打叶复烤烟梗毁形介质添加系统的开发

王涛 李云 段丞 杨亚

摘 要：对于打叶复烤企业生产加工过程中所产生的碎烟、烟梗、霉烟等涉烟废弃物，通常采用焚烧、填埋或压棒等处理方式。烟梗是烟叶的粗硬叶脉，一般而言，占叶片重量的25-30%[1]。烟梗作为打叶复烤加工处理的副产品，对于烟草工业企业而言，除去用于制造膨胀梗丝、再造烟叶等以外便无可利用价值，所以大部分烟梗都是被弃置处理。如何及时、彻底、经济、环保等处理废弃烟梗一直是打叶复烤行业的一个难题。若将烟草废弃物送到垃圾场以焚烧的形式销毁，产生大量浓烟和有害气体，造成环境污染。若通过第三方公司处理烟草废弃物，则国家烟草专卖局明确了烟草废弃物处理规定，烟草工商企业必须对在生产经营加工过程中产生的不可利用涉烟废弃物厂内毁形后才能出厂，梗类毁型后的颗粒标准不得大于 40 目。为防止烟梗外流用于非法用于制造烟草专卖品，故须利用毁形打机将烟梗破碎毁形，且鼓励在毁形梗末中添加废液废渣等毁形介质，再进行后续处置工作。现将开发一种烟梗毁形介质添加系统，实现毁形介质添加自动控制，均匀添加的功能。

关键词：毁形介质;烟梗毁形;涉烟废弃物

1. 背景介绍

1.1 专卖管理要求

若通过具备资质的第三方公司处理烟草废弃物，则国家烟草专卖局明确了规定了原则上优先采取厂内销毁的方式进行处理。云南中烟规定不能利用的废弃原料必须在出厂前进行毁形粉碎，烟草工商企业必须对在生产经营加工过程中产生的不可利用涉烟废弃物厂内毁形后才能出厂，且鼓励复烤企业在烟梗毁形过程中添加废渣废水等毁形介质进行预处理。红云红河集团规定，梗类毁型后的颗粒标准不得大于 40 目。由于条件限制对生产的废弃原料毁形无法达到小于40目的要求时，应采取其他措施如污染着色、浇水、堆捂发酵等方式处理，确保废弃原料不能用于制作烟草制品，不可利用原料废弃物粉碎毁形处置后可以提供给具备资质的肥料生产企业[2]，确保废弃原料无法用于非法卷烟造价活动。

1.2 行业现状

就目前打叶复烤行业关于废弃烟梗主要有以下几种处置方法，焚烧、自然腐败、毁形后移交第三方。焚烧的方式会产生大量浓烟和污水，造成空气土地严重污染，不利于环境保护。自然腐败的方式处理时间比较长，且需要占用大量的仓库货位，效率低、极不经济。通过毁形后交由具备资质的第三方处理的处置方式解决了废弃烟梗处理不环保、效率低和不经济的问题，但是无法彻底杜绝移交后的毁形梗用于烟草制假活动。

2.确定目标

为切实落实国家局、云南中烟和集团对于涉烟废弃物的相关管理要求，有效防止涉烟废弃物流入非法使用渠道或制假窝点，切实维护好国家、消费者和企业的合法权益。昆明卷烟厂生产一部于2015年便引进了烟梗毁型设备，对烟梗等涉烟废弃物进行毁形处理。为及时、彻底、经济、环保地处置毁形梗末，生产一部严格按照涉烟废弃物管理规定制定了新的烟梗毁形工艺流程。需要在烟梗毁形过程中加入一定比例的毁形介质，以彻底杜绝毁形梗末外流的造假活动。掺入毁形介质的毁形梗末售给具备资质的肥料生产企业用于肥料生产，实现了烟草废弃物经济价值的充分利用。

目前可用于烟梗毁形添加的介质有煤渣、磷矿粉、氨基酸等。煤渣颗粒大小不一添加不便，且加入煤渣的毁形梗末不利于肥料的加工。氨基酸和磷矿粉都可以均匀掺配加入毁形梗末中，利于后期肥料生产企业加工肥料，但是氨基酸的价格大大高于磷矿粉，相较而言，选择添加磷矿粉的方案更为经济。因此，昆烟生产一部决定在烟梗毁形工艺流程中增加毁形介质（磷矿粉）添加的工艺步骤，需开发一套烟梗毁形介质（磷矿粉）添加系统，毁形介质（磷矿粉）加料比为1%，波动在0.95-1.05%区间内均视为加料比合格。

3.方案设计及实施

3.1机械部分

烟梗毁形介质添加系统包括以下项目：

1、毁形打包线磷矿粉添加不锈钢料仓（含预紧扣密封桶盖、锥形出料斗、300mm高料位视窗、不锈钢碟阀、不锈钢安装支架等），材质304B。

2、不锈钢搅拌桨叶（磷矿粉吸水性强易受潮结块，需加搅拌装置破碎，含驱动sew电机减速器）数量：1台套。

3、sew电机，功率：0.55kw，转速：16r/min。

4、不锈钢钢螺旋推进输送机加料装置（含驱动sew电机减速器，sew电机功率：0.55kw，转速：40r/min;）数量：1台套;一套DN63螺旋推进输送机加料装置精确控制3-7吨毁形流量的磷矿粉添加，满足同时两条生产线的烟梗毁形生产的磷矿粉添加任务。

5、不銹钢管道防堵松散器1套，传动形式采用链轮链条传动，防堵松散器在管道内旋转防止磷矿粉受潮结块堵塞。利用不锈钢钢螺旋推进输送机加料装置的驱动动力，包含链条传动装置防护罩。

6、磷矿粉吸水性强，易受潮结块在磷矿粉添加不锈钢缓存桶壁上，不易脱落，敷设PU气管、加装GT-48气动振动器解决结壳现象，数量：1套。

7、毁形打包线添加磷矿粉加料装置电气系统1套;利用原有设备电柜装配空开、接触器、继电器、变频器等电气元件，外部安装启动按钮及隔离开关。

8、毁形打包线添加磷矿粉加料装置所需的动力电缆敷设、桥架制安及线管穿管等1批。

9、毁形打包线添加磷矿粉加料装置缓存料桶上安装物料液位计，用于监测物料的上下限位进行信号给出，控制磷矿粉物料补充添加。

3.2 电气控制部分

1. 结合目前较为成熟的自动化控制技术，考虑经济性及实用性，选用小巧灵活的西门子小型机S7系列小型机200 SMART、模拟量输入输出模块、电源模块、及昆仑通态触摸屏（HMI）。

2. 通过对上位机（HMI）及下位机（S7-200 SMART PLC）程序的编写，在触摸屏上，可选择自动/手动模式，磷矿粉添加量会自动根据每包毁形梗流量的大小进行实时调整，并对磷矿粉添加量进行全自动化实时动态监控;在选择手动模式时，输入电机频率便可实现磷矿粉的手动添加模式;同时，在上位机设置了毁形梗数量（包数）、重量、介质添加数据进行统计功能，实现对物料的包数、重量、介质用量等进行实时统计。

3. 控制系统由HMI、S7-200 SMART PLC、变频器和三相异步电机等组成，可实现通过对上位机参数设定，改变变频器频率间接控制三相异步电机转速。通过每袋装料用时数据实时反馈给PLC，实现对添加介质流量大小进行闭环控制。控制系统工作方式分为手动控制工作方式和自动控制工作方式供操作工选择。

3.3 效果检查

每次称取一定量的磷矿粉加入加料系统，并正常启动系统开始加料，通过统计毁形梗总量和磷矿粉添加量计算加料比是否符合工艺要求，验证自动加料系统是否有效，进行了6次统计实验，数据如下：

经过6次实验，6次实验结果加料比均在工艺指标0.95%-1.05%范围以内，全部合格。且波动比较小，实现了准确加料、均匀加料的目标。

4.结论

烟梗毁形介质（磷矿粉）添加系统成功研发并投入使用，有效将毁形介质加料比控制在0.95%-1.05%范围以内，达到了均匀、准确、高效添加毁形介质的目标。作为不可利用废弃原料的烟梗经毁形粉碎和添加毁形介质之后，可安全售给具备资质的肥料生产企业，废弃物经济价值充分利用的同时彻底杜绝毁形梗末由于造假活动，有效保证了国家利益和消费者利益。

参考文献：

[1]徐雯熙， 周明， 何玉丹，等. 切梗头工艺在打叶复烤中的应用[J]. 农业装备技术， 2019， 45（5）：3.

[2]张骞方， 叶鹏盛， 代顺冬，等. 烟草生产废弃物资源化利用现状及建议[J]. 现代农业科技， 2020（3）：2.