離心機(jī)在造紙法再造煙葉分離過程中的應(yīng)用

李強(qiáng)　陳勇光　吳志宏　黃勇

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（1.海申機(jī)電總廠（象山）2.杭州利群環(huán)保紙業(yè)有限公司3.福建金閩再造煙葉發(fā)展有限公司）

離心機(jī)在造紙法再造煙葉分離過程中的應(yīng)用

李強(qiáng)*1陳勇光1吳志宏2黃勇3

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（1.海申機(jī)電總廠（象山）2.杭州利群環(huán)保紙業(yè)有限公司3.福建金閩再造煙葉發(fā)展有限公司）

隨著國(guó)內(nèi)造紙法再造煙葉技術(shù)的發(fā)展，對(duì)用于煙梗、煙末等不同物理性狀物料的固液分離裝備提出了更高的要求。詳細(xì)介紹了離心機(jī)在煙末浸泡液處理過程中的應(yīng)用。實(shí)踐證明，離心機(jī)無論在分離干度、處理量方面，還是在液相純凈度方面都具備一定的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

造紙法再造煙葉就是借鑒造紙行業(yè)技術(shù)原理，通過對(duì)煙梗、煙末（煙葉碎片）等物料進(jìn)行重組加工，生產(chǎn)出可供卷煙企業(yè)使用的原料。由于以往采用的螺旋擠干機(jī)作為固液分離設(shè)備存在固液分離不徹底、出口物料干度不穩(wěn)定、內(nèi)部清洗清潔難度大、纖維物質(zhì)流失量大、提取液純凈度低等缺陷，近年來逐漸被離心機(jī)所替代。本文以LW520EB離心機(jī)為例，詳細(xì)介紹了離心機(jī)在煙末處理中的應(yīng)用。實(shí)踐證明，離心機(jī)無論在處理量、處理效果（干度、液相潔凈度）方面，還是在自動(dòng)化程度方面，均具備一定的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，值得在業(yè)內(nèi)推廣。

1　工藝流程

煙末處理工藝流程如圖1所示。

圖1　煙末處理工藝流程

煙末在60～80℃的溫度下浸泡60 min后，進(jìn)入離心機(jī)進(jìn)行固液分離。分離后的渣相用于打漿造紙制成片基，液相經(jīng)濃縮后加料調(diào)制浸入片基，片基經(jīng)干燥、分切后制成煙草薄片。

2　離心機(jī)結(jié)構(gòu)、工作原理、技術(shù)特點(diǎn)及分離效果

2.1臥螺離心機(jī)的主要結(jié)構(gòu)、工作原理和技術(shù)參數(shù)

LW520EB離心機(jī)由主副電機(jī)、減速器、螺旋體、轉(zhuǎn)鼓、主軸承、機(jī)座、機(jī)罩及傳動(dòng)裝置等部件組成。主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1　離心機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

工作原理：浸泡完成的煙?；驘熌┙菀航?jīng)進(jìn)料管和螺旋出料口進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓，在高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作用下，密度較大的煙?；驘熌┰练e在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上，與轉(zhuǎn)鼓作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的螺旋葉片不斷地將沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上的煙末渣刮下，并將其推出排渣口，分離后的清液經(jīng)液層調(diào)節(jié)板開口流出轉(zhuǎn)鼓。

離心機(jī)電器系統(tǒng)的組成及特性：以當(dāng)今工業(yè)控制領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的可編程控制器（PLC）為核心，以界面友好的彩色液晶觸摸屏為人機(jī)操作界面，配以節(jié)能性能優(yōu)良的雙電機(jī)雙變恒扭矩控制等，組成穩(wěn)定可靠的離心機(jī)電器控制系統(tǒng)。采用一鍵式操作，初始運(yùn)行參數(shù)自動(dòng)設(shè)定，整個(gè)流程按照編制好的程序自動(dòng)運(yùn)行，無需人為干預(yù)，實(shí)現(xiàn)真正的全自動(dòng)操作。在進(jìn)料運(yùn)行過程中，通過恒力矩與恒差速兩種控制方式，適應(yīng)物料濃度、流量的變化，提高離心機(jī)對(duì)生產(chǎn)工藝的適應(yīng)性，保證良好的分享效果和穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，這是一種操作簡(jiǎn)便、功能完備的控制系統(tǒng)。

2.2離心機(jī)技術(shù)特點(diǎn)及處理效果、處理量分析

2.2.1技術(shù)特點(diǎn)

（1）關(guān)鍵部位采用硬質(zhì)合金和轉(zhuǎn)鼓防磨設(shè)計(jì)

針對(duì)煙末母液物料特性，在轉(zhuǎn)鼓出料口及螺旋推力面采用硬質(zhì)合金鑲塊技術(shù)，可提高使用壽命1.5倍以上，大大提高了離心機(jī)的穩(wěn)定性和可靠性；轉(zhuǎn)鼓筒體內(nèi)壁采用防磨條結(jié)構(gòu)，可有效地防止轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁磨損，并有利于渣相更好地推出。

（2）先進(jìn)的緩沖板結(jié)構(gòu)

螺旋推料器采用國(guó)際先進(jìn)的BD緩沖板結(jié)構(gòu)，把離心技術(shù)和擠壓技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起。將這一技術(shù)應(yīng)用于煙末母液處理上，有利于將煙末進(jìn)一步壓縮和提高處理能力，使處理后的煙末含固率較高、出液含渣率較低。

（3）漂浮物的捕捉結(jié)構(gòu)

針對(duì)煙末母液物料的特殊性，螺旋體采用目前國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的FD板阻隔器（見圖2），用于阻擋清液中的泡沫顆粒、漂浮物，并使之從固相卸料口排出。該FD板阻隔器由海申機(jī)電總廠（象山）生產(chǎn)，2014年10月10日申請(qǐng)了國(guó)家專利。

圖2　FD板阻隔器結(jié)構(gòu)

（4）獨(dú)特的渦流式進(jìn)料口設(shè)計(jì)

采用渦流式結(jié)構(gòu)，加速物料快速進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓，縮短物料與液池接觸距離，減少進(jìn)料對(duì)已形成的分離固相的擾動(dòng)，提高處理能力，避免螺旋內(nèi)堵塞和進(jìn)料管抱死現(xiàn)象。在物料出口處堆焊碳化鎢硬質(zhì)合金，增加了螺旋體的使用壽命。

（5）大長(zhǎng)徑比

離心機(jī)采用大長(zhǎng)徑比結(jié)構(gòu)。大的長(zhǎng)徑比可增加物料的沉降區(qū)域，延長(zhǎng)物料在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的停留時(shí)間，使固形物去除率提高，這是分離技術(shù)行業(yè)所追求的目標(biāo)。

（6）采用變螺距技術(shù)

采用變螺距技術(shù)的目的是增大處理量。

（7）采用雙電機(jī)雙變頻驅(qū)動(dòng)

主、副電機(jī)運(yùn)行采用主、副變頻控制，以節(jié)能省電。在螺旋滯后時(shí)副電機(jī)工作，處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)，再生的能量送到副變頻器的直流母線上。由于主、副變頻器的直流母線并聯(lián)，該能量就經(jīng)過主變頻器被主電機(jī)利用。這一設(shè)計(jì)可比其他差速控制節(jié)能15%，且啟動(dòng)平穩(wěn)。

（8）先進(jìn)的自動(dòng)沖洗程序

為了避免離心機(jī)停機(jī)后沉渣堆積，造成下次開機(jī)振動(dòng)大，同時(shí)避免沉渣在離心機(jī)內(nèi)部發(fā)酵、發(fā)生霉變，影響產(chǎn)品品質(zhì)，設(shè)置了先進(jìn)的CIP沖洗流程，包括轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部沖洗和轉(zhuǎn)鼓外部沖洗兩部分。圖3所示為CIP沖洗裝置。

圖3　CIP沖洗裝置

轉(zhuǎn)鼓外部沖洗：配備工業(yè)用高壓噴嘴，通過噴淋可有效清洗轉(zhuǎn)鼓外壁、機(jī)座內(nèi)腔以及機(jī)罩內(nèi)腔。離心機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)鼓外部噴淋沖洗控制程序相對(duì)較為簡(jiǎn)單，一般在對(duì)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部進(jìn)行沖洗的同時(shí)，即可開啟外部噴淋系統(tǒng)。

轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部沖洗：沖洗水通過離心機(jī)的進(jìn)料管進(jìn)入離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部，通過離心機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，在螺旋的推動(dòng)下將轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部的積料不斷排出轉(zhuǎn)鼓，同時(shí)通過多次啟停操作，不斷破壞積料因離心力形成的料環(huán)，且在停機(jī)過程中水環(huán)的破壞過程也對(duì)螺旋葉片及轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁造成了沖刷，保證了離心機(jī)內(nèi)部的沖洗。

2.2.2處理量和處理效果

進(jìn)料含固率為10%～15%時(shí)，離心機(jī)處理量為10～12 m3/h。分離后渣相含固率為29%～32%，清液含固率≤0.05%。

2.2.3影響分離效果的諸因素

（1）進(jìn)料輸送方式對(duì)分離效果的影響

對(duì)于直徑較大的煙末（煙葉），浸泡后因體積膨脹會(huì)給離心機(jī)的正常物料輸送造成影響。目前有兩種解決方案：一種方案是對(duì)離心機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，增加進(jìn)料管的口徑以及對(duì)螺旋體和轉(zhuǎn)鼓部件重新進(jìn)行設(shè)計(jì)；第二種方案是在對(duì)物料料性不產(chǎn)生影響的情況下，浸泡后先將其輸送到煙末（葉）切割機(jī)中切割，然后再將其輸入離心機(jī)進(jìn)行固液分離。

（2）分離因數(shù)對(duì)離心機(jī)分離效果的影響

理論上說，離心機(jī)轉(zhuǎn)速越高，分離因數(shù)也就越高，分離效果也就越好。但當(dāng)分離因數(shù)達(dá)到某一值后，再提高分離因數(shù)不但沒有意義，反而會(huì)明顯增加離心機(jī)的功率損耗。因此，轉(zhuǎn)速的調(diào)整會(huì)直接影響到離心機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)的處理量和處理效果。

（3）差轉(zhuǎn)速對(duì)分離效果的影響

差速大，螺旋排料速度快，但固相中的含水率隨之增高；差速小，螺旋排料速度慢，分離后的固相含水率降低。差轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)比較簡(jiǎn)單，只需降低或升高副變頻器的頻率即可完成調(diào)整。

（4）液層深度對(duì)分離效果的影響

液層調(diào)節(jié)板（片）的開口越接近轉(zhuǎn)鼓中心，液層越深，反之越淺。加深液層會(huì)降低液相的含固率和增加固相的含水率，降低液層則反之。

（5）螺旋體耐磨性能對(duì)分離效果的影響

由于煙末中含有一定量的砂土，因此對(duì)螺旋葉片及螺旋出料口的耐磨性提出了更高的要求。螺旋葉片邊緣及表面采用可更換碳化鎢硬質(zhì)合金或噴涂，可對(duì)全長(zhǎng)予以保護(hù)。螺旋出料口采用可拆卸的硬質(zhì)合金耐磨瓦，可有效地防止砂粒對(duì)螺旋出料口的磨損。

3　利用臥式離心機(jī)替代螺旋擠壓機(jī)的可行性分析

（1）由螺旋擠壓機(jī)出來的液體中仍含有細(xì)小顆粒，而由臥式離心機(jī)出來的液體中幾乎沒有。

（2）由螺旋擠壓機(jī)擠出的固體中含水率為72%，由臥式離心機(jī)出來的固體中含水率也可在72%以下。

（3）在處理量相同的情況下，螺旋擠壓機(jī)的價(jià)格比臥式離心機(jī)的價(jià)格高許多。

（4）原工藝在螺旋擠壓機(jī)后還要有離心機(jī)，而經(jīng)臥式離心機(jī)處理后的液體不必再經(jīng)離心機(jī)處理，可節(jié)省投資。

4　結(jié)論

本文介紹的離心機(jī)分離技術(shù)，已分別在杭州利群、福建金閩、太倉(cāng)海煙、江蘇鑫源等幾家國(guó)內(nèi)較為知名的再造煙葉生產(chǎn)廠家獲得了成功的應(yīng)用。實(shí)踐證明，無論是在分離干度、處理量、液相純凈度方面，還是在運(yùn)營(yíng)成本和離心機(jī)穩(wěn)定性、可靠性方面，臥螺離心機(jī)都是一種較為理想的選擇。

［1］李振威.新型一體化臥螺離心機(jī)污泥脫水機(jī)組［J］.中國(guó)給水排水，2003（4）：16-20.

［2］李強(qiáng).離心機(jī)在藍(lán)藻處理領(lǐng)域中的應(yīng)用［J］.水工業(yè)市場(chǎng)，2012（15）：12-15.

［3］施震榮.工業(yè)離心機(jī)選用手冊(cè)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

The Application of Centrifuge in Paper-making Reconstituted Tobacco Separation Industry

Li QiangChen YongguangWu ZhihongHuang Yong

Along with the development of the domestic paper-making reconstituted tobacco technology，the requirement on solid-liquid separation equipment is more strictly，due to different parts of tobacco such as stems and fragments have different physical properties.The centrifuge was introduced to process the tobacco immersion. The experiment proved that the centrifuge had a certain technical advantages on dryness of separation，processing amount and purity of liquid phase.

Centrifuge；Solid-liquid separation；Paper-making；Reconstituted tobaccos；Tobacco fragments

TQ 051.8+4

10.16759/j.cnki.issn.1007-7251.2016.10.007

2016-06-22）

*李強(qiáng)，男，1973年生，工程師。寧波市，315718。