松散回潮機(jī)工作情況分析與改進(jìn)

□ 楊 濤 □ 李浙昆 □ 王勝枝 □ 李文淵 □ 劉戈弋

1.昆明理工大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院 昆明 650500

2.紅云紅河集團(tuán)曲靖卷煙廠 云南曲靖 655001

松散回潮是制絲生產(chǎn)線的重要工序，通常以高溫高濕的氣流作用于進(jìn)入滾筒的煙片，從而增加煙片的含水率和溫度,加大其耐加工性,使切后的煙絲松散［1］。同時也改善煙葉物理特性，去除青雜氣、辛辣氣等，最大限度地保留煙草本香［2］。

1 松散回潮工藝控制原理

如圖1所示，煙片由振動輸送機(jī)送入滾筒式煙片回潮機(jī)滾筒內(nèi)，滾筒由傳動裝置帶動旋轉(zhuǎn)，煙片在滾筒的軸向傾角及滾筒內(nèi)拔料桿的疏導(dǎo)作用下翻滾向前，這一過程使得未松散的煙片得到一定的機(jī)械松散。當(dāng)煙片運(yùn)行到滾筒內(nèi)且離進(jìn)料口1.5 m左右時，增濕水管路開啟，增濕水與蒸汽被輸送到雙介質(zhì)噴嘴及蒸汽噴管中。在蒸汽壓力的作用下，增濕水和蒸汽混合后呈霧狀噴射出并灑落到煙片上，對煙片進(jìn)行增溫和增濕處理，未松散的煙片因受熱吸水舒展而松散。

松散回潮機(jī)控制結(jié)構(gòu)如圖2所示，圖中FT、TT、PT分別為流量、溫度、壓力變送器。變送器產(chǎn)生的電流信號，沿圖中虛線所示路徑傳輸，傳送到控制閥控制氣缸運(yùn)動，調(diào)節(jié)閥門或風(fēng)門的開度。松散回潮的主要控制方式如下。

（1）來料流量控制。通過電子秤測量來料流量，采用PID方法控制來料的實時流量。

（2）熱風(fēng)溫度控制。采用PID控制器，根據(jù)設(shè)定好的熱風(fēng)溫度額定值，決定蒸汽（見圖2標(biāo)記B和C）的施加量；在預(yù)熱階段，循環(huán)風(fēng)機(jī)提速，熱風(fēng)溫度在設(shè)定時間內(nèi)升至設(shè)定值；進(jìn)入生產(chǎn)階段后，熱風(fēng)風(fēng)管上的測溫儀將測得的熱風(fēng)溫度信號傳送到電控系統(tǒng)，經(jīng)處理后，將測溫儀測得的熱風(fēng)溫度與所設(shè)定的出料溫度相比較并處理，即可控制氣動調(diào)節(jié)閥的開度以改變噴入滾筒內(nèi)蒸汽A的流量，或者改變循環(huán)熱風(fēng)的風(fēng)量，從而達(dá)到出料溫度的自動控制。

（3）循環(huán)熱風(fēng)流量控制。手動設(shè)定回風(fēng)風(fēng)門開度，變頻電機(jī)調(diào)整送風(fēng)速度。

（4）循環(huán)熱風(fēng)濕度控制。加水量多少由生產(chǎn)線電控柜控制，電子秤將測得的來料質(zhì)量信號傳送到生產(chǎn)線電控系統(tǒng)，經(jīng)處理后，將電磁流量計檢測到的加水量與所設(shè)定的加水量相比較并處理，即可控制氣動調(diào)節(jié)閥的開度以改變加水量，使增濕水流量隨電子秤測得煙片流量的多少而改變，從而達(dá)到按比率定量加水的自動控制。

（5）滾筒轉(zhuǎn)速控制。根據(jù)轉(zhuǎn)速與滾筒驅(qū)動電機(jī)變頻器頻率的對應(yīng)關(guān)系，設(shè)備自動根據(jù)配方單設(shè)定值來選擇相應(yīng)的變頻器頻率驅(qū)動滾筒電機(jī)。

（6）物料在滾筒內(nèi)停留時間的控制。通過調(diào)整滾筒轉(zhuǎn)速（主要影響因素）與循環(huán)風(fēng)機(jī)風(fēng)速，調(diào)節(jié)物料在滾筒內(nèi)的停留時間。

▲圖1 工作原理圖

2 松散回潮工藝指標(biāo)分析

為改進(jìn)松散回潮設(shè)備，需對影響回潮工藝指標(biāo)的因素進(jìn)行評價，松散回潮主要有兩個重要指標(biāo)，即煙葉溫度和煙葉含水率。

（1）煙葉溫度。煙片獲得并保持適當(dāng)?shù)臏囟?，是使煙片品質(zhì)得以醇化和保持良好松散柔軟狀態(tài)的關(guān)鍵，工藝要求松散回潮后的出料溫度在55～80℃，其中上等煙在55～65℃、中等煙在65～75℃、下等煙在 75～80℃。在感官質(zhì)量方面,回潮溫度對煙葉香氣特性、煙氣特性、口感特性都會產(chǎn)生不同程度的影響。松散回潮時溫度過低，煙絲會結(jié)團(tuán)，松散效果很差，并且煙絲吸水不均勻；溫度過高，容易引起煙葉色澤變深；溫度越高，色澤變深程度和水分蒸發(fā)量越大，含水率降低越多［3］。

（2）煙葉含水率。煙片獲得并保持適當(dāng)?shù)暮什粌H能夠提高其松散率，而且還可提高煙葉的柔軟性和抗碎性，工藝上要求松散回潮后的出料含水率為17%～20%［4］。

綜上，回潮溫度是一項最重要的指標(biāo)，回潮溫度達(dá)到工藝要求，其它工藝指標(biāo)也就容易達(dá)到指標(biāo)要求，煙葉的回潮溫度越準(zhǔn)確和穩(wěn)定，煙葉含水率也就越準(zhǔn)確、穩(wěn)定，煙葉的松散回潮效果就越好。

因此，為促使煙葉快速升溫、吸濕，可使用循環(huán)熱風(fēng)對煙葉進(jìn)行傳熱和傳濕。循環(huán)過程中，循環(huán)風(fēng)從出口端頂部經(jīng)回風(fēng)管循環(huán)利用，通過注入回風(fēng)管的蒸汽、熱交換器對循環(huán)風(fēng)進(jìn)行加熱，然后從入口端上部吹入筒體內(nèi)；還可引入加熱后的新鮮空氣補(bǔ)償循環(huán)熱風(fēng)。整個過程中，循環(huán)熱風(fēng)使?jié)L筒內(nèi)的氣體含有的水分和熱量分散均勻，從而防止水和熱量在局部煙片上大量聚集。

3 松散回潮機(jī)主要系統(tǒng)工作情況分析

▲圖2 松散回潮機(jī)控制結(jié)構(gòu)圖注：FT流量變送器 TT溫度變送器 PT壓力變送器 變送器產(chǎn)生的電流信號沿圖中虛線所示路徑傳輸，傳送到控制閥，電流信號來控制氣缸運(yùn)動，實現(xiàn)閥門或風(fēng)門的開度。

圖2 所示的松散回潮機(jī)共連接5路蒸汽，其中，有2路蒸汽進(jìn)入滾筒：1路與工藝水混合從入口端上部經(jīng)水氣混合噴嘴（標(biāo)記E）進(jìn)入滾筒，起到霧化水的作用；1路從滾筒入口端 （標(biāo)記D）噴入滾筒對煙葉進(jìn)行增溫。另有2路蒸汽進(jìn)入熱交換器對工藝氣體進(jìn)行加熱：1路對循環(huán)風(fēng)進(jìn)行加熱 （標(biāo)記B）；1路對新鮮空氣進(jìn)行加熱（標(biāo)記C），補(bǔ)償循環(huán)熱風(fēng),用于低溫回潮。最后1路蒸汽注入回風(fēng)管熱交換器前端（標(biāo)記A），對回風(fēng)進(jìn)行加熱。

3.1 溫度控制系統(tǒng)技術(shù)特征

通過注入蒸汽對煙片增溫的方法如下。

（1）前端注入蒸汽D+回風(fēng)管熱交換器前端注入蒸汽A，按設(shè)定比例分配蒸汽D和A；

（2）回風(fēng)管熱交換器注入蒸汽B；

（3）新風(fēng)管熱交換器注入蒸汽C。

松散回潮滾筒的控制模式為：①蒸汽 A（或D）、B共同對煙片進(jìn)行增溫；②蒸汽A（或D）、B、C共同對煙片進(jìn)行低溫回潮。

前期工藝測試發(fā)現(xiàn)，選用蒸汽D和蒸汽C的方式進(jìn)行增溫，易造成出料水分的波動較大，所以未使用蒸汽C、D的增溫方式。

現(xiàn)采用模式①（蒸汽A、B共同作用）對循環(huán)風(fēng)加熱后增溫?zé)熑~，根據(jù)熱風(fēng)溫度額定值來設(shè)定熱風(fēng)溫度，根據(jù)電子秤的煙片流量和蒸汽添加額定值的設(shè)定量來決定蒸汽A的施加量，根據(jù)回風(fēng)管內(nèi)的溫度傳感器實測溫度對蒸汽B控制閥的閥門開度進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)，確保熱風(fēng)溫度與設(shè)定值保持一致。操作人員可根據(jù)出口紅外測溫儀的檢測情況來調(diào)整蒸汽流量PID的設(shè)定值，并進(jìn)行微調(diào)，通過PID控制器調(diào)整蒸汽的閥門開度，實現(xiàn)煙葉溫度的調(diào)整。

創(chuàng)新性引入新鮮空氣增溫模式，不僅能使加工溫度低至50℃，而且還可保證良好的物料松散效果，實現(xiàn)低溫松散回潮，滿足分組加工不同模塊處理強(qiáng)度的多樣化需求；同時減少物料色澤和吸味的變化，降低煙葉卷曲度。

3.2 水分控制系統(tǒng)技術(shù)特征

對煙葉進(jìn)行增濕是通過水汽混合噴嘴（標(biāo)記E）施加工藝水的方法。根據(jù)電子稱的煙片流量和生產(chǎn)用水添加額定值計算出所需的加水量；瞬時加水量通過PID接收流量傳感器的信號后，調(diào)整氣動水壓閥的開度實現(xiàn)控制。操作人員可根據(jù)出口水分儀檢測情況來調(diào)整水流量PID的設(shè)定值并進(jìn)行微調(diào)。

使用蒸汽和加熱后的新鮮空氣同時加熱工藝氣體的方法，使工藝熱風(fēng)的含水率被控制在露點（注：在此溫度時，空氣飽和并產(chǎn)生露珠）以下，實現(xiàn)了工藝熱風(fēng)的溫度和含水率的獨立控制；同時，因為工藝熱風(fēng)非常干燥，所以煙葉表面溫度低于熱風(fēng)溫度。施加相同蒸汽量時，煙葉表面溫度比傳統(tǒng)加工方式的更低，并且盡可能地減少了施加至煙葉表面的蒸汽量。

4 結(jié)論

松散回潮是卷煙生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，本文通過對松散回潮工作原理以及主要系統(tǒng)工作情況和工藝指標(biāo)的分析，系統(tǒng)全面地分析了松散回潮工藝流程，得出引入新鮮空氣增溫的溫度控制系統(tǒng)和利用加熱后的新鮮空氣及蒸汽同時對工藝氣體加熱的水分控制系統(tǒng)的可行性，為在實際生產(chǎn)中避免質(zhì)量問題的發(fā)生、對設(shè)備的改良奠定了良好的基礎(chǔ)。

［1］ 國家煙草專賣局.卷煙工藝規(guī)范［M］.北京：中央文獻(xiàn)出版社,2003.

［2］ 彭振全，董志剛，王梅訓(xùn)，等.葉片回潮出口物料結(jié)團(tuán)的松散方法［C］.中國煙草學(xué)會工業(yè)專業(yè)委員會2010年煙草工藝學(xué)術(shù)研討會論文集，青島，2010.

［3］ 姚光明，鄧國棟，王慧.松散回潮回風(fēng)溫度對云南煙葉加工物理質(zhì)量和感官質(zhì)量的影響［J］.煙草科技，2009（12）:9-12.

［4］ 韋少談，李曉.穩(wěn)健參數(shù)設(shè)計在松散回潮工序中的應(yīng)用［J］.中國科技縱橫，2013（2）：130-131.