松散回潮机工作情况分析与改进

2015-06-12李浙昆王胜枝李文渊刘戈弋

机械制造 2015年9期

关键词：热风开度滚筒

□ 杨涛 □ 李浙昆 □ 王胜枝 □ 李文渊 □ 刘戈弋

1.昆明理工大学机电工程学院昆明 650500

2.红云红河集团曲靖卷烟厂云南曲靖 655001

松散回潮是制丝生产线的重要工序，通常以高温高湿的气流作用于进入滚筒的烟片，从而增加烟片的含水率和温度,加大其耐加工性,使切后的烟丝松散［1］。同时也改善烟叶物理特性，去除青杂气、辛辣气等，最大限度地保留烟草本香［2］。

1 松散回潮工艺控制原理

如图1所示，烟片由振动输送机送入滚筒式烟片回潮机滚筒内，滚筒由传动装置带动旋转，烟片在滚筒的轴向倾角及滚筒内拔料杆的疏导作用下翻滚向前，这一过程使得未松散的烟片得到一定的机械松散。当烟片运行到滚筒内且离进料口1.5 m左右时，增湿水管路开启，增湿水与蒸汽被输送到双介质喷嘴及蒸汽喷管中。在蒸汽压力的作用下，增湿水和蒸汽混合后呈雾状喷射出并洒落到烟片上，对烟片进行增温和增湿处理，未松散的烟片因受热吸水舒展而松散。

松散回潮机控制结构如图2所示，图中FT、TT、PT分别为流量、温度、压力变送器。变送器产生的电流信号，沿图中虚线所示路径传输，传送到控制阀控制气缸运动，调节阀门或风门的开度。松散回潮的主要控制方式如下。

（1）来料流量控制。通过电子秤测量来料流量，采用PID方法控制来料的实时流量。

（2）热风温度控制。采用PID控制器，根据设定好的热风温度额定值，决定蒸汽（见图2标记B和C）的施加量；在预热阶段，循环风机提速，热风温度在设定时间内升至设定值；进入生产阶段后，热风风管上的测温仪将测得的热风温度信号传送到电控系统，经处理后，将测温仪测得的热风温度与所设定的出料温度相比较并处理，即可控制气动调节阀的开度以改变喷入滚筒内蒸汽A的流量，或者改变循环热风的风量，从而达到出料温度的自动控制。

（3）循环热风流量控制。手动设定回风风门开度，变频电机调整送风速度。

（4）循环热风湿度控制。加水量多少由生产线电控柜控制，电子秤将测得的来料质量信号传送到生产线电控系统，经处理后，将电磁流量计检测到的加水量与所设定的加水量相比较并处理，即可控制气动调节阀的开度以改变加水量，使增湿水流量随电子秤测得烟片流量的多少而改变，从而达到按比率定量加水的自动控制。

（5）滚筒转速控制。根据转速与滚筒驱动电机变频器频率的对应关系，设备自动根据配方单设定值来选择相应的变频器频率驱动滚筒电机。

（6）物料在滚筒内停留时间的控制。通过调整滚筒转速（主要影响因素）与循环风机风速，调节物料在滚筒内的停留时间。

▲图1 工作原理图

2 松散回潮工艺指标分析

为改进松散回潮设备，需对影响回潮工艺指标的因素进行评价，松散回潮主要有两个重要指标，即烟叶温度和烟叶含水率。

（1）烟叶温度。烟片获得并保持适当的温度，是使烟片品质得以醇化和保持良好松散柔软状态的关键，工艺要求松散回潮后的出料温度在55～80℃，其中上等烟在55～65℃、中等烟在65～75℃、下等烟在 75～80℃。在感官质量方面,回潮温度对烟叶香气特性、烟气特性、口感特性都会产生不同程度的影响。松散回潮时温度过低，烟丝会结团，松散效果很差，并且烟丝吸水不均匀；温度过高，容易引起烟叶色泽变深；温度越高，色泽变深程度和水分蒸发量越大，含水率降低越多［3］。

（2）烟叶含水率。烟片获得并保持适当的含水率不仅能够提高其松散率，而且还可提高烟叶的柔软性和抗碎性，工艺上要求松散回潮后的出料含水率为17%～20%［4］。

综上，回潮温度是一项最重要的指标，回潮温度达到工艺要求，其它工艺指标也就容易达到指标要求，烟叶的回潮温度越准确和稳定，烟叶含水率也就越准确、稳定，烟叶的松散回潮效果就越好。

因此，为促使烟叶快速升温、吸湿，可使用循环热风对烟叶进行传热和传湿。循环过程中，循环风从出口端顶部经回风管循环利用，通过注入回风管的蒸汽、热交换器对循环风进行加热，然后从入口端上部吹入筒体内；还可引入加热后的新鲜空气补偿循环热风。整个过程中，循环热风使滚筒内的气体含有的水分和热量分散均匀，从而防止水和热量在局部烟片上大量聚集。

3 松散回潮机主要系统工作情况分析

▲图2 松散回潮机控制结构图注：FT流量变送器 TT温度变送器 PT压力变送器变送器产生的电流信号沿图中虚线所示路径传输，传送到控制阀，电流信号来控制气缸运动，实现阀门或风门的开度。

图2 所示的松散回潮机共连接5路蒸汽，其中，有2路蒸汽进入滚筒：1路与工艺水混合从入口端上部经水气混合喷嘴（标记E）进入滚筒，起到雾化水的作用；1路从滚筒入口端（标记D）喷入滚筒对烟叶进行增温。另有2路蒸汽进入热交换器对工艺气体进行加热：1路对循环风进行加热（标记B）；1路对新鲜空气进行加热（标记C），补偿循环热风,用于低温回潮。最后1路蒸汽注入回风管热交换器前端（标记A），对回风进行加热。

3.1 温度控制系统技术特征

通过注入蒸汽对烟片增温的方法如下。

（1）前端注入蒸汽D+回风管热交换器前端注入蒸汽A，按设定比例分配蒸汽D和A；

（2）回风管热交换器注入蒸汽B；

（3）新风管热交换器注入蒸汽C。

松散回潮滚筒的控制模式为：①蒸汽 A（或D）、B共同对烟片进行增温；②蒸汽A（或D）、B、C共同对烟片进行低温回潮。

前期工艺测试发现，选用蒸汽D和蒸汽C的方式进行增温，易造成出料水分的波动较大，所以未使用蒸汽C、D的增温方式。

现采用模式①（蒸汽A、B共同作用）对循环风加热后增温烟叶，根据热风温度额定值来设定热风温度，根据电子秤的烟片流量和蒸汽添加额定值的设定量来决定蒸汽A的施加量，根据回风管内的温度传感器实测温度对蒸汽B控制阀的阀门开度进行反馈调节，确保热风温度与设定值保持一致。操作人员可根据出口红外测温仪的检测情况来调整蒸汽流量PID的设定值，并进行微调，通过PID控制器调整蒸汽的阀门开度，实现烟叶温度的调整。

创新性引入新鲜空气增温模式，不仅能使加工温度低至50℃，而且还可保证良好的物料松散效果，实现低温松散回潮，满足分组加工不同模块处理强度的多样化需求；同时减少物料色泽和吸味的变化，降低烟叶卷曲度。

3.2 水分控制系统技术特征

对烟叶进行增湿是通过水汽混合喷嘴（标记E）施加工艺水的方法。根据电子称的烟片流量和生产用水添加额定值计算出所需的加水量；瞬时加水量通过PID接收流量传感器的信号后，调整气动水压阀的开度实现控制。操作人员可根据出口水分仪检测情况来调整水流量PID的设定值并进行微调。

使用蒸汽和加热后的新鲜空气同时加热工艺气体的方法，使工艺热风的含水率被控制在露点（注：在此温度时，空气饱和并产生露珠）以下，实现了工艺热风的温度和含水率的独立控制；同时，因为工艺热风非常干燥，所以烟叶表面温度低于热风温度。施加相同蒸汽量时，烟叶表面温度比传统加工方式的更低，并且尽可能地减少了施加至烟叶表面的蒸汽量。