煙葉加工中松散回潮機(jī)加水供給系統(tǒng)優(yōu)化應(yīng)用

劉 暢，呂 勇，張 斌，劉 睿

（重慶中煙工業(yè)有限責(zé)任公司重慶卷煙廠，重慶 400061）

卷煙工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)最主要的原料是打葉復(fù)烤的片煙，片煙是把煙葉由農(nóng)產(chǎn)品制作成一種標(biāo)準(zhǔn)化工業(yè)原料。為方便儲存、運(yùn)輸，片煙制成每箱200 kg 的規(guī)格，12%左右的含水率。為了提高煙葉在卷煙工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)過程中的耐加工性，增加各組分煙葉混合的均勻性，需要對標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的片煙進(jìn)行回潮處理，回潮處理工序是制絲生產(chǎn)線的首道需要對物料參數(shù)進(jìn)行控制的工序。卷煙企業(yè)根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的不同，通常采用兩種工藝路徑對片煙進(jìn)行回潮處理：1）真空回潮。對片煙進(jìn)行裝箱分片或切片裝箱后，葉片裝入到若干個(gè)鋼制網(wǎng)孔板片煙箱中，片煙箱通過自動(dòng)輥道輸送機(jī)等進(jìn)入真空回潮機(jī)箱體內(nèi)，箱體液壓門閉合，形成密閉空間。多級真空泵開始工作，箱體內(nèi)逐漸形成近似真空狀態(tài)。在此條件下向箱內(nèi)噴入蒸汽和水，使煙塊內(nèi)外產(chǎn)生壓差，蒸汽與煙葉產(chǎn)生溫差。壓差使得蒸汽通過煙塊的能力變強(qiáng)，溫差使水蒸氣凝結(jié)在煙葉表面。蒸汽冷凝放熱，使葉片溫度升高，葉片快速吸水。同時(shí)，由于葉片溫度濕度的變化，導(dǎo)致體積變化而煙塊產(chǎn)生松散。2）松散回潮。松散回潮是利用松片回潮機(jī)將經(jīng)過切片后的打葉復(fù)烤片煙塊進(jìn)行卷煙工業(yè)制絲第一道改變溫濕度的工序。物料進(jìn)入滾筒，在滾筒的軸向傾角和滾筒內(nèi)耙釘?shù)淖饔孟?，筒體轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)煙塊不斷翻滾松散攪拌，并持續(xù)向出料端滾動(dòng)。筒內(nèi)在蒸汽的作用下，通過雙介質(zhì)噴嘴引射作用，增濕水被霧化，霧化水噴射到物料上，促進(jìn)煙塊煙葉均勻吸收水分。

回潮工藝可以改進(jìn)煙葉含水量和溫度指標(biāo)，以增加韌性，有效防止后續(xù)物理加工時(shí)的粉末產(chǎn)生；去除綠色雜質(zhì)、辛辣氣體，能殺滅煙葉中的蟲和卵，減少病蟲害。有利于降低后續(xù)煙葉加工的廢品率，提高經(jīng)濟(jì)效益。

松片回潮機(jī)是葉片加工工序中的關(guān)鍵設(shè)備，由于受動(dòng)力車間純凈水生產(chǎn)流程及管道輸送過程中密封性等原因，導(dǎo)致管網(wǎng)中到達(dá)松散回潮機(jī)的純凈水壓力和流量波動(dòng)很大，加水比例達(dá)標(biāo)率較低，影響松片回潮加工工藝質(zhì)量[1]。為此，對松片回潮機(jī)的加水供給系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，穩(wěn)定加水流量與加水比例，保證純凈水能夠嚴(yán)格按照施加比例并均勻地施加到物料中具有重要意義。

1 工作原理

如圖1 所示，松片回潮機(jī)采用按比例定量加水的方式，加水量多少由生產(chǎn)線電控柜控制。水分自動(dòng)控制由氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥和電磁流量計(jì)組成的控制回路來完成，電子秤把測得的來料質(zhì)量信號送到線電控系統(tǒng)處理后，將所得設(shè)定加水量與電磁流量計(jì)檢測到的加水量相比較并處理后即可控制氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度以改變加水量的多少，使水流量隨電子秤測得葉片流量的多少而改變，從而達(dá)到按比例定量加水的自動(dòng)控制。

圖1 松片回潮機(jī)加水管路示意圖

2 現(xiàn)狀調(diào)查

2.1 問題提出

重慶卷煙廠制絲車間于2005 年12 月結(jié)束的在線技改，松片回潮工序采用秦皇島煙機(jī)公司的WQ3315型松片回潮機(jī)，在運(yùn)行過程中，發(fā)現(xiàn)有不少批次的松片回潮加水比例CPK 值低于1.33，這與公司精益生產(chǎn)和國家局高質(zhì)量發(fā)展理念不相符。

調(diào)查2019 年3—5 月的加水比例CPK 值，發(fā)現(xiàn)松散回潮加水比例達(dá)標(biāo)率（CPK≥1.33）偏低，平均僅為29.10%（見表1）。

表1 2019年3—5月松散回潮加水比例CPK值

2.2 原因分析

根據(jù)調(diào)查結(jié)果的分析和提示，進(jìn)一步開展了對5 月份加水比例的研究。分別在3 個(gè)加水比例CPK 值分布區(qū)間各隨機(jī)選取1個(gè)數(shù)據(jù)，即CPK=1.336 0，CPK=1.106 7，CPK=0.878 8。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：1）CPK=1.336 0 時(shí)，加水比例全部滿足工藝要求，。2）CPK=1.106 7時(shí)，加水比例出現(xiàn)了2次大的波動(dòng)，儀器報(bào)告的加水比例瞬時(shí)值，第一次是從7.483 3%降低到6.980 0%，再回復(fù)到7.750 0%；第二次是從7.470 0% 降低到6.465 0%，再回復(fù)到7.800 0%。3）CPK=0.878 8 時(shí)，加水比例出現(xiàn)了4 次大的波動(dòng)，儀器報(bào)告的加水比例瞬時(shí)值，第一次是從8.175 0%降低到7.798 7%，再回復(fù)到8.453 0%；第二次是從8.164 0%降低到7.185 7%，再回復(fù)到8.531 2%；第三次是從8.196 7% 降低到7.855 0%，再回復(fù)到8.405 6%；第四次是從8.171 7%降低到7.675 3%，再回復(fù)到8.486 2%。因此可以得出：CPK 值越低，加水比例波動(dòng)越頻繁，出現(xiàn)不合格加水比例點(diǎn)就越多，反過來講，加水比例的波動(dòng)越頻繁，CPK 得分就越低。查看這些批次的片煙流量都很平穩(wěn)，最有可能就是加水管道中滲進(jìn)了空氣，空氣溶解在水中，形成氣泡。為了驗(yàn)證管道內(nèi)是否確有氣泡，將加水管道截取一段換成透明的塑料管，在生產(chǎn)過程用相機(jī)進(jìn)行拍攝，結(jié)果發(fā)現(xiàn)塑料管道內(nèi)確有氣泡，由此可知，加水管道中存有空氣氣泡是造成松片回潮加水比例達(dá)標(biāo)率（CPK≥1.33）偏低的主要原因。

3 改造實(shí)施

3.1 改造方案

動(dòng)力車間輸出水源在流動(dòng)過程中，需要進(jìn)行打壓操作，在打壓過程中有可能會有空氣跟隨進(jìn)來，或者沿途管道密封性不是特別好，空氣就會被吸入管道中，造成管道中存有氣泡，如圖2 所示。處理方案：無論哪個(gè)環(huán)節(jié)有不確定因素，我們只要保證松片回潮工序用水終端符合工藝要求即可，為此需要用一個(gè)緩沖裝置來達(dá)到消除氣泡的目的。

圖2 改進(jìn)前純凈水供給系統(tǒng)示意圖

圍繞緩沖裝置進(jìn)行方法確認(rèn)：1）緩沖貯水裝置，需要設(shè)置進(jìn)水口、出水口及溢流口；2）動(dòng)力裝置，依據(jù)流量、壓力、揚(yáng)程等因素選擇水泵；3）管路上增設(shè)其他配件，如浮球閥、球閥；4）電氣控制程序方面，需要合理設(shè)置水泵啟停，滿足工藝需求。

經(jīng)過現(xiàn)場測量，決定在加水回路增加1 個(gè)水箱、1 個(gè)水泵，安裝在過濾器之后、流量計(jì)之前，如圖3所示。由動(dòng)力提供的純凈水到達(dá)制絲車間管網(wǎng)后，先在水箱中貯到一定的水量，由水箱中的浮球閥控制水箱水位。運(yùn)行時(shí)，通過開啟水泵，純凈水通過相應(yīng)的閥門和管路系統(tǒng)，到達(dá)混合噴嘴，最終，管路中的氣動(dòng)薄膜閥和泄壓閥分別控制純凈水流量和壓力，使純凈水按照工藝要求精確、穩(wěn)定地到達(dá)噴嘴前進(jìn)行霧化噴射，而多余的純凈水通過泄壓閥和旁通管路回流至水箱中，管路中的純凈水壓力也通過泄壓閥得到控制。

圖3 改進(jìn)后純凈水供給系統(tǒng)示意圖

3.2 實(shí)施技術(shù)

3.2.1 水箱尺寸選擇

制絲車間5 000 kg 線生產(chǎn)多種牌號，其中最大的加水比例為8.5 L·(100 kg)-1，采用公式計(jì)算，單個(gè)批次所需的最大加水量Q=5 000×8.5÷100=425，Q 的單位為L。

通過現(xiàn)場安裝尺寸測量，確認(rèn)水箱的尺寸：長度=600 mm，寬度=600 mm，高度=1 400 mm，容積=0.6×0.6×1.4=0.54，即540 L，符合生產(chǎn)要求。

3.2.2 水泵型號選擇

水泵的選型主要涉及工作介質(zhì)特性、揚(yáng)程、流量、環(huán)境溫度等數(shù)據(jù)，現(xiàn)場工作介質(zhì)是純凈水，溫度為25 ℃，無毒無腐蝕，管路采用4 分管，流量按510 L·h-1計(jì)算，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，結(jié)合廠家的指導(dǎo)建議，最終水泵選用ABB 公司的電機(jī)水泵，型號為M2BA71MR2。

3.2.3 管路尺寸選擇

為統(tǒng)一規(guī)范松片回潮崗位管路尺寸型號，方便管路對接和日后備件維護(hù)的便利性，新增管路統(tǒng)一選用4分不銹鋼管。

3.2.4 浮球閥選擇

浮球閥口徑為4分管，選用不銹鋼材質(zhì)。

3.2.5 安裝水箱、水泵及配件

2019 年9 月底完成水箱、水泵、浮球閥及管路的安裝。

3.2.6 電氣控制程序優(yōu)化

增加相應(yīng)的電氣控制元件，并在松片回潮機(jī)的PLC 控制程序中增加相應(yīng)的控制程序。改造后的控制程序在松片回潮機(jī)進(jìn)入待機(jī)準(zhǔn)備階段就會自動(dòng)啟動(dòng)水泵電機(jī)，從而進(jìn)行管路預(yù)填充，將水管內(nèi)的空氣排出，進(jìn)而確保正常生產(chǎn)過料時(shí)管路內(nèi)的水中不會有殘留氣泡，多余的純凈水通過泄壓閥和旁通管路回流至水箱中。同時(shí)，加入相應(yīng)的連鎖控制程序，即當(dāng)水泵電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，松片回潮前的進(jìn)料振槽會自動(dòng)停止運(yùn)行，從而防止因水泵電機(jī)故障造成的片煙沒有加水的質(zhì)量問題出現(xiàn)。

3.3 實(shí)施效果

2019 年10 月11—28 日再次對透明塑料管內(nèi)氣泡情況進(jìn)行跟拍，共跟蹤65個(gè)批次，結(jié)果是管道內(nèi)未再發(fā)現(xiàn)氣泡。

與此同時(shí)，查看65 個(gè)批次的加水比例趨勢圖，發(fā)現(xiàn)曲線很平穩(wěn)，沒有出現(xiàn)瞬間大的波動(dòng)，效果比較滿意。

4 改造效果

經(jīng)過前期的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試后，松片回潮機(jī)加水供給系統(tǒng)的優(yōu)化已完成。對2019年11月—2020年1月的加水比例CPK 值進(jìn)行隨機(jī)抽取，驗(yàn)證改造效果，數(shù)據(jù)列于表2。從表2可知，改造后的松散回潮加水比例達(dá)標(biāo)率（CPK≥1.33） 平均為94.54%，較改造前（29.10%）提高幅度很大，可見此次加水供給系統(tǒng)的優(yōu)化對提高松片回潮機(jī)加水比例穩(wěn)定性的效果是非常明顯的。

表2 改造后的加水比例CPK值

5 結(jié)語

重慶中煙工業(yè)有限責(zé)任公司重慶卷煙廠2019年通過此次松片回潮機(jī)加水供給系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)用，保證了松片回潮純凈水的精確施加，有效防止因管網(wǎng)中水壓和水流波動(dòng)引起的加水比例不達(dá)標(biāo)等工藝缺陷，為產(chǎn)品質(zhì)量提供了可靠保障。