烤機(jī)預(yù)加熱新技術(shù)的研究

張照德　蘇吉傳　李銳洪

摘 要：針對(duì)國(guó)內(nèi)外復(fù)烤行業(yè)為實(shí)現(xiàn)低溫慢烤的加工工藝，大都以增加復(fù)烤機(jī)干燥區(qū)、回潮區(qū)的長(zhǎng)度來(lái)彌補(bǔ)車間環(huán)境變化帶來(lái)的影響，但受到資金成本、設(shè)備及廠房擴(kuò)改建受限等各種因素的制約，在煙片復(fù)烤機(jī)結(jié)構(gòu)性能不變的條件下，本文通過(guò)自主研發(fā)，在烤機(jī)前設(shè)計(jì)安裝一套烤機(jī)預(yù)加熱設(shè)備，對(duì)烤前物料進(jìn)行適時(shí)預(yù)升溫處理，實(shí)現(xiàn)低溫慢烤的工藝，控制烤機(jī)入口水份和溫度，減小操作調(diào)節(jié)的滯后帶來(lái)的出口打包水份波動(dòng)，降低煙葉收縮率（卷曲率），提高復(fù)烤煙葉保香增潤(rùn)能力。

關(guān)鍵詞：打葉復(fù)烤;低溫慢烤;預(yù)加熱;保香增潤(rùn)

打葉復(fù)烤加工過(guò)程中，二潤(rùn)出來(lái)的煙葉經(jīng)過(guò)打葉和風(fēng)分的次數(shù)不同，導(dǎo)致含水率及溫度不同，再加上要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)的輸送帶后才能到達(dá)烤片機(jī)入口并且在輸送過(guò)程中是外露的，受車間溫濕度環(huán)境影響當(dāng)天氣變化較明顯時(shí)，會(huì)導(dǎo)致進(jìn)入烤片機(jī)的來(lái)料煙葉水分發(fā)生大幅變化，給煙葉復(fù)烤生產(chǎn)帶來(lái)調(diào)整難度，出口水份波動(dòng)大，調(diào)整時(shí)間長(zhǎng)，同時(shí)由于環(huán)境溫度變化較大，極大地增加熱交換器加熱消耗的熱能。針對(duì)目前復(fù)烤車間環(huán)境情況，要把車間做到恒溫恒濕就需要新增空調(diào)系統(tǒng)，車間場(chǎng)地大外界氣候變化大，需要技術(shù)改造，所需成本高，后期使用能耗、維護(hù)成高等問(wèn)題。穩(wěn)定烤機(jī)入口來(lái)料的溫度和水分尤為重要，直接影響著加工后煙葉的品質(zhì)，穩(wěn)定的烤機(jī)入口水份和溫度能提高操作的精確性和準(zhǔn)確性，提高烤片機(jī)冷卻區(qū)水分、機(jī)尾水分的一致性和穩(wěn)定性，有利于后續(xù)的卷煙生產(chǎn)。所以在烤片機(jī)入口設(shè)計(jì)安裝一個(gè)烤機(jī)預(yù)加熱系統(tǒng)滿足要求。

一、烤機(jī)預(yù)加熱系統(tǒng)研究?jī)?nèi)容

本系統(tǒng)在烤片機(jī)前端區(qū)域研發(fā)一預(yù)加熱設(shè)備，杜絕烤前溫度較低的物料進(jìn)入烤機(jī)后溫度瞬間溫度突升到55-60℃左右，使煙葉產(chǎn)生卷曲，收縮現(xiàn)象，導(dǎo)致煙葉在復(fù)烤過(guò)程中香氣量不足、感官舒適度下降等突出問(wèn)題，冷去區(qū)和出口水分不均勻性問(wèn)題，以適應(yīng)來(lái)料溫濕度變化的影響和適應(yīng)各種加工氣候條件?？緳C(jī)預(yù)加熱設(shè)備要增加2臺(tái)進(jìn)料輔聯(lián)設(shè)備（1臺(tái)皮帶機(jī)、1臺(tái)振槽），增加1臺(tái)烤機(jī)預(yù)加熱設(shè)備（協(xié)作研發(fā)設(shè)備），增加2臺(tái)出料輔聯(lián)設(shè)備（1臺(tái)振槽、1臺(tái)皮帶機(jī)）。本系統(tǒng)采用旋轉(zhuǎn)式的熱風(fēng)加熱裝置，主要由空氣加熱器、風(fēng)機(jī)、熱空氣通道、溫濕度傳感器和測(cè)量?jī)x表等組成。熱風(fēng)風(fēng)機(jī)將經(jīng)過(guò)空氣加熱器加熱的一定濕度的熱風(fēng)由機(jī)架下的均風(fēng)室從滾筒的底部吹入，利用物料與熱風(fēng)的對(duì)流大大提升二者間的熱交換，達(dá)到快速提升物料溫度而又不致脫水的目的。熱風(fēng)風(fēng)機(jī)通過(guò)變頻器控制，可自動(dòng)調(diào)節(jié)熱風(fēng)的風(fēng)量，風(fēng)管上設(shè)有溫濕度傳感器，用于檢測(cè)熱風(fēng)風(fēng)溫和濕度并送生產(chǎn)線電控柜參與控制。

二、烤機(jī)預(yù)加熱系統(tǒng)原理及方案設(shè)計(jì)

烤機(jī)預(yù)加熱系統(tǒng)工作原理圖，煙葉片由振動(dòng)輸送機(jī)送入烤機(jī)預(yù)加熱加工系統(tǒng)滾筒內(nèi)，滾筒由傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，隨著滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)，煙葉片受重力的作用由較高的一端運(yùn)行到較低的一端時(shí)便干燥完畢從出料室送出。網(wǎng)狀滾筒一方面又起到耙釘抄料的作用，把煙葉片抄起來(lái)后靠自重落下，使煙葉片與穿入氣流的接觸表面增大以提高提溫速率，并能促使煙葉片自滾筒的一端運(yùn)行至另一端。同時(shí)由于熱風(fēng)是自下向上穿入網(wǎng)狀滾筒，煙葉片在受滾筒的軸向傾角及耙釘抄料的高點(diǎn)拋料疏導(dǎo)作用下與穿入筒內(nèi)的可控?zé)犸L(fēng)均勻熱交換，輔助托起且松散煙葉片，滿足煙葉片進(jìn)行均勻加熱增溫目的。使進(jìn)入烤片機(jī)的煙葉溫度水份均勻一致。

烤機(jī)預(yù)加熱加工系統(tǒng)主要由風(fēng)罩、滾筒、出料室、進(jìn)料室、機(jī)架、風(fēng)管、管路系統(tǒng)、及電控系統(tǒng)構(gòu)成。風(fēng)罩由框架、密封裝置、觀察門、調(diào)風(fēng)裝置等組成。風(fēng)罩是整個(gè)設(shè)備的穿流風(fēng)收積出風(fēng)的主要部件。兩端裝有密封圈，以防止?jié)L筒內(nèi)熱量和葉片的泄漏。穿流區(qū)框架由鋼板、矩形管組焊而成，側(cè)面設(shè)有觀察門，用于維護(hù)和檢修網(wǎng)狀滾筒。滾筒是烤機(jī)預(yù)加熱加工系統(tǒng)的主要部件，它由網(wǎng)筒、筒體骨架、滾道、大齒輪等組成。滾筒的內(nèi)壁裝有6組抄料耙釘，用于松散、抄起煙葉片的作用。滾筒通過(guò)筒體兩端的圓形滾道由機(jī)架上的四個(gè)支承輥輪支承。安裝在滾筒前端的大齒輪是滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)的傳動(dòng)零件。另外，滾筒的進(jìn)料端安裝有密封圈及箍帶，以防止漏料。

出料室由保溫層、主體支架、觀察門、旋轉(zhuǎn)過(guò)濾除塵裝置、滾筒密封等組成，安裝在設(shè)備的出料端。主體為帶保溫層的框架結(jié)構(gòu)形式，由不銹鋼矩形管和不銹鋼板組焊而成，是煙葉片的出料口。正面設(shè)有活動(dòng)門，便于設(shè)備工作停機(jī)時(shí)檢修和清理滾筒。保溫蓋板用不銹鋼板制作而成，起防止熱量散失。主體支架用優(yōu)質(zhì)不銹鋼板組焊而成，左右有一個(gè)觀察門，用于維護(hù)和檢修出料端支承輥輪。此門只有授權(quán)人員在維護(hù)和檢修設(shè)備時(shí)才能打開(kāi)，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)禁止打開(kāi)以防夾手。滾筒與出料室相連處安裝有密封圈及箍帶，以防止漏料。

機(jī)架由支腿、框架、頂起裝置、驅(qū)動(dòng)組件、支承輥輪組件、限位輪組件、螺引排渣裝置等構(gòu)成支承輥輪組件由四個(gè)輥輪和大、小擋輪組成。支承輥輪的表面與滾筒滾道緊密貼合，是滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)的支承部件。輥輪下有調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，調(diào)整輥輪的位置，可改變滾筒與機(jī)架上平面的相對(duì)位置，需保證滾筒軸心線與機(jī)架寬度中心線在同一平面內(nèi)，使筒體不上下竄動(dòng)。在進(jìn)料端裝有兩個(gè)尼龍擋輪，以防止?jié)L筒沿軸向上竄下滑。傳動(dòng)系統(tǒng)采用鏈傳動(dòng)方式，采用變頻調(diào)速裝置，結(jié)構(gòu)緊湊，調(diào)速平穩(wěn)。電機(jī)按變頻器給定的頻率輸出轉(zhuǎn)速，通過(guò)減速機(jī)進(jìn)行第一級(jí)減速后，通過(guò)鏈傳動(dòng)將轉(zhuǎn)速輸送到小齒輪，由小齒輪與滾筒大齒輪嚙合，實(shí)現(xiàn)第二次減速。電控柜根據(jù)工藝要求，確定相應(yīng)的電信號(hào)輸入變頻器，從而改變電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)數(shù)，使?jié)L筒實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。

三、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施

依據(jù)原有工藝設(shè)備布置情況，在異物剔除機(jī)后烤片前，即在兩組貯柜與烤片機(jī)之間，結(jié)合與之配套的原倉(cāng)式喂料機(jī)，合理設(shè)置烤前烤機(jī)預(yù)加熱工藝加工單元。該工藝加工單元設(shè)計(jì)安裝后，合理留出通道位置，靠西邊車間南北方向主通道（設(shè)備與墻間距離）寬度保持在3.5米左右，烤機(jī)預(yù)加熱加工裝置與貯柜之間距離約4.4米左右，配套的原倉(cāng)式喂料機(jī)與貯柜（373B）之間距離不少于1.5米，如圖1。

圖1 烤機(jī)預(yù)加熱系統(tǒng)的設(shè)備布局圖

煙葉經(jīng)葉梗分離后的葉片經(jīng)烤前貯柜，經(jīng)流量控制后通過(guò)換向裝置選擇進(jìn)入烤機(jī)預(yù)加熱加工裝置旁線，物料進(jìn)入烤機(jī)預(yù)加熱加工裝置前設(shè)置1臺(tái)煙葉松散裝置，起抖散、攤薄、拋灑物料，使物料進(jìn)入烤機(jī)預(yù)加熱加工裝置后能充分與熱風(fēng)接觸，均勻提升物料溫度。出口設(shè)置1臺(tái)煙葉松散裝置，起進(jìn)一步松散物料作用，最后通過(guò)輸送設(shè)備把物料輸送回烤片機(jī)前主線設(shè)備中。

四、結(jié)語(yǔ)

研發(fā)的烤機(jī)預(yù)加熱系統(tǒng)主裝置為一個(gè)相對(duì)密閉的腔體，煙草物料在腔體中能與熱風(fēng)充分接觸，可均勻提升物料溫度。密閉的腔體配置循環(huán)熱風(fēng)結(jié)構(gòu)，可有效對(duì)物料持續(xù)升溫。循環(huán)熱風(fēng)結(jié)構(gòu)設(shè)置排潮、除塵裝置，保持腔內(nèi)溫濕度穩(wěn)定，加溫有效、可靠。動(dòng)態(tài)控制和維持腔內(nèi)溫度能夠使煙葉進(jìn)行性加溫而不產(chǎn)生煙葉發(fā)生卷曲、收縮現(xiàn)象?？緳C(jī)預(yù)加熱加工裝置通過(guò)前后溫度、水分檢測(cè)裝置回饋信號(hào)自動(dòng)控制熱風(fēng)溫度和熱風(fēng)風(fēng)量。針對(duì)物料特性，動(dòng)態(tài)控制物料在腔體中的停留時(shí)間，以滿足物料溫度水份均勻?？緳C(jī)預(yù)加熱系統(tǒng)通過(guò)穿流熱風(fēng)+抄板結(jié)合充分實(shí)現(xiàn)柔性松散、均勻增溫，保證出料溫度、水分的均勻性，排潮和直噴蒸汽，有效降低受熱煙葉的水分流失及有效控制不同時(shí)段（季節(jié)）所處理煙葉出料水分的一致性。系統(tǒng)投入使用后，使打葉后進(jìn)入烤機(jī)前煙葉不受生產(chǎn)環(huán)境和二潤(rùn)等水份波動(dòng)的影響，保證了烤機(jī)入口的水份溫度均勻溫度，提高了烤后煙葉的冷卻水份、出口及打包水份的均勻，降低了煙片收縮率，提升了打葉復(fù)烤質(zhì)量水平和煙葉使用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]趙靜.煙片復(fù)烤機(jī)流量恒定控制的設(shè)計(jì)應(yīng)用[J].自動(dòng)化與儀器儀表，2014，（5）.

基金項(xiàng)目：紅塔煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司科研項(xiàng)目《柔性動(dòng)態(tài)低溫烤片工藝單元的研究與應(yīng)用》（S-6018003）。

作者簡(jiǎn)介：

張照德（1969.11），男，白族，云南省大理市人，工作單位：紅塔集團(tuán)大理卷煙廠，職稱：工程師，研究方向：機(jī)械自動(dòng)化。