打叶复烤生产线风选除杂系统气料分离器的改进

郑博文 王 涛 尹利东

(红云红河集团昆明卷烟厂，云南 昆明 650000)

0 引言

在全国卷烟销量急速下降的形势下，各烟草企业加大了细支卷烟、短支卷烟市场的开发力度，新型卷烟成为企业销量新的增长点，同时也成为各中烟公司竞争的焦点。细支卷烟、短支卷烟的发展对复烤片烟纯净度提出了更高的要求。如何从原料烟叶中更有效地剔除轻质杂物，日愈受到国内打叶复烤企业的重视。国内外烟草企业大多采用的除杂系统类型主要有光电除杂型、色谱除杂型和风选除杂型等。其中风选除杂由于工艺应用技术简单，投资少，易于维护，被复烤企业广泛应用[1]。

风选除杂系统主要由物料传送装置(高速皮带输送机)、风选仓、气料分离器、慢速剔杂输送机等设备组成。其中气料分离器是影响风选除杂效率的关键部位[2]，本文拟通过改进气料分离器内部机构来有效提高风选除杂系统的效率。

1 影响风选除杂效率的因素

图1 风选除杂系统示意图

由筛沙筒输送出来的烟叶落到高速皮带输送机上，由于速度的变化使烟叶铺料厚度变小，摊薄后的烟叶被抛入风选仓，由于非烟杂物的物理特性与碎片烟叶相似，采用重力风分原理可将非烟杂物、碎烟与大部分完整烟叶分离开来，碎烟、较轻的杂物被风从风选仓上方排杂口吸至气料分离器中。细小的杂物和直径小于2.88 mm的烟末则随着风选气流进入除尘器；其他较大的杂物和直径大于2.88 mm的碎烟则吸附在气料分离器离心桶上，通过离心桶的转动产生离心力使其落入下方慢速剔杂输送机上，经人工除杂后，碎烟重新汇入主料中进入下道工序[3-6]。风力是整个风选除杂系统的关键，而对风力影响最大的就是通风阻力。由此可见影响风选除杂系统效率的关键因素在于风力通道是否畅通。

图2 气料分离器离心桶剖视示意图

目前，许多卷烟厂的打叶复烤生产线的分选除杂系统安装在筛沙筒之后二润之前，同时风选除杂系统也肩负着筛沙筒碎烟的分选和输送任务。随着生产时间增加，部分碎烟和杂物会堆积在物料输送管内，导致风选能力下降。

出现这种情况的大部分原因是：烟叶经过一次润叶后，其所附带的灰尘和杂物具有一定的水分，通过气料分离器时，容易粘附在分离器气孔上，形成堵塞，造成风力下降。显然，在气料分离器中增加清洁装置是解决这一问题的有效途径。

2 离心筒清洁装置的设计

离心筒清洁装置应安装于烟叶自然甩落之后，减少清洁装置的工作量。所以选取物料在离心桶上的一个位置做受力分析。

图3 物料受力情况分析

烟叶物料同时受四个力的共同作用，其中除尘风机吸力F与水平线的夹角为θ，各力的大小和方向确定如下：

(1)物料所受的重力G，可用如下表示：

G=mg

式中m—物料的质量，kg；

g—重力加速度，g=9.81 m/s2。

方向是垂直向下的。

(2)除尘风机吸力F，根据流体力学可知，在烟草物料风分所使用的气流速度范围内，该阻力在数值上和相对运动的速度V的平方成正比。此时阻力f的计算公式为[7]：

f=1/2 ξρАV2

式中ξ—阻尼系数；

A—物料在垂直于相对气流的运动方向上的投影面积，近似为烟叶面积，m2；

ρ—烟叶物料的密度，kg/m3。

V—气流相对于物料的运动速度，依附在离心桶桶壁上，所以V就是风速，m/s。

(3)离心力F离，可用表示为：

F离=mw2r

式中m—物料的质量，kg；

w—物料旋转的角速度，也就是离心桶旋转的角速度；

r—物料旋转的半径，也就是离心桶的半径，m。

(4)物料收到筒壁的反作用力f。烟叶物料受到筒壁的反作用力f是由物料对筒壁的压迫产生的，大小根据水平方向上对筒壁的压力而变。

根据力的平衡，选取垂直方向的力做计算：

F·sinθ=G+ F离·sinθ

整理计算后后可得：

θ=82°

表明，当θ旋转到82°，达到垂直面上达到力的平衡，即大部分烟叶脱离离心桶，落入出料器中。安装清洁刷的角度小于82°即可。根据离心桶观察检修口位置，确定清扫刷与水平面呈70°夹角。

支架的作用是把清洁装置固定在离心筒内，使用材料为不锈钢板，按图4尺寸进行加工，效果图如图5。

图4

图5

连接块的作用是连接离心筒与清洁支架，使用材料为不锈钢板，按图6尺寸进行加工，效果图如图7。

图6

图7

使用排刷进行改造，如图8所示。

图8

装配时，先在气料分离器内安装好两块连接块，使两端固定在气料分离器内机架上，再将安装有排刷的支架安装在连接块上，如图9所示。

图9

3 效果与分析

3.1 实验设备

昆明卷烟厂打叶复烤车间有A、B两条相同的GODIOLI生产线，风选除杂系统位于筛沙和二次润叶之间。

3.2 实验分析

在2020年10月的正常生产中，选择C3F、X2F、CXMK三个的等级烟叶，分别代表上中下三等烟。在试验日夜班结束后，收集风选除杂系统人工除杂进行统计，通过和没做改造的生产B线指标进行比较，结果如表1所示。

由表1可知，改造后的生产线A风选除杂系统人工除杂量比未进行改造的生产B线平均提高了73.0%，改善效果明显。

表1 2020年10月人工除杂杂物统计

4 结语

在风选除杂系统气料分离器中加装了清洁装置后，解决了风选除杂系统在生产过程中存在的问题，改善效果明显。