涂布热风干燥箱干网在线清洗系统研究

2017-04-27刘加树

制造业自动化 2017年4期

关键词：干燥箱热风烟叶

刘加树

（安徽中烟工业有限责任公司蚌埠卷烟厂，蚌埠 233010）

涂布热风干燥箱干网在线清洗系统研究

刘加树

（安徽中烟工业有限责任公司蚌埠卷烟厂，蚌埠 233010）

涂布热风干燥箱干网在传送高涂布率再造烟叶过程会粘有大量涂布液，结合干燥箱自身实际特点，设计了涂布热风干燥箱干网在线清洗系统，清洗掉干网粘着的涂布液，并吹扫和烘干干网上清洗后附着的水分，保证了涂布热风干燥箱的连续生产。

热风干燥箱；涂布液；清洗；烘干

0 引言

造纸法再造烟叶是利用烟叶再造技术将烟草原料按造纸原理技术加工处理，制成卷烟原料再造烟叶。涂布热风干燥箱属于烟草基片干燥设备。纸机系统把烟草浆料成型形成烟草基片，烟草基片经过纸机缸烘烘烤后，进入涂布机用涂布液对烟草基片涂布，变成再造烟叶，再造烟叶再进入涂布热风干燥箱进行干燥。涂布机涂布后再造烟叶涂布率一般在35%～42%之间，特种再造烟叶的涂布率达到42%～45%，水分值在48～52%之间，水分大。涂布液具有很大的粘性，涂布后再造烟叶进入第一道热风干燥箱由于未来的及烘干，在生产过程中再造烟叶表面上涂布液很容易粘到干网正面。随着连续的生产，干网上的涂布液量的就会增多进而糊住网孔，尤其是高涂布率或涂布液粘性大的品种生产时，干网上粘的更多。会使干网透气度降低，同时会降低干网热传导性能，就会导致干燥箱干燥效率下降，再造烟叶全幅水分烘干效果不好，蒸汽耗量大等问题。

1 现有清洗存在的问题

干网在生产过程中网孔堵塞程度的增加。通常需要不断提高热风风量来弥补维持干燥能力。由于烘干能力是有极限的，到一定时间需要进行干网清洗。涂布液主要成分是水溶性物质，一般容易被水清洗。干网水清洗主要有两种方式。一种是停机人工高压水枪清洗，人工清洗会使生产效率降低，增加了水、电、汽能源和原辅材料消耗。另一种是增加高压自动清洗装置。自动清洗是由高压水管对干网进行清洗。生产中自动清洗过程中，网上会吸附着部分水分，吸附的水分干网不清理干净，在生产中再造烟叶表面就会产生明显的干网印，影响再造烟叶质量和干燥效果。使得干网自动清洗需要在生产暂停间隙时间进行。

2 系统设计

涂布热风干燥箱是纸机涂布后基片烘干系统的重要设备，由上、下箱体、分配风道、热风喷嘴、循环风机、空气加热器、余热回收装置等组成。热风干燥箱采用成对布置，薄片由单网托行进入上、下干燥箱的热风喷间，热风上、下冲击再造烟叶进行双面干燥。

为了实现涂布热风干燥箱在线自动清洗，更好地解决在线清洗过程中干网附着的水分，设计了涂布热风干燥箱干网在线清洗系统。整个系统由在线移动冲洗装置、压缩空气喷吹装置和热风条缝喷嘴烘干装置三部分组成。

图1 热风干燥箱干网在线清洗系统示意图

在热风干燥箱底部，按照干网传送的方向此依次装有在线移动冲洗装置、压缩空气喷吹装置和热风条缝喷嘴烘干装置。在线移动冲洗装置、压缩空气喷吹装置装在涂布热风干燥箱底部、干网内侧。热风条缝喷嘴烘干装置装在热风干燥箱底部干网靠近地面一侧。

工作过程：热风干燥箱在生产过程中。在线移动冲洗装置在干燥箱的底部干网进行高压水往复冲洗。冲洗掉干网上的涂布液。接着压缩空气喷吹装置对干网吸附的水分进行吹扫，把在表面干网吸附水大部分吹掉。最后残留水分由热风条缝喷嘴烘干装置烘干。使得热风干燥箱上部干网正面保持干燥，使得干网吸附的水分小于形成干网印的含量。干网在传送涂布后的再造烟叶时受不到干网表面水分的影响。

3 系统实施

3.1 在线移动冲洗装置

在线移动冲洗装置由移动喷水管、针形喷嘴，承水盘等组成。移动喷水管是由滚珠丝杠往复移动装置、伺服电机、控制器等驱动。针形喷嘴直径1mm，喷嘴间距100mm，喷嘴个数为31个。

由于针形喷嘴之间有100mm较大间距，静态喷水管无法清洗全部网横向网面，网宽3100mm，需要喷水管来回做往复移动，成形网运行速度与喷水管往复移动速度应与相匹配。往复行程和速度不匹配，就会造成部分网面没有得到清洗或部分网面受高压清洗时间过长造成干网网面损伤。这就要求喷水管往复运动的行程、速度和干网移动的速度、网长、喷嘴冲洗作用直径、网度及喷嘴间距等匹配, 使得每个往复冲洗周期内, 网面上所有部位都得到有效冲洗，清洗效果最好前提下，水使用量最少。

干网长度为38m，宽度为3100mm情况下往复行程和速度的确定。

喷水管往复行程确定：

S为喷水管往复行程（mm）；

LW为网面宽度（mm）；

Lj为喷嘴间距（mm）；

N0为喷嘴个数；

喷嘴管往复运动的速度确定：

VP为喷水管往复速度（mm/min）；

V1为纸机网速（m/min）；

L1为网长（m）；

d为单个喷嘴冲洗作用直径（mm）；

VP=120×2/38=6.316mm/min。

最终确定往复间距为100mm，往复速度为6.3mm/ min。

冲洗水压的确定：由于涂布液是水溶性物质，冲洗比较容易，选择的原则是能清洗干净的最小水压，根据实验，0.5Mpa水压最为合适。

3.2 压缩空气喷吹装置

压缩空气喷吹装置由进气软管、调压阀、压力表、喷吹气管、喷嘴和固定支架组成。

喷嘴类型的确定：扇形扁平喷嘴，能在扇形喷吹范围内均匀一致分布，最适合用于需要均匀高打击力的应用中，在集管装置中，经过精确定位，这些喷嘴所产生的气流覆盖精密相连。喷嘴角度的确定：喷嘴角度过大，喷吹冲压力过于分散，喷嘴角度过小，喷嘴安装密度过大，选用喷射角度45度，即保证压缩空气对网面的冲击力，又能保证，喷嘴的配置密度适中，喷嘴口选用0.5mm，等效喷孔直径0.53mm。喷嘴口距离网面的距离为100mm。

喷嘴间距和个数的确定：喷嘴间距太大，压缩空气经过喷嘴在喷吹到网面时，在两个喷嘴有效区域之间有间隙，喷嘴间距距离太小喷吹区域有重叠，压缩空气气流方向在接近网面时形成交叉，相互干扰。只有合适的喷嘴间距才能保证喷吹效果。喷嘴数量要和干网宽度、喷嘴间距相匹配的。

喷孔间距计算确定：

LS为喷口间距（mm）；

LH为喷嘴口距离网面的距离（mm）；

θ为喷射角度（°）；

α为等效喷孔直径（mm）。

LS=100×tan(45°/2)×2+0.53=83.37mm，喷射时允许喷射面有微小部分重叠取整间距为83mm。

喷嘴数量确定：

N1为喷嘴数量；

LW为网面宽度（mm）；

喷嘴数量取整数选取38。所以实际喷吹宽度为38×83=3154mm。压力确定是靠喷吹效果决定的，压力值越大喷吹掉水分就越多，但是大到一定值时去水量并不明显，经过试验选择0.45Mpa效果最好。喷嘴高速喷吹的气流，吹走了大部分吸附干网上的水分，且破坏了网带网格间形成的水膜，为后面烘干提高了效率。一般干网的自身重量是1.64kg/m3，经过高压移动喷水管清洗过重量改变为1.97kg/m3，附着的水含量为16.75%，经过压缩空气吹扫后重量变为1.78kg/m3，附着水含量下降到7.87%。喷吹效果十分明显，剩下附着的水分需要后面烘干系统进行烘干。

3.3 热风条缝喷嘴烘干装置

热风条缝喷嘴烘干装置热风送风管道、条缝喷嘴、固定支架等组成。条缝喷嘴每三个为一组，每三个在一个弧面上，共有两组6个条缝喷嘴组成。热风管道和干

【】【】燥箱热风送风管道相连接，由干燥箱热风管道系统提供热风。干燥箱进风设有手动风阀，用于调节各风箱的送风量，由于一组三个喷嘴管方向是弧面圆点区域，这个域位置正好在干网面上。热风从均匀三条缝隙喷嘴喷出，温度高风速大，能吹透干网横幅同一区域。除了蒸发外还能依靠风速带走一部分水分，这样能使干网网孔内侧、中间、外侧水的快速烘干。

图2 热风条缝喷嘴三维模型图

送风由于是热风，含湿量不好确定，一般由补充新风含湿量来确定。在环境空气温度25℃，湿度65%，排风温度92℃，湿度25%情况下，可算得送风量约为9300m3/h。干网由热风条缝喷嘴烘干装置烘干后重量会下降到1.72kg/m3，水分下降到5%以下。聚脂材料干网具有优良的机械性能，吸水性很小。干网吸附水含量只要小于5%就不会形成干网印。在实际中由于涂布后的再造烟叶只和干网正面接触，热风只需要烘干干网正面一侧表面水分就可以了，实际热风量使用要小的多。