梗簽廢料中可用煙絲回收工藝優(yōu)化

蔡艷，孫常榮，張榮亞 *，王丁，楊志強(qiáng)，曾敏東

1. 四川中煙工業(yè)有限責(zé)任公司成都卷煙廠（成都 610066）；2. 四川中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心（成都 610066）

在煙草加工生產(chǎn)過程中，卷煙機(jī)卷制及制絲工序都會產(chǎn)生梗簽剔除廢料[1-3]*。其中，切絲過程等各種原因造成部分煙絲沒有充分舒展松散，擠壓粘連成形狀如梗簽樣的物料，該部分物料相對密度遠(yuǎn)大于正常松散煙絲，俗稱粘連煙絲[4]*。卷煙機(jī)組自帶梗簽與煙絲分離的剔梗裝置，剔梗裝置梗簽剔除率過低會導(dǎo)致卷煙梗簽含量過高，造成煙支刺破、質(zhì)量標(biāo)偏過大等質(zhì)量缺陷。梗簽剔除率過高則會導(dǎo)致剔除梗簽中的煙絲含量較高，造成煙絲浪費(fèi)，增大卷煙成本[5-7]*。粘連煙絲在制絲風(fēng)選和卷煙機(jī)剔梗過程中由于密度與梗簽相近，會被當(dāng)作梗簽剔除出生產(chǎn)線作廢料處理，造成嚴(yán)重浪費(fèi)，卷煙廠通常將梗簽剔除物集中回收后作為煙草薄片原料，有些卷煙廠則將梗簽剔除物直接作為煙草廢棄物進(jìn)行處理[8]*。資源化處理煙草生產(chǎn)廢棄物能夠有效減少環(huán)境污染，與我國的綠色可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略相符合，并且能夠推進(jìn)煙草產(chǎn)業(yè)各環(huán)節(jié)廢棄物減量化、資源化，挖掘提升煙草資源利用價(jià)值[9-12]*?，F(xiàn)有卷煙機(jī)在線梗簽二次分離回收煙絲裝置受限于場地大小，在線分離手段有限，采用的仍是風(fēng)分原理[13-15]*。由于粘連煙絲并未充分松散，在線分離裝置分離效果不佳，試驗(yàn)利用利舊設(shè)備組建一條生產(chǎn)線，應(yīng)用篩分、滾筒潤絲、蒸汽膨脹、烘絲、風(fēng)選、結(jié)構(gòu)篩分提取卷煙機(jī)剔除廢料中所含煙絲，旨在解決結(jié)團(tuán)煙絲、粘連煙絲被風(fēng)選設(shè)備和剔梗設(shè)備誤剔造成的煙絲原料浪費(fèi)問題，提高梗簽中可用煙絲回收率和純凈度，并實(shí)現(xiàn)廢棄設(shè)備資源化再利用。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

AS 200 CONTROL振動篩分儀（德國RETSCH）；ACS高精度電子計(jì)數(shù)秤（東莞市怡雪電子有限公司）；多功能絲含梗/梗含絲檢測儀（韓國煙草儀器公司KARDIEN-SST-2S）；滾筒式葉絲回潮機(jī)（秦皇島煙草機(jī)械有限責(zé)任公司W(wǎng)Q3212）；隧道式葉絲回潮機(jī)（昆明船舶設(shè)備集團(tuán)有限公司W(wǎng)Q726）；烘絲機(jī)（昆明船舶設(shè)備集團(tuán)有限公司SHA66）；就地風(fēng)選機(jī)（徐州眾凱機(jī)電設(shè)備制造有限公司FS212）；水分儀（英國NDC-TM710）。

1.2 方法

式中：y為提取率，%；m1為提取煙絲標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量，kg；m2為投料梗簽標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量，kg。

式中：物料質(zhì)量均以12%水分折算為標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量，kg；m標(biāo)為物料標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量，kg；m為物料稱量質(zhì)量，kg；xi為物料實(shí)際含水率，%。

梗含絲率、絲含梗率按照YC/T 428—2012《卷煙機(jī)剔除梗簽物中含絲量的測定》測試。

2 結(jié)果與分析

2.1 梗絲風(fēng)選設(shè)備直接風(fēng)選

利用梗絲風(fēng)選設(shè)備直接風(fēng)選，投料梗簽質(zhì)量43.1 kg，風(fēng)選煙絲量1 kg，提取率2.3%。所得煙絲量少且煙絲依舊粘連沒有松散展開，即使重新加入煙絲也可能被卷煙機(jī)在剔梗過程中再次剔除出生產(chǎn)線。

2.2 隧道式葉絲回潮+烘絲+一次風(fēng)選

隧道式葉絲回潮機(jī)通過蒸汽膨脹，利用高壓蒸汽滲透于已增濕卷煙生產(chǎn)廢料中的粘連煙絲縫隙之間，通過高溫高濕的環(huán)境實(shí)現(xiàn)煙絲結(jié)構(gòu)蓬松、松散，有利于后續(xù)烘干、風(fēng)選處理以提取煙絲。物料以1 000 kg/h的流量經(jīng)過隧道式葉絲回潮機(jī)，隧道式葉絲回潮機(jī)將粘連煙絲展開后進(jìn)入烘梗絲及風(fēng)選工序，但風(fēng)選后煙絲造碎高，成品煙絲含沫高，含末率為60%，不利于煙絲的回收使用。原因是雖然粘連煙絲在高溫高濕條件下可松散打開，隧道式葉絲回潮機(jī)可提供高溫條件，但隧道式葉絲回潮機(jī)加水能力有限，不能滿足高濕條件，導(dǎo)致進(jìn)入烘梗絲筒的煙絲水分較小，進(jìn)而出口煙絲水分小，風(fēng)選后造碎大。

2.3 加水裝置+隧道式葉絲回潮+烘絲+一次風(fēng)選

在隧道式葉絲回潮機(jī)前引入加水裝置對投料梗簽加水（加水比例約9%），物料以1 000 kg/h的流量經(jīng)過加水裝置、隧道式葉絲回潮機(jī)后進(jìn)入烘梗絲及風(fēng)選工序。投料量54 kg，風(fēng)選煙絲量11.45 kg，風(fēng)選后煙絲水分14.7%，折算標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量后風(fēng)選提取率為20.55%、絲含梗率0.81%、梗含絲率5.2%。引入加水裝置后，粘連煙絲在高溫高濕條件下成功松散，減少低水分煙絲的烘絲及風(fēng)選造碎。雖然提高煙絲回收率，但是梗含絲率為5.2%，梗含絲率較高，說明煙絲仍有進(jìn)一步回收空間。

2.4 加水裝置+隧道式葉絲回潮+一次風(fēng)選

為進(jìn)一步降低梗含絲率，考慮到經(jīng)加水膨脹后，未烘干前梗絲與煙絲的密度差＞烘干后梗絲與煙絲的密度差，對取消烘絲工序直接風(fēng)選進(jìn)一步驗(yàn)證。物料以1 000 kg/h的流量經(jīng)過加水裝置、隧道式葉絲回潮機(jī)后煙絲松散膨脹，不經(jīng)烘干直接進(jìn)入風(fēng)選工序，提高梗簽的凈剔除率，降低煙絲的誤剔率，以提高可用煙絲的回收率。投料量50 kg時(shí)，風(fēng)選煙絲量為12.09 kg，風(fēng)選后煙絲水分為20.36%，折算標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量后風(fēng)選提取率由20.55%提高到21.88%、絲含梗率0.78%、梗含絲率由5.2%降低到4.4%。

為進(jìn)一步驗(yàn)證試驗(yàn)效果，在生產(chǎn)過程中采用批次投料，投料量為1 505和1 752 kg，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示（試驗(yàn)編號2.4.1和2.4.2）。增大投料量后，為進(jìn)一步提高煙絲提取率、降低梗含絲率，試驗(yàn)過程中通過增大風(fēng)門開度，降低梗含絲率。風(fēng)選后煙絲經(jīng)感官評吸表明煙絲無異味，可從烘絲機(jī)入口作為回收煙絲摻配進(jìn)入生產(chǎn)線使用。但該部分煙絲的絲含梗率較高，煙絲純凈度不高，并且風(fēng)選后水分波動較大（17.5%～19.8%），不利于生產(chǎn)過程水分穩(wěn)定性控制。

表1 生產(chǎn)過程各級煙絲質(zhì)量及結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)

2.5 滾筒式葉絲回潮+隧道式葉絲回潮+烘絲+一次風(fēng)選

雖然采用加水裝置+隧道式葉絲回潮機(jī)+烘絲+一次風(fēng)選后提高煙絲回收率，但是在隧道式葉絲回潮機(jī)前采用噴水裝置加水后煙絲立即進(jìn)入隧道式葉絲回潮機(jī)及烘絲機(jī)，加水裝置所加水分停留在煙絲表面，這為表水，表水不利于煙絲完全松散膨脹。此外，加水量無反饋控制，導(dǎo)致進(jìn)入隧道式葉絲回潮機(jī)及烘絲機(jī)的煙絲水分不穩(wěn)定，進(jìn)而風(fēng)選后煙絲水分不穩(wěn)定。另外，風(fēng)選后煙絲水分14.7%，不符合成品煙絲水分要求。而不經(jīng)烘絲只經(jīng)風(fēng)選，風(fēng)選后煙絲水分＞17%，僅能在切絲振槽處反摻回生產(chǎn)線。因煙絲水分較大且波動范圍大，不利于煙絲貯存及生產(chǎn)線烘前煙絲水分穩(wěn)定性的控制。為提高煙絲加水的均勻性及潤透性，在隧道式葉絲回潮機(jī)之前增加滾筒增溫增濕工序，煙絲在滾筒式葉絲回潮機(jī)中通過補(bǔ)償蒸汽、霧化水進(jìn)行回潮潤透，加水比例由出口水分儀檢測并反饋控制，保證進(jìn)入隧道式葉絲回潮機(jī)的煙絲水分在20%～22%之間。經(jīng)滾筒式葉絲回潮機(jī)處理后，由滾筒式葉絲回潮+隧道式葉絲回潮+烘絲+一次風(fēng)選處理工藝測試數(shù)據(jù)可以看出（表1試驗(yàn)編號2.5），煙絲提取率提高到20.73%，廢料中梗含絲率降低（由18%降低到13.92%），煙絲純凈度提高，絲含梗率為2.85%。

2.6 篩分+滾筒式葉絲回潮+隧道式葉絲回潮+烘絲+一次風(fēng)選

采用滾筒式葉絲回潮后，雖然提高煙絲的回收率及成品煙絲水分的符合性，但是在生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)，滾筒式葉絲回潮機(jī)中有較多煙末附筒，這是由于在投料梗簽原料中含有較多煙末，導(dǎo)致在滾筒式葉絲回潮工序所施加水分被煙末吸收并粘附筒壁，并且造成滾筒式葉絲回潮機(jī)出口煙絲的水分波動較大，不利于水分反饋控制。為進(jìn)一步提高生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性，在滾筒式葉絲回潮機(jī)工序前增加篩分工序，篩除投料中的細(xì)末，孔徑1.5 mm，經(jīng)測試篩分比例約33%。每批次投料（2 099 kg/批）篩分工序可篩除694 kg煙末，篩除的煙末提高進(jìn)入后續(xù)工序投料梗簽的純凈度，提高設(shè)備生產(chǎn)效率。增加篩分工序后，篩分+滾筒式葉絲回潮機(jī)+隧道式葉絲回潮機(jī)+烘絲+一次風(fēng)選模式，滾筒式葉絲回潮機(jī)出口水分標(biāo)偏由0.35%降低到0.28%、煙絲提取率由20.73%提高到25.67%（表1試驗(yàn)編號2.6）。此外，篩分去除煙末后水分有效加入粘連煙絲中，提高煙絲提取率，降低煙絲的絲含梗率（2.85%降低到2.27%）。

2.7 篩分+滾筒式葉絲回潮+隧道式葉絲回潮+烘絲+風(fēng)選+篩分

篩分+滾筒式葉絲回潮+隧道式葉絲回潮+烘絲+一次風(fēng)選后，一次風(fēng)選剔除煙絲中還有部分煙絲，經(jīng)測試風(fēng)選剔除煙絲中含絲率為15.74%，說明一級風(fēng)選后剔除廢料中還有可回收煙絲。為提高煙絲提取率，在一級風(fēng)選后的剔除廢料中增加二次篩分裝置，篩分孔徑為3.5 mm，以回收3.5 mm以上的可用煙絲。增加該篩分裝置后，每批次投料（2 099 kg/批）可從一級風(fēng)選剔除廢料中進(jìn)一步回收40.5 kg煙絲，風(fēng)選煙絲提取率由25.67%提高到28.33%（表1試驗(yàn)編號2.7）。此外，由篩分煙絲的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)表2和表3可以看出該部分煙絲純凈度較高，含絲率為97.03%，長絲率＞85.15%。

表2 生產(chǎn)過程各級煙絲梗含絲率及絲含梗率單位：%

表3 生產(chǎn)過程各級煙絲結(jié)構(gòu)

2.8 經(jīng)濟(jì)效益

按照梗簽煙絲投入量2 000 kg/d計(jì)算，煙絲產(chǎn)出量約500 kg/d，煙絲成本70元/kg，則每天可為企業(yè)節(jié)約35 000元，以250 d/年計(jì)算，可為企業(yè)節(jié)約成本875萬元/年。

3 結(jié)論

試驗(yàn)創(chuàng)新應(yīng)用篩分、滾筒潤絲、蒸汽膨脹、烘絲、風(fēng)選、結(jié)構(gòu)篩分提取卷煙機(jī)剔除廢料中所含的煙絲，解決結(jié)團(tuán)煙絲被風(fēng)選設(shè)備和剔梗設(shè)備誤剔除造成的煙絲原料浪費(fèi)問題，提高梗簽煙絲回收率和純凈度，實(shí)現(xiàn)資源化處理煙草生產(chǎn)廢棄物，可為企業(yè)節(jié)約成本875萬元/年。該創(chuàng)新工藝作為在線二次風(fēng)選的有益補(bǔ)充，不受場地限制，生產(chǎn)組織靈活且對原料適應(yīng)性強(qiáng)，能用于提取異常生產(chǎn)過程及工藝實(shí)驗(yàn)等造成的結(jié)團(tuán)、粘連煙絲中的可用煙絲，有助于推進(jìn)煙草廢棄物減量化、資源化，挖掘提升煙草資源利用價(jià)值，減少環(huán)境污染。