进行试验，选择最优方案。
表4 正交试验因素水平设计
| 水平 | 因素 | ||
| 含水率（A）% | 发酵时间（B）d | 筛网孔径（C）mm | |
| 1 | 15 | 3 | 12 |
| 2 | 20 | 5 | 16 |
| 3 | 25 | 7 | 20 |
| 试验号 | 因素 | 生产率kg/h | |||
| A | B | C | D | ||
| 1 | 1 | 1 | 3 | 2 | 388 |
| 2 | 2 | 1 | 1 | 1 | 426 |
| 3 | 3 | 1 | 2 | 3 | 375 |
| 4 | 1 | 2 | 2 | 1 | 404 |
| 5 | 2 | 2 | 3 | 3 | 389 |
| 6 | 3 | 2 | 1 | 2 | 398 |
| 7 | 1 | 3 | 1 | 3 | 377 |
| 8 | 2 | 3 | 2 | 2 | 401 |
| 9 | 3 | 3 | 3 | 1 | 358 |
| K1 | 1169 | 1189 | 1201 | 1188 | |
| K2 | 1216 | 1191 | 1180 | 1187 | |
| K3 | 1131 | 1136 | 1135 | 1141 | |
| K | 85 | 55 | 66 | 47 | |
表6 教优组合验证结果 kg/h
| 组合 | 生产率 | |||||
| 重复Ⅰ | 重复Ⅱ | 重复Ⅲ | 重复Ⅳ | 重复Ⅴ | 重复Ⅵ | |
| A2B1C1 | 411 | 103 | 423 | 401 | 410 | 409.6 |
| A2B2C1 | 420 | 418 | 417 | 425 | 430 | 422.0 |
我国在20世纪80年代才开始研究秸秆固体成型燃料技术，早期主要以螺旋挤压机为主，2000年后才改用环模式成型机设备，产品质量和生产率得到很大提高。烤烟秸秆固体成型工艺应用较晚，同时由于烟草茎秆较粗，体积较大，含有较多的纤维素、半纤维素和木质素，所以在固体成型生产中存在主要部件磨损严重、耗能大、产品质量较低，生产率不高等问题。该试验根据烤烟秸秆特性改进生产工艺，即使用含水率为20%、发酵时间为Sd的秸秆原料，粉碎机筛网孔径为12mm，秸秆固体成型燃料产品质量较好，生产率显著提高。
烤烟秸秆替代煤可以满足烟叶烘烤工艺要求，但是纯秸秆压块燃料也存在着燃烧时间短、温度稳定差、添加燃料次数多等缺点。为解决以上问题，可将秸秆与煤炭按照一定配方压块成型，以满足烟叶烘烤各阶段的工艺要求，所以该项技术值得继续深入研究。
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