造紙法再造煙葉松散機(jī)的改進(jìn)設(shè)計與工程應(yīng)用

宋偉民張 杰 王 東趙永振 李春光 于國東

(1. 河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，河南 鄭州 450000；2. 河南卷煙工業(yè)煙草薄片有限公司，河南 許昌 461100)

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造紙法再造煙葉松散機(jī)的改進(jìn)設(shè)計與工程應(yīng)用

宋偉民1張 杰2王 東1趙永振1李春光1于國東2

(1. 河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，河南 鄭州 450000；2. 河南卷煙工業(yè)煙草薄片有限公司，河南 許昌 461100)

為解決造紙法再造煙葉松散問題，設(shè)計了具有自動松散功能的再造煙葉松散機(jī)。該裝置主要由松散單元、均料輥、底帶料倉、電控及安全系統(tǒng)等組成，再造煙葉通過進(jìn)料帶輸送至自動松散裝置，松散后的再造煙葉落入料倉出料皮帶，通過均料棍進(jìn)行流量調(diào)節(jié)。應(yīng)用效果表明，自動松散喂料機(jī)有效解決了再造煙葉松散問題，與傳統(tǒng)方式相比，回潮后煙片松散率提高0.8%，大中片率提高2.0%，碎片率降低0.19%，含水率標(biāo)準(zhǔn)偏差減小0.16%，具有推廣價值。

造紙法；再造煙葉；松散機(jī)

再造煙葉對于卷煙產(chǎn)品降焦減害、降低成本及提升卷煙品質(zhì)具有重要作用[1]，已成為卷煙產(chǎn)品不可或缺的原料之一。與天然煙葉相比，再造煙葉的吸濕速率慢、放濕速率快、平衡含水率低[2]，剪切力、拉力明顯大于煙葉，動態(tài)摩擦系數(shù)明顯小于煙葉摩擦系數(shù)[3]，導(dǎo)致現(xiàn)有的同步加工和預(yù)加工兩種模式下存在不易切絲[4]、解纖、跑片、粉塵等諸多問題。張志剛等[5]和李善蓮等[6]研究指出絲摻配可提高再造煙葉的有效利用率和加工質(zhì)量。為全面研究再造煙葉特性對加工質(zhì)量的影響，國家煙草專賣局立項開展了中式卷煙制絲生產(chǎn)線重大專項項目〔編號：110201101012(ZS-01)〕，提出了再造煙葉單獨(dú)制絲可有效解決傳統(tǒng)制絲過程再造煙葉存在的含水率散失、解纖、跑片、粉塵、有效利用率低等諸多問題，并提出開發(fā)適應(yīng)再造煙葉特性的機(jī)械松散機(jī)、再造煙葉回潮機(jī)、再造煙葉專用切絲機(jī)等設(shè)備。河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司作為項目承擔(dān)單位之一，為了使研究成果得到轉(zhuǎn)化應(yīng)用，投資建立了一條4 t/h的造紙法薄片單獨(dú)制絲生產(chǎn)線，生產(chǎn)線采用項目開發(fā)的新型再造煙塊機(jī)械松散機(jī)、新型穿流式回潮機(jī)、薄片專用切絲機(jī)等新型設(shè)備。李來義等[7]改造應(yīng)用了具有自動松散功能的再造煙葉喂料機(jī)，基本解決了造紙法薄片煙包不易松散的問題，但在實際使用中，由于水平松散輥和垂直松散輥的結(jié)構(gòu)一樣，且各松散輥轉(zhuǎn)動速度相同，兩松散輥角度均為90°，導(dǎo)致效率低、造碎大、自動化程度低，松散過程中產(chǎn)生的粉塵無法解決，工作環(huán)境差等問題[8]。為適應(yīng)新線建設(shè)及再造煙葉煙包松散問題，河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司與云南昆船設(shè)計研究院聯(lián)合開發(fā)了FT115型煙包松散機(jī)。該機(jī)采用“翻滾剝離、篩分出料”的方法進(jìn)行松散，去除包裹物的煙塊在呈一定角度的水平輥與豎直輥共同作用下向后翻滾摔打?qū)焿K松散，松散后再造煙葉通過輥釘與側(cè)壁框架形成一個“各輥獨(dú)立旋轉(zhuǎn)的輥釘篩網(wǎng)”落到料倉出料底帶送往下道工序，在系統(tǒng)頂部設(shè)置除塵裝置與除塵房相連，解決了環(huán)境粉塵問題。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

薄片煙包松散機(jī)主要由松散單元、均料輥、底帶料倉、除塵罩、電控及安全系統(tǒng)等組成，見圖1。松散單元保證再造煙葉的松散；均料輥保證減少松散單元松散散料的流量波動；底帶料倉將松散單元與均料輥有效包裹并輸送松散后的散料；電控及安全系統(tǒng)用于設(shè)備控制及安全保護(hù)。

1. 松散單元 2. 電控及安全系統(tǒng) 3. 均料輥 4. 底帶料倉

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 松散單元

松散單元安裝于進(jìn)料端，主要由水平松散輥組、豎直松散輥組、松散單元傳動系統(tǒng)、框架及防護(hù)罩組成，見圖2。水平松散輥組由8件水平設(shè)置的松散輥組成，水平松散輥與水平線之間的夾角為15°，豎直松散輥組由3件豎直設(shè)置的松散輥組成；分別由一臺變頻調(diào)速減速電機(jī)驅(qū)動，松散輥組采用鏈傳動。水平松散輥組、豎直松散輥組各設(shè)一主動輥，由主動輥通過鏈傳動帶動各輥等速旋轉(zhuǎn)。每個傳動鏈條均可通過調(diào)整張緊裝置的調(diào)節(jié)螺桿可以調(diào)節(jié)鏈條張緊力。張緊裝置為橡膠棒式彈性張緊結(jié)構(gòu)。松散效果的調(diào)整可通過變頻器改變豎直松散輥組、水平松散輥組減速電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)。

去除包裝的再造煙葉進(jìn)入松散機(jī)的松散單元由水平松散輥向前輸送至前端豎直松散輥，煙包在水平輥與豎直輥共同作用下向后翻滾摔打(水平輥與豎直輥速度匹配至易使煙包翻滾)，摔打后煙包相對變蓬松。蓬松的外層物料易被松散輥釘抓落、剝離形成散料，未被剝離的煙包塊心繼續(xù)在水平輥與豎直輥共同作用下向后翻滾摔打，如此循環(huán)直至完全被剝離松散。松散機(jī)的水平輥與豎直輥均帶有錐形耙釘，并設(shè)計合理的釘間距、輥間距。所有輥釘與側(cè)壁框架形成一個“各輥獨(dú)立旋轉(zhuǎn)的輥釘篩網(wǎng)”，輥釘抓落、剝離的散料小于輥釘形成的“篩網(wǎng)孔”下落到地帶料倉。

1. 豎直松散輥組 2. 水平松散輥組 3. 松散單元傳動系統(tǒng) 4. 框架及防護(hù)罩

圖2 松散單元示意圖

Figure 2 Loose unit diagram

2.2 均料輥

均料輥安裝于出料口與松散單元之間，見圖3。均料輥由一臺軸聯(lián)減速電機(jī)驅(qū)動。均料輥可以上下調(diào)節(jié)底帶出料料層高度，將均料輥兩側(cè)調(diào)整到流量匹配位置；均料輥與出料底帶之間間距為125 mm。

圖3 均料輥示意圖

2.3 底帶料倉

底帶料倉由側(cè)壁板、出料底帶合圍形成封閉料倉，見圖4。松散單元、均料輥均安裝于料倉中部。底帶采用皮帶式輸送，剛托板結(jié)構(gòu)。底帶由一臺變頻調(diào)速減速電機(jī)驅(qū)動。底帶輸送帶張緊及調(diào)跑偏通過調(diào)整底帶尾部被動輥組件實現(xiàn)，調(diào)整后輸送帶運(yùn)行穩(wěn)定并不再繼續(xù)跑偏時的跑偏量不應(yīng)大于輸送帶寬度的2%且不碰壁。底帶設(shè)置有清掃輥，用于清理底帶，清掃輥位置可在豎直方向調(diào)整清掃輥毛刷與輸送帶間距，使毛刷頂端與輸送帶接觸后再向上調(diào)整約5～10 mm即可達(dá)到良好效果。

1. 側(cè)壁板 2. 框架 3. 出料底帶

2.4 電控及安全系統(tǒng)

系統(tǒng)采用PLC控制，并與中控互聯(lián)實現(xiàn)自動控制和遠(yuǎn)程操作[9]。PLC控制電控及安全系統(tǒng)采用PLC控制，見圖5。主要由松散單元料空檢測、料高檢測、松散輥轉(zhuǎn)動檢測、頂蓋、側(cè)門安全防護(hù)、松散單元內(nèi)部安全補(bǔ)救及機(jī)上布線等組成。松散單元處設(shè)置光電開關(guān)4，檢測松散單元的煙包松散進(jìn)程。均料輥與松散單元中部頂位置設(shè)置一只漫反射光電開關(guān)2，向下檢測松散單元出來的散料狀態(tài)(波峰、波谷)。

設(shè)備開機(jī)后，底帶、均料輥、豎直松散輥組、水平松散輥組減速電機(jī)相繼啟動，此時，散料料高檢測漫反射光電開關(guān)2、松散單元料空檢測光電開關(guān)4均未觸發(fā)，上游設(shè)備可以向松散機(jī)輸送一包薄片煙包。煙包進(jìn)入松散機(jī)的松散單元進(jìn)行“翻摔篩選法松散”，此過程中如果2觸發(fā)，表示底帶上散料料層過高，水平松散輥組減速電機(jī)停止，直到2解除觸發(fā)狀態(tài)；如果2、4均解除觸發(fā)狀態(tài)，表示松散單元處煙包已經(jīng)被松散且散料料層不高，松散機(jī)完成一個煙包的松散動作，上游設(shè)備可以向松散機(jī)輸送下一個薄片煙包。各處可開啟進(jìn)入松散機(jī)內(nèi)部的活門均設(shè)置安全開關(guān)1、5，提高設(shè)備安全性。松散單元內(nèi)部設(shè)置內(nèi)操作急停開關(guān)，以防人員進(jìn)入松散機(jī)內(nèi)部時誤開機(jī)造成的危險。豎直松散輥組最下端松散輥軸頭處設(shè)置一只接近開關(guān)3，用于檢測松散輥是否正常旋轉(zhuǎn)，不轉(zhuǎn)動則表示松散輥悶車或傳動異常。當(dāng)開關(guān)2、4均解除觸發(fā)狀態(tài)且上游設(shè)備停止供料。

3 應(yīng)用效果

傳統(tǒng)松散方式及機(jī)械開松方式對松散回潮后再造煙葉加工質(zhì)量對比檢測結(jié)果見表1。由表1可知，機(jī)械松散+穿流式回潮方式優(yōu)于傳統(tǒng)的切片+真空回潮+松散回潮方式，回潮后煙片松散率提高0.8%，大中片率提高2.0%，碎片率降低0.19%，含水率標(biāo)偏減小0.16%。

1. 檢修側(cè)門安全開關(guān) 2. 松散后散料料高檢測開關(guān) 3. 松散輥轉(zhuǎn)動檢測接近開關(guān) 4. 松散單元料空檢測光電開關(guān) 5. 松散單元內(nèi)部安全補(bǔ)救安全開關(guān)

圖5 電控及安全系統(tǒng)示意圖

Figure 5 Sketch map of electric control and security systems

表1 不同松散回潮方式效果對比?

? 再造煙葉加工前大中片率為99.4%，碎片率為0.1%；表中“-”表示降低。

4 結(jié)語

開發(fā)的FT115型煙包松散機(jī)有效解決了傳統(tǒng)回潮方式加工環(huán)節(jié)多、不易松散、造碎大，回潮效果差、粉塵大等問題?；爻焙鬅熎缮⒙侍岣?.8%，大中片率提高2.0%，碎片率降低0.19%，含水率標(biāo)準(zhǔn)偏差減小0.16%。該設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，有利于降低卷煙消耗及提高加工質(zhì)量，具有推廣應(yīng)用價值。

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Improved design and application of loosening feeder for reconstituted tobacco

SONG Wei-min1ZHANGJie2WANGDong1ZHAOYong-zhen1LIChun-guang1YUGuo-dong2

(1.TechnologyCenter,ChinaTobaccoHenanIndustrialCo.,Ltd,Zhengzhou,Henan45000,China;2.HenanCigaretteIndustryTobaccoSheetCo.,Ltd.,Xuchang,Henan461100,China)

To solve paper-process reconstituted tobacco loose problem, a reconstituted tobacco feeder with automatic loosening function was designed, which was composed of an automatic loosening device, a control high roller schematic, a silo and an electronic control and security systems. Reconstituted tobacco was conveyed to the automatic loosening device via the feeding belt, the loosened tobacco entered silo discharge beltr, which could be adjusted according to the silo. The results of application showed that there was no obvious tobacco breakage, Compared with the traditional way, the loosen rate and medium rate raised by 0.8 and medium rate 2 percentage points, fragment rate and loose resurgence after moisture standard reduced 0.19% and 0.16% respectively.

paper-making process; reconstituted tobacco; loosening feeder

宋偉民，男，河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司工程師。

于國東(1972-)，男，河南卷煙工業(yè)煙草薄片有限公司工程師。E-mail：936562374@qq.com

2016-06-27