“壓榨+組合干燥機”片基成形干燥工藝在造紙法再造煙葉中的應用研究

劉恩芬，王浩雅，黃 彪*，周國福，劉 婷，榮凡番，王茜茜，陳正春

(1.云南中煙再造煙葉有限責任公司，云南 昆明 650106；2.云南中煙新材料科技有限公司，云南 昆明650106； 3.山東瑞博斯煙草有限公司，山東 臨沂 276400；4.紅云紅河煙草(集團)有限責任公司，云南 昆明 650231)

“壓榨+組合干燥機”片基成形干燥工藝在造紙法再造煙葉中的應用研究

劉恩芬1，王浩雅2*，黃 彪2**，周國福1，劉 婷3，榮凡番4，王茜茜1，陳正春1

(1.云南中煙再造煙葉有限責任公司，云南 昆明 650106；2.云南中煙新材料科技有限公司，云南 昆明650106； 3.山東瑞博斯煙草有限公司，山東 臨沂 276400；4.紅云紅河煙草(集團)有限責任公司，云南 昆明 650231)

為解決制約再造煙葉企業生產的高車速問題，項目組研發了具有自主知識產權的往復式疊層隧道干燥成套設備，并在線研究了“壓榨+組合干燥機”片基成形干燥工藝，分析了車速與網部、壓榨部車速的關系；車速與一段烘箱、小缸速度的關系；車速對片基厚度、松厚度、灰分和抗張強度的影響；車速對烘箱出口片基水分的影響；車速對小缸組的表面溫度、烘缸壓力的影響；烘箱對片基、再造煙葉干度的影響；片基干燥系統對紙機各關鍵工序工藝指標的影響；片基成形干燥系統運行情況。結果表明該干燥方式有利于提高片基、產品的物理指標，適應了高車速的運轉；確定了往復式疊層隧道干燥成套設備的工藝參數，并優于設備升級前的工藝。

造紙法再造煙葉；片基；成形；干燥

國外片基成形干燥段采用“再造煙葉特種紙機”，壓榨部采用單毯雙托輥配置，干燥部為5.5 m揚克缸配合揚克氣罩的干燥方式[1-2]。國內片基成形干燥工藝壓榨部采用雙毯普通壓榨，干燥部普遍采用“揚克缸+揚克氣罩+小烘缸組”的烘干方式，但是，揚克缸直徑較小(一般在3.6 m以下)。采用國內的揚克烘缸干燥存在如下弊端：(1)片基對缸面溫度非常敏感，如果缸面溫度波動，片基出缸、向小缸引紙時容易產生斷頭，影響抄造運行的穩定性；(2)揚克烘缸干燥必須采用托輥使片基緊貼缸面，不僅影響片基的松厚度，也不利于吸收涂布液；(3)揚克烘缸干燥對片基兩面差影響明顯，貼缸面緊密光滑，且影響片基對涂布液的吸收性。(4)引紙操作困難，引紙成功率低，損紙量大。在現有的工藝生產技術下，即使采用直徑5 m以上的揚克烘缸，由于引紙操作等方面仍存在諸多的問題，也難以將抄造工作車速提高到150 m/min以上。總之，采用揚克烘缸干燥，不僅不能有效提高抄造工作車速，而且不能消除對產品質量的不良影響，還會帶來一些操作安全、維修等方面的問題，因此，依托揚克烘缸提速局限性很大[3-6]。

研發有效提高抄造工作車速、提升產品品質、經濟技術可行的新型成形干燥技術與設備是國內再造煙葉生產企業發展的必然趨勢，但是本領域研究甚少[7-8]。本項目組通過對片基自動轉向、傳動控制的研究，開發了疊層布置的往復式疊層隧道干燥成套設備(此設備沒有采用國內主流的“揚克缸+揚克氣罩+小烘缸組”技術)，此設備的開發極大地縮短了干燥裝置布置長度，減少了土建投資費用，減少了引紙等操作工作量。現通過研究“壓榨+組合干燥機”片基成形干燥工藝，對比分析設備升級前后的工藝參數，及對片基物理指標的影響，以研究出適合往復式疊層隧道干燥成套設備的工藝參數，為提高工作車速提供技術支撐[9-12]。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

某再造煙葉企業的造紙法再造煙葉生產線，再造煙葉型號A、B的片基及產品。

1.2 檢測方法與實驗主要儀器

物理指標檢測方法參照YC/T 16─2014再造煙葉。抗張強度測定儀(四川長江，型號 ZKW-3)、電腦測控厚度測定儀(四川長江，型號BHZ-1)、恒溫恒濕箱(KBF720，德國BINDER公司)、分析天平(瑞士梅特勒托利多，感量0.0001 g)、烘箱(德國，賓德)。

1.3 數據處理方法

實驗數據采用SPSS和Excel進行統計分析。

2 結果與討論

2.1 車速與網部、壓榨部車速的關系分析

以A產品為試驗材料，設定不同車速，測定的不同車速下網部、壓榨部的車速結果見表1。車速與網部、壓榨部車速呈線性正相關，因此在調整車速時，網部、壓榨部車速也將隨之變化。

表1 不同車速下的網部、壓榨部車速試驗數據 m/min

2.2 車速與一段烘箱、小缸速度的關系分析

以A產品為試驗材料，設定不同車速，測定不同車速下一段烘箱、小缸的車速，結果見表2。

表2 不同車速下的一段烘箱、小缸車速試驗數據 m/min

表3是實際車速與一段烘箱車速、一組小缸車速、二組小缸車速、三組小缸車速間的相關性分析結果。由表3分析結果可知，實際車速與一段烘箱、一組小缸、二組小缸、三組小缸的車速呈極顯著正相關；一段烘箱車速與一組小缸、二組小缸、三組小缸的車速呈極顯著正相關；3組小缸之間的車速也達到了極顯著正相關。

表3 實際車速與一段烘箱車速、一組小缸車速、二組小缸車速、三組小缸車速間簡單相關性分析

注:*表示顯著相關，**表示極顯著相關。

2.3 車速對片基厚度、松厚度、灰分和抗張強度的影響分析

以A產品為試驗材料，對不同車速下的片基厚度、灰分和抗張強度進行測定，并計算片基松厚度，表4是檢測不同車速下片基厚度、松厚度、灰分和抗張強度的結果。隨著車速的增加，片基的厚度、松厚度、縱向抗張強度、橫向抗張強度指標略有提高，片基灰分變化則反之。

表4 不同車速下的片基厚度、松厚度、灰分和抗張強度測定結果

2.4 車速對烘箱出口片基水分的影響分析

以A產品為試驗材料，檢測往復式隧道干燥機不同車速條件下其出口片基的水分，表5是往復式隧道干燥機不同車速下片基水分試驗結果。由表5可知，片基水分隨著車速的增加而略有提高，因此，在調整車速時要注意片基的脫水情況。

2.5 車速對小缸組表面溫度、烘缸壓力的影響分析

以A產品為試驗材料，檢測烘缸的表面溫度、烘缸壓力，計算烘缸的表面溫度、烘缸壓力的平均值，分析車速與烘缸的表面溫度、烘缸壓力的關系。表6、表7分別是不同車速下烘缸表面溫度、烘缸壓力的檢測結果。顯然，隨著車速的增加，烘缸表面溫度和烘缸壓力也稍有升高。

表5 往復式隧道干燥機不同車速下片基水分試驗結果

表6 不同車速下烘缸表面溫度檢測結果

表7 不同車速下烘缸壓力檢測結果

2.6 烘箱對片基、再造煙葉干度的影響分析

以A產品為試驗材料，在車速190 m/min條件下，檢測片基、再造煙葉在烘箱進口、出口的水分，計算片基、再造煙葉的干度，分析烘箱進出口片基和再造煙葉干度的變化情況。

由表8可知，片基在進出烘箱時其干度波動較小，片基進箱干度控制在24%～26%范圍內，片基出箱干度控制在30%～33%范圍內。由表9可知，再造煙葉進、出烘箱時其干度波動較小，再造煙葉進箱干度控制在56%～58%，再造煙葉出箱干度控制在83%～85%范圍內。

2.7 片基干燥系統對紙機各關鍵工序工藝指標的影響分析

以B產品為試驗材料，以片基灰分、厚度、絕干定量，再造煙葉絕干定量、厚度、松厚度、橫、縱向抗張強度，涂布量、涂布率為紙機關鍵工藝指標，對比分析片基干燥系統使用前后這些指標的變化。表10、表11分別是片基干燥系統使用前后紙機各關鍵工序工藝指標的檢測結果。

表8 片基進、出烘箱干度分析結果

表9 再造煙葉進、出烘箱干度分析結果

表12是片基干燥系統升級前后紙機各關鍵工序工藝指標的對比分析結果。從表12中可以看出：片基干燥系統升級后比升級前片基灰分降低2.91個百分點，再造煙葉絕干定量降低1.5 g/m2，涂布量降低1.6 g/m2，涂布率降低1.0個百分點，片基厚度、再造煙葉厚度、松厚度分別增加了0.006 mm、0.008 mm、0.12 cm3/g，縱向抗張強度、橫向抗張強度分別增加了0.628 kN/m、0.204 kN/m。

由此可見，車速與網部車速、壓榨部車速、一段烘箱車速、小缸車速呈線性正相關，因此在調整車速時，網部、壓榨部車速也將隨之變化；片基經過真空吸移輥出口、壓榨部出口、一組烘箱出口、小缸出口后其水分逐漸降低；在一組烘箱出口至小缸出口工序段片基水分降幅較大，由68.00%降至32.21%；為了保證高車速的穩定運行，可從脫水的真空度、壓榨壓力、干燥溫度、抗張強度等方面進行調整；“壓榨+組合干燥機”干燥方式與“揚克缸+小缸組”干燥方式相比，再造煙葉的厚度、松厚度等指標有明顯增加，此干燥方式對再造煙葉質量的提升有積極的作用；通過使用“組合干燥機”有利于提高和調控片基、產品的厚度和松厚度。

表10 片基干燥系統使用前紙機各關鍵工序工藝指標檢測分析

表11 片基干燥系統使用后紙機各關鍵工序工藝指標檢測分析

2.8 “壓榨+組合干燥機”片基成形干燥系統運行情況分析

當車速為168、172、175、177、182、190 m/min時，同批次A在“壓榨+組合干燥機”片基成形干燥系統的運行情況見表13。在不同的車速下“壓榨+組合干燥機”片基成形干燥系統可以把片基出壓榨部干度控制在23%～27%范圍內，烘箱出口干度控制在30%～33%范圍內。

表12 片基干燥系統升級前后紙機各關鍵工序工藝指標對比分析

表13 不同車速下“壓榨+組合干燥機”片基成形干燥系統運行情況分析

表14是190 m/min車速下“壓榨+組合干燥機”片基成形干燥系統的運行情況，由表14可知，車速為190 m/min時同批次不同班次的A的片基絕干定量、厚度、壓榨部出口干度、一組烘箱出口干度、小缸出口干度、灰分、抗張強度、片基絕干定量的變異系數較小，實現了片基在“壓榨+組合干燥機”片基成形干燥系統片基水分等關鍵質量指標的可控，提高了片基質量的穩定性。

表14 190 m/min車速下“壓榨+組合干燥機”片基成形干燥系統的運行情況

3 結論

對“壓榨+組合干燥機”片基成形干燥系統與“大缸+小缸組”的干燥工藝生產的片基和再造煙葉進行物理指標對比分析，表明該方式有利于提高片基、產品的厚度和松厚度，為后續涂布工藝段創造了良好的基礎[8-9]；同時，由于片基壓榨后并未直接上揚克缸，所以，片基兩面性較為均一，沒有出現光滑亮面的現象，從物理結構上降低了煙氣指標釋放量，改善了抽吸品質[10-12]。

當前普遍采用的“揚克烘缸+揚克氣罩+單排小缸組”片基干燥方式，嚴重制約了企業生產車速的提高。基于此，項目組研發了具有自主知識產權的往復式疊層隧道干燥成套設備[13]。此設備可以將生產車速提高到190 m/min，同時，往復式疊層隧道干燥成套設備溫度調節范圍更廣，實現了溫度的可調可控。此裝備首次實現了國產化，顯著提升了我國在造紙法再造煙葉關鍵設備的研發和制造能力，擺脫了對進口設備的依賴，大幅降低了設備投資，從根本上解決了制約生產線提速的瓶頸，實現了烘干段精細化、柔性化、智能化加工，實現了針對不同產品和車速的高效、高品質加工，提高了產品的物理特性，體現了片基干燥系統的高適應性、可塑性、可控性。

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(責任編輯：許晶晶)

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

云南中煙工業有限責任公司科技項目“造紙法再造煙葉外加纖維的篩選與應用研究” (2015YL02) 。

劉恩芬(1969—)，女，河南南陽人，工程師，主要研究方向為再造煙葉。*并列第一作者:王浩雅(1983—)，女，黑龍江雞西 人，助理研究員，碩士，主要研究方向為再造煙葉。**通訊作者:黃彪。

S572

A

1001-8581(2017)08-0080-06