滾筒式葉絲回潮機(jī)的優(yōu)化試驗(yàn)研究

黃 英 張 濤 居桂林 金屏玉

（1、大連匯能科技股份有限公司，遼寧 大連 116000 2、貴州中煙工業(yè)有限責(zé)任公司貴陽(yáng)卷煙廠，貴州 貴陽(yáng) 550000 3、大連中智精工科技有限責(zé)任公司，遼寧 大連 116000）

1 概述

我國(guó)的煙機(jī)設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)在研究和學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)設(shè)備的基礎(chǔ)上，自行研制生產(chǎn)國(guó)產(chǎn)煙機(jī)設(shè)備，為我國(guó)的煙機(jī)設(shè)備的發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)。但國(guó)內(nèi)煙草工業(yè)的發(fā)展、節(jié)能降耗的需要也對(duì)煙機(jī)設(shè)備及生產(chǎn)工藝提出新的課題。

滾筒式葉絲回潮機(jī)是制絲線上的一個(gè)重要設(shè)備，工藝上位于制絲線烘絲設(shè)備前，用于增加葉絲水分和溫度，使其滿足烘絲設(shè)備膨脹功能的工藝要求。[1]

滾筒式葉絲回潮機(jī)具有超強(qiáng)的加濕能力，應(yīng)用非常普遍。但隨著工藝不斷進(jìn)步、能源單耗標(biāo)準(zhǔn)不斷提升以及弱加工工藝發(fā)展趨勢(shì)，部分卷煙生產(chǎn)企業(yè)開始要求控制葉絲回潮的加濕量、降低出口水分，提高葉絲溫度。實(shí)際生產(chǎn)中，由于回潮機(jī)的原理所限，不能達(dá)到這樣的需求。

本文將基于滾筒式葉絲回潮機(jī)的工作原理，用數(shù)學(xué)模型對(duì)其加熱加濕工藝過(guò)程進(jìn)行研究，提出優(yōu)化方向，并進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。

2 設(shè)備工作原理

滾筒式葉絲回潮機(jī)主要由筒體（含運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)）、預(yù)熱器、蒸汽加濕系統(tǒng)、水加濕系統(tǒng)、循環(huán)風(fēng)系統(tǒng)構(gòu)成。蒸汽加濕系統(tǒng)完成加熱、加濕功能，水加濕系統(tǒng)作為蒸汽加濕的補(bǔ)充。筒體向出料方向傾斜一定角度，內(nèi)置釘耙，在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，葉絲被抄起、落下，逐漸向出料端運(yùn)動(dòng)。

開機(jī)預(yù)熱階段，循環(huán)風(fēng)機(jī)開啟，進(jìn)料罩內(nèi)的預(yù)熱器開始工作，為循環(huán)風(fēng)提供預(yù)熱熱源，使筒內(nèi)循環(huán)風(fēng)迅速達(dá)到工作要求。預(yù)熱沒有較大的熱負(fù)荷，故預(yù)熱器功率較小。

蒸汽直接減壓閥、調(diào)節(jié)閥后直接噴入滾筒內(nèi)，提高筒內(nèi)溫度，同時(shí)增濕；循環(huán)風(fēng)的管道上設(shè)有溫度傳感器，控制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的循環(huán)風(fēng)溫度調(diào)節(jié)蒸汽量大小。

控制系統(tǒng)讀取葉絲出口的水傳感器分參數(shù)，根據(jù)水分設(shè)定目標(biāo)自動(dòng)調(diào)節(jié)加濕水量。

3 工藝過(guò)程的局限性及改進(jìn)方向

3.1 工藝過(guò)程的局限性

從回潮機(jī)的原理可知，其加熱量絕大部分依靠進(jìn)入回潮筒內(nèi)的蒸汽冷凝放熱而來(lái)，此部分冷凝的蒸汽即成為葉絲增加的水分。

當(dāng)加熱所需蒸汽冷凝量小于葉絲回潮所需水分目標(biāo)時(shí)，加熱而冷凝的蒸汽量不足以增加所需要的水分，則可開啟加濕水管路，通過(guò)直噴水來(lái)增加含水率。

但是加熱所需蒸汽冷凝量大于葉絲回潮所需水分目標(biāo)時(shí)，出口的葉絲含水率則會(huì)超標(biāo)，簡(jiǎn)言之即加熱所需大于加潮所需。反言之，如果控制出口葉絲含水率，則溫度可能會(huì)偏低，達(dá)不到要求而影響后續(xù)工藝。

這樣的設(shè)備和工藝具有比較明顯的局限性，可以通過(guò)數(shù)學(xué)模型的數(shù)值模擬分析得到（另有文論述），如圖1。

3.2 改進(jìn)方向

滾筒式葉絲回潮機(jī)具有超強(qiáng)的加濕回潮能力，適合水分增加較大的產(chǎn)品。但對(duì)于要求控制出口含水率較低的產(chǎn)品，該回潮機(jī)則無(wú)法實(shí)現(xiàn)。若要改善后續(xù)烘絲工藝的加工性能、弱化烘絲強(qiáng)度、提高產(chǎn)品的感官質(zhì)量，其目標(biāo)要提高回潮葉絲的出口溫度而控制含水率，則需要對(duì)現(xiàn)有工藝和設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際和理論分析，主要的改進(jìn)方向如下：

3.2.1 提高蒸汽品質(zhì)

飽和蒸汽在管道輸送過(guò)程中，不可避免的散熱損失產(chǎn)生凝結(jié)水，如果進(jìn)入回潮機(jī)前汽水分離及疏水不好，蒸汽夾雜凝結(jié)水會(huì)降低蒸汽干度，在經(jīng)過(guò)減壓閥和調(diào)節(jié)閥后，即使能夠變成干蒸汽，其熱焓值也會(huì)降低，工藝上會(huì)有加熱性能下降和含水率上升的趨勢(shì)。因此應(yīng)盡可能保障疏水和蒸汽干度，提高蒸汽品質(zhì)。

3.2.2 減少系統(tǒng)散熱

回潮機(jī)在工作時(shí)的散熱將會(huì)增加蒸汽的使用量，多數(shù)會(huì)成為凝結(jié)水進(jìn)入葉絲中，即額外增加了水分，從而影響葉絲出口溫度的提升。

3.2.3 減少空氣裹挾

回潮機(jī)的進(jìn)料處，物料和空氣均溫度較低，空氣密度較大，易隨著物料裹挾進(jìn)入回潮機(jī)。冷空氣進(jìn)入回潮機(jī)筒內(nèi)將增加熱量消耗，也會(huì)額外增加葉絲水分。

3.2.4 增設(shè)循環(huán)風(fēng)間接加熱裝置

葉絲可以達(dá)到的出口溫度受限于所需的出口水分（另有文論述），葉絲的出口含水率要控制到較低的水平，就要減少噴入筒內(nèi)的蒸汽的冷凝量，從而限制了出口溫度進(jìn)一步升高。在葉絲增濕量較低的參數(shù)要求下，要提高出口溫度，則需要間接加熱的方法。

4 回潮機(jī)的優(yōu)化改造及試驗(yàn)

4.1 間接加熱能力的確定

在設(shè)定的參數(shù)條件下，通過(guò)計(jì)算得到外部加熱量與葉絲出口溫度的關(guān)系，如圖2所示。實(shí)際生產(chǎn)中，該參數(shù)的葉絲出口溫度只能達(dá)到61℃（排潮前），要保持含水率參數(shù)不變，提高葉絲出口溫度達(dá)到70℃（排潮前），則需要外部加熱量約40kw，通過(guò)間接加熱的方式加入到滾筒中。

圖2 外部加熱量與葉絲出口溫度的關(guān)系

4.2 改造方案圖3）

在回潮機(jī)的循環(huán)風(fēng)道上設(shè)置一套加熱器，通過(guò)加熱循環(huán)風(fēng)的方式將熱量加入回潮機(jī)。間接加熱的方式加入熱量、提高了循環(huán)風(fēng)的溫度，即可減少直接噴入筒內(nèi)的蒸汽量，限制水分的加入，從而達(dá)到控水提溫的目的。

加熱器額定功率為50kw，加熱熱源為0.8 MPa的蒸汽，額定入口溫度75℃，出口溫度105℃。設(shè)備的換熱管及殼體均采用304不銹鋼制成，換熱管帶纏繞翅片。

4.3 試驗(yàn)結(jié)果分析圖4）

改造調(diào)試完成后，過(guò)料試驗(yàn)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。

表1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

4.3.1 結(jié)果顯示，回潮機(jī)經(jīng)改造外加加熱器后，回風(fēng)溫度、煙絲出口溫度得到提升，煙絲出口溫度排潮前）63.2 ～67.8 ℃,平均出口溫度 排潮前）65.48 ℃。

4.3 .2 與同參數(shù)的改造前的生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比，煙絲出口溫度排潮前）從55.74 ℃提高至65.48 ℃，提高幅度為9.74 ℃。

4.3.3 回風(fēng)經(jīng)過(guò)新增的加熱器加熱，溫度可以升到120℃以上，再?gòu)幕爻睓C(jī)的進(jìn)料端進(jìn)入滾筒內(nèi)，在不增加直噴蒸汽的情況下，提高了換熱溫差，也提供給葉絲更多熱量。

4.3.4 從回風(fēng)對(duì)比來(lái)看，通過(guò)外置的加熱器間接加入熱量，提高葉絲出口溫度，實(shí)際效果也是提高了筒內(nèi)溫度。

5 結(jié)論

通過(guò)生產(chǎn)實(shí)際和理論分析可知，在不增加水分的前提下，要提高葉絲溫度，必須通過(guò)間接加熱提供更多的熱量。

本文在理論指導(dǎo)下，選擇了合理的方案對(duì)回潮機(jī)進(jìn)行改造，并過(guò)料試驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果表明在水分未增加的情況下，葉絲出口溫度得到了提高，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，通過(guò)間接加熱方式使葉絲提高溫度是可行的。