煙梗增壓回潮工藝裝備的設(shè)計(jì)

張玲玲，劉廣洲，王永金

(1. 吉林煙草工業(yè)有限責(zé)任公司，吉林 延吉 133001； 2. 智思控股集團(tuán)有限公司技術(shù)中心，江蘇 常州 213164)

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煙梗增壓回潮工藝裝備的設(shè)計(jì)

張玲玲1，劉廣洲1，王永金2

(1. 吉林煙草工業(yè)有限責(zé)任公司，吉林 延吉 133001； 2. 智思控股集團(tuán)有限公司技術(shù)中心，江蘇 常州 213164)

摘要：煙梗回潮是煙梗切絲前的重要工序，煙梗增壓回潮通過組合回潮處理環(huán)境的濕度、壓力和溫度，可以大幅減少煙?；爻睍r(shí)間，提高煙?；爻逼焚|(zhì)。分析了國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有煙梗增壓回潮試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)與原理，設(shè)計(jì)了可應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)的煙梗增壓回潮設(shè)備，并針對(duì)額定生產(chǎn)能力為2 500 kg/h的煙梗增壓回潮裝備進(jìn)行了具體的設(shè)計(jì)計(jì)算。

關(guān)鍵詞：煙?；爻?；結(jié)構(gòu)與原理；設(shè)備；設(shè)計(jì)計(jì)算

1裝置設(shè)計(jì)的背景

煙梗回潮是煙梗切絲前的重要工序，傳統(tǒng)的煙?；爻倍际窃诔籂顟B(tài)下增溫加濕后，通過長(zhǎng)時(shí)間存放來實(shí)現(xiàn)煙梗的時(shí)效滲透回潮和水分平衡，煙梗的回潮品質(zhì)差，難以實(shí)現(xiàn)煙?；爻逼焚|(zhì)的控制。利用蒸汽增壓環(huán)境實(shí)現(xiàn)煙?？焖倩爻钡难芯?，在國(guó)外已有文獻(xiàn)報(bào)道，但是相關(guān)的設(shè)備還沒有用于工業(yè)化生產(chǎn)。

BAT(德國(guó))開展了較為全面的煙梗增壓回潮處理試驗(yàn)。結(jié)果表明：水分有效、均勻地滲透進(jìn)了煙梗，處理后的煙梗含水率內(nèi)外均勻，不用貯存即可進(jìn)行壓切處理，而且煙?？梢栽谳^低的含水率下切梗。

Brown & Williamson煙草公司在研究SES(steam exploded stem)過程中，對(duì)煙梗增壓回潮處理也進(jìn)行了相應(yīng)的研究(蒸汽溫度215 ℃~223 ℃，加工時(shí)間64~448 s)。文獻(xiàn)資料顯示，在增壓環(huán)境下，蒸汽可以穿透煙梗細(xì)胞壁，打斷對(duì)煙氣產(chǎn)生負(fù)面作用的高聚物分子。經(jīng)過高壓處理的煙梗制成的梗絲CO遞送量降低，且煙氣品質(zhì)得到一定改善，煙氣濃度增加，刺激性減少。

國(guó)外相關(guān)機(jī)構(gòu)在對(duì)煙梗增壓回潮處理進(jìn)行試驗(yàn)研究的同時(shí)也開發(fā)了很多增壓回潮處理試驗(yàn)設(shè)備。這些設(shè)備按類型可分為批次生產(chǎn)型設(shè)備和連續(xù)生產(chǎn)型設(shè)備兩大類。批次生產(chǎn)型設(shè)備原理如圖1所示，設(shè)備為Brown & Williamson煙草公司專利產(chǎn)品。

批次生產(chǎn)型高壓煙梗設(shè)備生產(chǎn)模式通過間隙加料和出料實(shí)現(xiàn)煙梗的潤(rùn)漬，其生產(chǎn)能力小，蒸汽耗量高，生產(chǎn)過程中還有輔以大量的人力，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

圖1　批次生產(chǎn)型設(shè)備原理圖

圖2為Imperial煙草公司連續(xù)生產(chǎn)型設(shè)備的專利產(chǎn)品工作原理圖。煙梗通過第一汽鎖進(jìn)入壓力室回潮，壓力室通入蒸汽，回潮溫度最高達(dá)220℃，回潮后的煙梗經(jīng)過第二氣鎖進(jìn)入真空室，真空室通過熱源加熱，以平衡煙梗的水分或去除煙梗表面過高水分。其他的煙梗增壓回潮處理試驗(yàn)設(shè)備的原理與上述基本一致，但國(guó)內(nèi)外煙草生產(chǎn)企業(yè)還沒有成功實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用的報(bào)道。

圖2　Imperial煙草公司的專利產(chǎn)品

綜上所述，通過使用適當(dāng)?shù)臏囟群蛪毫?shí)施煙梗增壓回潮可保證煙梗內(nèi)外含水均勻，提高煙梗的回潮品質(zhì)。在這一思想的指導(dǎo)下，設(shè)計(jì)開發(fā)一種可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的煙?？焖倩爻痹O(shè)備，對(duì)于提高行業(yè)工藝設(shè)備自主創(chuàng)新能力、發(fā)展中式卷煙和形成中式卷煙核心加工技術(shù)具有十分重要的意義。

2煙梗壓力回潮裝置設(shè)計(jì)計(jì)算

煙梗增壓回潮的技術(shù)裝備設(shè)計(jì)要求在保持煙梗增壓回潮環(huán)境的規(guī)定壓力和溫度穩(wěn)定的前提下，保證煙梗按照額定的生產(chǎn)流量和加工時(shí)間，實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，滿足卷煙企業(yè)的工業(yè)化生產(chǎn)需求。

煙梗增壓回潮技術(shù)裝備主體采用進(jìn)出口配置有高溫高壓密封氣鎖的承壓螺旋輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)組合，通過進(jìn)料氣鎖和出料氣鎖，實(shí)現(xiàn)煙梗連續(xù)進(jìn)出螺旋輸送機(jī)的同時(shí)保持螺旋輸送機(jī)內(nèi)部環(huán)境的蒸汽壓力和溫度的穩(wěn)定。煙梗壓力回潮裝置結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。

圖3　煙梗壓力回潮裝置示意圖

結(jié)合2500kg/h梗絲線實(shí)際情況，主機(jī)裝備研制的主要初始設(shè)計(jì)參數(shù)總結(jié)為：

1) 主要設(shè)計(jì)參數(shù)

輸送物料:煙梗；

煙梗進(jìn)料水分：22%；

蒸汽工作壓力：≤0.7MPa；

蒸汽工作溫度：≤220℃；

蒸汽耗量：≤500kg/h；

輸送時(shí)間：≤120s；

傾斜角:β=0°(提高輸送效率，降低煙梗造碎)。

2) 主要結(jié)構(gòu)尺寸的確定

輸送腔體直徑是決定額定生產(chǎn)能力的重要參數(shù)，輸送腔體直徑指螺旋輸送機(jī)內(nèi)襯套的內(nèi)徑。一般根據(jù)螺旋輸送機(jī)生產(chǎn)能力、輸送物料類型、結(jié)構(gòu)和布置形式確定螺旋腔體直徑。由經(jīng)驗(yàn)公式：

其中：

Az—物料特性系數(shù)，取Az=0.049；

ψ—填充系數(shù)，取ψ=0.3；

C—傾角系統(tǒng)，取C=1.0；

Q—額定生產(chǎn)能力按22%的水分進(jìn)行折算后為2490kg/h；

ρ0—物料堆積密度按22%水分進(jìn)行折算后為220kg/m3。

螺旋直徑D計(jì)算：

螺旋直徑越大越好，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)安裝使用情況，調(diào)整螺旋輸送機(jī)的螺旋直徑為D=600mm。螺距直接影響著煙梗輸送過程，輸送量Q和直經(jīng)D一定時(shí)，螺距改變，物料運(yùn)動(dòng)的滑移面隨著改變，這將導(dǎo)致物料運(yùn)動(dòng)速度分布和物料均勻性的變化。

螺旋輸送機(jī)螺距的確定，實(shí)際是求解符合一定約束條件的高次方程。

用線性最小而乘法計(jì)算得到最優(yōu)螺距計(jì)算的通用公式：

按照使用要求，調(diào)整螺距s，取s=250.0mm。

3) 輸送速度確定

螺旋最大許用轉(zhuǎn)速由下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：

其中：A為物料綜合系數(shù)(A=50)。

校核填充系數(shù)ψ值。

由于計(jì)算所得的ψ值，低于推薦值0.3較多，因此可降低螺旋軸的轉(zhuǎn)速，以提高螺旋輸送機(jī)的壽命，取n=14r/min，則：

設(shè)計(jì)物料在蒸梗機(jī)中最低停留40s，所以物料在蒸梗機(jī)中的移動(dòng)距離取整為3600mm，設(shè)計(jì)螺旋軸的長(zhǎng)度為4100mm，螺旋軸包括軸承頭的總長(zhǎng)為4700mm。

3結(jié)語

經(jīng)生產(chǎn)驗(yàn)證，該技術(shù)裝備具有工藝過程簡(jiǎn)單，節(jié)能環(huán)保，梗潤(rùn)漬效果好，梗絲填充值高等特點(diǎn)。該工藝生產(chǎn)的梗絲，木質(zhì)氣少、填充值高、配伍性好。生產(chǎn)線的工序過程簡(jiǎn)單，節(jié)能環(huán)保。具體有以下幾點(diǎn)：

1) 煙梗潤(rùn)漬效果好。煙梗經(jīng)壓力潤(rùn)漬不經(jīng)儲(chǔ)存就可以內(nèi)外浸透，有25%左右的水分就可以實(shí)現(xiàn)壓梗切絲。

2) 煙梗膨脹率高，膨脹煙梗切絲后直接干燥，梗絲與葉絲的配伍性好。

3) 蒸汽壓力潤(rùn)梗的煙梗切絲水分低于常規(guī)工藝10多個(gè)水分，后期的干燥強(qiáng)度低，能耗低。

4) 該裝置的工藝流程簡(jiǎn)單，設(shè)備占地面積小，投資少，能源消耗低。煙梗處理環(huán)節(jié)少，工序簡(jiǎn)單，過程品質(zhì)得以有效控制和保證。

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[4] 馬九榮. 旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障機(jī)理及診斷技術(shù)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.

Design of Quick Boost Pressure Dampening Device of Tobacco Stem

ZHANG Lin-lin1,LIU Guang-zhou1，WANG Yong-jin2

(1. Jilin Tobacco Industry Co., Ltd., Yanji 133001,China

2. Technology Center of Bernard Holdings Limited Company, Changzhou 213164,China)

Abstract:Tobacco stem dampening is an important procedure before tobacco stem cutting. Its environmental humidity, pressure and temperature are raised to reduce the time of the stem dampening greatly and improve the quality of stem resurgence. This paper analyzes the structure and principle of existing domestic and international tobacco stem boost resurgence testing device, and it designs tobacco stem boost dampening device which can be applied to the industrialized production. And according to its rated capacity of 2 500 kg/h, this paper carries out the concrete design calculation.

Keywords:tobaccostem dampening; structure and principle; testing device; design calculation

收稿日期：2014-14-18

中圖分類號(hào)：TP273

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1671-5276(2015)03-0198-03

作者簡(jiǎn)介：張玲玲(1982-)，女，吉林汪清人，助理工程師，碩士，從事卷煙工業(yè)機(jī)械技術(shù)員工作。