一种解决TOBSPIN切丝机扬尘的方法

李秀芳，李明伟，谢建

（河南中烟工业有限责任公司黄金叶生产制造中心，郑州450016）

一种解决TOBSPIN切丝机扬尘的方法

李秀芳，李明伟，谢建

（河南中烟工业有限责任公司黄金叶生产制造中心，郑州450016）

TOBSPIN切丝机是卷烟厂制丝线关键设备之一，在生产中经常出现扬尘、损耗大等问题，导致生产现场灰尘量大，危害职工身体，物料消耗增大，降低产品单箱值。设计一套负压除尘系统，通过内部的翼板结构，使尘丝分离，回收利用烟丝。结果证明，有效减少了扬尘，消耗降低，单箱值提高。

切丝机；负压除尘；尘丝分离

0 前言

TOBSPIN切丝机的主要特点是其切丝过程是通过旋转刀鼓切割与来料方向垂直的烟饼，切割前首先对来料进行轻压，然后顺纹路对烟叶切丝，体现了“柔性切丝”的理念。由于TOBSPIN切丝机磨刀系统对刀片的磨削实行的是整体磨削，其磨削辊单元由一个不锈钢筒和带有CBN（立方氮化硼）颗粒的涂层组成。切丝机工作过程中，磨削辊一直在打磨切刀，使切刀在切割过程一直保持锋利，同时磨削辊还可以清除刀刃上的烟油污垢。由于CBN颗粒涂层的耐磨性，切刀在切削的烟饼的过程中很少有磨损的磨削辊颗粒产生，而且切丝机的机头部分设计有蒸汽清洗磨削辊和循环水冷却刀辊系统，保证了切削过程的稳定性，因此TOBSPIN切丝机在设计时没有像一般滚刀切丝机一样专门设计有除尘系统。在正常生产过程中就会出现扬尘多的问题。为降低扬尘，设计了一套负压除尘系统，效果明显。

1 存在问题及原因分析

由于采用叶丝加料新工艺，切丝工序的切丝机来料含水率控制在17.1%～17.7%，较传统叶片加料后切丝工艺来料叶片的含水率低1%，加上TOBSPIN切丝机无自带除尘系统或集中除尘系统，切后烟丝在切丝机刀盘旋转气流的带动下，含尘气流挟裹着小部分烟丝从切丝机出料口及周边缝隙飘逸而出，造成生产现场粉尘飞扬，影响现场生产环境，危害人身健康。

2 改进方法

2.1 引入环境除尘风

利用TOBSPIN切丝机机头旋转切削罩的腔体，引入环境除尘系统，即增加一套集中除尘系统将切削烟丝过程中产生的粉尘引入除尘房进行集中处理。如图1所示。

图1 除尘系统引入示意图

2.2 设计烟丝风选收集装置

根据生产现场的情况，切后烟丝含水率18%左右，尘丝流量4 kg/h，烟丝的悬浮速度一般为1.5～2 m/s，暂取1.8 m/s，考虑到旋转切削罩的腔体内的区间容量，引入除尘风管圆整后直径取150 mm；风管内风速取22 m/s。测试结果表明，引入一套除尘系统能够有效地解决切丝机出料口扬尘问题，但同时又在除尘房发现有烟丝随着气流进入除尘器的现象。考虑从环境集中除尘系统引入的负压风，经过风量调节和风选收集装置后被接入切丝机，既可解决扬尘问题，又收集了烟丝。首先根据现场位置，通过理论推算烟丝输送风量、烟丝输送料气比、风分箱风速、翼板角度等综合考虑。

（1）烟丝输送风量Q。Q=3600FV，式中空气流量Q单位（m3/ h）；管道截面积F（m2）；空气流速V（m/s）。

实际计算得F=0.0177 m2，Q=1401 m3/h。

（2）烟丝输送料气比（料气输送比）υ=Gs/G。料气比是指1 kg的空气输送多少千克的物料。Gs物料流量，空气流量G=Qγ，γ是空气密度（kg/m3），标准空气状态压力为一个大气压，温度20℃，相对湿度60%，这时空气的密度为1.2 kg/m3。则G= 1681.2 kg/h，Gs=4 kg/h；料气比υ=0.0024。料气比远小于烟丝正常输送料气比0.5～0.8，远小于风选正常料气比0.2，料气比越小风选效果越好。

（3）风分箱风速V箱=Q/S/3600，风分箱截面S=0.8×0.6，则V箱=0.81 m/s。风分箱气流风速远小于烟丝悬浮速度（V悬）2.3 m/s，但在烟尘收集风速（V尘）0.2～1.5 m/s范围内。

（4）翼板角度β。要想收集物料，就要在其流动的过程中适当设置障碍，借鉴一些经验设计，根据物料形状和装置，考虑加装翼板，根据经验烟丝安息角为55°，为避免烟丝在风选箱翼板上堆积，应使翼板与箱体壁间的夹角β≤35°。风选收集装置结构见图2。

（5）风选收集装置FLUENT模拟实验。参数设定，风量Q=1400 m3/h，风选截面800× 600 mm，翼板尺寸600×350×5 mm；实验气流分布图见图3。

图2 烟丝风选收集装置示意图

图3 烟丝风选收集装置气流分布示意图

（6）模拟实验分析。通过FLUENT模拟可以发现，圆截面吸丝管风速22 m/s左右，气流高速进入风分箱体后，在风分箱下部形成湍流运动，烟丝与烟尘在此位置随湍流进行剧烈的旋转运动，在运动过程中，质量较轻的烟尘及少部分烟丝随气流上升通过下部两块翼板进入下部除尘通道，下部除尘通道的风速在1.38～2.77 m/s；当少部分烟丝进入上部除尘通道时，断面风速降为0～1.38 m/s，低于烟丝的悬浮速度，烟丝将下落，部分落在翼板的上表面，沿着翼板向下滑落，在惯性的作用下，烟丝回到风分箱下部，而烟尘则随着气流继续上升，进入后续除尘系统。

（7）除尘收集系统的组成。优化改善后，取最优设计系统（图4）。

3 改进效果

（1）项目实施后，现场生产环境得到了有效地改善，现场的粉尘量和烟尘中的烟丝量都有了明显改善。以某一卷烟品牌为例进行测试，见表1。

（2）效益。烟尘跑出的同时也带出部分烟丝飘散在设备四周。经多次测试，以10元价位的某一卷烟产品为例，每台时收集烟尘中烟丝一般在1～3 kg，按测试的平均值2.5 kg计算。一般每天生产20批次，每批约70 min。每公斤烟叶的配方成本按75元计算，每年250个工作日。每批用时1.167 h，3台每批收集烟丝8.7525 kg，3台每天收集烟丝175.05 kg，3台每年收集烟丝的价值328万元。

图4 TOBSPIN除尘收集系统示意图

表1 粉尘量及尘中烟丝含量（kg/台时）

由于制丝工艺采用的是叶丝加料，所以烟丝含水率小，尽管飘散在设备四周的烟丝经人工清扫收集后会再利用，这些额外增加的加工过程就成为一种浪费。基于此再进行实施该项目前后的烟丝出丝率统计，以黄金叶红旗渠卷烟为例进行测试，叶丝出丝率较实施前提高了0.02%，所以3台每年节约烟丝的价值在75万元。同时，通过设计安装除尘收集系统，改善了生产现场的环境，职工的劳动强度降低，有利于产品质量的提高和企业形象的提升。

［1］国家烟草专卖局.卷烟工艺规范［M］．北京：中央文献出版社，2003.

［2］陈雪梅，王英立，文武．TOBSPIN型切丝机加工控制原理及其主要特征［M］.技术与市场，2014：36-39.

［3］韩占忠，王敬，兰小平．FLUENT流体工程仿真计算实例与应用［M］．北京：北京理工大学出版社，2008.

［4］谭启武，毛国强，秦志强．一种烟叶生产中用于除尘收集物分离的装置［P］．中国专利：ZL2015203711768，2015-06-02.

［5］金伟，林聪，邬剑升．一种风力送丝系统［P］．中国专利：ZL 2015201677936，2015-03-24．

〔编辑 利文〕

TH17

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10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2016.11.40