煙梗增壓回潮工藝裝備的設計

張玲玲，劉廣洲，王永金

(1. 吉林煙草工業(yè)有限責任公司，吉林 延吉 133001； 2. 智思控股集團有限公司技術中心，江蘇 常州 213164)

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煙梗增壓回潮工藝裝備的設計

張玲玲1，劉廣洲1，王永金2

(1. 吉林煙草工業(yè)有限責任公司，吉林 延吉 133001； 2. 智思控股集團有限公司技術中心，江蘇 常州 213164)

摘要：煙?；爻笔菬煿Ｇ薪z前的重要工序，煙梗增壓回潮通過組合回潮處理環(huán)境的濕度、壓力和溫度，可以大幅減少煙梗回潮時間，提高煙梗回潮品質。分析了國內外現(xiàn)有煙梗增壓回潮試驗裝置的結構與原理，設計了可應用于工業(yè)化生產(chǎn)的煙梗增壓回潮設備，并針對額定生產(chǎn)能力為2 500 kg/h的煙梗增壓回潮裝備進行了具體的設計計算。

關鍵詞：煙?；爻保唤Y構與原理；設備；設計計算

1裝置設計的背景

煙?；爻笔菬煿Ｇ薪z前的重要工序，傳統(tǒng)的煙?；爻倍际窃诔籂顟B(tài)下增溫加濕后，通過長時間存放來實現(xiàn)煙梗的時效滲透回潮和水分平衡，煙梗的回潮品質差，難以實現(xiàn)煙梗回潮品質的控制。利用蒸汽增壓環(huán)境實現(xiàn)煙?？焖倩爻钡难芯?，在國外已有文獻報道，但是相關的設備還沒有用于工業(yè)化生產(chǎn)。

BAT(德國)開展了較為全面的煙梗增壓回潮處理試驗。結果表明：水分有效、均勻地滲透進了煙梗，處理后的煙梗含水率內外均勻，不用貯存即可進行壓切處理，而且煙?？梢栽谳^低的含水率下切梗。

Brown & Williamson煙草公司在研究SES(steam exploded stem)過程中，對煙梗增壓回潮處理也進行了相應的研究(蒸汽溫度215 ℃~223 ℃，加工時間64~448 s)。文獻資料顯示，在增壓環(huán)境下，蒸汽可以穿透煙梗細胞壁，打斷對煙氣產(chǎn)生負面作用的高聚物分子。經(jīng)過高壓處理的煙梗制成的梗絲CO遞送量降低，且煙氣品質得到一定改善，煙氣濃度增加，刺激性減少。

國外相關機構在對煙梗增壓回潮處理進行試驗研究的同時也開發(fā)了很多增壓回潮處理試驗設備。這些設備按類型可分為批次生產(chǎn)型設備和連續(xù)生產(chǎn)型設備兩大類。批次生產(chǎn)型設備原理如圖1所示，設備為Brown & Williamson煙草公司專利產(chǎn)品。

批次生產(chǎn)型高壓煙梗設備生產(chǎn)模式通過間隙加料和出料實現(xiàn)煙梗的潤漬，其生產(chǎn)能力小，蒸汽耗量高，生產(chǎn)過程中還有輔以大量的人力，難以實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

圖1　批次生產(chǎn)型設備原理圖

圖2為Imperial煙草公司連續(xù)生產(chǎn)型設備的專利產(chǎn)品工作原理圖。煙梗通過第一汽鎖進入壓力室回潮，壓力室通入蒸汽，回潮溫度最高達220℃，回潮后的煙梗經(jīng)過第二氣鎖進入真空室，真空室通過熱源加熱，以平衡煙梗的水分或去除煙梗表面過高水分。其他的煙梗增壓回潮處理試驗設備的原理與上述基本一致，但國內外煙草生產(chǎn)企業(yè)還沒有成功實現(xiàn)工業(yè)化應用的報道。

圖2　Imperial煙草公司的專利產(chǎn)品

綜上所述，通過使用適當?shù)臏囟群蛪毫嵤煿Ｔ鰤夯爻笨杀ＷC煙梗內外含水均勻，提高煙梗的回潮品質。在這一思想的指導下，設計開發(fā)一種可實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的煙梗快速回潮設備，對于提高行業(yè)工藝設備自主創(chuàng)新能力、發(fā)展中式卷煙和形成中式卷煙核心加工技術具有十分重要的意義。

2煙梗壓力回潮裝置設計計算

煙梗增壓回潮的技術裝備設計要求在保持煙梗增壓回潮環(huán)境的規(guī)定壓力和溫度穩(wěn)定的前提下，保證煙梗按照額定的生產(chǎn)流量和加工時間，實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，滿足卷煙企業(yè)的工業(yè)化生產(chǎn)需求。

煙梗增壓回潮技術裝備主體采用進出口配置有高溫高壓密封氣鎖的承壓螺旋輸送機的結構組合，通過進料氣鎖和出料氣鎖，實現(xiàn)煙梗連續(xù)進出螺旋輸送機的同時保持螺旋輸送機內部環(huán)境的蒸汽壓力和溫度的穩(wěn)定。煙梗壓力回潮裝置結構示意圖如圖3所示。

圖3　煙梗壓力回潮裝置示意圖

結合2500kg/h梗絲線實際情況，主機裝備研制的主要初始設計參數(shù)總結為：

1) 主要設計參數(shù)

輸送物料:煙梗；

煙梗進料水分：22%；

蒸汽工作壓力：≤0.7MPa；

蒸汽工作溫度：≤220℃；

蒸汽耗量：≤500kg/h；

輸送時間：≤120s；

傾斜角:β=0°(提高輸送效率，降低煙梗造碎)。

2) 主要結構尺寸的確定

輸送腔體直徑是決定額定生產(chǎn)能力的重要參數(shù)，輸送腔體直徑指螺旋輸送機內襯套的內徑。一般根據(jù)螺旋輸送機生產(chǎn)能力、輸送物料類型、結構和布置形式確定螺旋腔體直徑。由經(jīng)驗公式：

其中：

Az—物料特性系數(shù)，取Az=0.049；

ψ—填充系數(shù)，取ψ=0.3；

C—傾角系統(tǒng)，取C=1.0；

Q—額定生產(chǎn)能力按22%的水分進行折算后為2490kg/h；

ρ0—物料堆積密度按22%水分進行折算后為220kg/m3。

螺旋直徑D計算：

螺旋直徑越大越好，根據(jù)現(xiàn)場安裝使用情況，調整螺旋輸送機的螺旋直徑為D=600mm。螺距直接影響著煙梗輸送過程，輸送量Q和直經(jīng)D一定時，螺距改變，物料運動的滑移面隨著改變，這將導致物料運動速度分布和物料均勻性的變化。

螺旋輸送機螺距的確定，實際是求解符合一定約束條件的高次方程。

用線性最小而乘法計算得到最優(yōu)螺距計算的通用公式：

按照使用要求，調整螺距s，取s=250.0mm。

3) 輸送速度確定

螺旋最大許用轉速由下列經(jīng)驗公式計算：

其中：A為物料綜合系數(shù)(A=50)。

校核填充系數(shù)ψ值。

由于計算所得的ψ值，低于推薦值0.3較多，因此可降低螺旋軸的轉速，以提高螺旋輸送機的壽命，取n=14r/min，則：

設計物料在蒸梗機中最低停留40s，所以物料在蒸梗機中的移動距離取整為3600mm，設計螺旋軸的長度為4100mm，螺旋軸包括軸承頭的總長為4700mm。

3結語

經(jīng)生產(chǎn)驗證，該技術裝備具有工藝過程簡單，節(jié)能環(huán)保，梗潤漬效果好，梗絲填充值高等特點。該工藝生產(chǎn)的梗絲，木質氣少、填充值高、配伍性好。生產(chǎn)線的工序過程簡單，節(jié)能環(huán)保。具體有以下幾點：

1) 煙梗潤漬效果好。煙梗經(jīng)壓力潤漬不經(jīng)儲存就可以內外浸透，有25%左右的水分就可以實現(xiàn)壓梗切絲。

2) 煙梗膨脹率高，膨脹煙梗切絲后直接干燥，梗絲與葉絲的配伍性好。

3) 蒸汽壓力潤梗的煙梗切絲水分低于常規(guī)工藝10多個水分，后期的干燥強度低，能耗低。

4) 該裝置的工藝流程簡單，設備占地面積小，投資少，能源消耗低。煙梗處理環(huán)節(jié)少，工序簡單，過程品質得以有效控制和保證。

參考文獻:

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[4] 馬九榮. 旋轉機械故障機理及診斷技術[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1997.

Design of Quick Boost Pressure Dampening Device of Tobacco Stem

ZHANG Lin-lin1,LIU Guang-zhou1，WANG Yong-jin2

(1. Jilin Tobacco Industry Co., Ltd., Yanji 133001,China

2. Technology Center of Bernard Holdings Limited Company, Changzhou 213164,China)

Abstract:Tobacco stem dampening is an important procedure before tobacco stem cutting. Its environmental humidity, pressure and temperature are raised to reduce the time of the stem dampening greatly and improve the quality of stem resurgence. This paper analyzes the structure and principle of existing domestic and international tobacco stem boost resurgence testing device, and it designs tobacco stem boost dampening device which can be applied to the industrialized production. And according to its rated capacity of 2 500 kg/h, this paper carries out the concrete design calculation.

Keywords:tobaccostem dampening; structure and principle; testing device; design calculation

收稿日期：2014-14-18

中圖分類號：TP273

文獻標志碼：B

文章編號：1671-5276(2015)03-0198-03

作者簡介：張玲玲(1982-)，女，吉林汪清人，助理工程師，碩士，從事卷煙工業(yè)機械技術員工作。