滾筒式煙梗復(fù)烤機(jī)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

李瑞東 張建林 黃文勇 李天平 李克強(qiáng) 孫承忠

（1.云南煙葉復(fù)烤有限公司，昆明 650031；2.云南派龍機(jī)械設(shè)備制造有限公司，昆明 650200）

煙梗復(fù)烤是煙葉復(fù)烤企業(yè)不可或缺的工序，煙梗經(jīng)過煙梗復(fù)烤機(jī)后，煙梗被烘干殺菌，含水率達(dá)到10%～13%，溫度大致在60℃左右，煙梗的水份和溫度適于煙梗長(zhǎng)期貯存醇化[1]。目前，國(guó)內(nèi)外煙梗復(fù)烤設(shè)備多為隧道式網(wǎng)帶輸送復(fù)烤機(jī)，在干燥過程中，利用刮板式或螺旋式勻料器將煙梗平鋪在不銹鋼網(wǎng)帶上，通過網(wǎng)帶的運(yùn)行，使煙梗依次進(jìn)入干燥區(qū)溫度不同區(qū)域，由蒸汽散熱器產(chǎn)生的熱氣流透過網(wǎng)帶物料層進(jìn)行烘干處理。該煙梗復(fù)烤設(shè)備存在能耗高、受熱不均勻、占地空間大、設(shè)備利用效率低等缺點(diǎn)，隨著復(fù)烤技術(shù)的快速升級(jí)，現(xiàn)有復(fù)烤設(shè)備已無法滿足煙草行業(yè)節(jié)能降耗的生產(chǎn)需求，有必要設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)單、高效節(jié)能的煙梗復(fù)烤加工設(shè)備。

1 系統(tǒng)組成

新型滾筒式煙梗復(fù)烤設(shè)備主要由干燥滾筒、碎煙梗篩分輸送裝置、蒸汽加熱管、補(bǔ)償熱風(fēng)工藝風(fēng)機(jī)等組成，如圖1所示。滾筒采用托輪驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，主工藝風(fēng)機(jī)完成熱風(fēng)和濕氣流的輸送，循環(huán)熱風(fēng)在進(jìn)料斜管兩側(cè)進(jìn)入干燥滾筒，采用并流方式，氣流方向與煙梗進(jìn)料方向相同，最后進(jìn)入排潮管道排出。滾筒按加熱區(qū)域分為頭部加熱段、中間加熱段和尾部加熱段，筒體架設(shè)在機(jī)架上并在兩端分別設(shè)有進(jìn)出料罩；蒸汽加熱管和抄板均勻分布在滾筒內(nèi)壁上，同時(shí)在中間加熱段和尾部加熱段，增加碎煙梗滾筒篩網(wǎng)，負(fù)責(zé)完成碎煙梗邊烤邊篩分功能，篩網(wǎng)下面增加氣鎖落料裝置和螺旋輸送機(jī)，完成碎煙梗的輸送，確保碎煙梗輸送的密封性，降低熱損失[2]。滾筒煙梗復(fù)烤機(jī)利用滾筒內(nèi)部的蒸汽加熱管和干燥熱風(fēng)與煙梗接觸，在筒內(nèi)一定時(shí)間內(nèi)完成煙梗干燥定型和碎煙梗篩選分離過程。結(jié)合煙梗自身的物理特性和產(chǎn)品工藝指標(biāo)要求，采用適宜的烘烤溫度和時(shí)間，對(duì)于提升烤后煙梗的品質(zhì)具有重要作用。

滾筒式煙梗復(fù)烤機(jī)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)是把碎煙梗的篩分分離和滾筒式干燥設(shè)備結(jié)合在一起，采用蒸汽加熱管和循環(huán)熱風(fēng)作為加熱途徑，通過調(diào)節(jié)、控制加熱管蒸汽的壓力和流量，能夠調(diào)節(jié)和控制加熱管的表面溫度與循環(huán)熱風(fēng)溫度（即滾筒內(nèi)部溫度輸出熱量滿足煙梗脫水的需要）。然后通過控制主工藝風(fēng)機(jī)輸出的風(fēng)量，調(diào)節(jié)干燥滾筒內(nèi)空氣的流速，帶走煙梗蒸發(fā)的水分，降低滾筒內(nèi)部的空氣濕度。接著通過控制滾筒的轉(zhuǎn)速和工藝補(bǔ)償熱風(fēng)風(fēng)速，從而控制煙梗在干燥滾筒內(nèi)的停留的時(shí)間。滾筒式煙梗復(fù)烤機(jī)在煙梗烘烤過程中，三者合理匹配，根據(jù)進(jìn)入筒內(nèi)煙梗的流量和水分，選擇合適的烘烤溫度和烘烤時(shí)間，并結(jié)合設(shè)備其他輔助手段，最終實(shí)現(xiàn)煙梗的脫水干燥。

圖1 滾筒式煙梗復(fù)烤機(jī)

2 技術(shù)實(shí)現(xiàn)

2.1 抄板設(shè)計(jì)

為提高復(fù)烤質(zhì)量，避免復(fù)烤過程中煙梗堆積或拋灑不均勻，內(nèi)壁面上固定有若干條且沿內(nèi)壁面等分平行排布的抄板，隨著滾筒一起旋轉(zhuǎn)，抄板采用特殊折角結(jié)構(gòu)，能把煙梗提升到兩點(diǎn)鐘位置，均勻分布在空氣中，讓熱風(fēng)充分帶走煙梗表面水分，提高烘烤品質(zhì)。具體如圖2所示。

圖2 筒內(nèi)抄板結(jié)構(gòu)示意圖

2.1 干燥溫度和時(shí)間的控制調(diào)節(jié)

干燥溫度調(diào)節(jié)分兩個(gè)環(huán)節(jié)，滾筒內(nèi)部的蒸汽加熱管作為主要加熱部件，屬于一級(jí)調(diào)控，溫度調(diào)節(jié)范圍大，進(jìn)入的蒸汽可由遠(yuǎn)程執(zhí)行的氣動(dòng)薄膜閥的開度控制蒸汽流量，為系統(tǒng)提供足夠和相對(duì)穩(wěn)定的熱源。主工藝熱風(fēng)補(bǔ)償風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速，通過調(diào)節(jié)、控制補(bǔ)償熱風(fēng)工藝風(fēng)機(jī)熱風(fēng)的溫度和風(fēng)量，作為補(bǔ)償控制熱源，屬于二級(jí)調(diào)控，溫度調(diào)節(jié)范圍小，干燥溫度由滾筒上的溫度變送器和熱風(fēng)管道接近進(jìn)料口的溫度變送器檢測(cè)反饋，與蒸汽閥門開度控制器結(jié)合完成閉環(huán)控制，設(shè)定值為120～150℃。

影響滾筒內(nèi)煙梗滯留時(shí)間的主要因素有筒體傾角、筒體轉(zhuǎn)速、筒內(nèi)氣流風(fēng)速；但實(shí)際生產(chǎn)過程中筒體傾角已固定不變?yōu)?.5°，對(duì)煙梗停留時(shí)間無影響。根據(jù)來料狀況，可根據(jù)需要設(shè)定主工藝風(fēng)機(jī)頻率，改變循環(huán)熱風(fēng)的氣體流量，從而改變氣體在干燥滾筒內(nèi)的風(fēng)速，控制煙梗在干燥滾筒內(nèi)的停留時(shí)間。在一定直徑的干燥滾筒內(nèi)，風(fēng)速越大，煙梗在干燥滾筒內(nèi)停留時(shí)間越短，反之越長(zhǎng)。同時(shí)，干燥滾筒采用變頻調(diào)速，可設(shè)定不同轉(zhuǎn)速與筒內(nèi)風(fēng)速相配合，最終實(shí)現(xiàn)煙梗烘烤時(shí)間的控制調(diào)節(jié)。一般情況下，煙梗在滾筒內(nèi)的干燥時(shí)間可控制在150～300s范圍內(nèi)[3]。

2.2 烘后煙梗含水率控制要點(diǎn)

在進(jìn)入滾筒煙梗干燥設(shè)備的物料流量和含水率穩(wěn)定、均勻的前提下，為保證烘烤后煙梗含水率控制精確，應(yīng)注意以下幾方面：第一，生產(chǎn)過程中保證滾筒轉(zhuǎn)速在煙梗進(jìn)入前處于相對(duì)合理的范圍；第二，利用特殊的抄板結(jié)構(gòu)，保證物料在提升、拋落過程中與空氣充分接觸；第三滾筒內(nèi)部溫度調(diào)節(jié)迅速、穩(wěn)定，易于跟蹤控制，補(bǔ)償熱風(fēng)風(fēng)量和溫度的精確調(diào)節(jié)，使干燥溫度與干燥后煙梗含水率形成閉環(huán)控制[4]。

3 應(yīng)用效果

滾筒煙梗復(fù)烤機(jī)通過帶料測(cè)試，取得了良好的烘絲效果，干燥后煙梗含水率均勻、穩(wěn)定，含水率為9%～12%，偏差±0.5%，烤烤后的煙梗出料溫度為45～60℃，滿足生產(chǎn)工藝指標(biāo)要求；節(jié)能降耗明顯，飽和蒸汽用量約500kg/h，約為隧道式網(wǎng)帶輸送復(fù)烤機(jī)980kg/h的一半；設(shè)備結(jié)夠簡(jiǎn)單，滾筒筒體不存在泄漏問題，減少了設(shè)備維護(hù)工作量，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度和設(shè)備維修成本；設(shè)備配置碎煙梗篩面可將碎煙梗在烘烤過程中同時(shí)進(jìn)行篩分，一機(jī)多能，提高設(shè)備利用率。