烟草制丝线回潮筒自动清洗装置

王普涛

(陕西中烟工业有限责任公司 汉中卷烟厂，陕西 汉中 723102)

0 引言

烟草行业中常采用回潮筒对物料进行加工，以提高物料的温度和水分。而筒类增温增湿设备使用后会在筒体内壁及进出料罩上粘附碎烟片、烟丝、烟沫，生产过程中，每台筒体大小不一，筒体内粘附量也各不相同。为了满足工艺要求、保证烟丝产品质量，每班生产换牌换批和班后均需对筒体内部物料通道进行彻底清洁保养。而现有清洁系统无法彻底清洗干净，清洗效率极低，筒体内约90%左右粘附烟沫和筒体两头端面粘附烟沫无法去除，所以仍然需人工进入回潮筒内部用水管进行冲水清洁。人工清洁的缺点是：①耗时过长，不符合提高生产效率的要求；②人员进入筒体内部进行操作，属于有限空间作业，存在一定的安全风险；③经常性的人为进入筒体内部，会因为筒体超重产生设备变形风险;④对产品质量造成一定的影响。

1 研发背景

目前卷烟厂制丝车间增温增湿筒类设备工作方式为滚筒式：烟叶由进料皮带输送进入旋转滚筒，由筒内齿钉带动不断上下翻滚，逐步向前运动；加热加湿蒸汽系统通过双元雾化喷嘴将高压蒸汽和软化水均匀地喷洒在筒体内部的物料上，使烟叶加温加湿；由加热器加热的空气从烟叶入口下方的风口进入滚筒内,在滚筒的出口端设有蒸汽喷嘴，直接喷蒸汽至滚筒内，进一步使烟叶增温增湿、均匀回潮。筒体内壁附着大量的原料和烟垢，堆积粘附在回潮筒的前室进料屏、筒壁和后室出料屏的壁板上。这些堆积物需要人工进行清洗，否则混入下一批次的生产原料之中会影响到产品的质量。残留物料粘附情况如图1所示。

图1 回潮筒内部积垢实物图

根据行业安全风险分级管控中的红、橙、黄、蓝四级风险识别，安全管理部门按照有限空间作业确定回潮滚筒内保养、换牌扫尾为黄色风险，为制丝车间最高风险。表1为安全风险辨识分类分级管控清单。

表1中，风险评估的数字代表了危险性的大小，其中事故发生的可能性、人员处于危险环境的频繁程度、发生事故后可能造成的后果分别由1～10进行划分，危险源风险等级由1～200进行划分，风险等级划分为1级～3级，分值越高表示危险风险存在的可能性越大。

表1 制丝车间安全风险辨识分类分级管控清单

烟叶在生产过程存在的粘附情况是制丝生产线不可避免的情况。针对烟草制丝生产过程的实际问题，并结合自动洗车的装置原理，构思出一种适合于筒类设备内部自动清洗的水路系统，应用于烟草制丝线回潮筒的内部残留物料的冲洗清洁。此系统预期达到的功能为：回潮筒生产运行结束后，根据工艺保养清洁需求，通过控制指令对回潮筒前后室进料屏、出料屏、旋转筒体内壁等粘附物料严重的部位进行清洁冲洗，达到工艺、生产的要求。

2 回潮筒设备自动清洗装置

图2为回潮筒设备安装自动清洗装置后的整体模型，它主要由筒体部分、喷嘴部件、增压部分、控制部分及管路系统等组成。

图2 回潮筒安装自动清洗装置后的整体模型

2.1 喷嘴部件

回潮筒体内部结构为：前室360°平面结构，后室360°全封闭结构。选取性价比高、清洗效果好、能源利用率高、能360°旋转的自动旋转喷嘴。前室采用旋转槽罐18250系列清洗喷嘴(见图3)，达到充分利用水流压力下的反作用力推动喷嘴旋转运动，在冲洗液流动的旋转头上装有三个强力扇形喷嘴精确定位，使所有内部表面都完全在清洗轨道覆盖范围内。后室采用固定式槽罐6353系列清洗喷头(见图4)，此喷头的特点是流量较大，快速旋转，每个喷头上装有13个实心锥喷嘴，可以全面覆盖槽罐内部。人工调节液体流量，可以改变液体压力，达到产生合乎要求的喷雾效果。此结构适应性较强，喷嘴体的入口接头大小可以根据实际情况快速更换，使用快捷简便。

图3 旋转槽罐18250系列清洗喷嘴

图4 固定式槽罐6353系列清洗喷头

2.2 增压部分

清洗介质所使用的软化水或自来水必须经过增压环节才能够达到更好的清洁冲洗效果，此部分设计主要从缓存水箱设计与增压水泵选择两方面进行确定。

由于原供水管径较小，重新更新管路成本较高，为避免出现水泵吸空现象，充分利用设备有限空间，在回潮筒配气柜上方增加密闭式缓存水罐。密闭式缓存水罐为平躺圆柱形，利用上方排空阀排泄空气，除连接件外其余全密闭。滚筒自动清洗管路系统如图5所示。

据统计测量，现场水压约为0.25 MPa,根据喷嘴压力要求和流量稳定性要求，泵额定输出流量Q≥3.0 m3/h，额定输出压力p≥0.3 MPa,因此选用了CDLF 轻型立式多级离心泵，如图6所示。

1，2-后室清洗选择阀；3，4-后室360°槽罐清洗喷头；5，6-前室旋转清洗喷头；7，8-前室清洗选择阀；9，10-前、后室清洗控制电磁阀；11-压力检测；12-清洗水控制阀；13-增压泵；14-自动排空阀；15-手动排空阀；16-排污阀；17-自动清洗供水阀；18-手动清洗控制阀；19-计量表；20-水源总阀；21-手动清洗软管

图6 CDLF 轻型立式多级离心泵

2.3 控制部分

根据回潮筒自动清洗装置功能的要求，控制部分需满足清洗装置的一键启动和清洗过程的快速和高效要求。控制部分主要针对现场的电路设计和PLC程序的自动控制进行设计，分别见图7和图8。电路中采用了双电磁阀进行控制，通过控制前、后室清洗管路电磁阀的通断，利用PLC控制实现对前、后室的自动清洗。

1-空气断路器；2-变频器；3-隔离开关；4-增压泵电机；5-启动按钮；6-变频器控制继电器；7-前室清洗电磁阀；8-后室清洗电磁阀

图8 PLC程序设计

3 最终实施效果

最终对完成设计和制造的制丝线筒类设备清洁装置进行试验测试，并安装到梗丝生产线的“梗丝回潮筒”进行实地验证，通过工艺和设备人员的现场观察，操作人员通过回潮筒自动清洗装置清洗12 min，回潮筒内壁、前室和后室内无烟垢(见图9)。从而解决了回潮筒清洗耗时长的问题，降低了职工的劳动强度，消除了回潮筒内部清洗的安全隐患。为验证自动清洗装置的实际运行稳定性和清洁效果，设备维修技术人员和生产质量管控技术员对该清洁装置进行了两个周期的跟踪验证，统计数据显示，最初的预期目标实现了。

图9 回潮筒内部清洗效果图

4 总结

回潮筒设备自动清洗装置的设计以问题为导向，能够从生产环节的现有实际情况出发，借鉴已有的汽车自动清洁成熟产品思路，解决烟草制丝生产线回潮筒内部清洗所存在的耗时耗力、安全隐患大的问题，达到了预期目的。