復(fù)烤機回潮段環(huán)形多噴嘴霧化裝置的設(shè)計應(yīng)用

李文俊，馬文海，王子云

（云南省紅塔集團楚雄卷煙廠，云南楚雄 675000）

葉片復(fù)烤工序使煙葉經(jīng)過干燥、冷卻、回潮三個階段，以調(diào)整煙片含水率，去除青雜氣，殺死病蟲害，便于后續(xù)醇化和儲存。片煙復(fù)烤回潮后水分控制不均勻直接導(dǎo)致成品水分變異系數(shù)波動較大，進而影響片煙成品裝箱水分。復(fù)烤車間的復(fù)烤機回潮區(qū)采用高壓霧化水配合軸流風(fēng)機產(chǎn)生循環(huán)風(fēng)對煙葉進行加濕的方式來控制復(fù)烤機的出口水分。

1 存在問題

由于葉片復(fù)烤采用低溫慢烤的加工模式，回潮段多采用軸流風(fēng)機產(chǎn)生風(fēng)力，配合汽水混合噴嘴產(chǎn)生直噴蒸汽對回潮區(qū)內(nèi)葉片進行加溫加濕。通過加壓泵控制的汽水混合噴嘴的模式受原水軟硬、水壓大小的影響，水的霧化顆粒大、噴射后易形成水滴，無法保證水分噴射區(qū)域的均勻性，導(dǎo)致沿氣流加熱回潮的隧道寬度方向上的水分偏差超標(biāo)，霧化效果較差，甚至?xí)黾铀疂n煙產(chǎn)生風(fēng)險，無法滿足物料均質(zhì)化加工要求。而且在現(xiàn)有設(shè)計中回潮段沒有考慮到空間的合理布局，噴嘴安裝的位置不能完全覆蓋到煙片，導(dǎo)致網(wǎng)帶上煙片的水分吸收不均勻，時常需要對飽和蒸汽和水的混合噴嘴噴射量進行調(diào)整控制，這樣各個參數(shù)間相互干擾、交叉影響的現(xiàn)象普遍存在，導(dǎo)致加工過程中煙葉含水率和溫度質(zhì)量指標(biāo)、加工后煙葉感官質(zhì)量波動較大的問題。

為解決上述問題，構(gòu)思了一種“分區(qū)多點噴射”的理念，并對各區(qū)的水霧化管路及噴嘴進行重新布局單獨控制，進行優(yōu)化組合，重新設(shè)計噴射空間。設(shè)計了一種環(huán)形多噴嘴霧化裝置，改進原有的霧化水效果進行霧化噴射，形成更為科學(xué)合理的多點噴射模式。使其控制更精準(zhǔn)，使各個目標(biāo)參數(shù)可根據(jù)出口煙葉含水率進行分區(qū)動態(tài)調(diào)整，從而獲得更為穩(wěn)定的煙葉加工質(zhì)量和感官質(zhì)量。

2 環(huán)形多噴嘴霧化裝置的設(shè)計

本研究所采用的技術(shù)方案是：在三個回潮區(qū)中根據(jù)偏差變化采用環(huán)形多噴嘴霧化裝置，減小出料水分極差，通過采用霧化效果更好、霧化顆粒更小的高壓水霧噴嘴。其實現(xiàn)原理如下：不需要外源，利用水路自身的壓力實現(xiàn)水霧化，霧化水顆粒在3～20μm，小霧化量且霧化量恒定可控的霧化噴嘴，單個水霧化噴嘴在恒定壓力下霧化量為0.05L/min，噴霧距離為40cm左右，將水霧化進行水汽分離獨立工作。根據(jù)噴嘴的霧化量、噴射面積，將水噴嘴均勻布置在回潮一區(qū)的底部，按照回潮區(qū)最大加水量600L/h，回潮一區(qū)加水控制在30%計算后，需要安裝60個噴嘴才能滿足需要。每個環(huán)形噴管上10個噴嘴為一組，每個環(huán)形管上設(shè)置一個可自動開閉的電磁閥，該模式根據(jù)工藝要求和來料水分變化，動態(tài)調(diào)整開閉每一組水噴嘴以實現(xiàn)煙葉回潮加濕，加濕范圍為3～240L/h，從而獲得更為精準(zhǔn)、穩(wěn)定的煙葉加工質(zhì)量和感官質(zhì)量。在設(shè)計環(huán)形多噴嘴霧化裝置管路時，根據(jù)機械加工工藝和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，盡可能利用原有管路排布結(jié)構(gòu)對各管路模塊合理布局，噴嘴管路系統(tǒng)均勻分布在復(fù)烤機網(wǎng)帶底部靠近軸流風(fēng)機一側(cè)，以保證噴射出的蒸汽能夠均勻通過循環(huán)風(fēng)機對片煙進行加熱。其排布如圖1所示。

圖1 環(huán)形多噴嘴霧化裝置布局圖（單位：mm）

2.1 環(huán)形噴管管路設(shè)計

管路系統(tǒng)主要由壓縮空氣管路、噴霧回潮管路、蒸汽分配系統(tǒng)等組成。用以提供回潮所需的蒸汽和水。采用不銹鋼材料制作，可防止停機后蒸汽管路銹蝕，延長蒸汽管路的使用壽命。結(jié)合車間軸流風(fēng)機的出風(fēng)口尺寸及風(fēng)機風(fēng)量大小，環(huán)形噴管的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計為互通的雙環(huán)管結(jié)構(gòu)，采用雙環(huán)管三連通，環(huán)形管內(nèi)腔直徑根據(jù)加濕需求設(shè)定，以保證高壓水均勻填充入管腔內(nèi)。環(huán)形管路進水端采用手自一體閥門與高壓進水管連接，環(huán)形管上的噴射位數(shù)量根據(jù)軸流風(fēng)機的風(fēng)速風(fēng)壓大小及出口環(huán)形管的大小，作噴射位置均勻分布，采用內(nèi)環(huán)4組，外環(huán)8組的設(shè)計方式，保證在有效的風(fēng)送條件下均勻輸送霧化后的水霧顆粒。噴管尾部采用內(nèi)螺紋孔以連接水霧化噴嘴。環(huán)形噴管的安裝位置根據(jù)車間回潮段所使用的軸流風(fēng)機的安裝位置及風(fēng)送方向，安裝距離以不出現(xiàn)霧化水氣回流現(xiàn)象為宜，如圖2所示。

圖2 環(huán)形噴管安裝示意圖

2.2 高壓霧化噴嘴設(shè)計

設(shè)計高壓霧化噴嘴，通過環(huán)形噴管的尺寸，用螺紋連接安裝于環(huán)形噴管的出水口位置。高壓霧化噴嘴為通孔三環(huán)堆疊鎖緊結(jié)構(gòu)，三環(huán)均用螺紋連接堆疊，高壓霧化噴嘴的內(nèi)腔通孔直徑根據(jù)加濕需求設(shè)定，以保證高壓水汽填充的均勻性。與環(huán)形管采用螺紋配合使用橡膠密封圈進行連接，防止水汽泄漏保證連接件的密封性能。進水口內(nèi)部設(shè)有濾網(wǎng)架，對高壓水進行進一步過濾保證后續(xù)噴射效率。噴射口位置結(jié)構(gòu)方面，根據(jù)高壓霧化要求噴射蒸汽量，噴射口采用內(nèi)拔模錐度的陶瓷，采用納米技術(shù)進行鉆孔，達到增壓效果，兩閥芯采用錐形拔模，中間采用不銹鋼彈簧進行連接，利用水壓推動彈簧伸縮產(chǎn)生壓力控制高壓霧化水噴射流量。所有噴嘴出水口噴射方向與軸流風(fēng)機風(fēng)向一致，借助風(fēng)速流動，達到充分霧化整個回潮區(qū)的效果。根據(jù)噴射面積合理計算出每個回潮區(qū)需要配置的霧化噴嘴數(shù)量和安裝角度，形成多點多方位全覆蓋的噴射方式，通過自動控制閥調(diào)節(jié)混合噴嘴的蒸汽量，保證增溫效果，同時利用高壓霧化泵和多組電磁閥自動調(diào)節(jié)純水噴嘴的霧化水量，使其增溫加濕控制更精準(zhǔn)，從而獲得更為穩(wěn)定的煙片加工質(zhì)量和感官質(zhì)量。

3 環(huán)形多噴嘴霧化裝置應(yīng)用效果

葉片復(fù)烤機采用全新的環(huán)形多噴嘴霧化裝置后，將傳統(tǒng)的單點直噴加濕改造為多點噴射加濕，通過手動、自動控制相結(jié)合的方式使閥的調(diào)節(jié)精度更加精準(zhǔn)，提高噴射蒸汽的霧化均勻性的同時減少大顆粒噴射水霧，使得霧化穿透效果好、回潮均勻性高。通過實際使用驗證，環(huán)形多噴嘴霧化裝置投入使用后取得了非常明顯的效果，提高了煙葉物理保潤性能和感官保潤性能，改善了煙葉感官舒適度，同時提高了煙葉外觀質(zhì)量和內(nèi)在品質(zhì)。

4 結(jié)束語

片煙復(fù)烤機回潮段環(huán)形多噴嘴霧化裝置，采用“分區(qū)多點噴射”的方式，實現(xiàn)復(fù)烤過程左右偏差的相互補充，解決復(fù)烤過程的左右不均勻現(xiàn)象。以“分區(qū)多點噴射方式”的理念將相關(guān)控制噴嘴進行優(yōu)化組合，重新設(shè)計噴射空間，優(yōu)化管路結(jié)構(gòu)，改進原有的霧化水效果，形成更為科學(xué)合理的多點噴射模式，對豐富和發(fā)展復(fù)烤工藝，提升復(fù)烤加工技術(shù)水平具有十分重要的作用和意義。