新型ZJ118 卷接機組流化床旋風式除塵系統(tǒng)設計

劉 峰 陳晉禮

（重慶中煙工業(yè)有限責任公司涪陵卷煙廠，重慶 408102）

ZJ118卷接機組采用主流的流化床柔性風送方式，通過獨立循環(huán)風機提供穩(wěn)定的正壓風，實現(xiàn)煙絲持續(xù)、松散地輸送至吸絲成型裝置。它全程無須機械部件輔助，有效降低了煙絲破碎率[1]。

1 ZJ118 流化床供絲系統(tǒng)的結構與原理

流化床供絲系統(tǒng)如圖1 所示。煙絲在針輥與彈絲轆的共同作用下，呈現(xiàn)出均勻松散的狀態(tài)，落入落絲通道。隨后，煙絲順著導風塊與導板之間的落絲通道1，通過一次梗絲分離裝置5 中的空氣噴射裝置，向前方噴射正壓氣流，使得輕質煙絲與較重的煙梗分離。輕質煙絲被氣流直接吹入前方的流化床，而較重的煙梗則落入下方閘輥2。通過閘輥的旋轉，葉片9 將落在閘輥上的煙梗拋向二次分選裝置的通道。該通道內存在向上流動的氣流，使得煙梗中的煙絲得以再次被分選。在氣流作用下，輕質煙絲進入流化床，而較重的煙梗則落入下方回梗系統(tǒng)。經(jīng)過一次、二次分選的煙絲，被流化床以柔和均勻的方式輸送至吸絲成型系統(tǒng)。

圖1 流化床供絲系統(tǒng)

柔性供絲模式依賴于流化床循環(huán)風系統(tǒng)[2]。該系統(tǒng)由循環(huán)風機、旋風除塵器、風道、吹風條等部件組成。循環(huán)風機工作時，氣流經(jīng)過風管進入機器兩側的配氣箱中，在此進行氣流分配。配氣箱分配的大部分氣流進入流化床。風機的入口端與流化床上部風管相連，形成一個內部的氣流循環(huán)回路。循環(huán)風機的主要作用是為一次分選裝置、流化床和二次分選裝置等部件提供正壓氣流，完成對煙絲梗簽、梗塊雜物的分離和輸送[3]，同時在流化床上方形成微弱的負壓區(qū)，吸走煙絲中的粉塵。通過旋風除塵器和主風機的共同作用，將粉塵排放至除塵管道。

在設備長期運行過程中發(fā)現(xiàn)，第一、第二梗絲分離風道和流化床風分通道中容易堆積大量煙沫粉塵，導致循環(huán)風風量降低，使煙絲輸送連續(xù)性、均勻性變差，因此必須定期維護流化床循環(huán)風力系統(tǒng)。

2 ZJ118 流化床供絲系統(tǒng)粉塵堆積原因分析

結合ZJ118 流化床供絲系統(tǒng)的結構和工作原理，重點分析流化床供絲系統(tǒng)粉塵容易堆積堵塞的原因。

在ZJ118 設備高速運行時，煙絲通過風力輸送至供料成條機，其中的煙葉碎片、煙沫及煙塵在柔性風送過程中不斷飄散，融入正壓氣流。原ZJ118 除塵裝置配備了由3 個粉塵分離風扇組成的旋風除塵器，通過3 根除塵管道與集中負壓相連，原理是通過集中負壓吸走循環(huán)風中的煙沫煙塵。然而，由于粉塵分離風扇直徑較小，分離效果不佳，大量粉末仍混雜在循環(huán)風中，逐漸吸附在吸氣槽壁、網(wǎng)篩、流化床吹氣槽腔體內，以及一次風選、二次風選吹氣槽腔體內、補風Z 字板面上、空氣分配箱內壁、旋風除塵器內部、左右分配箱管壁上和循環(huán)風機內表面，長期累積形成大量沉積。

3 ZJ118 流化床除塵系統(tǒng)改進

對于清理流化床循環(huán)風系統(tǒng)內積存的粉塵，現(xiàn)有方法需要拆卸整個系統(tǒng)，維修工作量大，而且在清理過程中，粉塵容易對生產(chǎn)環(huán)境造成污染。為降低粉塵導致的流化床保養(yǎng)頻次，優(yōu)化和改進流化床風力循環(huán)系統(tǒng)相關部件，設計一款覆蓋整個旋風除塵器的獨立粉塵分離裝置，取代原有的3 個分離風扇，達到更卓越的分離循環(huán)風中粉末的效果，降低循環(huán)風中含有粉塵的概率，從而解決了管道中粉塵堆積。

3.1 旋風除塵器部分

采用新型旋風除塵器，改善旋風除塵器除塵效果。含有粉塵的氣體從氣流入口進入，壓力差補口補償旋風除塵器造成的壓力損失。含塵氣流在引流錐的作用下導入引流片。高速螺旋氣流中的粉塵會在離心力的作用下被分離出來，貼著內壁進入集塵槽[4]。3 個吸塵口在吸塵風機的作用下，將集塵槽內的粉塵吸走。壓力傳感器實時監(jiān)測內部壓力，做出相應的調節(jié)動作。補風口補償除塵器造成的氣流量的損失。干凈的氣體從氣流出口排出，在循環(huán)風機的作用下，重新進入流化床內部，保證流化床內部的清潔。旋風除塵器的作用是降低循環(huán)風中粉末的含量，使重新進入流化床的氣體是潔凈的。

3.2 集氣槽清掃部分

煙絲中的粉塵在經(jīng)過流化床的過程中會被流化床上半部分的負壓氣流帶走。流化床頂部裝有1 個網(wǎng)篩，作用是氣流混亂時隔絕流化床內部的煙絲，防止其被負壓氣流帶走。網(wǎng)篩的網(wǎng)孔間距為0.5 mm，當含有粉塵的氣流經(jīng)過網(wǎng)篩時，容易堵塞網(wǎng)篩，造成流化床內部氣流混亂，進而出現(xiàn)床體堵塞、煙絲不均勻、剔?；靵y等問題。含有粉塵的氣流在經(jīng)過集氣槽壁面時，粉塵自身的吸附性和壁面靜電等導致粉塵堆積在集氣槽表面。針對此問題，在集氣槽內部安裝清潔頭，壓縮空氣帶動集氣槽內的清潔頭旋轉。清潔頭邊旋轉邊噴射出擴散狀氣流，就能大面積清潔集氣槽。在網(wǎng)篩上安裝高頻振動馬達，通過其高頻振動，能有效清除附著在網(wǎng)篩上的粉塵。集氣槽清掃部分的作用是把附著在網(wǎng)篩和壁面的粉末及時清除。

3.3 Z 字板改造部分

原有的Z 字板上板出口結構呈L 形，內部的粉塵從出口流出時會被阻擋在上板表面，形成堆積，導致出口面積變小。從Z 字板流出的氣流主要用于一次分選，出口面積變小會導致一次分選的氣流量不足，進而出現(xiàn)一次分選不充分、吹入流化床的氣流量不足等問題。

為此，對Z 字板上板出口結構進行改造，去掉原有的L 形出口，使出口變成一字形，原有的平面變?yōu)? 個8°的傾斜面。當粉塵附著在出口表面時，在設備自身的振動下，粉塵會隨著傾斜面流出。此部分結構改變后，原有的氣流流速、流量及壓力不會改變，且Z 字板處不易堆積粉塵。Z 字板改造部分的作用是避免自清潔循環(huán)風中的粉末在Z 字板處堆積，使粉末隨循環(huán)風重新進入除塵器被分離出來。

3.4 控制模塊

電控系統(tǒng)時刻監(jiān)控除塵器內部各點的壓力情況，結合流化床內部的壓力值做出相應的調節(jié)，保證設備的正常運行[5]。壓力差補口和補風口的開合角度均由伺服電機控制?？删幊踢壿嬁刂破鳎≒rogrammable Logic Controller，PLC）收集旋風除塵器上與流化床內部安裝的壓力傳感器反饋的壓力值，通過運算控制補風和泄壓閥門的開合角度，保證流化床內部壓力處于穩(wěn)定狀態(tài)。PLC 控制電磁閥，進而控制振動馬達與清潔頭，保持集氣槽和網(wǎng)篩的清潔。

4 新型除塵系統(tǒng)效果檢查

4.1 氣流對比

通過實驗對比新舊除塵器的除塵氣流，結果如表1 所示。新舊除塵器的仿真數(shù)據(jù)條件相同，入口風速與設備現(xiàn)有流量一致，風速為40 m·s-1，出口壓強為10 000 Pa，吸塵口壓強10 000 Pa，仿真介質為空氣，流量為20 m3·min-1。

表1 新舊除塵器除塵數(shù)據(jù)

通過實驗測得新型除塵器最大壓強為10 500 Pa，計算可得循環(huán)風在通過旋風除塵器后的風力損失達到5%以下。

4.2 清潔效果

新除塵系統(tǒng)減少了流化床網(wǎng)篩與集氣槽處的清潔次數(shù)。粉塵在車間飛揚，會引起粉塵污染。車間每班操作工需要用高壓氣槍來清潔流化床網(wǎng)篩與集氣槽處堆積的粉塵，而新除塵系統(tǒng)將清潔頻次減少到每周1 次。此外，新除塵系統(tǒng)降低了流化床腔體、風選腔體、Z 字板處的保養(yǎng)頻次，將保養(yǎng)頻次由每月1 次減少為每2 個季度1 次。

4.3 數(shù)據(jù)驗證

采用稱重法，稱取10 kg 粉塵從新除塵器入口緩慢導入，從3 個排塵口排出的粉塵質量約為8 kg，從除塵器底部排出的粉塵質量約為2 kg。數(shù)據(jù)表明，新型旋風除塵器對流化床循環(huán)風中煙塵煙沫的篩除率達到80%。采用仿真法建立仿真模型，從入口放入10 點灰塵粒子，氣體中的粉塵經(jīng)過新除塵器分離后，從吸塵口排出8 點灰塵，2 點灰塵進入底部，如圖2 所示。經(jīng)過仿真得到的設備篩除率為80%，與稱重法的結果一致。

圖2 除塵效率仿真分析圖

5 結語

ZJ118 卷煙機供料成條機新型流化床的使用，大大減少了煙絲造碎率，使煙絲輸送更加均勻、柔和。但是，風力循環(huán)系統(tǒng)帶來了粉塵問題。如果忽視粉塵問題，則會對產(chǎn)品質量造成嚴重影響。通過改進流化床風力系統(tǒng)，可降低粉塵對設備生產(chǎn)造成的影響，也降低了設備維護保養(yǎng)成本，在保證產(chǎn)品質量的同時，提升了設備運行效率。