烤機物料輸送網(wǎng)帶自動清潔裝置

潘文 楊斌 趙云川 金龍 楊粟

摘要 葉片復(fù)烤是整個打葉復(fù)烤過程的最后一道工序，是決定復(fù)烤成品質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為提升葉片復(fù)烤質(zhì)量，在更換葉片烤機物料輸送網(wǎng)帶的前提下，開發(fā)出一種烤機物料輸送網(wǎng)帶自動清潔裝置，旨在通過降低網(wǎng)帶堵塞率來提高輸送網(wǎng)帶透氣效率，達(dá)到復(fù)烤片煙均質(zhì)化加工的目的。經(jīng)過方案的改進與驗證，網(wǎng)帶透氣效率（ η ）由78%提升至97%。

關(guān)鍵詞 打葉復(fù)烤;烤機;網(wǎng)帶;清潔

中圖分類號 S 22 ?文獻標(biāo)識碼 A ?文章編號 0517-6611（2021）15-0192-02

Abstract Tobacco redrying is the last step in the whole threshing and redrying process，and it is the key link to determine the quality of redrying finished product. In order to improve the redrying quality of tobacco， we developed an automatic cleaning device for the material conveyor net belt of the redrying machine under the premise of replacing the material conveyor net belt， so as to improve the air permeability efficiency of the conveyor net belt by reducing the clogging rate and achieve the purpose of homogenization processing of redrying tobacco. Through the improvement and verification of the scheme， the air permeability（ η ） of the mesh belt increased from 78% to 97%.

Key words Threshing and redrying;Dryer;Net belt;Cleaning

基金項目 紅塔煙草（集團）有限責(zé)任公司科技項目（2019GY19）。

作者簡介 潘文（1968—），男，江蘇江陰人，高級工程師，從事機械制造工藝及設(shè)備技術(shù)研究。*通信作者，助理工程師，從事打葉復(fù)烤工藝研究。

收稿日期 2020-12-03

葉片復(fù)烤工序是復(fù)烤車間的核心工序，復(fù)烤質(zhì)量直接決定了打葉復(fù)烤成品質(zhì)量。為提升復(fù)烤質(zhì)量，提高卷煙制品的吸食品質(zhì)和安全性[1]，玉溪卷煙廠復(fù)烤二車間將葉片烤機物料輸送網(wǎng)帶由打孔網(wǎng)板更換為經(jīng)緯編制網(wǎng)帶，這種結(jié)構(gòu)網(wǎng)帶最顯著的特點就是增大了通風(fēng)量、提高了通風(fēng)的均勻度，但由于編制網(wǎng)帶存在一定的立體交織結(jié)構(gòu)，也帶來了易結(jié)垢、難清洗等問題。為提升復(fù)烤設(shè)備的運行穩(wěn)定性，實現(xiàn)具體功能的自動化控制，筆者設(shè)計了一種烤機物料輸送網(wǎng)帶自動清潔裝置。

1 存在的問題

目前打葉復(fù)烤行業(yè)普遍使用的是美國Proctor葉片復(fù)烤機，該機器采用鏈條帶動網(wǎng)板的方式載料，但鏈板載料復(fù)烤機存在以下缺點：①鏈板受金屬材料加工極限的限制，不能開孔太多，因而其通風(fēng)率較網(wǎng)帶形式降低50%以上;②鏈板結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了干燥區(qū)風(fēng)壓增加、通風(fēng)量降低，同等熱效率下能耗增加，提升了煙葉干燥溫度，降低了煙葉品質(zhì);③鏈板連接部位和魚鱗板不能開孔，導(dǎo)致烤機內(nèi)橫向通風(fēng)量不均勻，造成在烤機左、中、右部的物料含水率不一致。因此，鏈板式載料系統(tǒng)只是解決了載料和輸送的問題，葉片復(fù)烤過程中質(zhì)量穩(wěn)定性和能耗問題依然存在，同時也導(dǎo)致了片煙感官質(zhì)量的下降。金屬網(wǎng)帶具有抗腐蝕性強、網(wǎng)面平整、透氣性好、不易變形等優(yōu)點[2]。由于科技項目的推進，玉溪卷煙廠復(fù)烤二車間將原有的鏈板輸送網(wǎng)帶更換為經(jīng)緯線直徑1 mm、網(wǎng)孔尺寸2 mm×2 mm的經(jīng)緯編制輸送網(wǎng)帶（圖1），配合相應(yīng)的輸送系統(tǒng)和導(dǎo)風(fēng)系統(tǒng)，提升了成品片煙的感官質(zhì)量和物理特性，并降低了設(shè)備能耗和維護保養(yǎng)成本。

新安裝的編制輸送網(wǎng)帶（圖2）對成品片煙質(zhì)量的提升效果明顯，但同時筆者所在項目組也發(fā)現(xiàn)相較于傳統(tǒng)鏈板網(wǎng)帶，編制網(wǎng)帶由于其特殊的物理結(jié)構(gòu)，

在其網(wǎng)帶結(jié)構(gòu)交織的地方容易結(jié)垢，導(dǎo)致生產(chǎn)線不能正常工作[3]，所以筆者決定在葉片復(fù)烤機內(nèi)增加一個物料輸送網(wǎng)帶自動清潔裝置。

2 方案的提出

輸送網(wǎng)帶安裝好后，引入以下公式計算網(wǎng)帶堵塞率對透氣效率的影響，為網(wǎng)帶自動清潔裝置的選擇提供參考及進行效果驗證：

η=S×（a-b）s×a（1）

式中，η為網(wǎng)帶透氣效率，單位%;

S 為網(wǎng)帶面積，單位m2;

a 為網(wǎng)帶開孔率，單位%;

b 為網(wǎng)帶堵塞率，單位%。

已知網(wǎng)帶面積 S =90 m×3.6 m=324 m2，網(wǎng)帶開孔率 a =46%，經(jīng)計算，若網(wǎng)帶透氣效率 η ≥96%，則網(wǎng)帶堵塞率 b≤184% 。

項目組在每日生產(chǎn)結(jié)束后分別選取輸送網(wǎng)帶的左、中、右3個60 mm×60 mm的區(qū)域（20×20=400個網(wǎng)孔），用手機拍照后固定區(qū)域，通過放大圖像尋找被堵塞的網(wǎng)孔，計算輸送網(wǎng)帶堵塞率和網(wǎng)帶透氣效率。

經(jīng)計算，每日生產(chǎn)結(jié)束后的輸送網(wǎng)帶堵塞率達(dá)到9.9%，網(wǎng)帶透氣效率（ η ）為78%，距所期望的網(wǎng)帶透氣效率（ η ）≥96%還存在較大差距，增加烤機物料輸送網(wǎng)帶自動清潔裝置成為項目組亟需解決的問題。

2.1 保留毛刷輥

毛刷輥是原生產(chǎn)線上美國Proctor葉片復(fù)烤機鏈板輸送網(wǎng)帶的清潔裝置，其優(yōu)點如下：①毛刷輥能持續(xù)工作，清理煙垢的效率高[4];②毛刷輥結(jié)構(gòu)簡單，保養(yǎng)維護較為容易。但是，使用毛刷輥作為編制輸送網(wǎng)帶的清潔裝置，其缺點也非常突出：①編制網(wǎng)帶的結(jié)構(gòu)強度不如鏈板網(wǎng)帶，持續(xù)使用毛刷輥清潔編制網(wǎng)帶容易造成網(wǎng)帶的損壞;②編制網(wǎng)帶是由金屬絲縱橫交織制作，若將刷毛卷入網(wǎng)帶則易將一類雜物[5-6]帶入成品片煙中。

2.2 使用壓縮空氣噴吹裝置

壓縮空氣被廣泛用于打葉復(fù)烤生產(chǎn)各環(huán)節(jié)中，若將壓縮空氣噴吹裝置安裝在循環(huán)輸送網(wǎng)帶的內(nèi)部，則噴吹裝置能將附著在輸送網(wǎng)帶外表面的煙垢吹出，只需設(shè)置一個煙垢接收裝置，就能實現(xiàn)煙垢清理全流程控制。使用壓縮空氣噴吹裝置的優(yōu)點如下：①空氣噴吹不會將雜物帶入生產(chǎn)過程中，可保障煙葉加工的純凈度;②空氣噴吹相較于刷滾清潔可以降低清潔裝置對輸送網(wǎng)帶的磨損，可以延長輸送網(wǎng)帶的使用壽命;③壓縮空氣使用成本低[7]。該裝置存在以下缺點：①空氣噴吹對頑固污漬的清理能力有限，甚至還存在將附著在編制網(wǎng)帶上煙垢吹進網(wǎng)帶交織的縫隙中的情況;②空氣噴吹煙垢會造成粉塵、噪音污染[8]。

2.3 使用超聲波清洗裝置

超聲波清洗裝置很容易將帶有復(fù)雜外形、內(nèi)腔和細(xì)孔的零部件清洗干凈[9]，只需將循環(huán)輸送網(wǎng)帶的結(jié)構(gòu)由近似橢圓形改成圓角三角形，將最低位置的角浸入帶有超聲波清洗裝置的水池內(nèi)，網(wǎng)帶經(jīng)過超聲波清洗后，由熱風(fēng)吹干即可徹底清潔輸送網(wǎng)帶，但該裝置依然存在生產(chǎn)現(xiàn)場不具備改造空間及超聲波對人體的危害問題[10]。

綜上所述，項目組最終選擇了“2.2”提出的使用壓縮空氣噴吹作為運輸網(wǎng)帶清潔裝置的技術(shù)方案。

3 方案的改進

噴吹裝置的安裝和使用明顯減少了葉片烤機物料輸送網(wǎng)帶上煙垢的附著，項目組分別設(shè)置了0、0.3、0.5、1.0、2.0 s的壓縮空氣噴吹間隔時間，測得網(wǎng)帶堵塞率分別為3.0%、38%、4.3%、5.5%和8.0%。無論壓縮空氣噴吹裝置如何工作，始終還存在不低的網(wǎng)帶堵塞率（3.0%～8.0%），同時存在生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境污染大、煙垢清潔不徹底的問題。

針對這一現(xiàn)狀，將壓縮空氣噴吹裝置清潔運輸網(wǎng)帶透氣效率的目標(biāo)確定為 η ≥90%，即網(wǎng)帶堵塞率（ b ）≤4.6%，所以使用壓縮空氣噴吹網(wǎng)帶間隔時間為0.5 s。經(jīng)論證，項目組決定在使用壓縮空氣噴吹輸送網(wǎng)帶間隔時間0.5 s的基礎(chǔ)上增加2個裝置，以解決上述方案中存在的問題。

3.1 增加水汽混合噴吹清洗裝置

為了進一步對物料輸送網(wǎng)帶進行清潔，項目組在烤機的回潮Ⅰ區(qū)安裝了一套水汽混合噴吹清洗裝置（圖3），該裝置設(shè)置了可獨立控制的蒸汽噴頭和水噴頭：①蒸汽噴頭由角執(zhí)行器控制蒸汽通氣量，由電磁閥控制蒸汽開關(guān)，主要作用是軟化殘留在輸送網(wǎng)帶上的煙垢，便于水噴頭將煙垢從輸送網(wǎng)帶上沖出;②水噴頭由電磁閥控制開關(guān)，配合蒸汽噴頭清潔輸送網(wǎng)帶。該裝置可在生產(chǎn)結(jié)束后根據(jù)烤機物料輸送網(wǎng)帶的堵塞率來控制2個噴頭獨立或混合噴吹，達(dá)到徹底清洗輸送網(wǎng)帶的目的。由該裝置噴吹產(chǎn)生的污水可直接從回潮Ⅰ區(qū)原有的排污口直接流向中水處理站處理，不會在回潮艙體內(nèi)聚集。

3.2 增加環(huán)境衛(wèi)生控制裝置

原生產(chǎn)線上使用煙灰接收盆對被毛刷輥清理下來的煙垢進行接收并定期清理，但安裝壓縮空氣噴吹裝置后，原接收盆起不到收集煙垢的作用。項目組取消了煙灰接收盆，并在原有位置安裝了接入生產(chǎn)現(xiàn)場除塵系統(tǒng)的負(fù)壓除塵風(fēng)口，使煙垢被噴吹下來后直接進入除塵系統(tǒng)，避免了環(huán)境污染。

4 效果驗證

4.1 離線驗證

玉溪卷煙廠復(fù)烤二車間烤機物料運輸網(wǎng)帶以9～11 m/min的標(biāo)準(zhǔn)工作速度運行一圈所需時間約9 min，項目組在生產(chǎn)結(jié)束后開啟水汽混合噴吹清洗裝置分別對網(wǎng)帶持續(xù)噴吹9、18、27和36 min，測得網(wǎng)帶堵塞率分別為20%、13%、0.8%和0.5%。綜合能耗與清潔效率得出最佳噴吹持續(xù)時間為18 min，噴吹后網(wǎng)帶透氣效率（ η ）為97.2%，可見對烤機物料輸送網(wǎng)帶清潔裝置的改進超出了預(yù)期效果。

4.2 在線驗證

根據(jù)離線驗證結(jié)果，項目組得出了“清洗網(wǎng)帶2圈可消除18 h的煙垢累積”的模糊結(jié)論，并使用水汽混合噴吹清洗裝置在2個生產(chǎn)班組生產(chǎn)6、12、18 h時分別進行9 min的持續(xù)噴吹，在2020年11月16日至11月26日生產(chǎn)結(jié)束后進行效果驗證，測得網(wǎng)帶堵塞率為1.0%～1.5%，平均網(wǎng)帶堵塞率（ b ）為1.37%，平均網(wǎng)帶透氣效率（ η ）為97.0%，得到了與離線驗證相似的結(jié)果，可見對烤機物料輸送網(wǎng)帶清潔裝置的改進超出了預(yù)期效果。

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