烟梗增压回潮工艺装备的设计

张玲玲，刘广洲，王永金

(1. 吉林烟草工业有限责任公司，吉林 延吉 133001； 2. 智思控股集团有限公司技术中心，江苏 常州 213164)



烟梗增压回潮工艺装备的设计

张玲玲1，刘广洲1，王永金2

(1. 吉林烟草工业有限责任公司，吉林 延吉 133001； 2. 智思控股集团有限公司技术中心，江苏 常州 213164)

摘要：烟梗回潮是烟梗切丝前的重要工序，烟梗增压回潮通过组合回潮处理环境的湿度、压力和温度，可以大幅减少烟梗回潮时间，提高烟梗回潮品质。分析了国内外现有烟梗增压回潮试验装置的结构与原理，设计了可应用于工业化生产的烟梗增压回潮设备，并针对额定生产能力为2 500 kg/h的烟梗增压回潮装备进行了具体的设计计算。

关键词：烟梗回潮；结构与原理；设备；设计计算

1装置设计的背景

烟梗回潮是烟梗切丝前的重要工序，传统的烟梗回潮都是在常压状态下增温加湿后，通过长时间存放来实现烟梗的时效渗透回潮和水分平衡，烟梗的回潮品质差，难以实现烟梗回潮品质的控制。利用蒸汽增压环境实现烟梗快速回潮的研究，在国外已有文献报道，但是相关的设备还没有用于工业化生产。

BAT(德国)开展了较为全面的烟梗增压回潮处理试验。结果表明：水分有效、均匀地渗透进了烟梗，处理后的烟梗含水率内外均匀，不用贮存即可进行压切处理，而且烟梗可以在较低的含水率下切梗。

Brown & Williamson烟草公司在研究SES(steam exploded stem)过程中，对烟梗增压回潮处理也进行了相应的研究(蒸汽温度215 ℃~223 ℃，加工时间64~448 s)。文献资料显示，在增压环境下，蒸汽可以穿透烟梗细胞壁，打断对烟气产生负面作用的高聚物分子。经过高压处理的烟梗制成的梗丝CO递送量降低，且烟气品质得到一定改善，烟气浓度增加，刺激性减少。

国外相关机构在对烟梗增压回潮处理进行试验研究的同时也开发了很多增压回潮处理试验设备。这些设备按类型可分为批次生产型设备和连续生产型设备两大类。批次生产型设备原理如图1所示，设备为Brown & Williamson烟草公司专利产品。

批次生产型高压烟梗设备生产模式通过间隙加料和出料实现烟梗的润渍，其生产能力小，蒸汽耗量高，生产过程中还有辅以大量的人力，难以实现工业化生产。

图1　批次生产型设备原理图

图2为Imperial烟草公司连续生产型设备的专利产品工作原理图。烟梗通过第一汽锁进入压力室回潮，压力室通入蒸汽，回潮温度最高达220℃，回潮后的烟梗经过第二气锁进入真空室，真空室通过热源加热，以平衡烟梗的水分或去除烟梗表面过高水分。其他的烟梗增压回潮处理试验设备的原理与上述基本一致，但国内外烟草生产企业还没有成功实现工业化应用的报道。

图2　Imperial烟草公司的专利产品

综上所述，通过使用适当的温度和压力实施烟梗增压回潮可保证烟梗内外含水均匀，提高烟梗的回潮品质。在这一思想的指导下，设计开发一种可实现工业化生产的烟梗快速回潮设备，对于提高行业工艺设备自主创新能力、发展中式卷烟和形成中式卷烟核心加工技术具有十分重要的意义。

2烟梗压力回潮装置设计计算

烟梗增压回潮的技术装备设计要求在保持烟梗增压回潮环境的规定压力和温度稳定的前提下，保证烟梗按照额定的生产流量和加工时间，实现连续生产，满足卷烟企业的工业化生产需求。

烟梗增压回潮技术装备主体采用进出口配置有高温高压密封气锁的承压螺旋输送机的结构组合，通过进料气锁和出料气锁，实现烟梗连续进出螺旋输送机的同时保持螺旋输送机内部环境的蒸汽压力和温度的稳定。烟梗压力回潮装置结构示意图如图3所示。

图3　烟梗压力回潮装置示意图

结合2500kg/h梗丝线实际情况，主机装备研制的主要初始设计参数总结为：

1) 主要设计参数

输送物料:烟梗；

烟梗进料水分：22%；

蒸汽工作压力：≤0.7MPa；

蒸汽工作温度：≤220℃；

蒸汽耗量：≤500kg/h；

输送时间：≤120s；

倾斜角:β=0°(提高输送效率，降低烟梗造碎)。

2) 主要结构尺寸的确定

输送腔体直径是决定额定生产能力的重要参数，输送腔体直径指螺旋输送机内衬套的内径。一般根据螺旋输送机生产能力、输送物料类型、结构和布置形式确定螺旋腔体直径。由经验公式：

其中：

Az—物料特性系数，取Az=0.049；

ψ—填充系数，取ψ=0.3；

C—倾角系统，取C=1.0；

Q—额定生产能力按22%的水分进行折算后为2490kg/h；

ρ0—物料堆积密度按22%水分进行折算后为220kg/m3。

螺旋直径D计算：

螺旋直径越大越好，根据现场安装使用情况，调整螺旋输送机的螺旋直径为D=600mm。螺距直接影响着烟梗输送过程，输送量Q和直经D一定时，螺距改变，物料运动的滑移面随着改变，这将导致物料运动速度分布和物料均匀性的变化。

螺旋输送机螺距的确定，实际是求解符合一定约束条件的高次方程。

用线性最小而乘法计算得到最优螺距计算的通用公式：

按照使用要求，调整螺距s，取s=250.0mm。

3) 输送速度确定

螺旋最大许用转速由下列经验公式计算：

其中：A为物料综合系数(A=50)。

校核填充系数ψ值。

由于计算所得的ψ值，低于推荐值0.3较多，因此可降低螺旋轴的转速，以提高螺旋输送机的寿命，取n=14r/min，则：

设计物料在蒸梗机中最低停留40s，所以物料在蒸梗机中的移动距离取整为3600mm，设计螺旋轴的长度为4100mm，螺旋轴包括轴承头的总长为4700mm。

3结语

经生产验证，该技术装备具有工艺过程简单，节能环保，梗润渍效果好，梗丝填充值高等特点。该工艺生产的梗丝，木质气少、填充值高、配伍性好。生产线的工序过程简单，节能环保。具体有以下几点：

1) 烟梗润渍效果好。烟梗经压力润渍不经储存就可以内外浸透，有25%左右的水分就可以实现压梗切丝。

2) 烟梗膨胀率高，膨胀烟梗切丝后直接干燥，梗丝与叶丝的配伍性好。

3) 蒸汽压力润梗的烟梗切丝水分低于常规工艺10多个水分，后期的干燥强度低，能耗低。

4) 该装置的工艺流程简单，设备占地面积小，投资少，能源消耗低。烟梗处理环节少，工序简单，过程品质得以有效控制和保证。

参考文献:

[1] 机械设计手册[M]. 北京：机械工业出版社，2004.

[2] 材料力学[M]. 北京：北京大学出版社，2009.

[3] 实用轴承技术手册[M]. 北京：机械工业出版社，2003.

[4] 马九荣. 旋转机械故障机理及诊断技术[M]. 北京：机械工业出版社，1997.

Design of Quick Boost Pressure Dampening Device of Tobacco Stem

ZHANG Lin-lin1,LIU Guang-zhou1，WANG Yong-jin2

(1. Jilin Tobacco Industry Co., Ltd., Yanji 133001,China

2. Technology Center of Bernard Holdings Limited Company, Changzhou 213164,China)

Abstract:Tobacco stem dampening is an important procedure before tobacco stem cutting. Its environmental humidity, pressure and temperature are raised to reduce the time of the stem dampening greatly and improve the quality of stem resurgence. This paper analyzes the structure and principle of existing domestic and international tobacco stem boost resurgence testing device, and it designs tobacco stem boost dampening device which can be applied to the industrialized production. And according to its rated capacity of 2 500 kg/h, this paper carries out the concrete design calculation.

Keywords:tobaccostem dampening; structure and principle; testing device; design calculation

收稿日期：2014-14-18

中图分类号：TP273

文献标志码：B

文章编号：1671-5276(2015)03-0198-03

作者简介：张玲玲(1982-)，女，吉林汪清人，助理工程师，硕士，从事卷烟工业机械技术员工作。