“压榨+组合干燥机”片基成形干燥工艺在造纸法再造烟叶中的应用研究

刘恩芬，王浩雅，黄 彪*，周国福，刘 婷，荣凡番，王茜茜，陈正春

(1.云南中烟再造烟叶有限责任公司，云南 昆明 650106；2.云南中烟新材料科技有限公司，云南 昆明650106； 3.山东瑞博斯烟草有限公司，山东 临沂 276400；4.红云红河烟草(集团)有限责任公司，云南 昆明 650231)

“压榨+组合干燥机”片基成形干燥工艺在造纸法再造烟叶中的应用研究

刘恩芬1，王浩雅2*，黄 彪2**，周国福1，刘 婷3，荣凡番4，王茜茜1，陈正春1

(1.云南中烟再造烟叶有限责任公司，云南 昆明 650106；2.云南中烟新材料科技有限公司，云南 昆明650106； 3.山东瑞博斯烟草有限公司，山东 临沂 276400；4.红云红河烟草(集团)有限责任公司，云南 昆明 650231)

为解决制约再造烟叶企业生产的高车速问题，项目组研发了具有自主知识产权的往复式叠层隧道干燥成套设备，并在线研究了“压榨+组合干燥机”片基成形干燥工艺，分析了车速与网部、压榨部车速的关系；车速与一段烘箱、小缸速度的关系；车速对片基厚度、松厚度、灰分和抗张强度的影响；车速对烘箱出口片基水分的影响；车速对小缸组的表面温度、烘缸压力的影响；烘箱对片基、再造烟叶干度的影响；片基干燥系统对纸机各关键工序工艺指标的影响；片基成形干燥系统运行情况。结果表明该干燥方式有利于提高片基、产品的物理指标，适应了高车速的运转；确定了往复式叠层隧道干燥成套设备的工艺参数，并优于设备升级前的工艺。

造纸法再造烟叶；片基；成形；干燥

国外片基成形干燥段采用“再造烟叶特种纸机”，压榨部采用单毯双托辊配置，干燥部为5.5 m扬克缸配合扬克气罩的干燥方式[1-2]。国内片基成形干燥工艺压榨部采用双毯普通压榨，干燥部普遍采用“扬克缸+扬克气罩+小烘缸组”的烘干方式，但是，扬克缸直径较小(一般在3.6 m以下)。采用国内的扬克烘缸干燥存在如下弊端：(1)片基对缸面温度非常敏感，如果缸面温度波动，片基出缸、向小缸引纸时容易产生断头，影响抄造运行的稳定性；(2)扬克烘缸干燥必须采用托辊使片基紧贴缸面，不仅影响片基的松厚度，也不利于吸收涂布液；(3)扬克烘缸干燥对片基两面差影响明显，贴缸面紧密光滑，且影响片基对涂布液的吸收性。(4)引纸操作困难，引纸成功率低，损纸量大。在现有的工艺生产技术下，即使采用直径5 m以上的扬克烘缸，由于引纸操作等方面仍存在诸多的问题，也难以将抄造工作车速提高到150 m/min以上。总之，采用扬克烘缸干燥，不仅不能有效提高抄造工作车速，而且不能消除对产品质量的不良影响，还会带来一些操作安全、维修等方面的问题，因此，依托扬克烘缸提速局限性很大[3-6]。

研发有效提高抄造工作车速、提升产品品质、经济技术可行的新型成形干燥技术与设备是国内再造烟叶生产企业发展的必然趋势，但是本领域研究甚少[7-8]。本项目组通过对片基自动转向、传动控制的研究，开发了叠层布置的往复式叠层隧道干燥成套设备(此设备没有采用国内主流的“扬克缸+扬克气罩+小烘缸组”技术)，此设备的开发极大地缩短了干燥装置布置长度，减少了土建投资费用，减少了引纸等操作工作量。现通过研究“压榨+组合干燥机”片基成形干燥工艺，对比分析设备升级前后的工艺参数，及对片基物理指标的影响，以研究出适合往复式叠层隧道干燥成套设备的工艺参数，为提高工作车速提供技术支撑[9-12]。

1 材料与方法

1.1 试验材料

某再造烟叶企业的造纸法再造烟叶生产线，再造烟叶型号A、B的片基及产品。

1.2 检测方法与实验主要仪器

物理指标检测方法参照YC/T 16─2014再造烟叶。抗张强度测定仪(四川长江，型号 ZKW-3)、电脑测控厚度测定仪(四川长江，型号BHZ-1)、恒温恒湿箱(KBF720，德国BINDER公司)、分析天平(瑞士梅特勒托利多，感量0.0001 g)、烘箱(德国，宾德)。

1.3 数据处理方法

实验数据采用SPSS和Excel进行统计分析。

2 结果与讨论

2.1 车速与网部、压榨部车速的关系分析

以A产品为试验材料，设定不同车速，测定的不同车速下网部、压榨部的车速结果见表1。车速与网部、压榨部车速呈线性正相关，因此在调整车速时，网部、压榨部车速也将随之变化。

表1 不同车速下的网部、压榨部车速试验数据 m/min

2.2 车速与一段烘箱、小缸速度的关系分析

以A产品为试验材料，设定不同车速，测定不同车速下一段烘箱、小缸的车速，结果见表2。

表2 不同车速下的一段烘箱、小缸车速试验数据 m/min

表3是实际车速与一段烘箱车速、一组小缸车速、二组小缸车速、三组小缸车速间的相关性分析结果。由表3分析结果可知，实际车速与一段烘箱、一组小缸、二组小缸、三组小缸的车速呈极显著正相关；一段烘箱车速与一组小缸、二组小缸、三组小缸的车速呈极显著正相关；3组小缸之间的车速也达到了极显著正相关。

表3 实际车速与一段烘箱车速、一组小缸车速、二组小缸车速、三组小缸车速间简单相关性分析

注:*表示显著相关，**表示极显著相关。

2.3 车速对片基厚度、松厚度、灰分和抗张强度的影响分析

以A产品为试验材料，对不同车速下的片基厚度、灰分和抗张强度进行测定，并计算片基松厚度，表4是检测不同车速下片基厚度、松厚度、灰分和抗张强度的结果。随着车速的增加，片基的厚度、松厚度、纵向抗张强度、横向抗张强度指标略有提高，片基灰分变化则反之。

表4 不同车速下的片基厚度、松厚度、灰分和抗张强度测定结果

2.4 车速对烘箱出口片基水分的影响分析

以A产品为试验材料，检测往复式隧道干燥机不同车速条件下其出口片基的水分，表5是往复式隧道干燥机不同车速下片基水分试验结果。由表5可知，片基水分随着车速的增加而略有提高，因此，在调整车速时要注意片基的脱水情况。

2.5 车速对小缸组表面温度、烘缸压力的影响分析

以A产品为试验材料，检测烘缸的表面温度、烘缸压力，计算烘缸的表面温度、烘缸压力的平均值，分析车速与烘缸的表面温度、烘缸压力的关系。表6、表7分别是不同车速下烘缸表面温度、烘缸压力的检测结果。显然，随着车速的增加，烘缸表面温度和烘缸压力也稍有升高。

表5 往复式隧道干燥机不同车速下片基水分试验结果

表6 不同车速下烘缸表面温度检测结果

表7 不同车速下烘缸压力检测结果

2.6 烘箱对片基、再造烟叶干度的影响分析

以A产品为试验材料，在车速190 m/min条件下，检测片基、再造烟叶在烘箱进口、出口的水分，计算片基、再造烟叶的干度，分析烘箱进出口片基和再造烟叶干度的变化情况。

由表8可知，片基在进出烘箱时其干度波动较小，片基进箱干度控制在24%～26%范围内，片基出箱干度控制在30%～33%范围内。由表9可知，再造烟叶进、出烘箱时其干度波动较小，再造烟叶进箱干度控制在56%～58%，再造烟叶出箱干度控制在83%～85%范围内。

2.7 片基干燥系统对纸机各关键工序工艺指标的影响分析

以B产品为试验材料，以片基灰分、厚度、绝干定量，再造烟叶绝干定量、厚度、松厚度、横、纵向抗张强度，涂布量、涂布率为纸机关键工艺指标，对比分析片基干燥系统使用前后这些指标的变化。表10、表11分别是片基干燥系统使用前后纸机各关键工序工艺指标的检测结果。

表8 片基进、出烘箱干度分析结果

表9 再造烟叶进、出烘箱干度分析结果

表12是片基干燥系统升级前后纸机各关键工序工艺指标的对比分析结果。从表12中可以看出：片基干燥系统升级后比升级前片基灰分降低2.91个百分点，再造烟叶绝干定量降低1.5 g/m2，涂布量降低1.6 g/m2，涂布率降低1.0个百分点，片基厚度、再造烟叶厚度、松厚度分别增加了0.006 mm、0.008 mm、0.12 cm3/g，纵向抗张强度、横向抗张强度分别增加了0.628 kN/m、0.204 kN/m。

由此可见，车速与网部车速、压榨部车速、一段烘箱车速、小缸车速呈线性正相关，因此在调整车速时，网部、压榨部车速也将随之变化；片基经过真空吸移辊出口、压榨部出口、一组烘箱出口、小缸出口后其水分逐渐降低；在一组烘箱出口至小缸出口工序段片基水分降幅较大，由68.00%降至32.21%；为了保证高车速的稳定运行，可从脱水的真空度、压榨压力、干燥温度、抗张强度等方面进行调整；“压榨+组合干燥机”干燥方式与“扬克缸+小缸组”干燥方式相比，再造烟叶的厚度、松厚度等指标有明显增加，此干燥方式对再造烟叶质量的提升有积极的作用；通过使用“组合干燥机”有利于提高和调控片基、产品的厚度和松厚度。

表10 片基干燥系统使用前纸机各关键工序工艺指标检测分析

表11 片基干燥系统使用后纸机各关键工序工艺指标检测分析

2.8 “压榨+组合干燥机”片基成形干燥系统运行情况分析

当车速为168、172、175、177、182、190 m/min时，同批次A在“压榨+组合干燥机”片基成形干燥系统的运行情况见表13。在不同的车速下“压榨+组合干燥机”片基成形干燥系统可以把片基出压榨部干度控制在23%～27%范围内，烘箱出口干度控制在30%～33%范围内。

表12 片基干燥系统升级前后纸机各关键工序工艺指标对比分析

表13 不同车速下“压榨+组合干燥机”片基成形干燥系统运行情况分析

表14是190 m/min车速下“压榨+组合干燥机”片基成形干燥系统的运行情况，由表14可知，车速为190 m/min时同批次不同班次的A的片基绝干定量、厚度、压榨部出口干度、一组烘箱出口干度、小缸出口干度、灰分、抗张强度、片基绝干定量的变异系数较小，实现了片基在“压榨+组合干燥机”片基成形干燥系统片基水分等关键质量指标的可控，提高了片基质量的稳定性。

表14 190 m/min车速下“压榨+组合干燥机”片基成形干燥系统的运行情况

3 结论

对“压榨+组合干燥机”片基成形干燥系统与“大缸+小缸组”的干燥工艺生产的片基和再造烟叶进行物理指标对比分析，表明该方式有利于提高片基、产品的厚度和松厚度，为后续涂布工艺段创造了良好的基础[8-9]；同时，由于片基压榨后并未直接上扬克缸，所以，片基两面性较为均一，没有出现光滑亮面的现象，从物理结构上降低了烟气指标释放量，改善了抽吸品质[10-12]。

当前普遍采用的“扬克烘缸+扬克气罩+单排小缸组”片基干燥方式，严重制约了企业生产车速的提高。基于此，项目组研发了具有自主知识产权的往复式叠层隧道干燥成套设备[13]。此设备可以将生产车速提高到190 m/min，同时，往复式叠层隧道干燥成套设备温度调节范围更广，实现了温度的可调可控。此装备首次实现了国产化，显著提升了我国在造纸法再造烟叶关键设备的研发和制造能力，摆脱了对进口设备的依赖，大幅降低了设备投资，从根本上解决了制约生产线提速的瓶颈，实现了烘干段精细化、柔性化、智能化加工，实现了针对不同产品和车速的高效、高品质加工，提高了产品的物理特性，体现了片基干燥系统的高适应性、可塑性、可控性。

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(责任编辑：许晶晶)

Application of “Press + Combination Dryer” Base-sheet Forming and Drying Technology in Reconstituted Tobacco by Paper-making Process

LIU En-fen1, WANG Hao-ya2*, HUANG Biao2**, ZHOU Guo-fu1, LIU Ting3, RONG Fan-fan4, WANG Qian-qian1, CHEN Zheng-chun1

(1. Yunnan Reconstituted Tobacco Company Limited, Kunming 650106, China; 2. China Tobacco Yunnan New Material Science and Technology Limited Company, Kunming 650106, China; 3. Shandong Rebirth Tobacco Company Limited, Linyi 276400, China; 4. Hongyun Honghe Tobacco (Group) Company Limited, Kunming 650231, China)

In order to solve the problem of high line speed restricting the production of reconstituted tobacco enterprises, our project team has developed the reciprocating laminated-tunnel drying complete equipment with independent intellectual property rights, carried out an on-line study on "press + combination dryer" base-sheet forming and drying technology, and analyzed the relationship between line speed and network-part speed, press-part speed; the relationship between line speed and one-section oven speed, small cylinder speed; the influences of line speed on the base-sheet thickness, bulk, ash content, and tensile strength; the influence of line speed on the base-sheet moisture at the exit of oven; the influences of line speed on the surface temperature of small cylinder group, and the pressure of drying cylinder; the influence of oven on the dryness of base-sheet and reconstituted tobacco; the influence of base-sheet drying system on the technological indexes of various key processes of paper machine; and the running condition of base-sheet forming and drying system. The results showed that this drying method was beneficial for the improvement of physical indexes of base-sheet and reconstituted tobacco products, and adapted to the high-line-speed operation. The technological parameters of reciprocating laminated-tunnel drying complete equipment were decided, and its technology was superior to that of the non-upgraded equipment. The successful research and development of reciprocating laminated-tunnel drying technology and equipment realized the refined, flexible and intelligent processing in drying period, and fundamentally solved the bottleneck restricting production line speed.

Paper-making reconstituted tobacco; Base-sheet; Forming; Drying

2017-04-10

云南中烟工业有限责任公司科技项目“造纸法再造烟叶外加纤维的筛选与应用研究” (2015YL02) 。

刘恩芬(1969—)，女，河南南阳人，工程师，主要研究方向为再造烟叶。*并列第一作者:王浩雅(1983—)，女，黑龙江鸡西 人，助理研究员，硕士，主要研究方向为再造烟叶。**通讯作者:黄彪。

S572

A

1001-8581(2017)08-0080-06