SIROX增温增湿设备研究

张永忍,李浙昆,宋燕宏,于 敏

(昆明理工大学 机电工程学院，云南 昆明 650500)

SIROX增温增湿设备研究

张永忍,李浙昆,宋燕宏,于 敏

(昆明理工大学 机电工程学院，云南 昆明 650500)

SIROX增温增湿技术是引进替代HT增温增湿的新型增温增湿技术，它改进了HT隧道式增温增湿均匀性差的不足。SIROX增温增湿设备进料采用气锁装置，蒸汽通过旋转接头供给旋转运动的带蒸汽小孔的抛料辊装置，对物料的增温增湿均匀且效果较好，克服了HT增温增湿时物料温度湿度的分层现象。其结构简易，维护成本低，便于清洗保养。分析了几种增温增湿设备的组成及其工作原理及各自的优缺点，为增温增湿技术的应用提供了参考。

SIROX增温增湿技术；隧道式增温增湿技术；气锁装置

烟丝加工过程中增温增湿工艺是将切后叶丝和梗丝增温增湿并使其充分润透，使叶丝和梗丝温度和含水率达到一定要求后，在连续加入气流干燥工序的干燥管内和薄板干燥的滚筒内进行干燥，以提高叶丝和梗丝的填充能力。增温增湿设备作为烟丝加工的关键环节之一有着十分重要的地位。目前，国内外比较成型的增温增湿设备主要有HT隧道式增温增湿设备、滚筒式增温增湿设备和真空增温增湿设备，但由于各自的局限性和自身结构特点，限制了这些设备在烟草行业的发展[1]。

图1 SIROX增温增湿设备

德国HAUNI公司的SIROX增温增湿设备(见图1)已经被世界各地的烟草公司所接受和使用，由于其良好的性能和简单的操作，广泛应用于各个大中型烟厂。

1 设备组成及其工艺控制

1.1 设备组成及主要功能

SIROX增温增湿设备由进料气锁、膨胀单元、压缩空气系统、蒸汽系统、清洗水系统、排潮系统和振动输送器组成(见图2)。

图2 SIROX增温增湿设备外观及内部透视图

1)进料气锁是仪表辅助装置，当压缩气源发生故障停止供气时，利用气锁阀切断阀门控制通道，使阀门位置保持断气前的位置，以保证工艺过程的正常进行，直到系统中事故消除且重新供气后，气锁才打开通道，恢复正常时的控制。

2)膨胀单元主要利用膨胀原理使烟丝快速膨胀定型，即叶丝在180～350 ℃的高温工艺气体作用下，叶丝细胞内快速建立起来的蒸汽压远大于通过细胞壁的渗透压，水分以近乎爆炸的形式从叶丝细胞内蒸发出来，在1～2 s内快速脱水膨胀定型[2]。

3)压缩空气系统从供气端至用气端的组成如下：空气压缩机→储气罐→过滤器→干燥机→输气管道→用气端口。压缩空气通过空气压缩机产生，为SIROX增温增湿设备提供源源不断的压缩气体。

4)清洗水系统具备增温增湿设备清洗功能，在设备工作完成后，会留有大量的污垢和灰尘，清洗水系统可以很容易地完成清洁。

5)振动输送器利用激振器使料槽振动，从而使槽内物料沿一定方向滑行或抛移，实现连续输送。该振动输送器主要完成烟丝的送料和出料。

1.2 设备工作原理

SIROX增温增湿设备工作原理如图3所示，压力为0.2～0.8 MPa的饱和蒸汽，经减压阀、气动薄膜阀进入SIROX增温增湿设备的膨胀单元，再通过空心传动轴，经耙钉臂上孔径为φ1.3 mm的喷射孔喷射于烟丝上，起到增温增湿的作用。压缩空气参与蒸汽管路气动薄膜阀的行程控制。清洗水分五路进入SIROX增温增湿设备，右边两路清洗水进入振动输送器，中间两路清洗水分别进入进料罩和膨胀单元，左边一路清洗水借助蒸汽的管路进入空心耙钉(见图4)，完成SIROX增温增湿设备的自动清洗。

图3 SIROX增温增湿设备工作原理图

图4 空心耙钉

1.3 蒸汽流量控制

SIROX增温增湿设备根据预热和准备阶段蒸汽质量流量额定值，通过调节蒸汽管路气动薄膜阀(带IP位置控制阀)的开度来控制进入膨胀单元的蒸汽流量。操作人员可在PID设置面板(见图5)修改蒸汽流量设定值。

图5 SIROX增温增湿设备PID设置面板

HAUNI公司实验室测试表明，按入口流量的10%～15%设置蒸汽流量，烟丝水分可增加约2%～3%。

2 其他几种传统的增温增湿设备

2.1 HT隧道式增温增湿设备

隧道式增温增湿设备主要用于卷烟厂的制丝生产线上，对叶片、烟梗、梗丝或叶丝进行增温增湿处理或膨胀处理，以提高梗丝和叶丝的填充能力或白肋烟叶片的含水率及温度。隧道式增温增湿设备(见图6)是利用振动原理来输送物料，物料在隧道体内以抛物状态前进。增温增湿过程是在物料运动且较松散的状态下进行的，并且蒸汽在整个隧道体内均匀喷射，所以物料能与蒸气充分接触，与其他增温增湿设备相比，隧道式增温增湿设备对物料的增温增湿效果比较均匀。

图6 隧道式增温增湿设备的工作原理

2.2 滚筒式叶片增温增湿设备

滚筒式叶片增温增湿设备主要用于卷烟厂的制丝生产线上，对切片后的片烟进行松散和增温增湿等工艺性处理。当叶片进入滚筒以后，滚筒由传动装置带动旋转，由于滚筒的轴向倾角及滚筒内导流板的疏导作用，使得叶片能自动地向出料口方向流动。当叶片运行到滚筒内且离进料口约1.5 m时，增湿水管路开启。此时蒸汽管路和增湿水管路处于工作状态，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到叶片上对其进行增湿处理。叶片在筒内翻滚前进的同时，与蒸汽喷管喷出的蒸汽充分接触不断吸热、吸湿逐渐松散开来 ，成为舒展松软的烟片，从而达到增温、增湿及松散叶片的工艺要求。加水量的多少由生产线上的电控柜控制，电子秤把测得的来料质量信号送到电控系统处理后，将没定的加水量与电磁流量计检测到的加水量相比较并进行处理后 ，即可控制气动调节阀的开度以调节加水量的多少，使增湿水流量随电子秤测得的叶片流量的多少而改变，从而实现按比率定量加水的自动控制[3]。

2.3 真空增温增湿设备

真空增温增湿设备通过抽真空系统将真空箱体内的气体抽走，然后对真空箱体内喷射蒸汽，充分对烟叶回潮，最终达到增加烟叶水分和温度的目的。为便于对真空箱体内物料与空间分布加以分析，先定义几个空间：第一空间为真空箱体内盛放烟叶后的剩余空间；第二空间为烟叶之间的间隙；第三空间为烟叶组织细胞之间的间隙。在抽真空的过程中，首先抽出的是第一空间的气体，然后是第二空间的气体，最后才是第三空间的气体。当然，在实际的抽真空过程中，这3个过程不是分段完成，而是同步进行的。如果真空度达不到工艺要求，第一、二空间的气体密度还比较大，第三空间的气体析出还比较少，则烟叶毛细孔内充满空气，即使蒸汽或水接触到烟叶表面，也难以被烟叶所吸收，更谈不上渗透到烟叶细胞组织内部；因此，真空度越高，第一、二空间的气体密度越小，第三空间的气体就越容易析出。第三空间的气体析出越多，则烟包内的残余气体越少，烟叶在回潮时吸收水分的能力就越强，回潮也就比较容易进行。从理论上来说，真空度越高，回透率越好。真空度越高，真空箱体内在增湿过程中增湿气体(汽水混合物)与烟叶之间的压力梯度越大，增湿气体从高压区向低压区的流动更迅速，增湿速度也更快[4]。

2.4 与传统增温增湿设备的比较

烟叶的吸湿具有一定的速度限制，理想状态下的增湿是吸湿速度应与增湿速度(增湿进气速度)相匹配[5]。从温度角度加以分析，温度对烟叶的吸湿能力有重要影响：一方面因为烟叶是一种海绵状的多孔物质，高温时水分容易渗入到烟叶的细胞组织内部；另一方面，空气在高温时的含湿量也较大，增加了水分向烟叶内部转移的温度梯度。在烟叶的增湿过程中，由于其水分来自于高温蒸汽，所以在水分增加的同时，必然伴随着温度的升高。水分增加的越多，温度升高的也越多。由此可见，温度和水分是烟叶加工处理过程中的2个控制元素，是相互关联的2个量，不能孤立看待。就物料在腔体内的滞留时间而言，真空增温增湿设备最长，其处理一批烟叶所需的时间长达十几甚至二十几分钟(当然这个时间更多的是用于抽真空的时间，而不是增湿时间)。对于滚筒式增温增湿设备而言，物料通过也需要几分钟的时间，而现有滚筒式增温增湿机的滚筒旋转速度采用变频调速，改变的正是物料通过滚筒的时间。 如果物料通过滚筒的时间过短，根本来不及吸热升温，没有温度基础，烟叶吸收水分的量就会受到较大程度的限制。

3 结语

与传统增温增湿设备相比，SIROX增温增湿设备有如下优点：1)SIROX增温增湿设备用于烟草物料的膨胀或回潮，提高了叶丝的填充值及耐加工性；2)结构简单，维护成本低，可自动清洗；3)增温增湿强度大；4)增温增湿均匀；5)设备占地面积小；6)处理量大，热效率高；7)自动化和智能化较高。

采用SIROX增温增湿设备的缺点在于设备需要进口，一次性投入较高，国内维护技术有限；容易导致较长烟丝缠绕结团；SIROX出口振槽易形成冷凝水，导致水湿烟丝形成等[6]。尽管如此，通过原理分析和比较可以看出，SIROX增温增湿技术存在很大优势。

[1]向虎,刘戈弋,华一崑,等. SIROX增温增湿设备蒸汽流量对叶丝质量的影响[J].轻工科技,2014 (11):93-95.

[2]天津轻工业学院,无锡轻工大学.食品工艺学[M].北京:中国轻工业出版社,2000.

[3]钱启福,颜玉强,李晓培,等.SIROX增温增湿应用研究[C]//中国烟草学会2012年学术年会论文集.南京：中国烟草学会,2012.

[4]王利.烟草制丝设备真空回潮机与滚筒式、隧道式回潮机的性能对比[J].中国科技博览, 2012(17):287-287.

[5]谭睿,李飞宇,李清,等.增温增湿滚筒干燥参数对叶丝耐加工性的影响[C]//中国烟草学会工业专业委员会烟草工艺学术研讨会论文集.青岛：中国烟草学会工业专业委员会,2010.

[6]陈良元,王瑞华,李善莲.2006～2007年烟草工艺学科研究发展报告[J].中国烟草学报,2008,14(5):74-77.

责任编辑彭光宇

TheResearehofSIROXWarmingandHumidificationEquipment

ZHANG Yongren, LI Zhekun, SONG Yanhong, YU Min

(Faculty of Mechanical and Electrical Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650500, China)

SIROX heating and humidifying technology is a new model to replace HT heating and humidifying technology in a new round of technological transformation. It also changes the original HT tunnel humidifying and heating uniformity. SIROX is feeded by gas lock device, the steam is moved by throwing roller device with steam supply hole rotary joint rotary motion, which has good effect on heating and humidifying of material, And this technology overcomes a problem that material temperature humidity has stratification when HT tunnel temperature and humidity increases. SIROX is simple in structure, and has low cost to maintoin and clean.

SIROX heating and humidifying technology，HT heating and humidifying technology，gas lock device

TB 6

:A

张永忍(1987-)，男，硕士研究生，主要从事烟草机械及加工工艺等方面的研究。

2015-03-18