離心機在造紙法再造煙葉分離過程中的應用

李強　陳勇光　吳志宏　黃勇

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（1.海申機電總廠（象山）2.杭州利群環保紙業有限公司3.福建金閩再造煙葉發展有限公司）

離心機在造紙法再造煙葉分離過程中的應用

李強*1陳勇光1吳志宏2黃勇3

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（1.海申機電總廠（象山）2.杭州利群環保紙業有限公司3.福建金閩再造煙葉發展有限公司）

隨著國內造紙法再造煙葉技術的發展，對用于煙梗、煙末等不同物理性狀物料的固液分離裝備提出了更高的要求。詳細介紹了離心機在煙末浸泡液處理過程中的應用。實踐證明，離心機無論在分離干度、處理量方面，還是在液相純凈度方面都具備一定的技術優勢。

造紙法再造煙葉就是借鑒造紙行業技術原理，通過對煙梗、煙末（煙葉碎片）等物料進行重組加工，生產出可供卷煙企業使用的原料。由于以往采用的螺旋擠干機作為固液分離設備存在固液分離不徹底、出口物料干度不穩定、內部清洗清潔難度大、纖維物質流失量大、提取液純凈度低等缺陷，近年來逐漸被離心機所替代。本文以LW520EB離心機為例，詳細介紹了離心機在煙末處理中的應用。實踐證明，離心機無論在處理量、處理效果（干度、液相潔凈度）方面，還是在自動化程度方面，均具備一定的技術優勢，值得在業內推廣。

1　工藝流程

煙末處理工藝流程如圖1所示。

圖1　煙末處理工藝流程

煙末在60～80℃的溫度下浸泡60 min后，進入離心機進行固液分離。分離后的渣相用于打漿造紙制成片基，液相經濃縮后加料調制浸入片基，片基經干燥、分切后制成煙草薄片。

2　離心機結構、工作原理、技術特點及分離效果

2.1臥螺離心機的主要結構、工作原理和技術參數

LW520EB離心機由主副電機、減速器、螺旋體、轉鼓、主軸承、機座、機罩及傳動裝置等部件組成。主要技術參數如表1所示。

表1　離心機主要技術參數

工作原理：浸泡完成的煙梗或煙末浸泡液經進料管和螺旋出料口進入轉鼓，在高速旋轉產生的離心力作用下，密度較大的煙梗或煙末渣沉積在轉鼓內壁上，與轉鼓作相對運動的螺旋葉片不斷地將沉積在轉鼓內壁上的煙末渣刮下，并將其推出排渣口，分離后的清液經液層調節板開口流出轉鼓。

離心機電器系統的組成及特性：以當今工業控制領域應用最為廣泛的可編程控制器（PLC）為核心，以界面友好的彩色液晶觸摸屏為人機操作界面，配以節能性能優良的雙電機雙變恒扭矩控制等，組成穩定可靠的離心機電器控制系統。采用一鍵式操作，初始運行參數自動設定，整個流程按照編制好的程序自動運行，無需人為干預，實現真正的全自動操作。在進料運行過程中，通過恒力矩與恒差速兩種控制方式，適應物料濃度、流量的變化，提高離心機對生產工藝的適應性，保證良好的分享效果和穩定的運行狀態，這是一種操作簡便、功能完備的控制系統。

2.2離心機技術特點及處理效果、處理量分析

2.2.1技術特點

（1）關鍵部位采用硬質合金和轉鼓防磨設計

針對煙末母液物料特性，在轉鼓出料口及螺旋推力面采用硬質合金鑲塊技術，可提高使用壽命1.5倍以上，大大提高了離心機的穩定性和可靠性；轉鼓筒體內壁采用防磨條結構，可有效地防止轉鼓內壁磨損，并有利于渣相更好地推出。

（2）先進的緩沖板結構

螺旋推料器采用國際先進的BD緩沖板結構，把離心技術和擠壓技術有機地結合在一起。將這一技術應用于煙末母液處理上，有利于將煙末進一步壓縮和提高處理能力，使處理后的煙末含固率較高、出液含渣率較低。

（3）漂浮物的捕捉結構

針對煙末母液物料的特殊性，螺旋體采用目前國內最先進的FD板阻隔器（見圖2），用于阻擋清液中的泡沫顆粒、漂浮物，并使之從固相卸料口排出。該FD板阻隔器由海申機電總廠（象山）生產，2014年10月10日申請了國家專利。

圖2　FD板阻隔器結構

（4）獨特的渦流式進料口設計

采用渦流式結構，加速物料快速進入轉鼓，縮短物料與液池接觸距離，減少進料對已形成的分離固相的擾動，提高處理能力，避免螺旋內堵塞和進料管抱死現象。在物料出口處堆焊碳化鎢硬質合金，增加了螺旋體的使用壽命。

（5）大長徑比

離心機采用大長徑比結構。大的長徑比可增加物料的沉降區域，延長物料在轉鼓內的停留時間，使固形物去除率提高，這是分離技術行業所追求的目標。

（6）采用變螺距技術

采用變螺距技術的目的是增大處理量。

（7）采用雙電機雙變頻驅動

主、副電機運行采用主、副變頻控制，以節能省電。在螺旋滯后時副電機工作，處于發電機狀態，再生的能量送到副變頻器的直流母線上。由于主、副變頻器的直流母線并聯，該能量就經過主變頻器被主電機利用。這一設計可比其他差速控制節能15%，且啟動平穩。

（8）先進的自動沖洗程序

為了避免離心機停機后沉渣堆積，造成下次開機振動大，同時避免沉渣在離心機內部發酵、發生霉變，影響產品品質，設置了先進的CIP沖洗流程，包括轉鼓內部沖洗和轉鼓外部沖洗兩部分。圖3所示為CIP沖洗裝置。

圖3　CIP沖洗裝置

轉鼓外部沖洗：配備工業用高壓噴嘴，通過噴淋可有效清洗轉鼓外壁、機座內腔以及機罩內腔。離心機對轉鼓外部噴淋沖洗控制程序相對較為簡單，一般在對轉鼓內部進行沖洗的同時，即可開啟外部噴淋系統。

轉鼓內部沖洗：沖洗水通過離心機的進料管進入離心機轉鼓內部，通過離心機運轉，在螺旋的推動下將轉鼓內部的積料不斷排出轉鼓，同時通過多次啟停操作，不斷破壞積料因離心力形成的料環，且在停機過程中水環的破壞過程也對螺旋葉片及轉鼓內壁造成了沖刷，保證了離心機內部的沖洗。

2.2.2處理量和處理效果

進料含固率為10%～15%時，離心機處理量為10～12 m3/h。分離后渣相含固率為29%～32%，清液含固率≤0.05%。

2.2.3影響分離效果的諸因素

（1）進料輸送方式對分離效果的影響

對于直徑較大的煙末（煙葉），浸泡后因體積膨脹會給離心機的正常物料輸送造成影響。目前有兩種解決方案：一種方案是對離心機的結構進行改進，增加進料管的口徑以及對螺旋體和轉鼓部件重新進行設計；第二種方案是在對物料料性不產生影響的情況下，浸泡后先將其輸送到煙末（葉）切割機中切割，然后再將其輸入離心機進行固液分離。

（2）分離因數對離心機分離效果的影響

理論上說，離心機轉速越高，分離因數也就越高，分離效果也就越好。但當分離因數達到某一值后，再提高分離因數不但沒有意義，反而會明顯增加離心機的功率損耗。因此，轉速的調整會直接影響到離心機在單位時間內的處理量和處理效果。

（3）差轉速對分離效果的影響

差速大，螺旋排料速度快，但固相中的含水率隨之增高；差速小，螺旋排料速度慢，分離后的固相含水率降低。差轉速的調節比較簡單，只需降低或升高副變頻器的頻率即可完成調整。

（4）液層深度對分離效果的影響

液層調節板（片）的開口越接近轉鼓中心，液層越深，反之越淺。加深液層會降低液相的含固率和增加固相的含水率，降低液層則反之。

（5）螺旋體耐磨性能對分離效果的影響

由于煙末中含有一定量的砂土，因此對螺旋葉片及螺旋出料口的耐磨性提出了更高的要求。螺旋葉片邊緣及表面采用可更換碳化鎢硬質合金或噴涂，可對全長予以保護。螺旋出料口采用可拆卸的硬質合金耐磨瓦，可有效地防止砂粒對螺旋出料口的磨損。

3　利用臥式離心機替代螺旋擠壓機的可行性分析

（1）由螺旋擠壓機出來的液體中仍含有細小顆粒，而由臥式離心機出來的液體中幾乎沒有。

（2）由螺旋擠壓機擠出的固體中含水率為72%，由臥式離心機出來的固體中含水率也可在72%以下。

（3）在處理量相同的情況下，螺旋擠壓機的價格比臥式離心機的價格高許多。

（4）原工藝在螺旋擠壓機后還要有離心機，而經臥式離心機處理后的液體不必再經離心機處理，可節省投資。

4　結論

本文介紹的離心機分離技術，已分別在杭州利群、福建金閩、太倉海煙、江蘇鑫源等幾家國內較為知名的再造煙葉生產廠家獲得了成功的應用。實踐證明，無論是在分離干度、處理量、液相純凈度方面，還是在運營成本和離心機穩定性、可靠性方面，臥螺離心機都是一種較為理想的選擇。

［1］李振威.新型一體化臥螺離心機污泥脫水機組［J］.中國給水排水，2003（4）：16-20.

［2］李強.離心機在藍藻處理領域中的應用［J］.水工業市場，2012（15）：12-15.

［3］施震榮.工業離心機選用手冊［M］.北京：化學工業出版社，2003.

The Application of Centrifuge in Paper-making Reconstituted Tobacco Separation Industry

Li QiangChen YongguangWu ZhihongHuang Yong

Along with the development of the domestic paper-making reconstituted tobacco technology，the requirement on solid-liquid separation equipment is more strictly，due to different parts of tobacco such as stems and fragments have different physical properties.The centrifuge was introduced to process the tobacco immersion. The experiment proved that the centrifuge had a certain technical advantages on dryness of separation，processing amount and purity of liquid phase.

Centrifuge；Solid-liquid separation；Paper-making；Reconstituted tobaccos；Tobacco fragments

TQ 051.8+4

10.16759/j.cnki.issn.1007-7251.2016.10.007

2016-06-22）

*李強，男，1973年生，工程師。寧波市，315718。