叶片复烤机干燥区废气循环利用的系统研究

何博洋 宋昊宇 高效东 刘东奇

摘要：叶片复烤机中干燥区运行会产生高湿、高温废气，借助排潮风管进入异味处理装置存在热能浪费情况。本文通过概述叶片复烤机的具体结构和技术难点，围绕物料传输、PID控制等方面探究叶片复烤机内干燥区域废气循环利用系统结构。科学应用废气中的热能提高入口物料温度，降低物料加工的实际蒸汽用量。

关键词：叶片复烤机;干燥区;废气循环利用

叶片复烤系统包含输送模块、冷却模块、干燥部分、回潮部分、取样部分等结构。其中，干燥区主要负责干燥叶片，使其水分下降至临界值，去除烟叶内异味，保留其香气。干燥区工作质量直接关系之后冷却回潮的质量，因此有必要深入研究干燥区废气循环利用系统结构，充分应用废气中热能，实现提质降耗。

1叶片复烤机结构概述

1.1组成结构

叶片复烤机是打叶复烤阶段的关键设备，其主要作用是调解叶片内水分，除去其内部异味，消除其中病苗和害虫，延长叶片的储存时间，实现人工发酵与醇化，优化烟片品质。叶片复烤机结构包含干燥区上侧和下侧吹风段、进料端、压网带、排潮风道、冷却段、管路系统、输送网带等结构。

其运行原理如下：在设备内加入物料，经过多个干燥区完成烘烤，针对湿叶片进行烘干，依托循环热风自下而上进行烘干。伴随着烘烤时间不断累积，叶片的实际温度逐渐提升，且水分蒸发，借助风机排放到室外环境。当温度到达一定数值后会去除叶片中的霉苗。物料持续向前运输温度会逐渐减少，使水分蒸发确保循环热风自上而下烘干叶片，进而排出潮湿空气，确保干燥区出口叶片水分范围是8%-10%。当叶片在干燥区排出口则需运输进冷却区，通过低温循环风使叶片温度保持在35℃-45℃之间，为后续回潮相关操作提供帮助。此外，使叶片借助回潮通道自上而下、自下而上受蒸汽与雾化水喷吹作用，吸收足够的水分与热量进入出料端[1]。

1.2技术难点

复烤机加温系统包含热交换器、蒸汽、循环热风结构，利用热交换器传输蒸汽，进而加热周边空气。借助离心风机向烟叶吹热空气，对叶片完成干燥操作。干燥区通常划分3-5个部分，当前加工过程干燥区主要数量是5个，离心风机吹风形式包含上进风、下进风，依据设备组合完成使用。通常情况下中间区热风温度较高，呈正弦波形结构，热风温度范围是60℃-90℃，可以发挥叶片干燥的作用。在对叶片利用循环热风完成加热后，会在干燥区内部创建密闭、恒温空间，确保其中热风温度稳定。但在此过程中叶片加热产生的废气会借助排潮风机排出，进入空气后温度下降5-8℃，因此会导致能源浪费，违背生产过程提质降耗目标。

2叶片复烤机干燥区废气循环系统分析

2.1物料密封传输模块

2.1.1物料运输装置

若想提升叶片复烤机的实际热效率，充分利用其剩余价值，发挥提质增效功效，建议深入分析其系统结构，思路如下：将干燥区内废气归入进料端，针对叶片完成预加热，进而减少设备干燥区的蒸汽含量，防止设备内的能源消耗。其中，在设计密封物料输送系统时，入口部分是相对密封管道，呈竖向结构。此装置可以选择网带输送机、皮带输送机，借助加长烤片机中排潮管道使干燥区高温废气自输送机物料内的出料端排放到密封腔体，并从进料端排放至室外[2]。由于输送机密封区域物料的热风和物料运行方向不同，需借助热交换方式完成加热，并结合实际情况确定运输距离。

2.1.2密封管道设计

由于叶片复烤机在入口区域存在竖向、相对密封的管道，借助加长排潮管道可以使通过多个干燥区的高湿高温蒸汽自竖直管道下端向管道内传输气体，并在管道上部排出。叶片原料从管道上部传输至管道中，并从管道下侧排放到外部[3]。同时，竖直管道中热风实际运行方向和物料运行过程相反，需要借助热交换方式加热叶片，其中竖直管道距离应结合运行情况设置。

2.2PID控制模块

2.2.1模型分析

本课题中叶片复烤机内干燥区废气循环系统设计属于闭环控制模式，其能够在小于干燥区废气温度的基础上控制预加热区域温度。同时，借助温度传感器收集温度数据，通过风速仪实时监测预加热区域中废气的具体流速。利用PID调节技术改变执行器开度，科学把控预加热区域内废气量，加强对预加热区域中温度的自动、精准控制。

2.2.2应用过程

通过优化操作可以在小于干燥区废气温度的基础上设置预加热区的实际温度，借助温度传感器收集数据。同时，风速仪能够分析流入预加热区域中的废气流速，利用PID调节方式科学调整执行器的实际开度，把控预加热区中的废气量，创建自动反馈机制。当经过干燥区的废气由排潮风机抽走后，废气能够借助支管传输至预加热区域中网带下侧，使废气上涌，进而加热叶片，充分利用其中热能。此外，利用热交换器发送热风，使循环风机促进加热区中气体流动和物料相互冲撞、接触，确保低温气体借助循环风机抽回排潮风管，进而提升入口叶片的温度。

2.3循环系统预加热过程

2.3.1废气循环预加热

在预加热过程中需要将干燥区和排潮风管相互连接，充分排出干燥区内废气。其中，预加热系统中包含支管、预加热区、控制系统结构。预加热区处于物料入口、干燥区之间，使叶片自入口进入预加热区完成预热，并传输至干燥区进行烘烤。支管结构包含第一支管、第二支管，使预加热区后端借助第一支管和排潮风管前部完成连接，并使加热区前端利用第二支管和排潮风管的后侧相连。预加热过程如下：借助排潮风管将干燥区废气引入预加热区，对其中的叶片完成预加热，再利用排潮风管输出，使预加热区、支管构成废气流通结构。控制系统属于闭环控制结构，包含比较器、检测装置、控制器、执行器。检测装置内存在许多温度传感器，散布在废气流动结构的多个位置，可以获取不同区域温度;执行器能调整第一支管中预加热区、废气流量气压;比较器能对比多个区域温度差值;控制器可结合比较器结果控制执行器。本课题中温度传感器共计2个，一个设置在排潮管，可以检测干燥区废气排出实际温度;另一个安装在输送带，能够检测预加热的具体温度。通过长距离排潮管道使高温废气运输至密闭腔体内，从输送机出料端排放到室外。

2.3.2热交换过程中的预加热

热交换阶段预加热包含刮板喂料机，物料入口在第二支管竖直区域上侧。竖直区域通过和废气完成热交换进入刮板喂料机，并创建预加热区。温度传感器数量是2个，其一处于排潮风管，能够检验干燥区域中废气排放温度;另一个安装在第二支管上侧，可以检测预加热区的实际温度。在运行阶段叶片原料由管道上部输送至管道中。借助热交换模式加热叶片。由于预加热区域较为狭长，物料流动阶段吸收水分、热能的物理距离大，且时间较长，加热区域狭小，使得内部压力提高，反过来提升物料对于水分、热能的吸收效率。此外，投入刮板喂料机结构的原因是预加热工作区域占地面积大，当借助刮板输送物料时，废气与其能够完全接触，获取稳定湿度、温度环境，十分适用于物料流量较大的叶片复烤工作。

结论：综上所述，本课题探究提升叶片复烤机热能使用率的途径，基于初始设备围绕干燥区废气循环系统增加预加热区域。通过热交换提高废气中热能利用率，使物料入口构成预加热区域，为后续物料生产阶段水分和温度控制奠定基础。通过降低物料加工实际蒸汽量，减少设备工作能源消耗，优化叶片复烤加工品质。

参考文献：

[1]徐云龙，王子云，钱龙祥，等.叶片复烤机干燥区废气循环利用的系统研究[J].化工管理，2020，（17）：204-205.

[2]祁路生.提高葉片复烤机出口水分稳定性的措施研究[J].中国高新科技，2018，（19）：67-68.

[3]赵静，梁逢春，张鑫.烟片复烤机冷却区控制方式的改进[J].电气自动化，2018，40（03）：97-99.

作者简介：何博洋（1995.03-），男，汉族，河北省唐山市人，本科，助理工程师，研究方向：机械产品设计。