打葉復(fù)烤煙梗毀形介質(zhì)添加系統(tǒng)的開發(fā)

王濤 李云 段丞 楊亞

摘 要：對(duì)于打葉復(fù)烤企業(yè)生產(chǎn)加工過程中所產(chǎn)生的碎煙、煙梗、霉煙等涉煙廢棄物，通常采用焚燒、填埋或壓棒等處理方式。煙梗是煙葉的粗硬葉脈，一般而言，占葉片重量的25-30%[1]。煙梗作為打葉復(fù)烤加工處理的副產(chǎn)品，對(duì)于煙草工業(yè)企業(yè)而言，除去用于制造膨脹梗絲、再造煙葉等以外便無可利用價(jià)值，所以大部分煙梗都是被棄置處理。如何及時(shí)、徹底、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等處理廢棄煙梗一直是打葉復(fù)烤行業(yè)的一個(gè)難題。若將煙草廢棄物送到垃圾場(chǎng)以焚燒的形式銷毀，產(chǎn)生大量濃煙和有害氣體，造成環(huán)境污染。若通過第三方公司處理煙草廢棄物，則國(guó)家煙草專賣局明確了煙草廢棄物處理規(guī)定，煙草工商企業(yè)必須對(duì)在生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)加工過程中產(chǎn)生的不可利用涉煙廢棄物廠內(nèi)毀形后才能出廠，梗類毀型后的顆粒標(biāo)準(zhǔn)不得大于 40 目。為防止煙梗外流用于非法用于制造煙草專賣品，故須利用毀形打機(jī)將煙梗破碎毀形，且鼓勵(lì)在毀形梗末中添加廢液廢渣等毀形介質(zhì)，再進(jìn)行后續(xù)處置工作。現(xiàn)將開發(fā)一種煙梗毀形介質(zhì)添加系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)毀形介質(zhì)添加自動(dòng)控制，均勻添加的功能。

關(guān)鍵詞：毀形介質(zhì);煙梗毀形;涉煙廢棄物

1. 背景介紹

1.1 專賣管理要求

若通過具備資質(zhì)的第三方公司處理煙草廢棄物，則國(guó)家煙草專賣局明確了規(guī)定了原則上優(yōu)先采取廠內(nèi)銷毀的方式進(jìn)行處理。云南中煙規(guī)定不能利用的廢棄原料必須在出廠前進(jìn)行毀形粉碎，煙草工商企業(yè)必須對(duì)在生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)加工過程中產(chǎn)生的不可利用涉煙廢棄物廠內(nèi)毀形后才能出廠，且鼓勵(lì)復(fù)烤企業(yè)在煙梗毀形過程中添加廢渣廢水等毀形介質(zhì)進(jìn)行預(yù)處理。紅云紅河集團(tuán)規(guī)定，梗類毀型后的顆粒標(biāo)準(zhǔn)不得大于 40 目。由于條件限制對(duì)生產(chǎn)的廢棄原料毀形無法達(dá)到小于40目的要求時(shí)，應(yīng)采取其他措施如污染著色、澆水、堆捂發(fā)酵等方式處理，確保廢棄原料不能用于制作煙草制品，不可利用原料廢棄物粉碎毀形處置后可以提供給具備資質(zhì)的肥料生產(chǎn)企業(yè)[2]，確保廢棄原料無法用于非法卷煙造價(jià)活動(dòng)。

1.2 行業(yè)現(xiàn)狀

就目前打葉復(fù)烤行業(yè)關(guān)于廢棄煙梗主要有以下幾種處置方法，焚燒、自然腐敗、毀形后移交第三方。焚燒的方式會(huì)產(chǎn)生大量濃煙和污水，造成空氣土地嚴(yán)重污染，不利于環(huán)境保護(hù)。自然腐敗的方式處理時(shí)間比較長(zhǎng)，且需要占用大量的倉庫貨位，效率低、極不經(jīng)濟(jì)。通過毀形后交由具備資質(zhì)的第三方處理的處置方式解決了廢棄煙梗處理不環(huán)保、效率低和不經(jīng)濟(jì)的問題，但是無法徹底杜絕移交后的毀形梗用于煙草制假活動(dòng)。

2.確定目標(biāo)

為切實(shí)落實(shí)國(guó)家局、云南中煙和集團(tuán)對(duì)于涉煙廢棄物的相關(guān)管理要求，有效防止涉煙廢棄物流入非法使用渠道或制假窩點(diǎn)，切實(shí)維護(hù)好國(guó)家、消費(fèi)者和企業(yè)的合法權(quán)益。昆明卷煙廠生產(chǎn)一部于2015年便引進(jìn)了煙梗毀型設(shè)備，對(duì)煙梗等涉煙廢棄物進(jìn)行毀形處理。為及時(shí)、徹底、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保地處置毀形梗末，生產(chǎn)一部嚴(yán)格按照涉煙廢棄物管理規(guī)定制定了新的煙梗毀形工藝流程。需要在煙梗毀形過程中加入一定比例的毀形介質(zhì)，以徹底杜絕毀形梗末外流的造假活動(dòng)。摻入毀形介質(zhì)的毀形梗末售給具備資質(zhì)的肥料生產(chǎn)企業(yè)用于肥料生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了煙草廢棄物經(jīng)濟(jì)價(jià)值的充分利用。

目前可用于煙梗毀形添加的介質(zhì)有煤渣、磷礦粉、氨基酸等。煤渣顆粒大小不一添加不便，且加入煤渣的毀形梗末不利于肥料的加工。氨基酸和磷礦粉都可以均勻摻配加入毀形梗末中，利于后期肥料生產(chǎn)企業(yè)加工肥料，但是氨基酸的價(jià)格大大高于磷礦粉，相較而言，選擇添加磷礦粉的方案更為經(jīng)濟(jì)。因此，昆煙生產(chǎn)一部決定在煙梗毀形工藝流程中增加毀形介質(zhì)（磷礦粉）添加的工藝步驟，需開發(fā)一套煙梗毀形介質(zhì)（磷礦粉）添加系統(tǒng)，毀形介質(zhì)（磷礦粉）加料比為1%，波動(dòng)在0.95-1.05%區(qū)間內(nèi)均視為加料比合格。

3.方案設(shè)計(jì)及實(shí)施

3.1機(jī)械部分

煙梗毀形介質(zhì)添加系統(tǒng)包括以下項(xiàng)目：

1、毀形打包線磷礦粉添加不銹鋼料倉（含預(yù)緊扣密封桶蓋、錐形出料斗、300mm高料位視窗、不銹鋼碟閥、不銹鋼安裝支架等），材質(zhì)304B。

2、不銹鋼攪拌槳葉（磷礦粉吸水性強(qiáng)易受潮結(jié)塊，需加攪拌裝置破碎，含驅(qū)動(dòng)sew電機(jī)減速器）數(shù)量：1臺(tái)套。

3、sew電機(jī)，功率：0.55kw，轉(zhuǎn)速：16r/min。

4、不銹鋼鋼螺旋推進(jìn)輸送機(jī)加料裝置（含驅(qū)動(dòng)sew電機(jī)減速器，sew電機(jī)功率：0.55kw，轉(zhuǎn)速：40r/min;）數(shù)量：1臺(tái)套;一套DN63螺旋推進(jìn)輸送機(jī)加料裝置精確控制3-7噸毀形流量的磷礦粉添加，滿足同時(shí)兩條生產(chǎn)線的煙梗毀形生產(chǎn)的磷礦粉添加任務(wù)。

5、不銹鋼管道防堵松散器1套，傳動(dòng)形式采用鏈輪鏈條傳動(dòng)，防堵松散器在管道內(nèi)旋轉(zhuǎn)防止磷礦粉受潮結(jié)塊堵塞。利用不銹鋼鋼螺旋推進(jìn)輸送機(jī)加料裝置的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，包含鏈條傳動(dòng)裝置防護(hù)罩。

6、磷礦粉吸水性強(qiáng)，易受潮結(jié)塊在磷礦粉添加不銹鋼緩存桶壁上，不易脫落，敷設(shè)PU氣管、加裝GT-48氣動(dòng)振動(dòng)器解決結(jié)殼現(xiàn)象，數(shù)量：1套。

7、毀形打包線添加磷礦粉加料裝置電氣系統(tǒng)1套;利用原有設(shè)備電柜裝配空開、接觸器、繼電器、變頻器等電氣元件，外部安裝啟動(dòng)按鈕及隔離開關(guān)。

8、毀形打包線添加磷礦粉加料裝置所需的動(dòng)力電纜敷設(shè)、橋架制安及線管穿管等1批。

9、毀形打包線添加磷礦粉加料裝置緩存料桶上安裝物料液位計(jì)，用于監(jiān)測(cè)物料的上下限位進(jìn)行信號(hào)給出，控制磷礦粉物料補(bǔ)充添加。

3.2 電氣控制部分

1. 結(jié)合目前較為成熟的自動(dòng)化控制技術(shù)，考慮經(jīng)濟(jì)性及實(shí)用性，選用小巧靈活的西門子小型機(jī)S7系列小型機(jī)200 SMART、模擬量輸入輸出模塊、電源模塊、及昆侖通態(tài)觸摸屏（HMI）。

2. 通過對(duì)上位機(jī)（HMI）及下位機(jī)（S7-200 SMART PLC）程序的編寫，在觸摸屏上，可選擇自動(dòng)/手動(dòng)模式，磷礦粉添加量會(huì)自動(dòng)根據(jù)每包毀形梗流量的大小進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，并對(duì)磷礦粉添加量進(jìn)行全自動(dòng)化實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控;在選擇手動(dòng)模式時(shí)，輸入電機(jī)頻率便可實(shí)現(xiàn)磷礦粉的手動(dòng)添加模式;同時(shí)，在上位機(jī)設(shè)置了毀形梗數(shù)量（包數(shù)）、重量、介質(zhì)添加數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的包數(shù)、重量、介質(zhì)用量等進(jìn)行實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)。

3. 控制系統(tǒng)由HMI、S7-200 SMART PLC、變頻器和三相異步電機(jī)等組成，可實(shí)現(xiàn)通過對(duì)上位機(jī)參數(shù)設(shè)定，改變變頻器頻率間接控制三相異步電機(jī)轉(zhuǎn)速。通過每袋裝料用時(shí)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)反饋給PLC，實(shí)現(xiàn)對(duì)添加介質(zhì)流量大小進(jìn)行閉環(huán)控制?？刂葡到y(tǒng)工作方式分為手動(dòng)控制工作方式和自動(dòng)控制工作方式供操作工選擇。

3.3 效果檢查

每次稱取一定量的磷礦粉加入加料系統(tǒng)，并正常啟動(dòng)系統(tǒng)開始加料，通過統(tǒng)計(jì)毀形梗總量和磷礦粉添加量計(jì)算加料比是否符合工藝要求，驗(yàn)證自動(dòng)加料系統(tǒng)是否有效，進(jìn)行了6次統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)如下：

經(jīng)過6次實(shí)驗(yàn)，6次實(shí)驗(yàn)結(jié)果加料比均在工藝指標(biāo)0.95%-1.05%范圍以內(nèi)，全部合格。且波動(dòng)比較小，實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確加料、均勻加料的目標(biāo)。

4.結(jié)論

煙梗毀形介質(zhì)（磷礦粉）添加系統(tǒng)成功研發(fā)并投入使用，有效將毀形介質(zhì)加料比控制在0.95%-1.05%范圍以內(nèi)，達(dá)到了均勻、準(zhǔn)確、高效添加毀形介質(zhì)的目標(biāo)。作為不可利用廢棄原料的煙梗經(jīng)毀形粉碎和添加毀形介質(zhì)之后，可安全售給具備資質(zhì)的肥料生產(chǎn)企業(yè)，廢棄物經(jīng)濟(jì)價(jià)值充分利用的同時(shí)徹底杜絕毀形梗末由于造假活動(dòng)，有效保證了國(guó)家利益和消費(fèi)者利益。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐雯熙， 周明， 何玉丹，等. 切梗頭工藝在打葉復(fù)烤中的應(yīng)用[J]. 農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)， 2019， 45（5）：3.

[2]張騫方， 葉鵬盛， 代順冬，等. 煙草生產(chǎn)廢棄物資源化利用現(xiàn)狀及建議[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技， 2020（3）：2.