一種解決TOBSPIN切絲機揚塵的方法

李秀芳，李明偉，謝建

（河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司黃金葉生產(chǎn)制造中心，鄭州450016）

一種解決TOBSPIN切絲機揚塵的方法

李秀芳，李明偉，謝建

（河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司黃金葉生產(chǎn)制造中心，鄭州450016）

TOBSPIN切絲機是卷煙廠制絲線關(guān)鍵設(shè)備之一，在生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)揚塵、損耗大等問題，導(dǎo)致生產(chǎn)現(xiàn)場灰塵量大，危害職工身體，物料消耗增大，降低產(chǎn)品單箱值。設(shè)計一套負壓除塵系統(tǒng)，通過內(nèi)部的翼板結(jié)構(gòu)，使塵絲分離，回收利用煙絲。結(jié)果證明，有效減少了揚塵，消耗降低，單箱值提高。

切絲機；負壓除塵；塵絲分離

0 前言

TOBSPIN切絲機的主要特點是其切絲過程是通過旋轉(zhuǎn)刀鼓切割與來料方向垂直的煙餅，切割前首先對來料進行輕壓，然后順紋路對煙葉切絲，體現(xiàn)了“柔性切絲”的理念。由于TOBSPIN切絲機磨刀系統(tǒng)對刀片的磨削實行的是整體磨削，其磨削輥單元由一個不銹鋼筒和帶有CBN（立方氮化硼）顆粒的涂層組成。切絲機工作過程中，磨削輥一直在打磨切刀，使切刀在切割過程一直保持鋒利，同時磨削輥還可以清除刀刃上的煙油污垢。由于CBN顆粒涂層的耐磨性，切刀在切削的煙餅的過程中很少有磨損的磨削輥顆粒產(chǎn)生，而且切絲機的機頭部分設(shè)計有蒸汽清洗磨削輥和循環(huán)水冷卻刀輥系統(tǒng)，保證了切削過程的穩(wěn)定性，因此TOBSPIN切絲機在設(shè)計時沒有像一般滾刀切絲機一樣專門設(shè)計有除塵系統(tǒng)。在正常生產(chǎn)過程中就會出現(xiàn)揚塵多的問題。為降低揚塵，設(shè)計了一套負壓除塵系統(tǒng)，效果明顯。

1 存在問題及原因分析

由于采用葉絲加料新工藝，切絲工序的切絲機來料含水率控制在17.1%～17.7%，較傳統(tǒng)葉片加料后切絲工藝來料葉片的含水率低1%，加上TOBSPIN切絲機無自帶除塵系統(tǒng)或集中除塵系統(tǒng)，切后煙絲在切絲機刀盤旋轉(zhuǎn)氣流的帶動下，含塵氣流挾裹著小部分煙絲從切絲機出料口及周邊縫隙飄逸而出，造成生產(chǎn)現(xiàn)場粉塵飛揚，影響現(xiàn)場生產(chǎn)環(huán)境，危害人身健康。

2 改進方法

2.1 引入環(huán)境除塵風(fēng)

利用TOBSPIN切絲機機頭旋轉(zhuǎn)切削罩的腔體，引入環(huán)境除塵系統(tǒng)，即增加一套集中除塵系統(tǒng)將切削煙絲過程中產(chǎn)生的粉塵引入除塵房進行集中處理。如圖1所示。

圖1 除塵系統(tǒng)引入示意圖

2.2 設(shè)計煙絲風(fēng)選收集裝置

根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場的情況，切后煙絲含水率18%左右，塵絲流量4 kg/h，煙絲的懸浮速度一般為1.5～2 m/s，暫取1.8 m/s，考慮到旋轉(zhuǎn)切削罩的腔體內(nèi)的區(qū)間容量，引入除塵風(fēng)管圓整后直徑取150 mm；風(fēng)管內(nèi)風(fēng)速取22 m/s。測試結(jié)果表明，引入一套除塵系統(tǒng)能夠有效地解決切絲機出料口揚塵問題，但同時又在除塵房發(fā)現(xiàn)有煙絲隨著氣流進入除塵器的現(xiàn)象?？紤]從環(huán)境集中除塵系統(tǒng)引入的負壓風(fēng)，經(jīng)過風(fēng)量調(diào)節(jié)和風(fēng)選收集裝置后被接入切絲機，既可解決揚塵問題，又收集了煙絲。首先根據(jù)現(xiàn)場位置，通過理論推算煙絲輸送風(fēng)量、煙絲輸送料氣比、風(fēng)分箱風(fēng)速、翼板角度等綜合考慮。

（1）煙絲輸送風(fēng)量Q。Q=3600FV，式中空氣流量Q單位（m3/ h）；管道截面積F（m2）；空氣流速V（m/s）。

實際計算得F=0.0177 m2，Q=1401 m3/h。

（2）煙絲輸送料氣比（料氣輸送比）υ=Gs/G。料氣比是指1 kg的空氣輸送多少千克的物料。Gs物料流量，空氣流量G=Qγ，γ是空氣密度（kg/m3），標準空氣狀態(tài)壓力為一個大氣壓，溫度20℃，相對濕度60%，這時空氣的密度為1.2 kg/m3。則G= 1681.2 kg/h，Gs=4 kg/h；料氣比υ=0.0024。料氣比遠小于煙絲正常輸送料氣比0.5～0.8，遠小于風(fēng)選正常料氣比0.2，料氣比越小風(fēng)選效果越好。

（3）風(fēng)分箱風(fēng)速V箱=Q/S/3600，風(fēng)分箱截面S=0.8×0.6，則V箱=0.81 m/s。風(fēng)分箱氣流風(fēng)速遠小于煙絲懸浮速度（V懸）2.3 m/s，但在煙塵收集風(fēng)速（V塵）0.2～1.5 m/s范圍內(nèi)。

（4）翼板角度β。要想收集物料，就要在其流動的過程中適當(dāng)設(shè)置障礙，借鑒一些經(jīng)驗設(shè)計，根據(jù)物料形狀和裝置，考慮加裝翼板，根據(jù)經(jīng)驗煙絲安息角為55°，為避免煙絲在風(fēng)選箱翼板上堆積，應(yīng)使翼板與箱體壁間的夾角β≤35°。風(fēng)選收集裝置結(jié)構(gòu)見圖2。

（5）風(fēng)選收集裝置FLUENT模擬實驗。參數(shù)設(shè)定，風(fēng)量Q=1400 m3/h，風(fēng)選截面800× 600 mm，翼板尺寸600×350×5 mm；實驗氣流分布圖見圖3。

圖2 煙絲風(fēng)選收集裝置示意圖

圖3 煙絲風(fēng)選收集裝置氣流分布示意圖

（6）模擬實驗分析。通過FLUENT模擬可以發(fā)現(xiàn)，圓截面吸絲管風(fēng)速22 m/s左右，氣流高速進入風(fēng)分箱體后，在風(fēng)分箱下部形成湍流運動，煙絲與煙塵在此位置隨湍流進行劇烈的旋轉(zhuǎn)運動，在運動過程中，質(zhì)量較輕的煙塵及少部分煙絲隨氣流上升通過下部兩塊翼板進入下部除塵通道，下部除塵通道的風(fēng)速在1.38～2.77 m/s；當(dāng)少部分煙絲進入上部除塵通道時，斷面風(fēng)速降為0～1.38 m/s，低于煙絲的懸浮速度，煙絲將下落，部分落在翼板的上表面，沿著翼板向下滑落，在慣性的作用下，煙絲回到風(fēng)分箱下部，而煙塵則隨著氣流繼續(xù)上升，進入后續(xù)除塵系統(tǒng)。

（7）除塵收集系統(tǒng)的組成。優(yōu)化改善后，取最優(yōu)設(shè)計系統(tǒng)（圖4）。

3 改進效果

（1）項目實施后，現(xiàn)場生產(chǎn)環(huán)境得到了有效地改善，現(xiàn)場的粉塵量和煙塵中的煙絲量都有了明顯改善。以某一卷煙品牌為例進行測試，見表1。

（2）效益。煙塵跑出的同時也帶出部分煙絲飄散在設(shè)備四周。經(jīng)多次測試，以10元價位的某一卷煙產(chǎn)品為例，每臺時收集煙塵中煙絲一般在1～3 kg，按測試的平均值2.5 kg計算。一般每天生產(chǎn)20批次，每批約70 min。每公斤煙葉的配方成本按75元計算，每年250個工作日。每批用時1.167 h，3臺每批收集煙絲8.7525 kg，3臺每天收集煙絲175.05 kg，3臺每年收集煙絲的價值328萬元。

圖4 TOBSPIN除塵收集系統(tǒng)示意圖

表1 粉塵量及塵中煙絲含量（kg/臺時）

由于制絲工藝采用的是葉絲加料，所以煙絲含水率小，盡管飄散在設(shè)備四周的煙絲經(jīng)人工清掃收集后會再利用，這些額外增加的加工過程就成為一種浪費?；诖嗽龠M行實施該項目前后的煙絲出絲率統(tǒng)計，以黃金葉紅旗渠卷煙為例進行測試，葉絲出絲率較實施前提高了0.02%，所以3臺每年節(jié)約煙絲的價值在75萬元。同時，通過設(shè)計安裝除塵收集系統(tǒng)，改善了生產(chǎn)現(xiàn)場的環(huán)境，職工的勞動強度降低，有利于產(chǎn)品質(zhì)量的提高和企業(yè)形象的提升。

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

［2］陳雪梅，王英立，文武．TOBSPIN型切絲機加工控制原理及其主要特征［M］.技術(shù)與市場，2014：36-39.

［3］韓占忠，王敬，蘭小平．FLUENT流體工程仿真計算實例與應(yīng)用［M］．北京：北京理工大學(xué)出版社，2008.

［4］譚啟武，毛國強，秦志強．一種煙葉生產(chǎn)中用于除塵收集物分離的裝置［P］．中國專利：ZL2015203711768，2015-06-02.

［5］金偉，林聰，鄔劍升．一種風(fēng)力送絲系統(tǒng)［P］．中國專利：ZL 2015201677936，2015-03-24．

〔編輯 利文〕

TH17

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10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2016.11.40