煙草制絲線回潮筒自動清洗裝置

王普濤

(陜西中煙工業(yè)有限責任公司 漢中卷煙廠，陜西 漢中 723102)

0 引言

煙草行業(yè)中常采用回潮筒對物料進行加工，以提高物料的溫度和水分。而筒類增溫增濕設備使用后會在筒體內(nèi)壁及進出料罩上粘附碎煙片、煙絲、煙沫，生產(chǎn)過程中，每臺筒體大小不一，筒體內(nèi)粘附量也各不相同。為了滿足工藝要求、保證煙絲產(chǎn)品質(zhì)量，每班生產(chǎn)換牌換批和班后均需對筒體內(nèi)部物料通道進行徹底清潔保養(yǎng)。而現(xiàn)有清潔系統(tǒng)無法徹底清洗干凈，清洗效率極低，筒體內(nèi)約90%左右粘附煙沫和筒體兩頭端面粘附煙沫無法去除，所以仍然需人工進入回潮筒內(nèi)部用水管進行沖水清潔。人工清潔的缺點是：①耗時過長，不符合提高生產(chǎn)效率的要求；②人員進入筒體內(nèi)部進行操作，屬于有限空間作業(yè)，存在一定的安全風險；③經(jīng)常性的人為進入筒體內(nèi)部，會因為筒體超重產(chǎn)生設備變形風險;④對產(chǎn)品質(zhì)量造成一定的影響。

1 研發(fā)背景

目前卷煙廠制絲車間增溫增濕筒類設備工作方式為滾筒式：煙葉由進料皮帶輸送進入旋轉(zhuǎn)滾筒，由筒內(nèi)齒釘帶動不斷上下翻滾，逐步向前運動；加熱加濕蒸汽系統(tǒng)通過雙元霧化噴嘴將高壓蒸汽和軟化水均勻地噴灑在筒體內(nèi)部的物料上，使煙葉加溫加濕；由加熱器加熱的空氣從煙葉入口下方的風口進入滾筒內(nèi),在滾筒的出口端設有蒸汽噴嘴，直接噴蒸汽至滾筒內(nèi)，進一步使煙葉增溫增濕、均勻回潮。筒體內(nèi)壁附著大量的原料和煙垢，堆積粘附在回潮筒的前室進料屏、筒壁和后室出料屏的壁板上。這些堆積物需要人工進行清洗，否則混入下一批次的生產(chǎn)原料之中會影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。殘留物料粘附情況如圖1所示。

圖1 回潮筒內(nèi)部積垢實物圖

根據(jù)行業(yè)安全風險分級管控中的紅、橙、黃、藍四級風險識別，安全管理部門按照有限空間作業(yè)確定回潮滾筒內(nèi)保養(yǎng)、換牌掃尾為黃色風險，為制絲車間最高風險。表1為安全風險辨識分類分級管控清單。

表1中，風險評估的數(shù)字代表了危險性的大小，其中事故發(fā)生的可能性、人員處于危險環(huán)境的頻繁程度、發(fā)生事故后可能造成的后果分別由1～10進行劃分，危險源風險等級由1～200進行劃分，風險等級劃分為1級～3級，分值越高表示危險風險存在的可能性越大。

表1 制絲車間安全風險辨識分類分級管控清單

煙葉在生產(chǎn)過程存在的粘附情況是制絲生產(chǎn)線不可避免的情況。針對煙草制絲生產(chǎn)過程的實際問題，并結合自動洗車的裝置原理，構思出一種適合于筒類設備內(nèi)部自動清洗的水路系統(tǒng)，應用于煙草制絲線回潮筒的內(nèi)部殘留物料的沖洗清潔。此系統(tǒng)預期達到的功能為：回潮筒生產(chǎn)運行結束后，根據(jù)工藝保養(yǎng)清潔需求，通過控制指令對回潮筒前后室進料屏、出料屏、旋轉(zhuǎn)筒體內(nèi)壁等粘附物料嚴重的部位進行清潔沖洗，達到工藝、生產(chǎn)的要求。

2 回潮筒設備自動清洗裝置

圖2為回潮筒設備安裝自動清洗裝置后的整體模型，它主要由筒體部分、噴嘴部件、增壓部分、控制部分及管路系統(tǒng)等組成。

圖2 回潮筒安裝自動清洗裝置后的整體模型

2.1 噴嘴部件

回潮筒體內(nèi)部結構為：前室360°平面結構，后室360°全封閉結構。選取性價比高、清洗效果好、能源利用率高、能360°旋轉(zhuǎn)的自動旋轉(zhuǎn)噴嘴。前室采用旋轉(zhuǎn)槽罐18250系列清洗噴嘴(見圖3)，達到充分利用水流壓力下的反作用力推動噴嘴旋轉(zhuǎn)運動，在沖洗液流動的旋轉(zhuǎn)頭上裝有三個強力扇形噴嘴精確定位，使所有內(nèi)部表面都完全在清洗軌道覆蓋范圍內(nèi)。后室采用固定式槽罐6353系列清洗噴頭(見圖4)，此噴頭的特點是流量較大，快速旋轉(zhuǎn)，每個噴頭上裝有13個實心錐噴嘴，可以全面覆蓋槽罐內(nèi)部。人工調(diào)節(jié)液體流量，可以改變液體壓力，達到產(chǎn)生合乎要求的噴霧效果。此結構適應性較強，噴嘴體的入口接頭大小可以根據(jù)實際情況快速更換，使用快捷簡便。

圖3 旋轉(zhuǎn)槽罐18250系列清洗噴嘴

圖4 固定式槽罐6353系列清洗噴頭

2.2 增壓部分

清洗介質(zhì)所使用的軟化水或自來水必須經(jīng)過增壓環(huán)節(jié)才能夠達到更好的清潔沖洗效果，此部分設計主要從緩存水箱設計與增壓水泵選擇兩方面進行確定。

由于原供水管徑較小，重新更新管路成本較高，為避免出現(xiàn)水泵吸空現(xiàn)象，充分利用設備有限空間，在回潮筒配氣柜上方增加密閉式緩存水罐。密閉式緩存水罐為平躺圓柱形，利用上方排空閥排泄空氣，除連接件外其余全密閉。滾筒自動清洗管路系統(tǒng)如圖5所示。

據(jù)統(tǒng)計測量，現(xiàn)場水壓約為0.25 MPa,根據(jù)噴嘴壓力要求和流量穩(wěn)定性要求，泵額定輸出流量Q≥3.0 m3/h，額定輸出壓力p≥0.3 MPa,因此選用了CDLF 輕型立式多級離心泵，如圖6所示。

1，2-后室清洗選擇閥；3，4-后室360°槽罐清洗噴頭；5，6-前室旋轉(zhuǎn)清洗噴頭；7，8-前室清洗選擇閥；9，10-前、后室清洗控制電磁閥；11-壓力檢測；12-清洗水控制閥；13-增壓泵；14-自動排空閥；15-手動排空閥；16-排污閥；17-自動清洗供水閥；18-手動清洗控制閥；19-計量表；20-水源總閥；21-手動清洗軟管

圖6 CDLF 輕型立式多級離心泵

2.3 控制部分

根據(jù)回潮筒自動清洗裝置功能的要求，控制部分需滿足清洗裝置的一鍵啟動和清洗過程的快速和高效要求。控制部分主要針對現(xiàn)場的電路設計和PLC程序的自動控制進行設計，分別見圖7和圖8。電路中采用了雙電磁閥進行控制，通過控制前、后室清洗管路電磁閥的通斷，利用PLC控制實現(xiàn)對前、后室的自動清洗。

1-空氣斷路器；2-變頻器；3-隔離開關；4-增壓泵電機；5-啟動按鈕；6-變頻器控制繼電器；7-前室清洗電磁閥；8-后室清洗電磁閥

圖8 PLC程序設計

3 最終實施效果

最終對完成設計和制造的制絲線筒類設備清潔裝置進行試驗測試，并安裝到梗絲生產(chǎn)線的“梗絲回潮筒”進行實地驗證，通過工藝和設備人員的現(xiàn)場觀察，操作人員通過回潮筒自動清洗裝置清洗12 min，回潮筒內(nèi)壁、前室和后室內(nèi)無煙垢(見圖9)。從而解決了回潮筒清洗耗時長的問題，降低了職工的勞動強度，消除了回潮筒內(nèi)部清洗的安全隱患。為驗證自動清洗裝置的實際運行穩(wěn)定性和清潔效果，設備維修技術人員和生產(chǎn)質(zhì)量管控技術員對該清潔裝置進行了兩個周期的跟蹤驗證，統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，最初的預期目標實現(xiàn)了。

圖9 回潮筒內(nèi)部清洗效果圖

4 總結

回潮筒設備自動清洗裝置的設計以問題為導向，能夠從生產(chǎn)環(huán)節(jié)的現(xiàn)有實際情況出發(fā)，借鑒已有的汽車自動清潔成熟產(chǎn)品思路，解決煙草制絲生產(chǎn)線回潮筒內(nèi)部清洗所存在的耗時耗力、安全隱患大的問題，達到了預期目的。